Luftkøling vs. væskekøling
Hvor traditionelle servermiljøer i høj grad har været baseret på luftkøling, skaber AI-servere og HPC (High Performance Computing) langt højere effekttætheder på mindre plads. Ifølge det tekniske materiale, som UniCool arbejder med, bevæger de mest krævende miljøer sig fra tidligere rackbelastninger på 2-15 kW og op til 300 kW og derover i fremtiden.
Ud fra et designmæssigt synspunkt udelukker en effekt på over 40 kW pr. rack luftkøling som mulighed; skiftet til væskekøling bliver obligatorisk.
Set fra et termodynamisk synspunkt er den vigtigste parameter for varmeoverførselseffektiviteten den volumetriske varmekapacitet [kJ/m³K].
Væske har en værdi, der er mere end 3725 gange højere end luftens; derfor vil den nødvendige mængde af væske være langt lavere end luftmængden for at transportere den samme mængde varme, se skema nedenfor.
| Egenskaber | Luft | Vand | PG25 | EG30 | Forhold(vand/luft) |
| Densitet [kg/m3] | 1,149 | 994,4 | 1017,5 | 1036,4 | ~865 |
| Specifik varmekapacitet, [kJ/kg · K] | 1,006 | 4,179 | 3,960 | 3,6911 | ~4,15 |
| Termisk varmeledning, [W/m · K] | 0,026 | 0,621 | 0,493 | 0,486 | ~23,88 |
| Volumetrisk varmekapacitet, [kJ/ m3 · K] | 1,1156 | 4155,6 | 4029,3 | 3825,5 | ~3725 |
| Note: egenskaber regnet ved 34 °C | |||||
Direct-to-Chip Liquid Cooling
Ved direct-to-chip køling, føres væske direkte ned på de GPUer, der udvikler mest varme. En Coolant Distribution Unit (CDU), forbinder servernes kølekreds med datacentrets øvrige kølesystem. Herfra kan varmen enten bortledes via tørkølere/køleanlæg eller føres videre til varmegenanvendelse.
Kravene til CDU’en er defineret af chipproducenterne. Højere fremløbstemperaturer i området 35-45 grader afhængigt af system og serverkrav og kan give to fordele.
Fordel 1: Højere temperatur medfører mere frikøling
For det første bliver der mulighed for flere timer med frikøling, hvor varmen kan bortledes via tørkølere uden samme behov for mekanisk køling. For 2025 var den højeste temperatur 34 °C, så mekanisk køling ville ikke have været nødvendig, dog under hedebølgen i 2026 bliv temperaturen over 37 °C, så ekstreme vejrforhold skal huskes i designet af kølesystemet.
Fordel 2: Fra spildvarme til varmeressource
De højere temperaturer gør samtidig datacentrenes overskudsvarme lettere at arbejde med. Når temperaturløftet reduceres, reduceres energiforbruget også.
Den enkleste anvendelse er ifølge UniCool ofte at bruge varmen lokalt. Kan den anvendes til opvarmning af kontorer, drivhuse eller andre bygninger på samme matrikel, kan en varmepumpe muligvis udelukkes.
Skal varmen derimod leveres til et fjernvarmenet, bliver forhold som afstand, temperaturkrav, varmepumpe og varmebehov afgørende.
Datacentret producerer varme året rundt, mens efterspørgslen hos en ekstern aftager varierer.
Derfor er det ikke nok at konstatere, at der findes overskudsvarme. Der skal også være en teknisk og økonomisk vej fra serveren til aftageren.
– De datacentre, vi er med til at bygge i dag, forbereder vi til, at varmen kan høstes. Hvis der ikke er en aftager fra starten, kan fjernvarme eller andre kobles på senere, siger Jimmy Hoffmann Hansen.
Netop derfor anbefaler UniCool, at mulighederne for varmegenvinding undersøges allerede i projekteringen. Selv hvis en varmeaftager ikke findes fra første dag, kan anlægget forberedes til senere tilkobling.
Ting at notere ved design
Ifølge UniCool er det vigtigt ikke blot at vælge en kølemaskine ud fra maksimal effekt. Belastningsprofil, temperaturer, driftstid, frikøling og en eventuel varmeaftager bør vurderes samlet.
Det gælder også i eksisterende datacentre. Her kan løsningen være at etablere en separat højtemperaturkreds til nye AI-racks, mens traditionelle servermiljøer fortsat kører på deres eksisterende kølesystem. Dermed kan kapaciteten udbygges trinvis frem for at kræve en total ombygning.
Det skal også huskes at der stadig er udstyr som har lavere temperaturkrav som UPS, batterier, eltavler og andet teknisk udstyr. Her skal der stadig bruges køl som kan holde rummene omkring 22-25 °C.
Designet skal også holde på de varme dage
Udviklingen inde i datacentret er dog kun den ene halvdel af regnestykket. Omgivelserne ændrer sig også.
UniCool har denne sommer oplevet ældre køleanlæg til kritisk infrastruktur blive presset ved omgivelsestemperaturer tæt på 40 grader. Nogle af anlæggene var oprindeligt dimensioneret til maksimale temperaturer omkring 26-28 grader.
Nye tiltag i EU
EU-reglerne skærper samtidig fokus på datacentres energiydelse og muligheder for at udnytte overskudsvarme, hvilket gør den tidlige planlægning endnu mere relevant. EED 2023/1791 af 13. september 2023 om energieffektivitet og om ændring af forordning har introduceret disse tiltag.
EU 024/1364 af 14. marts 2024 om første fase af oprettelsen af en fælles EU-ordning for vurdering af datacentres bæredygtighed omhandler genanvendelsen af varme fra større datacentre.
Blandt de vigtigt KPI’er som man ønsker at fokusere på er Power Usage Effectiveness (PUE), WUE og Energy Reuse Factor (ERF) hvilket er Genanvendt Energi / Total Data Center Energi.
Hvor PUE blot måler, hvor meget energi der går til spilde, kvantifi cerer ERF, hvor stor en mængde energi der føres tilbage i systemet; der er tale om et tydeligt paradigmeskift – fra en model, hvor varme betragtes som spildprodukt, til en tilgang, hvor varme ses som en ressource. Jo større en andel af energien der derfor genvindes og genbruges, desto lavere vil ERF-værdien være.
Hermed kan integrationen af direct-to-chip-systemer har direkte indfl ydelse på virksomhedens strategi for dekarbonisering, som er defi neret i GHG-protokollen (Greenhouse Gas Protocol).
BREAKING