Jonathan Duncan
Er worden nog steeds enorme datacenters gebouwd, maar tegelijkertijd is er een trend waarbij kleinere datacenters verschijnen. Ze komen tegemoet aan de behoefte aan verwerking van data aan de randen van het netwerk, de ‘edge’. Edge computing gaat om het beschikbaar hebben van reken- en opslagcapaciteit fysiek dicht bij de plek waar gebruikers gegevens genereren, gebruiken en manipuleren. Typische toepassingen zijn applicaties die behoren tot het Internet of Things: sensoren, sturing van robotica en zelfrijdende auto’s.
Niet alleen genereren deze toepassingen flinke hoeveelheden gegevens. Ook de snelheid waarmee gegevens kunnen worden gewerkt is cruciaal. De data naar een verder weg gelegen datacenter sturen, verwerken en de resultaten terugontvangen levert eenvoudig te veel latency op, zeker voor kritische toepassingen als een zelfrijdende auto, zelfs als er gebruik wordt gemaakt van 5G.Edge datacenters bieden daarvoor de oplossing. Het zijn kleinschalige datacenters, die zich dicht bij de plek bevinden waar de opslag en verwerking nodig is. In veel gevallen delen deze datacenters ruimte in hetzelfde gebouw als de rest van het bedrijf. Maar dit levert weer heel andere uitdagingen op, op het gebied van beveiliging, maar ook als het gaat om koeling.
Planning van koeling
“Het is duidelijk dat wanneer een edge datacenter ruimte deelt met andere toepassingen, de planning van de koeling een extra dimensie krijgt,” zegt Duncan. “Een kantoorgebouw is bijvoorbeeld geoptimaliseerd om comfortabel te zijn voor de werknemers, terwijl een meer open ruimte, zoals een fabrieksvloer of magazijn, zijn eigen warmte- en koelvereisten heeft. In beide gevallen voldoet het bestaande koelsysteem waarschijnlijk niet aan de strenge eisen voor het goed functioneren van een datacenter. Dit geldt vooral voor IT-apparatuur met een hoge dichtheid, waaronder hyperconverged infrastructuur, die grote hoeveelheden warmte kan genereren vanuit een relatief kleine ruimte.”
Edge datacenters vind je grofweg in twee soorten ruimtes, zegt Duncan:
Gecontroleerde kantooromgevingen, gericht op standaard comfortkoeling voor mensen- Ongecontroleerde omgevingen zoals productieruimtes, die al dan niet beschikken over omgevingskoeling en vochtigheidsregeling.
“De typische kantooromgeving maakt gebruik van koelsystemen in ruimtes die worden geleverd door HVAC-systemen (verwarming, ventilatie en airconditioning in gebouwen) of gedecentraliseerde minisplit koelsystemen. De koelcapaciteit wordt berekend op basis van de warmtelast die het comfortkoelsysteem moet verwerken, meestal gemeten in watt, W, of kilowatt, kW.”
Duncan legt uit dat een typisch HVAC-systeem voor een kantoor een koelcapaciteit kan hebben voor een warmtelast van 50 tot 100 W per vierkante meter, of misschien 1 tot 2 kW voor een hele ruimte. “Maar een enkel rack met IT-apparatuur kan een warmtelast van 3 tot 4 kW of meer produceren. Als gevolg daarvan kan het zijn dat een koelsysteem dat ontworpen is voor 1kW koeling nu vier keer die capaciteit moet leveren.”
Vocht en stof
Voor zowel medewerkers als apparatuur niet ideaal dus. Mensen krijgen het te koud als het systeem zijn werk doet. En IT-apparatuur schakelt automatisch uit als het systeem het niet aankan. Bovendien is ook het HVAC-systeem overbelast door het continu boven zijn nominale koelcapaciteit te moeten werken. Niet alleen stijgen de kosten van energie daardoor, je moet ook rekening houden met vroegtijdige uitval, omdat het systeem meestal niet ontworpen is voor continu gebruik.
Een ander probleem in typische kantoorgebouwen is vochtigheid, vertelt Duncan. “Omdat deuren en mogelijk ramen voortdurend open en dicht gaan, kan de luchtvochtigheid constant veranderen, afhankelijk van de omstandigheden buiten. Dit is niet ideaal voor IT-apparatuur. Ook stof is niet bevorderlijk voor het optimaal functioneren van IT-apparatuur. Daarom hebben speciaal gebouwde datacenters luchtfiltersystemen die stof en andere deeltjes uit de lucht verwijderen.”
Stof is niet bevorderlijk voor het optimaal functioneren van IT-apparatuur
Wordt een edge datacenters op de fabrieksvloer geïnstalleerd – in productiefaciliteiten en in magazijnen met nogal uiteenlopende omgevingskenmerken – dan gaat het vaak om grote ruimtes van 200 vierkante meter en meer. “Een magazijn heeft te maken met uitdagingen bij het handhaven van een constante temperatuur, omdat ze meestal niet goed geïsoleerd of afgedicht zijn. Dit kan leiden tot overmatige hitte of kou in de ruimte en grote schommelingen in seizoenstemperaturen. Ook de luchtvochtigheid kan een probleem worden, vooral in faciliteiten zonder luchtregelsysteem. Ongecontroleerde omgevingen zijn waarschijnlijk nog stoffiger dan kantoren en hebben minder vaak een deeltjesfiltersysteem. Stof in combinatie met een hoge luchtvochtigheid is funest voor IT-apparatuur.”
Gesloten racks
Om al deze problemen te voorkomen, worden voor edge datacenters afgesloten racks of rijen geïnstalleerd, wat betekent dat er een speciale rack- of rijgebaseerde koeling nodig is. “Zulke zelfstandige systemen sluiten de IT-apparatuur af van de buitenlucht,” vertelt Duncan, “waardoor deze wordt beschermd tegen stof en vocht, terwijl je tegelijk de temperatuur van de racks nauwkeurig kunt regelen.”
Volgens Duncan is het belangrijk om gebruik te maken van een systeem met een hoge IP-classificatie, zoals gedefinieerd in de IEC 60529-specificatie van de International Electrotechnical Commission (IEC). Deze specificatie heeft betrekking op mechanische en elektrische behuizingen die zijn bedoeld om te beschermen tegen indringing, stof en water. “Een IP 54-classificatie betekent bijvoorbeeld dat een behuizing sterke bescherming biedt tegen vuil, stof, olie en spuitwater, allemaal vijanden van IT-apparatuur. In combinatie met een rack- of rijgebaseerd koelsysteem kun je de temperatuur van IT-apparatuur dus nauwkeurig regelen en tegelijkertijd beschermen tegen andere omgevingsinvloeden. De beloning komt ook in de vorm van extra efficiëntie, want IT-apparatuur kan veel hogere temperaturen verdragen dan comfortabel is voor mensen. Bovendien bespaar je kosten, want het gaat niet om temperaturen die dichter bij de comfortniveaus van mensen.”