Transcript Programma Verpleegkundige Carrieredag 2015

TOTAL ENERGY: DATACENTERKOELING
RCC Koude & luchtbehandeling
Tekst: Elbert Raben en ing. Dick Havenaar
Rittal innoveert voor een duurzame informatiemaatschappij
Hergebruik van
datacenter-energie volgende
stap in IT-business
Nederland wil in de komende jaren vooruitgang boeken in de verduurzaming
van de informatietechnologie, want juist in deze branche is veel winst te
behalen. Het gebruik van IT in Nederland behoort tot de hoogste in Europa en
de Nederlandse economie is na de Britse de meest IT-intensieve economie
van dit continent. Ruim 70 procent van alle innovaties in ons land is IT-gerelateerd. Geen andere sector heeft een grotere invloed op technologische
innovatie en duurzame ontwikkeling en dat schept verplichtingen, ook op het
gebied van duurzaamheid.
brancheorganisaties als de Dutch
Green Building Council. Samen
verschaffen zij helderheid over de
technische en financiële mogelijkheden en de duurzaamheidseisen
waaraan datacenters moeten
voldoen om bijvoorbeeld BREAAMcertificaten in de wacht te slepen die
recht geven op milieu-investeringsaftrek en extra mogelijkheden voor
het versneld afschrijven van investeringen (VAMIL). Het doel van de
themadagen is om investeerders te
stimuleren om toch vooral geen
afwachtende houding aan te
nemen. Maar wat zijn de technische
en organisatorische mogelijkheden
die ons ter beschikking staan om het
energieverbruik in IT-omgevingen
verder terug te dringen? Waar begin
je en wat is de slimste bedrijfseconomische en technische route naar
optimale energie-efficiëntie?
Mogelijkheden
Het seminar over compressorloos koelen.
I
n de afgelopen jaren heeft zowel
in de server- als in de koeltechnologie een ware innovatieslag
plaatsgevonden. De technologische
ontwikkelingen zijn mede gestimuleerd door gericht overheidsbeleid in
de vorm van belastingregels die
ondernemers stimuleren om voor
duurzame IT-systemen te kiezen.
Investeerders maken gebruik van
regelingen als de Energie-Investeringsaftrek (EIA) om energiebesparingen te realiseren en weten de
42
42
JUNI 2014 107 e JAARGANG
energielijst van de Rijksdienst voor
Ondernemend Nederland te vinden
op www.rvo.nl/EIA.
Informeren van de markt
In een reeks praktijkgerichte themadagen voor IT-professionals trekt de
Rijksdienst voor Ondernemend
Nederland samen op met overheidspartijen als de Omgevingsdienst
Noordzeekanaalgebied, met marktpartijen als Rittal, JAEGGI Hybridtechnology en Installect en met
Product Manager IT-Infrastructuur
Elbert Raben van IT-producent
Rittal BV schetst een beeld van
mogelijkheden om datacenters stap
voor stap te verduurzamen. Raben:
“In de afgelopen jaren hebben we
diverse ontwikkelingen gezien, van
ruimtekoeling naar rack- en
row-based koeltechnieken, een
steeds betere scheiding tussen
warme en koude luchtstromen en
duurzame vormen van compressorloos koelen. Zelfs ventilatorloos
koelen is inmiddels mogelijk, mits
aan de juiste voorwaarden wordt
voldaan. Al deze technieken
gehoorzamen aan een aantal
eenvoudige energetische wetmatigheden.
TOTAL ENERGY: DATACENTERKOELING
Koude & luchtbehandeling RCC
De basis
De bepalende factor voor de
energie-efficiëntie van datacenters
is het temperatuurverschil tussen
de inblaas- en de retourlucht, ofwel:
de luchtzijdige T. Daarbij is de
hoogte van de retourtemperatuur
onder andere afhankelijk van de
temperatuur van de uittredende
lucht van de geïnstalleerde IT-componenten en van de mate waarin
warme en koude luchtstromen van
elkaar zijn gescheiden. Tevens
wordt de efficiëntie bepaald door de
temperatuur van het koelwater dat
naar de klimatiseringscomponenten in het datacenter stroomt. De
relatie tussen vermogen en temperatuurverschil wordt weergegeven
in de formule: Koelvermogen =
Massa x Soortelijke Warmte x
Temperatuurverschil.
Compressorloos koelen
De mogelijkheden voor compressieloze koeling met behulp van
dry-coolers, adiabatische directe of
indirecte luchtkoeling en adiabatische hybride koelconcepten, zijn
inmiddels legio. Raben: “De meeste
datacenters maken inmiddels
gebruik van het koele Nederlandse
klimaat om aanzienlijke energiebesparingen te realiseren. Toch wordt
de watergekoelde chiller veelal nog
steeds als centrale
koelunit ingezet,
waarbij de compressorloze vrije koeling dan
slechts een deel van het
koelvermogen van de
chiller overneemt om
het energiegebruik te
beperken. Dat verandert
met de nieuwe mogelijkheden om de
koelwatertemperaturen
in datacenters te
verhogen. Doordat vrije
koeling gedurende het
hele jaar in de koelbehoefte kan voorzien,
wordt de rol van
compressoren vergaand gemarginaliseerd en wordt het
zinvol om juist de vrije
koeling centraal te
stellen en de energieverslindende chiller
bijvoorbeeld als redundante koelcapaciteit in
te zetten.
