Vloeistofkoeling rukt op in het datacenter

Koelen met vloeistof is terug van weggeweest in het datacenter. Hoewel menig datacenter manager soms nog last lijkt te hebben van oude vooroordelen, zijn de pluspunten van koelen met niet-geleidende vloeistoffen dusdanig groot dat steeds meer nieuwe datacenters deze optie nu serieus onderzoeken. Aanbieders genoeg inmiddels: van het Nederlandse Asperitas tot het Canadese CoolIT Systems – allemaal hebben ze innovatieve vormen van vloeistofkoeling ontwikkeld en gereedgemaakt voor daadwerkelijk gebruik op zaal. En wie als infrastructuur-provider vindt dat hij hele specifieke eisen moet stellen aan zijn koeling, kan – zoals het Franse OVH deed – altijd nog ‘liquid cooling’ in eigen beheer ontwikkelen.

Onlangs organiseerde OVH voor de vijfde maal zijn OVH Summit. Tijdens dit jaarlijkse event praat deze Franse aanbieder van digitale infrastructuren, cloud- en hosting-diensten zijn klanten en partners bij over de plannen voor de komende tijd. Het concern is weliswaar opgericht door een Pool die in Lille studeerde, maar voelde desondanks lange tijd aan als een typisch Frans bedrijf. Die tijd hebben we inmiddels achter de rug. Het concern is tegenwoordig wereldwijd actief, inclusief de uitdagende Amerikaanse markt. Om echter de fameuze Patriot Act van de Amerikanen te kunnen omzeilen, hebben de Fransen voor een slimme constructie gekozen. Ze hebben namelijk een juridisch geheel van de rest van de organisatie gescheiden Amerikaanse onderneming opgericht.

De Patriot Act is voor Europese IT-spelers een grote belemmering om in de VS actief te worden. Deze wet geeft namelijk de Amerikaanse geheime diensten het recht alle data die aanbieders die in de VS actief zijn vastleggen te onderzoeken. Ook van mensen uit andere landen. Iedere niet-Amerikaanse onderneming die in de VS data verzamelt en vastlegt valt onder deze wet. Echt wereldwijd opereren is daardoor voor veel Europese spelers erg lastig.

Altijd anders

OVH heeft daar nu dus een oplossing voor gevonden. En dat heeft natuurlijk grote voordelen. Zeker ook als het om de technische infrastructuur van datacenters gaat, waar schaalgrootte belangrijk is.

Met vloeistof gekoelde server voor OVH.

Tijdens deze vijfde summit was voor het eerst ook het Amerikaanse management van de Amerikaanse OVH-tak in Parijs aanwezig. Een van deze Amerikaanse managers had vlak voor dit event voor het eerst het grote datacenter van OVH in Roubaix (OVH-4, video) bezocht. In de wandelgangen van het event stak hij zijn verwondering over de Fransen niet onder stoelen of banken: ze doen in zijn ogen altijd alles anders dan anderen. Gevraagd naar een voorbeeld van die afwijkende Franse aanpak noemde hij direct: servers met vloeistofkoeling.

Kant-en-klaar

Inderdaad heeft OVH in belangrijke mate zijn eigen datacenter-infrastructuur ontwikkeld. Daarbij heeft CEO Octave Klaba gekozen voor het toepassen van met vloeistof gekoelde server-hardware. Maar de Poolse oprichter en technisch geweten van OVH is inmiddels zeker niet de enige die gekozen heeft voor een andere manier van afvoeren van warmte dan traditionele vormen van luchtkoeling.

Tot voor kort was het gebruik van vloeistofkoeling in het datacenter echter vooral iets dat door de datacenters zelf moest worden ontwikkeld. Het ontbrak simpelweg aan kant-en-klare oplossingen die bij tech-bedrijven kunnen worden gekocht. Inmiddels is daar verandering in gekomen (zie kader ‘Meer weten?’). Interessant genoeg zien we daarbij vooral niet-Amerikaanse aanbieders naar voren komen. Uit eigen land komt bijvoorbeeld Asperitas. Daarnaast is Asetek uit Denemarken in deze markt actief, maar bijvoorbeeld ook CoolIT Systems uit Canada. LiquidCool Solutions is dan weer wel een Amerikaanse aanbieder.

Datacenter of high-end PC

Waar het Haarlemse Asperitas zich vooral richt op cloud providers en HPC (high-performance computing) achtige toepassingen, hebben Asetek en CoolIT gekozen voor een aanpak waarbij datacenter-activiteiten worden gecombineerd met het aanbieden van vloeistofkoeling voor high-end PC’s. Het gaat daarbij dan veelal om zeer zware gaming-computers.

