Veri Merkezleri Üzerine Gelecek Projeksiyonu, İklimlendirme Çözümleri ve AB Regülasyonlarının Sektöre Yansımaları

32.Dönem Mekanik Tesisat Komisyonu tarafından 3 Temmuz 2025 Perşembe günü çevrim içi olarak düzenlenen “Veri Merkezleri Gelecek Projeksiyonu, İklimlendirme Çözümleri ve Avrupa Birliği Regülasyonları” başlıklı sunum, sektör paydaşları tarafından büyük bir ilgiyle karşılandı. Komisyon Başkanı Burcu Kocaova Karaman’ın moderatörlüğünde gerçekleşen etkinlik, veri merkezleri alanında önemli gelişmeleri ele alarak teknik ve stratejik bakış açıları sundu.

Sunumun ilk bölümünde fizik mühendisi Çağatay Yılmaz, veri merkezlerinin soğutma alanındaki geleceğine dair projeksiyonları aktardı. Ardından makine mühendisi Fatih Padar, veri merkezlerinde uygulanan iklimlendirme çözümlerini teknik yönleriyle değerlendirdi.

Sürdürülebilir dijital teknolojiler kapsamında özel bir alan olan veri merkezleri, bu merkezlere özel tasarlanan soğutma sistemleriyle birlikte sektörde niş bir konum edinmiştir. Artan dijitalleşme ile birlikte Avrupa Birliği’nde faaliyet gösteren veri merkezlerinin enerji tüketiminin 2030’lu yıllara kadar yaklaşık %30 oranında artması öngörülmektedir.

Bu bağlamda sürdürülebilir veri merkezi hesaplama metodolojisi dört temel kriter üzerinde şekillenmektedir:

• Enerji verimliliği
• Soğutma sistemlerinin çevresel etkisi
• Karbon ayak izinin azaltılması
• Yenilenebilir enerji kullanımı

Veri merkezlerinde güç kullanım etkinliği (Power Usage Effectiveness – PUE) ve enerji yeniden kullanım faktörü (Energy Reuse Factor – ERF), soğutma performansını doğrudan etkileyen temel kriterler arasında yer almaktadır. Server, depolama, network ve UPS sistemleri gibi bileşenlerin yüksek enerji tüketimi, beraberinde etkin bir soğutma stratejisini zorunlu kılmaktadır.

PUE değeri, veri merkezinin enerji verimliliğini gösteren önemli bir metrik olsa da, doğru soğutma uygulanmayan merkezlerde bu değerin iyileştirilmiş görünmesi sistem performansını garanti etmemektedir. Çok sayıda parametrenin birlikte değerlendirilmesi gereken bu yapı içerisinde doğru soğutma çözümünün varlığı kritik önem taşımaktadır.

Hava Soğutmalı Sistemlerde Enerji Tüketim Dağılımı

Hava soğutmalı veri merkezlerinde en çok enerji tüketen bileşenler sırasıyla şöyledir:

Tüm bu bileşenler çalışmaları esnasında atık ısı üretmektedir. Modern sistemlerin optimum çalışma sıcaklığı 90–105 °C arasında değişmekte olup, talep edilen düzeyde soğutma sağlanamadığında IT altyapısında ciddi performans düşüşleri yaşanmaktadır. Sistemler, aşırı ısı nedeniyle yavaşlayarak kendini korumaya almakta ve operasyonel verimlilik tamamen kaybedilebilmektedir.

Bu duruma ilişkin detaylı veriler, İsveç Araştırma Enstitüsü ve ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) tarafından yürütülen ortak çalışmada görsel olarak sunulmuştur.

Veri merkezlerinde ısı yönetimi kapsamında en yaygın kullanılan soğutma yöntemi halen hava soğutmalı sistemlerdir. Yapılan analizlere göre bu sistemler, özellikle 300–350 watt aralığına kadar olan işlem yüklerinde etkin performans gösterdiğinden dolayı tercih edilmektedir. Bu kapasitenin üzerinde ise hava soğutma yönteminin verimliliği düşmekte ve alternatif sistemlerin devreye alınması gerekmektedir (örneğin sıvı soğutma veya doğrudan çip soğutma sistemleri gibi).

Hava soğutmalı sistemlerin birincil tercih edilme nedeni:

• Kurulum ve bakım maliyetlerinin nispeten düşük olması,
• Altyapı esnekliği sağlaması,
• Geleneksel sistemlere entegrasyon kolaylığıdır.

Ancak işlemci başına düşen güç yoğunluğu arttıkça, bu sistemlerin sınırları daha belirgin hale gelmekte ve veri merkezi operatörlerinin soğutma stratejilerini yeniden değerlendirmesi gerekebilmektedir.