Scenario’s 1,2,3 en 4.
Temperatuurverloop door het hart van de racks.
Temperatuurverloop boven de koelbatterijen.
Indirect hybride
Bij indirecte hybride
Luchtsnelheid door het hart van de racks.
droge vrije koeling
worden de warmtewisselaars van
15°C automatisch bevochtigd,
de hybride droge koeler vanaf een
waardoor een adiabatisch proces in
buitenluchttemperatuur van circa
gang wordt gezet: zonder toe- of
afvoer van warmte verdampt een
deel van een dunne laag water aan
de buitenkant van de warmtewisselaar. Daardoor stijgt het koelvermogen van de hybride droge koeler
en blijft deze ook bij hogere buitentemperaturen effectief. Het water
dat niet verdampt wordt opgevangen en opnieuw over de warmtewisselaar gepompt.
Redundantie
Bij volledig compressorloze koeling
kan de nodige redundantie worden
Rittal CoolWall lucht/water-warmtewisselaar.
Met een QR-scanner - een
speciale app op uw smartphone - kunt u deze code
scannen. Hij leidt naar een
webpagina waar meer informatie over dit onderwerp kan
worden gevonden.
107 e JAARGANG JUNI 2014
43
TOTAL ENERGY: DATACENTERKOELING
RCC Koude & luchtbehandeling
verkregen door bijvoorbeeld een
koelvermogen van 1 MW met drie
hybride koelers van 500 kW te
genereren. De resulterende energie- en kostenbesparingen zijn
navenant, ook omdat de ventilatoren bij een overcapaciteit van de
vrije koeling op een lager toerental
kunnen draaien. Voorwaarde is wel
dat de koude en warme luchtstromen in het datacenter goed van
elkaar gescheiden zijn. Vaak kun je
al enorme energie-efficiëntiewinsten realiseren door de 19” server
racks te voorzien van blindpanelen
of blindplaten. Elke beheerder wordt
aangeraden om eens met een echt
kritische blik naar de luchtstromen
te kijken en een infraroodopname
te laten maken. De hoeveelheid
energie die in Nederlandse computerruimten en datacenters door
temperatuurkortsluiting verloren
gaat is nog steeds schrikbarend
groot, en dat terwijl een goede
scheiding tussen koude en warme
luchtstromen zelfs een innovatief
concept als volledig ventilatorloos
koelen binnen handbereik brengt.
Nieuwe inzichten
Bij ventilatorloos koelen worden de
warme paden met schuifdeuren
afgesloten en de koude paden met
een koelbatterij boven het pad
afgedekt. De warme luchtstroom
die vanuit het warme pad opstijgt
wordt afgekoeld, waarna de koude
lucht in het koude pad neerdaalt. De
luchtcirculatie wordt daarbij
uitsluitend bewerkstelligd door de
interne server-ventilatoren en het
verschil in soortelijk gewicht tussen
Raben benadrukt dat de efficiëntie
van elk koelsysteem in de eerste
plaats wordt bepaald door de
warmtetolerantie van het serverpark. Raben: “De meest efficiënte
vorm van energiegebruik is en blijft
energie die helemaal niet wordt
verbruikt. Ofwel: elk kilowattuur
elektriciteit dat niet voor koeling
van servers hoeft te worden geproduceerd is pure duurzaamheidswinst. Voor het aanduiden van de
efficiëntie van datacenters verwijzen we vaak naar de Power Usage
Effectiveness (PUE), maar de PUE
zegt alleen iets over de verhouding
tussen het totale energiegebruik
van een datacenter ten opzichte
van het energieverbruik ten behoeve van de IT-apparatuur.
Nu veel datacenters hun PUE met
inzet van de bovenstaande technieken hebben teruggebracht tot bijna
Compleet Rittal IT – systeem voorzien van gekoeld water.
Compleet Rittal IT – systeem voorzien van directe expansie koelsysteem (R410A) .
Ventilatorloos koelen
44
44
de koude en de warme lucht. Voor
een optimale werking is het tevens
van belang dat de koude paden
onderling gekoppeld zijn. Computer fluid dynamics (CFD) simulatieonderzoek toont aan dat ventilatorloze koeling bij een gelijkmatige
IT-belasting tot 2 kW/m2 (5 kW per
rack) uitstekend werkt. De luchtcirculatie binnen het systeem verloopt
zeer gelijkmatig en de koude pad
temperaturen zijn goed regelbaar.
Het systeem raakt zelfs niet uit
balans door een gespreide inpassing van enkele racks met een
hogere IT-belasting tot 25 kW per
rack.” Zie: www.fanlessdataroomcooling.com
JUNI 2014 107 e JAARGANG
optimale waarden (1,3 of minder)
staan de investeringen die nodig
zijn voor een verdere verlaging van
de PUE met 0,1 veelal in geen
enkele verhouding met de feitelijke
energiebesparingen. Het verlagen
van het totale geïnstalleerde
IT-vermogen is de meest duurzamere ingreep, want afname van
IT-vermogen zorgt ervoor dat we
minder hoeven te koelen en dat de
UPS kleiner kan zijn en daardoor
minder warmte afgeeft.
