Vrije koeling voor de serverruimte (buitenluchtklep)

Beschrijving: vrije koeling voor de serverruimte

We spreken van vrije koeling als natuurlijke koude (bijvoorbeeld uit de buitenlucht) wordt gebruikt om de ruimte of het koudemiddel te koelen, in plaats van mechanische koeling zoals in een compressiekoelmachine. In het Nederlandse klimaat kan er voor een groot deel van het jaar gebruik worden gemaakt van ‘vrije koeling’.

Deze tip gaat over vrije koeling in een serverruimte met

1. airconditioning of DX-koeling
2. compressiekoelmachine

Directe vrije koeling in serverruimte met airconditioning of DX-koeling (buitenluchtklep)

Airconditioning en DX-systemen kunnen zelf niet vrij koelen. Vrije koeling kan dan alleen gerealiseerd worden met een additionele oplossing: directe inblazing van koude buitenlucht.

Om zoveel mogelijk te koelen met koude uit de buitenlucht is het van belang om eerst de koelvraag te beperken en het mogelijk te maken om met hogere temperaturen te koelen. Dit is mogelijk door de serverruimte te compartimenteren in een warme en een koude gang.

• De koude gang is vaak voorzien van een transparant dak. Aan één of beide zijkanten van de gang staan de racks met daarin de ICT-apparatuur. De koude gang is (meestal) toegankelijk via een schuifdeur.
• De servers blazen de warme lucht via de warme gang naar buiten (eventueel ondersteund door een ventilator in het afvoerkanaal). Koeling van de lucht die door de servers afgeblazen wordt is niet meer nodig. Door compartimenteren is de koelvraag van de serverruimte of datacenter lager en is met hogere temperaturen te koelen. De koelmachine heeft dan een beter rendement (hogere COP).
• Door het volledig scheiden van warme en koude gangen mengt de koude en warme lucht zich niet.
• Zie ook maatregel Warme en koude gangen in serverruimte.

De koude gang wordt aangesloten op een luchtkanaal met ventilator (buitenluchtklep) die koude buitenlucht de gang in blaast. In de koude gang is ook de airconditioning of DX-koeling (directe expansie) aanwezig. Als de temperatuur van de buitenlucht hoger is dan 25°C koelt de airconditioning of DX-koeling de lucht in het koude compartiment na.

Indirecte vrije koeling in serverruimte met compressiekoelmachine en zaalkoeler

Koeling met een compressiekoelmachine is zo efficiënt mogelijk als deze gecombineerd wordt met:

• Warme en koude gangen. Zie hierboven en maatregel Warme en koude gangen in serverruimte.
• Zaalkoelers die werken op hogere temperaturen. Zie ook maatregel Verhoog temperatuur in serverruimte en datacenter.
• Droge koeler / verdampingskoeler of hybride koeler via bypass. Zie toelichting hieronder.

Droge koeler(s) via bypass

Als de retourleiding van het koudwaternet warmer is dan de buitenlucht loont het om het koelwater eerst via een bypass door een buiten opgestelde droge koeler te pompen. De droge koeler is veelal een zwarte buizenwarmtewisselaar (lucht/water) met koelvinnen of -ribben met daarnaast of daarboven een ventilator. De ventilator blaast de koude buitenlucht langs de warmtewisselaar voor maximale afkoeling van het koelwater.

Het koelmedium in het koelwaternet moet een glycol/water-oplossing zijn (of vergelijkbaar) om bevriezing in de buiten opgestelde warmtewisselaar te voorkomen. Als het (bestaande) koelwaternet alleen uit water bestaat is een extra platenwarmtewisselaar en een extra circuit (met water/glycol-mengsel) met pompstation nodig.

Verdampingskoeler via bypass

Dit is qua werking en systeem vergelijkbaar met de vorige situatie maar met een verdampingskoeler in plaats van de droge koeler(s). Door de warmtewisselaar aan de buitenzijde nat te maken en met de ventilator de buitenlucht langs de warmtewisselaar te blazen, verdampt het water (indirecte adiabatische koeling). Voor het verdampen van het water is warmte nodig, dat het onttrekt aan het koelwaternet.