Bij Asetek zien we dat de activiteiten die gericht zijn op het datacenter nog klein zijn. Waar de Denen over de eerste helft van 2017 voor ruim 21 miljoen dollar aan vloeistofkoelingen voor PC’s verkochten, kwamen zij in het datacenter nog niet veel verder dan 1,4 miljoen dollar. Maar het vliegwiel lijkt hier wel enigszins op gang te komen. Zeker nu het bedrijf zijn technologie in licentie heeft gegeven aan Fujitsu en aan Penguin Computing, een aanbieder van high-end servers en storage-systemen voor gebruik in cloud- en enterprise-datacenters. Bovendien heeft het bedrijf aangegeven dat er nog een partnership aan zit te komen, maar het is nog onduidelijk om welk bedrijf het dan precies zou gaan.

Gekoelde plaatjes

Ook CoolIT Systems richt zich op zowel high-end PC’s als het datacenter. Zowel Asetek als CoolIT Systems maakt gebruik van een techniek waarbij met water gekoelde plaatjes vlakbij de warmtebron – de processor – worden geplaatst. De aanpak van beide aanbieders lijkt daarmee veel op elkaar. Hetgeen reeds tot rechtszaken en veroordelingen omtrent het schenden van octrooien heeft geleid. CoolIT werd hierbij veroordeeld tot het betalen van een schadevergoeding aan Asetek. CoolIT heeft inmiddels wel een samenwerking gesloten met Dell, waardoor de technologie van de Canadezen geïntegreerd kan worden in Dell’s PowerEdge server-lijn. Deze samenwerking is opmerkelijk, omdat Dell eerder in eigen beheer ook al een direct liquid cooling-oplossing heeft ontwikkeld, namelijk voor eBay, in ons land actief met onder andere Marktplaats.nl.

Een met vloeistof gekoelde server van Huawei.

Server-fabrikanten lijken inmiddels de voordelen van vloeistofkoeling in te zien, zeker als het om speciale projecten gaat, zoals Dell’s servers voor eBay. Ook Hewlett-Packard heeft in eigen beheer een systeem voor direct liquid cooling ontwikkeld, maar lijkt dit alleen voor hele specifieke situaties in te zetten. Een aanbieder als Huawei levert eveneens een vergelijkbare oplossing, al lijkt ook deze aanpak in Nederland niet actief in de markt te worden gezet.

Immersion

Opmerkelijk genoeg wordt de aanpak van de hiervoor genoemde bedrijven ‘direct liquid cooling’ genoemd. Terwijl er in werkelijkheid eerder sprake lijkt te zijn van een indirecte vorm van koelen. Immers, er wordt gebruik gemaakt van geleidende plaatjes die dicht bij – met name – de processor van de server worden gepositioneerd. Het feitelijk afvoeren van de geproduceerde warmte gebeurt doordat de vrijkomende warmte wordt overgedragen aan koud water in de metalen plaatjes bij de processor. Het gaat dus eerder om een indirecte vorm van vloeistof koeling. Er is immers geen direct contact tussen de vloeistof en de warmtebron.

Dat men toch spreekt van ‘direct’ lijkt vooral ingegeven door marketingoverwegingen. ‘Direct koelen’ klinkt immers als een effectieve vorm van warmte afvoeren.

Overigens was IBM een van de eerste IT-bedrijven die met deze vorm van koeling aan de slag ging. Een techniek waar ook de Universiteit van Leeds veel onderzoek naar heeft gedaan. Hierbij wordt ook gekeken naar koeltorens op de processor waarin tunneltjes zijn geboord waardoor koelvloeistof stroomt.

Haarlemse start-up

Leeds is een mooi bruggetje naar de Nederlandse speler in dit veld: Asperitas. Een hoogleraar uit Leeds maakt deel uit van de adviesraad van dit bedrijf. De technologie van het in Haarlem gevestigde Asperitas lijkt veel eerder in aanmerking te komen voor het gebruik van de term ‘direct liquid cooling’. Het heeft namelijk een aanpak ontwikkeld waarbij de server-hardware in zijn geheel – letterlijk – in de vloeistof wordt geplaatst. Dat gebeurt door de server-hardware te plaatsen in een cassette die op zijn beurt weer in de niet-geleidende vloeistof is geplaatst. De vloeistof voert de warmte af en draagt deze via een warmtewisselaar over aan leidingwater, waarmee de warmte kan worden afgevoerd.

Immersed computing zoals dit door de Nederlandse start-up Asperitas is ontwikkeld.

Daarbij gaat het overigens zeker niet altijd om wat we inmiddels ‘restwarmte’ zijn gaan noemen. De warmte kan immers ook worden afgevoerd naar een partij die juist behoefte heeft aan warmte. Bijvoorbeeld voor verwarming. Of om warmte toe te voeren aan een productieproces. Vaak zal de ‘restwarmte’ van server-hardware echter niet altijd de juiste temperatuur hebben voor die afnemer. Daarom wordt meer en meer gekeken naar een techniek die cascadering wordt genoemd. Hierbij wordt de warmte via een of meer stappen op de gewenste temperatuur gebracht.