Wie de energie-efficiëntie van zijn
datacenter of computerruimte
verder wil optimaliseren doet er
verder goed aan om te investeren in
moderne serverapparatuur die
hogere bedrijfstemperaturen mogelijk maakt. Moderne informatietechnologie is immers niet alleen
compacter, maar ook veel hittebestendiger dan enkele jaren geleden.
Dit blijkt uit de thermische richtlijnen die de American Society of
Heating, Refrigerating and AirConditioning Engineers (ASHRAE)
in de afgelopen jaren herhaaldelijk
naar boven bijstelde: van 25°C in
2004 naar 27°C in 2008 en vervolgens naar 32°C in 2011 als maximaal toegestane temperatuur in
een class A1 omgeving.
Vervolgstappen
Nieuwe, hittebestendige servertechnologie schept ruimte doordat
de retourtemperatuur van het
koelmedium mag oplopen. De
beslissende vraag is vervolgens:
hoe benut je deze extra ruimte op
de meest optimale wijze? Het
antwoord op die vraag is afhankelijk
van de specifieke omstandigheden
waarbinnen het datacenter operationeel is. Een voor de hand liggende
optie is om ook de koelwatertemperatuur te laten oplopen, waardoor
het temperatuurverschil T gelijk
blijft en aanzienlijke energiebesparingen kunnen worden gerealiseerd. Ook de luchthoeveelheid kan
als gevolg van een verhoging van
de inblaastemperatuur verlaagd
worden omdat er meer koelvermogen ontstaat door een betere T.
Het voordeel van een verlaging van
TOTAL
ENERGD
Y:ATACENTERKOELN
IG
Koude & luchtbehandeling RCC
Airconditioning
Verhuur
Recool is totaalverhuurder in klimaatoplossingen. Door middel van het uitgebreide verhuurassortiment kunnen
wij u de oplossing bieden voor vrijwel
iedere situatie.
Datacenter zonder ventilatiesysteem.
de luchthoeveelheid is dat de ventilatoren in het systeem
veel minder energie verbruiken. Als alternatief kan ook
gekozen worden voor een gelijkblijvende luchthoeveelheid waarbij de waterzijdige T wordt vergroot om
daardoor meer vrije koeling te realiseren. Ook een
combinatie van beide maatregelen is mogelijk.
Luchtgekoelde portables
Lucht/water portables
Watergekoelde airco
Rooftops
Hergebruik van datacenter-energie
Wat is de volgende stap in de IT-business? Denken we
verder langs deze duurzaamheidslijnen, dan rijst de
vraag: wat doen we met de restwarmte die ook bij het
gebruik van moderne servertechnologie en de meest
energie-efficiënte koelsystemen ontstaat? Het antwoord
op deze vraag is: zoek naar mogelijkheden voor hergebruik. Steeds meer organisaties ontdekken de mogelijkheden om warmte en koude op te slaan (wko), om deze
restenergie om te zetten in bijvoorbeeld elektriciteit of
om deze door te sluizen naar naastgelegen bedrijven.
Vooral deze laatste optie verdient vanuit duurzaamheidsperspectief de voorkeur, omdat daarbij de minste
hoeveelheid energie verloren gaat. Uiteindelijk begint
alles met de bewustwording dat energie kostbaar is en
dat we samen moeten werken om de totale CO2-uitstoot
terug te dringen. Dat je daar als bedrijf ook financieel je
voordeel mee kan doen is natuurlijk mooi meegenomen.”
Over de auteurs
Elbert Raben is Product Manager IT-Infrastructuur bij
IT- producent Rittal BV.
ing. Dick Havenaar is voorzitter van de redactieraad van
RCC Koude & Luchtbehandeling. RCC K&L
Met de verhuurapparatuur van Recool kunnen
tijdelijke airconditioning oplossingen geboden
worden voor kantoren, winkels, datacentra en
industrie.
Bij ons kunt u terecht voor méér dan alleen de levering van
de huurapparatuur. Ook advies en ondersteuning in alle fases
van uw project vormen voor ons een belangrijk onderdeel van
de totaaloplossing.
Wij laten u graag zelf de toegevoegde waarde van dit concept
ervaren en nodigen u uit om contact met ons op te nemen
voor het bespreken van de mogelijkheden.
Meer informatie:
Rittal B.V.
Hengelder 56
Postbus 246
6900 AR Zevenaar
T: 0316 – 591911
E: [email protected]
I: www.rittal.nl
RECOOL
Verhuur in KoelingAirconditioning
Anders denken in klimaatoplossingen
ADVISERING I ONDERSTEUNING I TOTAALOPLOSSING
Recool BV I +31 (0)78 - 6911000 I www.recool.nl
107 e JAARGANG JUNI 2014
45