Voor de koeling van een datacenter of serverruimte bestaan meerdere systemen: van traditionele gekoelde luchtbehandeling met compressoren en koudemiddelen tot modernere oplossingen zoals free cooling, vloeistofkoeling en PCM-koeling op basis van faseovergangsmaterialen. Welk systeem het meest geschikt is, hangt af van de warmtebelasting, de beschikbare ruimte, het gewenste energieverbruik en de eisen aan bedrijfscontinuïteit. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over datacenterkoeling, zodat u gefundeerd een keuze kunt maken.
Hoeveel energie verbruikt koeling in een datacenter?
Koeling is verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van het totale energieverbruik in een datacenter. In veel traditionele installaties gaat tussen de 30% en 40% van alle elektriciteit naar het koel- en klimaatsysteem. Bij serverruimtes met een hoge warmtedichtheid kan dit aandeel nog verder oplopen, zeker wanneer verouderde systemen met compressoren en synthetische koudemiddelen worden ingezet.
De verhouding tussen het totale energieverbruik van een datacenter en het verbruik van de IT-apparatuur zelf wordt uitgedrukt in de zogenoemde Power Usage Effectiveness (PUE). Een PUE van 1,0 is ideaal: alle energie gaat naar de IT. Een PUE boven de 1,5 betekent dat er voor elke kilowattuur IT-vermogen minstens een halve kilowattuur extra nodig is voor ondersteunende systemen, waaronder koeling. In de praktijk scoren veel oudere installaties een PUE tussen de 1,5 en 2,0.
Voor organisaties die hun energieverbruik willen terugdringen, is het koelsysteem dan ook de meest logische plek om te beginnen. De winst is daar het grootst en de impact op de operationele kosten het meest direct merkbaar.
Wat zijn de meest gebruikte koelsystemen voor datacenters?
De meest gebruikte koelsystemen voor datacenters zijn gebaseerd op actieve koeling met compressoren, free cooling via buitenlucht of water, vloeistofkoeling direct op de hardware en PCM-koeling op basis van faseovergangsmaterialen. Elk systeem heeft zijn eigen toepassingsgebied, energieprofiel en onderhoudsvereisten.
- Compressorkoeling (CRAC/CRAH-units): De meest traditionele aanpak. Een compressor koelt een koudemiddel, dat vervolgens warmte onttrekt aan de ruimte. Effectief, maar energieverslindend en afhankelijk van synthetische koudemiddelen.
- Free cooling: Maakt gebruik van koelere buitenlucht of grondwater om de serverruimte te koelen zonder compressor. Werkt goed in gematigde klimaten, maar is weersafhankelijk en vraagt om aanvullende systemen bij hogere buitentemperaturen.
- Vloeistofkoeling (liquid cooling): Brengt koelvloeistof direct naar de warmtebron, zoals processoren of racks. Bijzonder efficiënt bij hoge warmtedichtheid, maar vraagt om ingrijpende aanpassingen aan de infrastructuur.
- PCM-koeling: Maakt gebruik van Phase Change Materials die thermische energie opslaan en afgeven tijdens hun faseovergang. Werkt zonder compressoren of koudemiddelen, verbruikt minimaal elektrisch vermogen en is geschikt voor kritieke omgevingen zoals MER-, SER- en UPS-ruimtes.
- Indirecte verdampingskoeling (adiabatische koeling): Koelt lucht door verdamping van water. Energiezuiniger dan compressorkoeling, maar vraagt om wateraanvoer en zorgvuldig beheer van de luchtvochtigheid.
Tot 90% besparen op koeling?
Ontdek in een vrijblijvend gesprek wat PCM-koeling voor uw serverruimte of datacenter kan betekenen.
Wat is het verschil tussen actieve en passieve koeling in serverruimtes?
Actieve koeling gebruikt elektrisch aangedreven componenten zoals compressoren, pompen of chillers om warmte actief te onttrekken aan een ruimte. Passieve koeling maakt gebruik van natuurkundige principes, zoals faseovergang of thermische massa, waarbij nauwelijks of geen elektrisch vermogen nodig is voor het koelproces zelf.
