Koeling computercentra onderschat

Twee factoren hebben het koelen van rekencentra tot een flink probleem gemaakt, meent Peter Koolen van adviesbureau Thermalcon. “Dat is allereerst natuurlijk de miniaturisatie. In een rack met blade servers wordt tegenwoordig een warmte geproduceerd waar een compleet computercentrum vroeger nog niet aan kon tippen. Ook de leeftijd van rekencentra is vaak een probleem. Vloeren met ventilatie functioneren dan niet goed meer.”

Specialisten in koeling Het koelen van rekencentra en computerruimtes is een geheel eigen discipline. Naast Thermalcon zijn nog andere bedrijven actief op dit terrein. Voorbeelden zijn Koning & Hartman, ICT Room en Allround Systems.

Al sinds de komst van de eerste computerruimtes zijn er problemen met het afvoeren van de warme lucht die de systemen produceren. “Dat probleem is de afgelopen jaren steeds groter geworden”, vertelt Peter Koolen. Hij is werkzaam bij Thermalcon in Tilburg, een adviesbureau dat zich richt op klimaatbeheersing binnen computerruimtes. ‘Airflow management’ noemt Koolen zijn vakgebied.
“Hiervoor zijn tal van oorzaken aan te wijzen, maar twee punten springen er uit. De eerste reden is natuurlijk dat systemen steeds kleiner worden, waardoor meer en meer gebruik wordt gemaakt van racks met grote hoeveelheden apparatuur. Dat zou onder ideale koelingsomstandigheden al een probleem opleveren. Er is echter zelden sprake van ideale omstandigheden. Sterker nog, veel computercentra zijn oud en de oorspronkelijk aangebrachte voorzieningen voldoen niet meer.”
In veel computerruimtes wordt ‘closed control airconditioning’ toegepast, legt Koolen uit. “Hierbij worden systemen voor airconditioning gebruikt die koude lucht aan de onderzijde uitblazen. Deze koele lucht wordt onder druk onder de verhoogde systeemvloer gebracht en komt via vloertegels die voorzien zijn van ventilatiegaten bij de te koelen apparatuur. Soms is dat niet mogelijk; dan wordt de koude lucht over de systeemvloer geblazen.”

Onder de systeemvloer

Op papier werkt deze aanpak prima. “In de praktijk blijken er echter allerlei problemen op te treden. Zo zal een ventilatietegel die verder weg ligt minder koude lucht doorlaten dan een tegel die vlakbij een airco ligt. Dat levert geen goed gecontroleerde vorm van koeling op. Dit kan worden opgelost door de overcapaciteit aan koude lucht van de airco’s over de systeemvloer te blazen. Hierdoor ontstaat een combinatie van koeling via de ventilatiegaten in tegels en koude lucht op de vloer.”
“Waar veel ict-managers onvoldoende rekening mee houden, is dat de klimatologische omstandigheden in hun rekencentrum in de loop der tijd veranderen. Ooit heeft iemand uitgerekend wat de optimale capaciteit van de airco was en waar de ventilatietegels het best geplaatst konden worden. In de loop van de tijd zijn beide factoren drastisch gewijzigd. Er is veel meer apparatuur geplaatst en de capaciteit van de airco en de plaatsing van de tegels zijn niet meer optimaal. Sterker nog, wij komen geregeld in computerruimtes die zo vol staan dat apparatuur noodgedwongen – maar soms ook uit onwetendheid – bovenop ventilatietegels is geplaatst. Dat belemmert de koeling van apparatuur natuurlijk enorm.”

Tips voor een betere koeling – Airco’s moeten optimaal kunnen functioneren. Plaats daarom de uitgang van de airco in de richting waarin de koude lucht dient te stromen. Verwijder leidingen en andere obstakels die voor de uitgang zitten. Denk goed na over het plaatsen van ventilatietegels. Stem bovendien het elektrisch vermogen in een rack af op het koelend vermogen dat een ventilatietegel biedt. Gebruik bovendien verschillende typen tegels, zodat het koelend vermogen kan worden gevarieerd. Plaats kasten en racks in groepen bij elkaar zodat het koelen kan worden geoptimaliseerd.

“Kijk ook eens onder de systeemvloer”, adviseert Koolen. Die ruimte dient vaak twee doeleinden: voor koeling en voor het plaatsen van allerlei leidingen, buizen en dergelijke. “In de loop van de tijd worden hier steeds meer kabelgoten, aan- en afvoerleidingen van airco’s, cv’s en dergelijke geplaatst. Hierdoor is van een onverstoorde luchtstroming vaak nauwelijks meer sprake. Dat lijkt triviaal, maar levert vaak grote problemen op. Wij hebben in de praktijk meegemaakt dat de luchtstroming dusdanig verstoord werd dat de temperatuur van sommige systemen op de vloer een kritische grens benaderde. De beschikbaarheid van apparatuur komt hierdoor serieus in gevaar. Of de klokfrequentie van een server wordt automatisch teruggeschroefd, waardoor de prestaties teruglopen. De oplossing is vaak: plaats schotten op strategisch goed gekozen locaties onder de systeemvloer waardoor de luchtstroming verbetert.”

What if-analyses

Hoe ontdek je nu waar luchtstromen ‘lopen’, of deze voldoende koeling bieden en wat bijvoorbeeld de invloed is van de diverse obstakels? Koolen gebruikt hiertoe een pakket voor ‘fluid dynamics’. “We maken een model van de computerruimte. Daarin nemen we alle airco’s en bouwtechnische aspecten op, maar ook de warmteafgifte van de opgestelde apparatuur. Het model berekent vervolgens welk koelend vermogen op welke locatie in de ruimte aanwezig is. Het model levert waarden op die binnen enkele procenten blijken te zitten van wat we ter plekke meten. Hierna maken we ‘what if’-analyses. Doordat we weten welke koeling nodig is om alle opgestelde apparatuur op een goede bedrijfstemperatuur te houden, kunnen we gaan ‘spelen’ met factoren als extra airco-capaciteit of bouwkundige aanpassingen voor een betere luchtcirculatie. Met het model simuleren we het effect van maatregelen.”
Deze aanpak werkt veel beter dan het improviseren dat Koolen in de praktijk vaak tegenkomt. “Wij zien nogal eens dat te warme apparatuur extra wordt gekoeld door een simpele ventilator direct op die server of switch te richten. Dat lijkt een goede aanpak. In de praktijk maakt het de situatie vaak alleen maar erger. Een airco zuigt namelijk warme lucht aan, koelt deze, blaast koude lucht weer uit, die vervolgens apparatuur koelt, waarna de warme lucht weer wordt aangezogen. Lukraak geplaatste ventilatoren kunnen dit schema volledig in de war gooien. Het gevolg? U moest eens weten hoe vaak airco’s hierdoor koude lucht staan aan te zuigen, terwijl warme lucht als ‘koeling’ langs racks wordt geblazen. Improviseren in plaats van analyseren leidt vaak tot grote problemen.”