Kanttekeningen bij direct free cooling


Nederland heeft in meerdere opzichten een gunstige ligging voor datacenters. Zo maakt het buitenklimaat direct free cooling mogelijk om energetische voordelen te behalen bij het koelen. Maar is dit fenomeen wel zo ‘free & cool’?

Bij het toepassen van DFC (direct free cooling) ontstaat ‘direct’ kwetsbaarheid voor het binnenmilieu en dus de aanwezige servers. De buiten aanwezige stofdeeltjes bevatten ionen zoals sulfaat-, nitraat- en chloride-ionen die het gebouw worden ingeblazen. Sulfaat houdende stofdeeltjes, met name afkomstig uit uitlaatgassen, zijn lastig uit een datacenter te weren, omdat atmosferisch sulfaat tot het submicron-gedeelte van de fijnstofcomponenten behoort (ultrafijnstof).

Dieselemissies

Waar komt deze ultrafijnstof vandaan? Denk dan bijvoorbeeld aan dieselemissie van vrachtverkeer en kerosine van de luchtvaart. Datacenters zijn immers nogal eens in nabijheid van airports gevestigd. Daarnaast kan er sprake zijn van dieselemissie uit de noodaggregaten op het eigen terrein. Wanneer de uitlaatpijpen hiervan in nabijheid van het aanzuigtraject van de luchtbehandeling zijn gelegen, kan hier ‘kortsluiting’ ontstaan.

Bij chloride moet vooral gedacht worden aan zeelucht. Zeewater bevat ongeveer 20.000 mg/liter chloride, hetgeen zich gemakkelijk verspreid door lucht. Aangezien de wind in Nederland vooral zuidwestelijk is, zal er tot ver landinwaarts sprake zijn van chloriden in de atmosfeer.

Naast vaste zichtbare vervuiling zijn dus ook de onzichtbare deeltjes een risicofactor als het om het gebruik van buitenlucht gaat. Zo ‘cool’ is het gebruik van DFC dus niet.

Luchtvochtigheid

Zowel een te hoge als een te lage luchtvochtigheid is ongewenst in een datacenter. Naast ESD (electrostatic discharge ofwel statische lading) kan een lage vochtigheid ervoor zorgen dat smeermiddelen uitdrogen. Dat heeft een nadelig effect op tal van componenten. Denk aan motoren, disk drives en tape drives. Een andere zorg voor tapedrives bij een lage vochtigheid is de toenemende mate waarin stof zich op de tape verzamelt. Dat gebeurt met name rond de lees/schrijf-kop en op het mechanisme dat voor het transport van de tape zorgt. Zeker wanneer dit stof de eerder genoemde corrosieve stoffen bevat.

Een te hoge luchtvochtigheid is eveneens ongewenst. Ook hierbij is corrosie het belangrijkste argument. Hoge luchtvochtigheden versnellen immers corrosieve processen. Zeker wanneer een microklimaat gekenmerkt wordt door verontreinigingen als chloride of sulfaat. Als deze stoffen neerslaan in een vochtige omgeving dan fungeren deze stoffen als katalysator. Zo zullen stofdeeltjes hygroscopisch werken en in combinatie met een katalysator versnelde corrosie teweeg brengen. Bij goedkopere of ongelegeerde staalsoorten doet dit proces zich al voor vanaf 30-40% luchtvochtigheid.

Luchtfilters

Het doel – in dit geval een reductie van het energieverbruik ofwel een lagere PUE – heiligt hier de middelen. Dit is echter niet ‘for free’. Een goed ontwerp, professionele montage en gedegen onderhoud kunnen de hiervoor genoemde risico’s minimaliseren. Door middel van de juiste combinatie van opstellingen, nauwkeurige regelingen en specifieke luchtfilters kan de buitenlucht worden omgezet in een goede binnenlucht.

Belangrijk bij de selectie van filters is de verhouding tussen het energieverbruik en het rendement. Er zijn filters op de markt met een A+ energielabel en een hoog rendement van 54% ultrafijnstof. Dit betekent dus een hoge filtratie in combinatie met een laag energieverbruik.