Cascaderen

Interessant hieraan is natuurlijk dat cascaderen alleen lukt als de betrokken partijen heel nauw met elkaar samenwerken. We zouden het ook ‘denken in ketens’ kunnen noemen. De eerste Nederlandse klant van Asperitas – EcoRacks uit Eindhoven – is overigens al jaren gewend om op die manier nauw met zijn buren en andere partijen in zijn directe omgeving samen te werken, zo bleek tijdens een presentatie van de CTO van EcoRacks Willem Jan Withagen tijdens de Datacenter Innovations Day 2017, die DatacenterWorks eind vorig jaar organiseerde.

Asperitas spreekt zelf overigens liever niet van vloeistofkoeling, maar hanteert de kreet ‘immersed computing’ (pdf). Dat is een verwijzing naar de kreet ‘immersion’ ofwel ‘onderdompeling’. Dat onderdompelen gebeurt overigens in een module die plaatsing van deze vorm van IT op tal van plaatsen mogelijk maakt. Van klassieke datazalen tot de technische ruimte van – bijvoorbeeld – een kassencomplex. De module met daarin de vloeistofgekoelde IT-hardware veroorzaakt namelijk geen natte vloeren of andere vorm van vochtoverlast.

Ook OCP-servers

Waar Asperitas gekozen heeft voor een aanpak waarbij maximaal geprofiteerd kan worden van de afvoer van warmte via niet-geleidende vloeistof, staat daar wel tegenover dat de aanpak van het Haarlemse bedrijf vooralsnog geen gebruik van standaard servers mogelijk maakt. Het werkt nauw samen met onder andere SuperMicro, dat het bedrijf van server-hardware voorziet. Ook heeft het Haarlemse bedrijf inmiddels een op Open Compute-principes gebaseerde server in zijn R&D-centrum beschikbaar.

Asperitas is overigens niet de enige partij die immersion ofwel onderdompeling toepast. Een ander voorbeeld is het Amerikaanse LiquidCool Solutions. Dit bedrijf bouwt zelf servers op basis van standaard componenten en plaatst deze in een lekvrije behuizing. Deze kast wordt vervolgens via een pomp gevuld met een niet-geleidende vloeistof. Hierbij worden aan- en afvoerslangen met zogeheten ‘drip-free’ aansluitingen toegepast.

Denken in ketens

Een van de interessante aspecten van vloeistofkoeling is het feit dat het nieuwe kansen biedt aan datacenters. Kijk naar het eerder genoemde denken-in-ketens. Datacenters zijn nu vaak vrij anonieme panden op industrieterreinen die een geïsoleerd bestaan leiden. Gaan we echter de warmte die een datacenter als eindproduct levert, gebruiken als input voor een installatie of gebouw elders op dat bedrijventerrein, dan ontstaat een geheel nieuwe situatie. EcoRacks is een goed voorbeeld van een datacenter dat inmiddels op deze manier de samenwerking met andere ondernemingen zoekt en zo steeds meer onderdeel van een keten wordt.

Bij de eerste projecten op dit gebied zien we dat de samenwerking vaak nog redelijk vrijblijvend is. We staan dan ook nog helemaal aan het begin van een nieuwe ontwikkeling waarbij het warmteproducerende datacenter ook nog geen garanties kan geven over de hoeveelheid of – zeg maar – de kwaliteit van de geleverde warmte. Toch is dat natuurlijk een idee waar menigeen inmiddels al aan denkt. Natuurlijk is het vooralsnog heel lastig om aan de geleverde en afgenomen warmte een prijs per eenheid warmte te koppelen.

Makelaar in warmte

Toch liggen er op dit gebied kansen. Niet voor niets deed Jaak Vlasveld van Green IT Amsterdam tijdens de eerder genoemde Datacenter Innovations Day 2017 een oproep aan de markt om te komen met ‘warmte-makelaars’ of ‘warmte-brokers’ die als een marktplaats voor vraag en aanbod voor warmte kunnen dienen. Dit denken in ketens van warmteproducenten en warmteafnemers is overigens het onderwerp dat Petrus Postma van het in Rotterdam gevestigde BLOC vanaf deze editie van DatacenterWorks met regelmaat gaat bespreken.

Het is dus duidelijk dat vloeistofkoeling veel meer is dan enkel en alleen een oplossing voor het op efficiënte wijze afvoeren van warmte uit een datacenter. De warmte die hardware produceert en die we tot nu toe simpelweg naar buiten bliezen, heeft waarde. In eerste instantie misschien niet voor het datacenter zelf. Maar wellicht wel voor zijn buren.

Nieuwe business

De vraag is hoe snel de ontwikkelingen nu zullen gaan. In het verleden is in DatacenterWorks wel eens gesuggereerd dat we op weg zijn naar interessante PUE-waardes. En dan bedoelden we niet 1,2 of desnoods 1,02. Veel interessanter nog is de situatie als de PUE onder de ‘1’ gaat zakken. Want dan heeft het datacenter er namelijk – naast zijn IT-dienstverlening – een nieuwe inkomstenbron bij.

Robbert Hoeffnagel

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe jouw reactie gegevens worden verwerkt.