Trends in datacenter koeling volgens Andrew Bradner - Schneider Electric

Bradner heeft een lange staat van dienst bij Schneider Electric, die begon bij APC vóór de overname. Hij bekleedde diverse internationale functies, waaronder het aansturen van de transactionele business in China en de prefab datacenteractiviteiten in Barcelona, voordat hij de afgelopen vijf en een half jaar leiding gaf aan de wereldwijde koelingsdivisie vanuit Italië. Zijn presentatie eerder die dag benadrukte de decennialange ervaring van Schneider Electric in het ontwikkelen van koeloplossingen door middel van technologie, IP-innovatie en strategische overnames.

In dit interview bespreekt Bradner de meest significante verschuivingen in koeltechnologieën en -strategieën die worden ingezet om de toenemende vermogensdichtheid in moderne datacenters effectief te beheren.

Koeling dichter bij de IT

"De meest voor de hand liggende verschuiving is de trend om koeling dichter bij de IT-apparatuur te plaatsen," aldus Bradner. "Vanuit het perspectief van channelpartners zien we dit terug in de inzet van in-rack koeling, zoals rear door heat exchangers of directe vloeistofkoeling, met name om de huidige generatie GPU's te ondersteunen, waarvan het merendeel nog steeds luchtgekoeld is." Het achteraf inbouwen van vloeistofkoeling is dan ook een activiteit die steeds meer door channelpartners wordt uitgevoerd.

Voor grotere datacenters observeert Bradner een duidelijke verschuiving naar ontwerpen met grote free cooling economizers en een transitie naar meer vloeistofgebaseerde architecturen. Hoewel de technologie van vloeistofkoeling niet nieuw is – IBM paste het al toe in mainframes – is de huidige adaptatie gedreven door de veranderende behoeften van de IT-infrastructuur. "Het dwingt mensen om water dichter bij de IT te brengen, iets wat traditioneel niet werd gedaan," merkt Bradner op.

APC speelde hierop in met de InRow-koeling, een platform waar sommige partners hun businessmodel op bouwden en zich comfortabel voelden om naar een vloeistofkoelomgeving te stappen. "Het is in feite een heraanpassing van bestaande, bewezen technologieën aan de huidige use cases," concludeert Bradner. De werkelijke veranderingen liggen volgens hem in de operationele aspecten: "Hoe beheer je dit ruimtelijk, wie neemt het eigenaarschap in een colocatieomgeving, wie verzorgt het onderhoud, en hoe ga je om met water in de nabijheid van elektrische componenten, waar traditionele perimeterunits juist een scheiding creëerden?" De implementatie, uitvoering en operationele aspecten zijn dan ook de kern van de huidige vragen.

Duurzaamheid als cruciale factor

Duurzaamheid is een steeds belangrijkere focus binnen alle industrieën. Schneider Electric innoveert op verschillende manieren in zijn koeloplossingen om datacenters te helpen hun milieu-impact te verminderen, met name op het gebied van energie-, constructie- en waterverbruik.

"We hebben aanzienlijke innovatie gestimuleerd rond free-cooling chillers," legt Bradner uit. "Chillerinstallaties zijn nog steeds de grootste energieverbruikers in de koeling. Onze focus ligt op het maximaliseren van het gebruik van free cooling, met name in omgevingen waar dat mogelijk is, zoals in grote delen van Europa." Daarnaast ziet hij een sterke adoptie van indirecte adiabatische koeling, die veel free cooling of dry cooling gebruikt, met mogelijk een mechanische back-up.

Een ander belangrijk gebied is de introductie van turbocor technologie of magnetische lagercompressoren in datacenterapplicaties. Deze technologie, die al gangbaar was in comfortkoeling, werd door Uniflair (later overgenomen door Schneider Electric) in samenwerking met InterXion (nu Digital Realty) naar datacenters gebracht.

Digital Realty

Het verhogen van de watertemperatuur in datacenters is een andere belangrijke ontwikkeling. "Voor elke graad dat we de aanvoertemperatuur van het water kunnen verhogen, realiseren we een energiebesparing van 3%," aldus Bradner. Schneider Electric heeft hierin een voortrekkersrol gespeeld, in samenwerking met partners als Digital Realty om hogere watertemperaturen te testen en te implementeren.

Op het gebied van koudemiddelen is Schneider Electric ruim zeven jaar geleden begonnen met de migratie naar HFO-koudemiddelen met een lager Global Warming Potential (GWP). "We gebruiken de nieuwste beschikbare koudemiddelen en we hebben continue innovatieprojecten rond natuurlijke koudemiddelen, zoals water, propaan of isobutaan," vertelt Bradner. Hoewel brandbaarheid een nadeel is van sommige natuurlijke koudemiddelen, ziet Schneider Electric ze als potentiële alternatieven voor synthetische koudemiddelen.

Energiebesparing

Bradner benadrukt ook de rol van software in energie-efficiëntie. "Met onze BMS-systemen (Building Management Systems) kunnen we de mechanische systemen nauwkeurig aansturen met exacte profielen van de apparatuur zelf." Lopende projecten laten een potentieel zien van 12 tot 15% energiebesparing door een beter inzicht in de werking van de chillerinstallatie, in plaats van deze als een generiek object te behandelen.