Bij actieve systemen is het koelvermogen direct beschikbaar en nauwkeurig regelbaar, maar het energieverbruik is structureel hoog. Compressoren zijn bovendien gevoelig voor slijtage en vragen regelmatig onderhoud. Bij uitval van het systeem of stroomuitval stopt de koeling direct.
Passieve koeling, zoals PCM-koeling, werkt anders: de thermische energie wordt opgeslagen in het materiaal zelf. Bij een faseovergang van vast naar vloeibaar neemt het PCM-materiaal grote hoeveelheden warmte op zonder dat de temperatuur stijgt. Dit principe werkt vergelijkbaar met smeltend ijs: het absorbeert warmte terwijl de temperatuur stabiel blijft. Daardoor blijft de koeling ook bij stroomuitval gedurende langere tijd gegarandeerd, wat voor bedrijfskritische omgevingen een wezenlijk voordeel is.
In de praktijk worden actieve en passieve elementen soms gecombineerd om de voordelen van beide te benutten: passieve opslag voor de basisbelasting, actieve koeling als aanvulling bij piekbelasting.
Welk koelsysteem is het meest energiezuinig voor een datacenter?
PCM-koeling en free cooling zijn de meest energiezuinige opties voor datacenterkoeling. Beide systemen vermijden het gebruik van compressoren, die verantwoordelijk zijn voor het grootste deel van het energieverbruik bij traditionele koelinstallaties. Welk systeem het beste presteert, hangt af van de specifieke omgeving en warmtebelasting.
Free cooling is sterk afhankelijk van de buitentemperatuur en werkt het best in koelere klimaten of tijdens de wintermaanden. In de zomer of bij hoge warmtebelasting schiet het tekort en is aanvulling met actieve koeling nodig.
PCM-koeling werkt onafhankelijk van buitencondities. Het systeem slaat thermische energie op en geeft die gecontroleerd af, aangestuurd door algoritmen die de warmtehuishouding continu analyseren. Omdat er geen compressoren of koudemiddelen aan te pas komen, is het opgenomen elektrisch vermogen minimaal. Vergeleken met traditionele koelinstallaties kan het energieverbruik met meer dan 90% worden teruggebracht, wat zich direct vertaalt in lagere energiekosten en een kortere terugverdientijd.
Vloeistofkoeling scoort ook goed op efficiëntie bij zeer hoge warmtedichtheid, maar vraagt om ingrijpende infrastructurele aanpassingen en brengt hogere onderhoudskosten met zich mee.
Wanneer is vervanging van een bestaand koelsysteem zinvol?
Vervanging van een bestaand koelsysteem is zinvol wanneer het huidige systeem regelmatig storingen vertoont, hoge onderhoudskosten met zich meebrengt, niet langer voldoet aan de warmtebelasting van de ruimte of wanneer de energiekosten structureel te hoog zijn in verhouding tot de koelcapaciteit.
Concrete signalen dat vervanging de moeite waard is:
- Stijgende onderhoudskosten: Wanneer de jaarlijkse kosten voor onderhoud en reparatie oplopen, is het financieel aantrekkelijker om te investeren in een nieuw systeem met een langere technische levensduur.
- Toenemende warmtebelasting: Uitbreiding van IT-apparatuur of de introductie van high-density computing en AI-workloads verhoogt de warmteproductie. Een ouder systeem is daar vaak niet op berekend.
- Gebruik van verouderde koudemiddelen: Synthetische koudemiddelen worden steeds verder aan banden gelegd door Europese regelgeving. Systemen die hiervan afhankelijk zijn, worden op termijn onhoudbaar.
- Hoge PUE-waarde: Een PUE boven de 1,5 is een duidelijk signaal dat het koelsysteem disproportioneel veel energie verbruikt.
- Onvoldoende redundantie: Als een storing in het koelsysteem direct leidt tot uitval van IT-processen, is dat een risico dat organisaties niet kunnen accepteren.
Bij de beoordeling of vervanging zinvol is, spelen ook fiscale voordelen een rol. Via de EIA-regeling (Energie-investeringsaftrek) kunnen organisaties een deel van de investering in een erkend energiebesparend koelsysteem fiscaal verrekenen, wat de terugverdientijd aanzienlijk verkort.
