Vloeistofkoeling voor toekomstgerichte datacenters
STULZ is specialist in bedrijfskritische airconditioningtechnologie en heeft al meer dan een halve eeuw ervaring in het koelen van serverruimtes en datacenters. Tot voor kort lag de nadruk daarbij vooral op luchtgekoelde systemen, maar onder invloed van de enorme digitale evolutie treden oplossingen voor vloeistofkoeling vandaag steeds meer naar de voorgrond. Afgelopen jaar werd het hoofdkantoor in Hamburg nog uitgebreid met een volledig nieuwe productiefaciliteit voor vloeistofkoeloplossingen. Het portfolio van STULZ omvat vandaag dan ook het volledige spectrum van koeloplossingen voor datacenters.
Waarom vloeistofkoeling?
Vloeistofkoeling is niet nieuw. Tot het midden van de jaren 1980 waren in principe alle mainframes watergekoeld. “Toen computers kleiner werden, werd het ook minder evident om vloeistofkoeling toe te passen en verschoof alles richting luchtkoeling”, legt Vergaelen uit. “Vandaag botsen we op de grenzen van die technologie. In principe kan je met lucht maximum 50 kW per rack koelen, en zelfs dan komen er al hoge luchtsnelheden aan te pas. In een AI-datacenter, echter, lopen de rackdichtheden op tot 100 of zelfs 140 kW per rack. Thermodynamisch is het simpelweg onmogelijk om dat met luchtkoeling op te vangen. Vloeistofkoeling biedt dan een heel mooi alternatief. Naarmate er meer AI-datacenters bijkomen en rackdichtheden nog verder oplopen, zal het dan ook een steeds grotere rol gaan spelen.”
Twee technologieën
STULZ biedt geavanceerde vloeistofkoeloplossingen in twee categorieën: immersiekoeling enerzijds en direct-to-chip liquid cooling of DCLC anderzijds. Vergaelen: “In het eerste geval wordt de server volledig in een niet-geleidende vloeistof ondergedompeld. Dankzij het ingekapselde systeemontwerp zijn dit soort oplossingen bijzonder goed bestand tegen stof, vocht en temperatuurschommelingen, maar qua onderhoud brengt het natuurlijk ook wel wat complexiteiten met zich mee.”
In de meeste gevallen zal volgens Vergaelen in ieder geval voor DCLC gekozen worden. “Hierbij wordt de koelvloeistof - doorgaans een water-glycolmengsel - via een netwerk van fijne leidingen over de processors geleid. Warmte wordt overgedragen op de koelvloeistof en vervolgens naar de nakoelers geleid om opnieuw te worden gekoeld.” DCLC-systemen zijn zeer schaalbaar en geschikt voor een breed scala aan rackdichtheden en configuraties van dataruimtes.
CyberCool CDU
Centraal in elk vloeistofkoelsysteem van STULZ staat de CyberCool CDU. Door het debiet, de druk en de toevoertemperatuur te regelen, zorgt deze compacte Coolant Distribution Unit voor een maximale warmte-uitwisseling bij minimaal energieverbruik. Daarnaast verzekert de CyberCool CDU dat het primaire productiewater (FWS) en de koelvloeistof (TCS) strikt van elkaar gescheiden blijven. “Bij DCLC is het bijvoorbeeld van essentieel belang dat de koelvloeistof perfect proper is. De microvinnen waardoor de koelvloeistof circuleert, zijn zodanig fijn dat de kleinste verontreiniging voor problemen kan zorgen. Daarom is de CDU ook voorzien van alle nodige filters en bieden we hiervoor onderhoudscontracten aan.”
Naast de CDU biedt STULZ ook alle overige infrastructuur, tot aan de rack. “Afhankelijk van het temperatuurregime waarin gewerkt wordt, kan er gebruikgemaakt worden van een chiller of een dry cooler. Bij een vooropgestelde temperatuur van 40°C zal een dry cooler bijvoorbeeld volstaan; bij lagere temperatuurtrajecten is een chiller aan de orde. Ter vergelijking: bij luchtgekoelde systemen, heb je quasi altijd een chiller nodig.”
Ook voor reconversie
Welke technologie gehanteerd wordt en hoe het liquid cooling systeem precies wordt vormgegeven, is afhankelijk van de IT-infrastructuur, de rackdichtheden en het temperatuurtraject. STULZ loodst klanten doorheen de verschillende complexiteiten en biedt het ondersteuning in alles van ontwerp en productkeuze tot installatie en onderhoud. Niet alleen voor nieuwe installaties, maar evenzeer bij retrofit. Ook in traditionele luchtgekoelde datacenters kan een DCLC-systeem namelijk zonder ingrijpende bouwkundige aanpassingen geïntegreerd worden. “Het grootste vraagstuk hier is hoe je de nieuwe invulling en de reeds aanwezige infrastructuur en koelcapaciteit op elkaar afstemt”, meent Vergaelen. “Als je bestaande racks vervangt door vloeistofgekoelde racks met veel hogere dichtheden, dan zal je voor dezelfde oppervlakte ook meer koelcapaciteit nodig hebt. Zo’n reconversie vergt dus wel wat studiewerk.”
Vloeistof en lucht: een en-en-verhaal
AI, supercomputers en hogere rackdichtheden zullen de nood aan vloeistofkoeling de komende jaren exponentieel doen stijgen, maar dat betekent niet dat luchtkoeling volledig uit datacenters zal verdwijnen. Enerzijds omdat ook vloeistofgekoelde systemen baat hebben bij - en in veel gevallen zelfs nood hebben aan - een zekere vorm van luchtkoeling om de ruimte te klimatiseren, anderzijds omdat luchtkoeling bij lagere rackdichtheden nog steeds een interessante en kostenefficiënte oplossing biedt. “In sommige situaties is de keuze voor luchtkoeling dan wel vloeistofkoeling vanzelfsprekend; in andere wordt het een complexe afweging tussen investeringskost, onderhoudscomplexiteit, schaalbaarheid, enzovoort. Als aanbieder van zowel luchtgekoelde als vloeistofgekoelde systemen, kunnen we klanten hierin op een neutrale manier begeleiden en, ongeacht de uitkomst, een complete en geïntegreerde oplossing bieden.”
Door Elise Noyez - foto's Stulz Benelux