Wat waterverbruik betreft, geeft Schneider Electric de voorkeur aan systemen die geen water verbruiken. Hoewel chillers in principe gesloten watercircuits zijn, kunnen adiabatische systemen wel water verbruiken. "In Europa vermijden we systemen die adiabatische koeling gebruiken, en in de rest van ons portfolio hebben we het volledig geëlimineerd, tenzij de omgevingsomstandigheden het vereisen," stelt Bradner. Het ontwerp is primair gericht op droge werking, met adiabatische koeling als een uiterste redmiddel voor enkele uren per tien jaar. "We zijn het volledig eens met Start Campus hier dat we waterverbruik in onze producten willen elimineren."

Edge computing en AI drijven nieuwe koeluitdagingen

De opkomst van edge computing en de toenemende toepassing van AI leiden tot gedistribueerde datacenterarchitecturen met unieke koeluitdagingen en -mogelijkheden, in vergelijking met traditionele gecentraliseerde faciliteiten.

"Vanuit koelperspectief denk ik dat we steeds meer systemen zullen zien die in relatief dichte configuraties moeten worden ingezet, vaak zonder een specifieke ruimte," aldus Bradner. Waar traditioneel werd gesproken over netwerkkasten of IDF-ruimtes, is er nu behoefte aan rekenkracht dichter bij de bron voor lage latency applicaties.

Er zijn al producten beschikbaar die bedrijven helpen bij de implementatie van deze hogere dichtheden in bestaande omgevingen. "Denk aan heat dissipation units, ook wel sidecars genoemd, een vloeistof-naar-lucht oplossing die we zien in hybride omgevingen waar wel stroom beschikbaar is, maar misschien alleen comfortkoeling heeft of een bestaand datacenter dat ontworpen is voor lage dichtheid," legt Bradner uit. Dit biedt een aanzienlijke kans voor het IT-channel om oplossingen te bieden zonder dat gespecialiseerde ruimtes nodig zijn. Het portfolio van Schneider Electric omvat in-rack units voor een halve rack aan vloeistofkoeling tot sidecar-oplossingen die een volledig rack van 132 kW kunnen ondersteunen. Ook rear door heat exchangers bieden een compacte oplossing die eenvoudig door IT-channelpartners kan worden geïmplementeerd voor edge- en gedistribueerde AI-toepassingen.

Met de groeiende use cases rond AI-training en de uitrol van large language models, verwacht Bradner een grote kans in dit segment. Schneider Electric werkt nauw samen met server-OEM's, maar ziet ook de opkomst van gespecialiseerde IT-channelpartners die zich onderscheiden van de traditionele spelers en unieke expertise en capaciteiten bieden.

De toekomst van datacenterkoeling: evolutie in plaats van revolutie

Vooruitkijkend naar de komende drie tot vijf jaar, verwacht Bradner geen revolutionaire doorbraken in datacenterkoelingstechnologieën. "Eerlijk gezegd, kijkend naar de chip roadmaps, zie ik niets dat echt revolutionair is," stelt hij. De revolutionaire periode ligt mogelijk verder in de toekomst en is wellicht niet direct toepasbaar op gangbare applicaties, zoals de extreme koelvereisten voor quantum computing.

In plaats daarvan verwacht Bradner nuanceverschillen en verbeteringen van de huidige technologieën. Direct-to-chip koeling met enkelfasige vloeistoffen lijkt momenteel de dominante implementatiemethode. Er zijn echter ook andere vloeistofkoelingstechnologieën, zoals chassis immersie en tub immersie (zowel enkel- als tweefasig). De adoptie zal volgens Bradner mede worden gedreven door regelgeving. Tweefasige systemen kennen momenteel uitdagingen rond PFAS en de ondersteunde capaciteiten, maar kunnen potentieel de noodzaak van water in het datacenter elimineren door het gebruik van niet-corrosieve diëlektrische vloeistoffen.

Hoewel er geen fundamentele transformatie wordt verwacht in de komende vijf jaar, blijft Schneider Electric deze technologieën onderzoeken, net als vele anderen. "We zien de meeste tweefasige toepassingen momenteel in academisch onderzoek en proof-of-concept datacenters," merkt Bradner op. De implementatie van tweefasige direct-to-chip koeling in grootschalige, gecentraliseerde datacenters met gigawatt-campussen lijkt voorlopig nog een uitdaging. Desondanks blijft Schneider Electric deze ontwikkelingen nauwlettend volgen.

Boodschap aan channel partners en de markt

Bradner's afsluitende boodschap aan channelpartners en de markt is duidelijk: "We blijven investeren in en de ontwikkeling van compute-applicaties versnellen, want dat is waar de markt naartoe gaat." Schneider Electric verbreedt zijn portfolio, niet alleen op het gebied van koeling, maar ook op het gebied van UPS-systemen, rack-systemen en stroomdistributie, om partners te helpen de kansen in de markt te grijpen. Dit omvat oplossingen voor hogere dichtheden, zowel qua gewicht als het type apparatuur, inclusief de benodigde clearances voor zwaardere stroomkabels en manifolds voor vloeistofkoeling, en UPS-systemen die zijn ontworpen voor dynamische belastingen.

De investering in het channelpartner-ecosysteem via het EcoXpert-programma blijft een prioriteit. "Het is de levensader van waar we vandaan komen, met APC in het verleden, en we zullen hen in de toekomst blijven ondersteunen," besluit Bradner.