Hoe kies je het juiste koelsysteem voor jouw serverruimte?
De keuze voor het juiste koelsysteem voor een serverruimte hangt af van de warmtebelasting in kilowatt, de beschikbare ruimte, de eisen aan bedrijfscontinuïteit, de gewenste energieprestatie en de mogelijkheden voor integratie met bestaande infrastructuur.
Begin met een grondige analyse van de situatie:
- Wat is de huidige en verwachte warmtebelasting van de ruimte?
- Zijn er eisen aan koeling bij stroomuitval (UPS-koppeling)?
- Welke ruimte is beschikbaar voor de installatie?
- Wat zijn de eisen aan luchtvochtigheid en temperatuurstabiliteit?
- Is koppeling met een gebouwbeheersysteem (BMS) via Modbus of BACnet gewenst?
- Welke fiscale regelingen zijn van toepassing?
Voor kritieke omgevingen zoals MER-, SER-, UPS-, HVK- en MCC-ruimtes gelden specifieke eisen aan redundantie en beschikbaarheid. Een systeem dat ook bij uitval van één component blijft functioneren, is in die gevallen geen luxe maar een vereiste. Daarnaast is het verstandig om te kijken naar de totale eigendomskosten over de volledige levensduur van het systeem, niet alleen de aanschafprijs.
Laat de keuze altijd beoordelen door een gespecialiseerde installateur of adviseur die de specifieke situatie ter plaatse kan beoordelen. Die kan de luchttechnische randvoorwaarden, de benodigde luchtcapaciteit en de regeltechnische integratie correct inschatten.
Hoe Duraflow helpt met datacenterkoeling
Wij ontwikkelden de eerste 120 kW PCM-koelinstallatie ter wereld, specifiek ontworpen voor de koeling van bedrijfskritische IT-omgevingen in high-density AI-, storage- en datacenteromgevingen. Onze PCM Power Units bieden een concrete oplossing voor organisaties die hun koeling willen verduurzamen zonder in te leveren op betrouwbaarheid of koelcapaciteit.
Wat onze aanpak onderscheidt:
- Geen compressoren, geen synthetische koudemiddelen, uitsluitend ventilatoren voor luchtcirculatie
- Directe aansluiting op UPS-systemen voor gegarandeerde koeling bij stroomuitval
- Modulair en schaalbaar ontwerp, inpasbaar in bestaande infrastructuren zonder grote verbouwingen
- Technische levensduur van minimaal 40 jaar voor de PCM-panelen, met een eerste inspectiebeurt voor de ventilatoren pas na minimaal 50.000 vollastdraaiuren
- Erkend door de Nederlandse overheid als energiebesparende maatregel, waardoor u mogelijk in aanmerking komt voor de EIA-regeling
- Koppeling met gebouwbeheersystemen via Modbus voor centrale storingsmelding en conditiebewaking
Wilt u weten welk systeem het best past bij uw serverruimte of datacenteromgeving? Neem contact op en we denken graag met u mee over de beste aanpak voor uw situatie.
Veelgestelde vragen
Hoe lang duurt de installatie van een PCM-koelsysteem in een bestaande serverruimte?
De installatieduur van een PCM-koelsysteem hangt af van de omvang van de ruimte en de bestaande infrastructuur, maar in de meeste gevallen is een installatie binnen één tot twee werkdagen afgerond. Omdat PCM Power Units modulair zijn opgebouwd en geen compressoren, leidingwerk voor koudemiddelen of ingrijpende bouwkundige aanpassingen vereisen, is de verstoring van de operationele continuïteit minimaal. Dit maakt het systeem ook geschikt voor situaties waarin downtime nauwelijks acceptabel is.
Wat gebeurt er met de koeling als de PCM-materialen volledig zijn opgeladen met warmte?