ASHRAE tarafından belirlenen soğutma standartları çerçevesinde veri merkezleri için dört farklı çevresel sınıflandırma kullanılır: A1, A2, A3 ve A4. Bu kategoriler; kuru ve yaş termometre sıcaklıkları ile çiğ noktası değerlerini temel alarak ortam koşullarının sınırlarını tanımlar. Geleneksel yaklaşıma göre bu sınıflandırmalar doğrultusunda sadece hava soğutmalı sistemler kullanılmakta ve ihtiyaçlara göre A1–A4 arası uygun değerler seçilerek iklimlendirme sağlanmaktadır.

Ancak günümüzde veri merkezlerinin artan işlem gücü ve yapay zeka tabanlı uygulamaların yaygınlaşması ile birlikte, bu geleneksel sistemlerin tek başına yeterli olmadığı görülmektedir. Bu doğrultuda, hava soğutmalı sistemlerle birlikte sıvı soğutmalı sistemlerin hibrit biçimde kullanıldığı yeni bir döneme girilmektedir.

Holistik Soğutma Metodolojisi ve Performans Kazancı

Yeni yaklaşım olan holistik soğutma metodolojisi, veri merkezinin IT güç tüketimini izleyerek soğutma sistemlerinin gerçek zamanlı tepki vermesini amaçlamaktadır. Bu sayede soğutma sistemleri statik değil, dinamik olarak işlem yüklerine göre şekillenmekte ve enerji verimliliği üst düzeye çıkarılmaktadır.

Bu metodolojiyle geleneksel sistemlerde 7 kW pik yük altında yapılan bir soğutma işlemi, holistik çözüm sayesinde 1 kW pik yük seviyelerine kadar indirilebilmektedir. Bu düşüş:

• Atık ısı yönetiminde optimizasyon,
• Reaktif soğutma stratejileri,
• Veri merkezi performansının sürekliliği açısından büyük avantajlar sağlamaktadır.

Kabinet Bazlı Soğutma ve Atık Isının Bölgesel Isıtma Sistemlerine Entegrasyonu

Veri merkezlerinde geleneksel soğuk koridor iklimlendirme yaklaşımı, günümüzün yüksek işlem kapasiteli sistemleri için artık tek başına yeterli olmamaktadır. Özellikle CPU ve GPU gibi yüksek performanslı bileşenlerin çalışma frekansları, yeterli soğutma sağlanmadığında ciddi şekilde düşmekte; bu da işlem kapasitesinin azalmasına ve operasyonel verimliliğin kaybına yol açmaktadır.

Bu nedenle, her bir kabinetin içindeki sunucuların ayrı ayrı ölçümlenerek optimize edildiği hedefe yönelik soğutma çözümleri, enerji verimliliğini ve sistem performansını önemli ölçüde artırmaktadır.

Atık Isının Geri Kazanımı ve District Heating Sistemleri

Veri merkezlerinde oluşan atık ısı, Avrupa’da yaygın olarak kullanılan district heating (bölgesel ısıtma) sistemlerine entegre edilerek yeniden değerlendirilmektedir. Bu entegrasyon sayesinde:

• Atık ısı enerjiye dönüştürülerek yerleşim alanlarının ısıtılmasında kullanılmakta,
• Veri merkezlerinin çevresel etkisi azaltılmakta,
• Enerji döngüsünde sürdürülebilirlik sağlanmaktadır.

Örneğin, Stockholm gibi şehirlerde veri merkezlerinden elde edilen fazla ısı, 30.000’den fazla konutun ısıtılmasında kullanılmaktadır. Benzer şekilde, Odense, Danimarka’daki bir veri merkezi, 11.000 haneye ücretsiz ısı sağlayacak şekilde entegre edilmiştir.

Toplumsal Tepkiler ve Enerji Politikaları

Veri merkezlerinin ulusal enerji tüketimindeki payı giderek artmakta ve bazı Avrupa ülkelerinde bu durum çevresel kaygılarla protestolara neden olmaktadır. Özellikle:

• Yeşil enerji kaynaklarının veri merkezleri tarafından yoğun şekilde tüketilmesi,
• Su ve enerji kaynaklarının yerel halk yerine büyük teknoloji şirketlerine tahsis edilmesi,
• Görsel ve çevresel etkiler nedeniyle yerel toplulukların rahatsızlık duyması,

gibi nedenlerle Hollanda, İrlanda ve İngiltere gibi ülkelerde veri merkezi projelerine karşı ciddi muhalefet oluşmuştur. Aa

Avrupa Birliği’nin 2030 GWP Politikası ve Veri Merkezlerine Etkisi

Avrupa Birliği, sera gazı emisyonlarını 2030 yılına kadar %55 oranında azaltma hedefi doğrultusunda, küresel ısınma potansiyeli (Global Warming Potential – GWP) düşük gazların kullanımını teşvik eden düzenlemeleri yürürlüğe koymuştur. Bu kapsamda, özellikle fluorlu sera gazları (F-gazlar) için yeni sınırlamalar getirilmiş ve yüksek GWP değerine sahip soğutucu gazların aşamalı olarak piyasadan çekilmesi planlanmıştır.

