De lucht in Tibet is droger en de gemiddelde temperatuur ligt er lager dan in andere westerse regio’s. Deze combinatie creëert ideale omstandigheden voor natuurlijke koeling die essentieel is voor de werking van datacentra zoals dat van Ningsuan nabij Lhasa bewijst.
Aan de rand van Lhasa bevindt zich verscholen tussen de bergen een gigantisch complex met lokale architectonische kenmerken. Het is een datacenter dat wordt beheerd door het lokale IT-bedrijf Ningsuan en een totale capaciteit van 140.000 serverracks heeft. Opvallend in de serverhallen is de afwezigheid van luidruchtige airconditioningsystemen. Desondanks blijft de omgeving koel. Wat maakt deze efficiënte koeling mogelijk?
‘Datacenters zijn grote warmtebronnen en in veel faciliteiten wordt een groot deel van de energie verbruikt door koelsystemen’, legt ondervoorzitter Tao Changjun van Ningsuan uit. ‘Hier op het plateau maken we gebruik van de uitzonderlijk droge lucht om de temperatuur op natuurlijke wijze te verlagen en het energieverbruik te minimaliseren.’ In vergelijking met andere hooggelegen regio’s zoals Yunnan en Guizhou is de lucht hier nog droger en is de gemiddelde temperatuur lager. Deze combinatie creëert ideale omstandigheden voor natuurlijke koeling.
Een belangrijke indicator is de natteboltemperatuur, de laagst mogelijke temperatuur bij gebruik van verdampingskoeling. In Lhasa liggen de natteboltemperaturen in de zomer aanzienlijk lager dan in de meeste delen van de wereld. Simpel gezegd betekent het gebruik van ‘droge-lucht-energie’ het maximaliseren van koeling door verdamping, het benutten van temperatuurverschillen om drukverschillen te creëren en uiteindelijk het realiseren van natuurlijke ventilatie, aldus Tao. Op basis van dit principe ontwierp het bedrijf een systeem dat verse lucht door het datacenter laat circuleren om warmte snel af te voeren. Over het algemeen vergroot deze aanpak de toepassingsmogelijkheden van natuurlijke koeling in datacenters en levert het aanzienlijke energiebesparingen op. Het zorgt niet alleen voor een stabiele werking, maar vermindert ook het totale energieverbruik met ongeveer 30 %.
Uitdagingen
Hoewel het concept eenvoudig is, was de implementatie complex. Datacenters vereisen zeer stabiele temperaturen wat een nauwkeurige regeling van verdampingssnelheden, interne temperatuurgradiënten en luchtstroom vereist om instabiliteit als gevolg van weersschommelingen te beperken. Om dit aan te pakken, werkte Ningsuan samen met de Xi’an Polytechnic University om een algoritme voor warmteafstemming te ontwikkelen. Door de luchtstroompatronen en waterverdampingscycli nauwkeurig af te stemmen, maximaliseert het systeem de thermische efficiëntie en houdt het de temperaturen het hele jaar door stabiel.
Ook het bouwen van de koelapparatuur bracht uitdagingen met zich mee. Tao herinnert zich dat de eerste generatie units in andere provincies werd ontworpen en geproduceerd voordat ze naar Lhasa werden vervoerd. Aanvankelijk werkten ze normaal, maar al snel begonnen er veelvuldige storingen te worden gemeld. Uit analyse bleek de oorzaak: hoewel de apparatuur was aangepast aan omstandigheden op grote hoogte, zoals lage luchtdruk en specifieke thermische eigenschappen, waren bepaalde unieke omgevingsfactoren, zoals intense ultraviolette straling die materiaalveroudering versnelt, over het hoofd gezien. Dit vormde een aanzienlijke uitdaging voor systemen die nauwkeurige regeling vereisen. Ingenieurs startten vervolgens een nieuwe ronde van technische upgrades. Door de bedrijfsmodi te verbeteren en geavanceerde composietmaterialen te gebruiken, waaronder op synthetische vezels gebaseerde hoogmoleculaire vulstoffen, hebben ze de stabiliteit en veiligheid van de apparatuur onder plateauomstandigheden aanzienlijk verbeterd.
Naast economische efficiëntie vereist de ontwikkeling van datacenters in hooggelegen gebieden zorgvuldige ecologische afwegingen. Om aan deze zorgen tegemoet te komen, maakt het centrum gebruik van warmteterugwinning. Naast het datacenter staat een grote kas die het hele jaar door warm blijft en volledig wordt verwarmd met gerecycleerde restwarmte. Binnenin kunnen warmwatervissen worden gekweekt en gewassen worden verbouwd. “Aangedreven door technologische innovatie kunnen de voordelen van de hulpbronnen van Xizang effectief worden omgezet in economische sterke punten”, aldus voorzitter Jiang Ning van Ningsuan. ‘In de toekomst kunnen datacenters hier zelfs inkomsten genereren via de handel in koolstofkredieten en de verkoop van teruggewonnen warmte.’
Bron Peoples Daily