Moleculaire filtratie

Naast fijnstof is het ook noodzakelijk om te kijken naar het beheersen van verontreinigende stoffen in de vorm van gas. Deze stoffen kunnen onder andere zure chemische eigenschappen hebben waardoor het een sterk corroderend effect heeft op metalen en dus ook op IT-apparatuur. Moleculaire filtratie door middel van actieve kool is een rendabele methode voor het beheersen van deze schadelijke verontreinigende stoffen en kan zowel in units met toegevoegde verse lucht als in units met gerecirculeerde lucht plaatsvinden.

In feite is actieve kool een poreuze vorm van koolstof. Door de grote hoeveelheid poriën heeft de actieve kool een zeer groot inwendig oppervlak. Dit oppervlak kan 1.000-2.000 m² per gram actieve kool zijn. De werking is gebaseerd op adsorptie of chemisorptie. Daardoor is het mogelijk een breed scala aan verontreinigingen af te vangen. Ook is een focus op één soort of op een groep moleculen mogelijk.

Deze processen verlopen zeer snel. Er is echter een zekere contacttijd tussen actieve kool en de te zuiveren luchtstroom nodig. Hoe langer deze contacttijd, hoe hoger de efficiency die bereikt kan worden met een koolfilter.

In veel gevallen is het mogelijk om combinatiefilters te gebruiken. Dit zijn filters die zowel fijnstof als gasmoleculen filtreren. Het is hierbij belangrijk altijd te vragen naar een onafhankelijk testrapport zodat de werking van het filter wordt bevestigd. In geval van bestaande bouw kan worden gedacht aan een oriënterende nulmeting en een controlemeting na plaatsing van de nieuwe filtertechniek.

Luchtbevochtiging

Een stabiele luchtvochtigheid is dus zeer wenselijk aspect. Over het algemeen kan dit resulteren in een hoog energieverbruik, bijvoorbeeld in het geval dat stoombevochtiging nodig is.

Door gebruik te maken van adiabatische bevochtiging kan men beschikken over hoge regelnauwkeurigheid en bedrijfszekerheid. Een systeem voor watermanagement zorgt dan voor een minimaal spoelwaterverlies en minimale vervuiling op de verdampers. Afhankelijk van de toepassing kan zelfs gekozen worden voor een systeem dat gevoed wordt met leidingwater, wat direct een investeringsvoordeel oplevert.

Deze zogeheten lage-energiebevochtiging en adiabatische koeling kan in een bestaand luchtbehandelingssysteem of –kanaal worden geïntegreerd. Dergelijke systemen zijn voorzien van een compacte, zelfstandige hydraulische unit met een watertank en kunnen binnen of buiten een luchtbehandelingskast aan een wand worden gemonteerd. In dit laatste geval maakt dit onderhoud mogelijk zonder dat de luchtbehandelingskast hoeft te worden uitgeschakeld. Er is dan dus geen risico van downtime.

Legionella

Het is bij deze techniek overigens van groot belang – en tevens verplicht – om legionellapreventie toe te passen. Denk hierbij aan risico-inventarisaties en periodieke analyses van het water. Dit geldt overigens voor alle luchtbevochtigers (exclusief steamers) en open koeltorens.

Direct Free Cooling is een fenomeen met voor- en nadelen. De nadelen zijn echter op te heffen door met gezond verstand te kijken naar de mogelijkheden. Laat u hierbij adviseren door een deskundige partij en zorg dat de lucht- en waterkwaliteit op periodieke basis wordt gemonitord, zodat eventuele problemen vroegtijdig kunnen worden voorkomen.

Peter Thorenaar is projectmanager bij CAG Datacenter Solutions

Nog geen reacties

Feedback!
Fill out my online form.
Laatste reacties

Bedankt voor het succes van ISPam.nl
Koen Stegeman, Editor-in-Chief & founder Hostingjournalist.com: Jammer Arnout, maar je hebt een mooie bijdrage aan de hosting industrie geleverd, en dat jaren lang....

Bedankt voor het succes van ISPam.nl
Dillard Blom: Jammer dat een 'instituut' verdwijnt, en daarmee een bron van informatie over actuele zaken (en opin...

Bedankt voor het succes van ISPam.nl
L.: Uit automatisme kijk ik toch nog steeds elke dag naar ispam.nl, toch de hoop dat er nog een berichtj...

Bedankt voor het succes van ISPam.nl
Toni Donkers: Arnout bedankt! ik ga het missen dat is een feit!

Bedankt voor het succes van ISPam.nl
Marcel Stegeman: Ik zie het nu pas. Inderdaad jammer maar ik kijk nu al uit naar het volgende project.