Wanneer het PCM-materiaal volledig van vast naar vloeibaar is overgegaan, is de thermische opslagcapaciteit tijdelijk uitgeput en moet het materiaal opnieuw stollen om warmte te kunnen blijven absorberen. In de praktijk wordt dit voorkomen door de PCM-units te dimensioneren op de verwachte warmtebelasting en door slimme algoritmen die de laad- en ontlaadcyclus continu bewaken. Bij correct gedimensioneerde systemen en normale bedrijfsomstandigheden treedt volledige uitputting van de opslagcapaciteit niet op; het systeem is juist ontworpen om pieken op te vangen zonder dat de temperatuur in de ruimte oploopt.
Is PCM-koeling ook geschikt voor ruimtes met een wisselende of onvoorspelbare warmtebelasting, zoals bij AI-workloads?
Ja, PCM-koeling is bij uitstek geschikt voor omgevingen met een fluctuerende warmtebelasting. Het materiaal absorbeert warmtepiekbelastingen direct en geeft die energie gecontroleerd en geleidelijk weer af, waardoor temperatuurschommelingen in de ruimte worden gedempt. Dit is een belangrijk voordeel bij AI- en high-density computingworkloads, waarbij de warmteproductie sterk kan variëren afhankelijk van de rekentaak. Traditionele compressorkoeling reageert trager op dergelijke pieken en verbruikt bij elke aanloopfase extra energie.
Kan een PCM-koelsysteem worden gecombineerd met een bestaand actief koelsysteem?
Ja, PCM-koeling kan prima naast een bestaand actief koelsysteem worden ingezet, bijvoorbeeld als redundante laag of als primaire koeling voor een specifieke ruimte binnen een groter datacenter. Een veelgekozen aanpak is om PCM te gebruiken als basiskoeling voor de continue warmtebelasting, terwijl het bestaande compressorsysteem alleen bijspringt bij extreme piekbelasting of als back-up. Dit verlaagt het totale energieverbruik aanzienlijk, verlengt de levensduur van het actieve systeem en verhoogt de algehele redundantie van de koelinfrastructuur.
Welke onderhoudswerkzaamheden zijn nodig voor een PCM-koelinstallatie?
PCM-koelinstallaties kennen een aanzienlijk lagere onderhoudslast dan traditionele compressorkoeling, omdat er geen compressoren, koudemiddelcircuits of koelwaterinstallaties aanwezig zijn die regelmatig service vereisen. De voornaamste onderhoudspunten zijn de ventilatoren voor luchtcirculatie, waarvoor de eerste inspectiebeurt pas na minimaal 50.000 vollastdraaiuren wordt aanbevolen. De PCM-panelen zelf hebben een technische levensduur van minimaal 40 jaar en vereisen in principe geen vervanging gedurende de gebruiksperiode van de installatie.
Hoe weet ik of mijn serverruimte in aanmerking komt voor de EIA-regeling bij aanschaf van een nieuw koelsysteem?
De EIA-regeling (Energie-investeringsaftrek) geldt voor investeringen in energiebesparende bedrijfsmiddelen die op de Energielijst van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) staan vermeld. PCM-koelinstallaties zoals de Duraflow PCM Power Units zijn erkend als energiebesparende maatregel en komen daarmee in aanmerking. Het is verstandig om vóór de investering te controleren of het specifieke systeem op de actuele Energielijst staat en om de aanvraag tijdig in te dienen, want dit moet binnen drie maanden na het aangaan van de investeringsverplichting gebeuren. Een gespecialiseerde adviseur of uw installateur kan u hierbij begeleiden.
Wat is een realistisch terugverdientijd voor een investering in een energiezuinig koelsysteem?
De terugverdientijd hangt sterk af van het huidige energieverbruik, de lokale energieprijs en de mate van energiebesparing die het nieuwe systeem realiseert. Bij vervanging van een traditionele compressorinstallatie door PCM-koeling, waarbij het energieverbruik voor koeling met meer dan 90% kan worden teruggebracht, liggen terugverdientijden in de praktijk vaak tussen de drie en zeven jaar. Wanneer de EIA-regeling van toepassing is en de energieprijzen hoog zijn, kan de terugverdientijd verder worden verkort. Een gedetailleerde berekening op basis van uw specifieke situatie geeft het meest betrouwbare beeld.