F-Gaz Regülasyonu ve Alternatif Soğutucu Teknolojiler

AB’nin güncel F-Gaz Regülasyonu, hidroflorokarbonların (HFC) kullanımını azaltmayı ve doğal alternatiflere (örneğin CO₂, amonyak, hidrokarbonlar, su bazlı sistemler) geçişi hızlandırmayı amaçlamaktadır. Bu düzenlemeler:

• Veri merkezlerinde kullanılan soğutma sistemlerinin gaz seçimini doğrudan etkilemekte,
• Düşük GWP’li gazlarla çalışan sistemlerin yaygınlaşmasını teşvik etmektedir,
• Sürdürülebilir dijital altyapıların gelişimini desteklemektedir.

Yedeklemeli Soğutma Sistemleri ve EC Plug Fan Teknolojisinin Verimlilikteki Rolü

Veri merkezlerinde yedeklemeli su soğutmalı sistemler ile DX (Direct Expansion) + chiller kombinasyonları, yüksek güvenilirlik ve operasyonel süreklilik sağlamak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerin şematik tasarımları, farklı senaryolara göre optimize edilerek enerji verimliliği ve soğutma kapasitesi açısından değerlendirilmektedir.

Günümüzde bu tarz sistemlerde verimliliği artırmak amacıyla EC (Electrically Commutated) plug fanlı sistemler tercih edilmektedir. EC plug fanlar, fırçasız DC motorlar ile çalışan ve geri eğimli motorlu pervane yapısına sahip kompakt fanlardır. Bu fanlar, geleneksel AC motorlara kıyasla:

• Daha düşük enerji tüketimi,
• Entegre hız kontrolü sayesinde değişken hava debilerine uyum,
• Düşük motor gürültüsü ve daha uzun ömür,
• Kısmi yüklerde yüksek verimlilik gibi avantajlar sunmaktadır.

IE Verimlilik Sınıfları ve Fan Performansı

Bu sistemlerde kullanılan fan motorlarının verimlilik sınıfları IE3 seviyesinde ortalama performans sunarken, yenilikçi sistemlerde IE5 sınıfına sahip motorlar tercih edilmektedir. IE5 sınıfı, Ultra Premium Efficiency olarak tanımlanmakta ve IE3’e göre yaklaşık %20 daha az kayıpla çalışmaktadır.

Ancak dikkat edilmesi gereken nokta, IE sınıflarının genellikle motorun nominal çalışma noktasındaki verimliliğini ifade ettiğidir. Kısmi yüklerdeki sistem verimliliği, motor + sürücü + fan kombinasyonunun bütünsel performansına bağlıdır.

Veri merkezlerinde CFD (hesaplamalı akışkanlar dinamiği) modellemesi yapılarak rack kabinlerin sıcaklık farklılıklarını simüle edilerek havanın oda ve kabin içindeki akışı gözlemlenebilmektedir.

Hassas Kontrol Cihazları ile Soğutma: Nem ve Sıcaklık Dengesinin Önemi

Veri merkezlerinde hassas kontrol cihazları kullanılarak gerçekleştirilen soğutma sistemleri, ortamın sıcaklık ve nem değerlerinin eş zamanlı olarak yüksek doğrulukla yönetilmesini sağlar. Bu yaklaşım, özellikle elektronik ekipmanların termal hassasiyeti ve elektrostatik risklerin önlenmesi açısından kritik öneme sahiptir.

Geleneksel iklimlendirme sistemlerinin aksine, hassas kontrol cihazları:

• ±0.5 °C sıcaklık hassasiyeti,
• ±3% bağıl nem kontrolü,
• 7/24 sürekli çalışma döngüsü ile veri merkezlerinin ihtiyaçlarına özel olarak tasarlanmıştır.

Tasarım Esnekliği ve Mühendislik Yaklaşımı

Bu sistemlerin kurulumu sırasında birden fazla alternatif tasarım senaryosu değerlendirilebilmekte olup, mühendislerin:

• İşlem yükü profili,
• Rack yerleşim düzeni,
• Soğutma tipi (hava, sıvı, hibrit),
• Enerji verimliliği hedefleri gibi parametrelere göre en uygun çözümü belirlemesi gerekmektedir.

Doğru tasarım yapılmadığında:

• Nem dengesizliği nedeniyle yoğuşma veya elektrostatik boşalma riski oluşabilir,
• Sıcaklık sapmaları donanım performansını düşürebilir,
• Soğutma sistemleri gereksiz enerji tüketimiyle verimlilik kaybına yol açabilir.

Bu nedenle hassas kontrol sistemleri, sadece iklimlendirme değil, aynı zamanda operasyonel süreklilik ve donanım ömrü açısından da stratejik bir rol üstlenmektedir.