Een verdampingskoeler heeft veelal een buizenwarmtewisselaar (lucht/water) met koelvinnen met daarnaast of daarboven een ventilator. De verdampingskoeler is aangesloten op het leidingwaternet.

Hybride koeler via bypass

De hybride koeler werkt of als een droge of als een verdampingskoeler. Bij lage buitentemperaturen werkt de hybride koeler als een droge koeler. Bij hoge buitentemperaturen werkt de hybride koeler als een verdampingskoeler.

Een hybridekoeler heeft veelal een buizenwarmtewisselaar (lucht/water) met koelvinnen met daarnaast of daarboven een ventilator. De verdampingskoeler is aangesloten op het leidingwaternet.

Toepasbaarheid vrije koeling serverruimte

Deze maatregel is rendabel toepasbaar in serverruimtes met een vermogen vanaf 5 kW. Zie voor vrije koeling in datacenters (vermogen vanaf 0,9 MW) maatregel Vrije koeling voor een datacenter.

Technische randvoorwaarden van extra koelers en bypass:
Bouwkundig moet het mogelijk zijn om deze maatregel uit te voeren. Denk hierbij aan het gewicht van het systeem, dat door het dak gedragen moet worden en er moet ruimte zijn voor luchtkanalen en overige installaties.

Technische randvoorwaarden van buitenluchtklep:

• De serverruimte grenst met ten minste één zijde aan een buitengevel om een gestuurde buitenluchtklep te kunnen installeren.
• De aangezogen buitenlucht bevat geen stoffen die voor vervuiling of schade aan de installaties kan zorgen.

Milieuaspecten

Deze maatregel bespaart op het elektriciteitsverbruik van de koelmachine. Afhankelijk van de omstandigheden en de gekozen optie kan 40 tot 95% op het elektriciteitsverbruik van de koelmachine worden bespaard.

RVO schat de besparing van een buitenluchtklep op (per serverruimte van 12 m²) op 5.800 kWh per jaar (bron: EML 2023).

Financiële aspecten

Een buitenluchtklep voor een serverruimte van 12 m² kost naar schatting € 2.550 (materiaal) + € 2.900 (arbeid). Deze maatregel verdient zich vaak binnen vijf jaar terug. Bron: EML 2023. Hierbij is gerekend met € 0,21 per kWh en € 1,16 per m³ aardgas (excl. BTW).

Het gebruik van vrije koeling van serverruimten of bestaande datacenters en energiezuinige rackkoeling (2024, codes 220219 en 220221) en komen daarom, onder voorwaarden, in aanmerking voor Energie Investerings Aftrek (EIA). Dit betekent dat je een extra bedrag ter grootte van 40% (2024) van het investeringsbedrag ten laste mag brengen van de winst. Zie voor meer informatie www.rvo.nl/eia.

Aanvullende informatie

Zie ook maatregel Alle energiemaatregelen voor serverruimte en datacenter. Dataopslag in de cloud is over het algemeen zuiniger dan in het eigen netwerk, zie maatregel Koop dataopslag duurzaam in.

Erkende maatregel voor energiebesparing

De Omgevingswet schrijft voor dat locaties die aan bepaalde voorwaarden voldoen verplicht zijn rendabele energiebesparende maatregelen (met een terugverdientijd van 5 jaar of minder) uit te voeren. Deze maatregel is (onder voorwaarden) rendabel ofwel erkend. Lees meer in de maatregel Voldoe aan (erkende) maatregelen uit Omgevingswet. Op de website van RVO downloadt je de volledige Erkende maatregelenlijst met de technische en economische randvoorwaarden.

Energiezuinige technieken moeten goed beheerd worden om te besparen wat mogelijk is. Zo moeten installaties goed ingeregeld, beheerd en onderhouden worden. Dit heet doelmatig beheer en onderhoud (DBO). Daarom heeft de overheid in iedere erkende energiemaatregel aangegeven welke DBO-actie nodig is om de maatregel optimaal te laten functioneren. Beoordeel jaarlijks of de techniek nog goed functioneert. Lees meer in maatregel Jaarlijks doelmatig beheer en onderhoud van (erkende) energiemaatregelen.

Bronnen: Stichting Stimular, Erkende Maatregelenlijst 2019, Erkende Maatregelenljst 2023 en Informatiebank