За климатизация в центровете за обработка на данни най-често се инсталират централизирани многозонови системи с водноохлаждащи агрегати (чилъри). Те са по-ефективни от фреоновите климатици, тъй като циркулиращият между външните и вътрешните блокове хладилен агент не преминава в газообразно състояние, а компресорно-кондензаторният блок на чилъра се включва в работа само при покачване на температурата до определено ниво. Един от най-важните въпроси при проектиране на чилърна система е: кой хладилен агент е най-добре да се използва? Това може да бъде вода или воден разтвор на многоатомни спиртове – пропиленгликол или етиленгликол. Нека да разгледаме предимствата и недостатъците на всеки вариант.
Физика и химия
От физическа гледна точка (нагревна способност, плътност, кинематична вязкост) водата се счита за оптимален хладилен агент. Освен това, тя може спокойно да се изтича в земята или канализацията. За съжаление, в нашите ширини водата се използва само вътре в помещенията, тъй като при 0 °C замръзва. Плътността на хладилния агент в този случай намалява, а заетият от него обем нараства. Процесът протича неравномерно, и не може да се компенсира с помощта на разширителен съд. Зоните на замръзване се изолират, статичното налягане върху стените на тръбите нараства, и в крайна сметка настъпва разрушение. Водните разтвори на многоатомни спиртове са лишени от тези недостатъци. Те замръзват при значително по-ниски температури, без да образуват локални зони. Плътността им по време на кристализация намалява много по-малко, отколкото при преобразуването на водата в лед, което означава, че обемът не нараства толкова много – дори замръзналите водни разтвори на гликоли не разрушават тръбите.
Много често клиентите избират пропиленгликол, тъй като той не е токсичен. Всъщност това е разрешената хранителна добавка Е1520, която се използва в хлебопекарството и в други хранителни продукти като овлажняващ агент. Използва се в козметични средства и на много други места. Ако системата бъде запълнена с воден разтвор на пропиленгликол, специални мерки за безопасност не са необходими: на клиента ще му е необходим само допълнителен резервоар за компенсация на течовете. Работата с етиленгликол е по-трудна – това вещество е умерено токсично (трети клас опасност). Максимално допустимата концентрация на въздух е 5 мг/м3, но поради ниската му летливост при нормална температура, отровата от парите на този многоатомен спирт може да бъде получена само ако се вдишва за дълъг период от време.
Най-лошото е положението със стоките: водата и пропиленгликолът не изискват обезвреждане, но концентрацията на етиленгликол в общите водоизточници не трябва да надвишава 1 мг/л. Поради това собствениците на ЦОД трябва да заложат в бюджета си специални системи за оттичане, изолирани резервоари и/или система за разреждане на оттичания охладител с вода: просто да се излезе в канализацията не е позволено. Обемите вода за разреждане многократно надвишават обемите на охладителя, а изливането му на земята или на пода е изключително нежелателно – токсичният многоатомен спирт трябва да се отмива с голямо количество вода. Въпреки това, използването на етиленгликол в съвременните системи за климатизация на данни центрове също е напълно безопасно при спазване на всички необходими мерки за безопасност.
Икономика
Водата може да се счита за практически безплатна в сравнение със цената на топлоносителите на основа многоатомни спиртове. Водният разтвор на пропиленгликол за системата чилер-фанкойл е доста скъп – цената му е около 80 рубли за литър. Като се има предвид необходимостта от периодична смяна на топлоносителя, това ще излезе на значителни суми. Цената на водния разтвор на етиленгликол е почти наполовина по-ниска, но с него ще трябва да се предвидят и разходи за обезвреждане, които също, впрочем, са относително малки. Съществуват нюанси, свързани с вискозитета и топлинната проводимост: топлоносителят на основа пропиленгликол изисква по-висок напор, създаван от циркулационната помпа. Като цяло разходите за експлоатация на система с етиленгликол са значително по-ниски, така че този вариант често се избира, въпреки известната токсичност на топлоносителя. Още един вариант за намаляване на разходите – използването на двуконтурна система с топлообменник, при която в вътрешните помещения с положителна температура циркулира обикновена вода, а навън топлината пренася незамръзващ гликолов разтвор. КПД на такава система е малко по-нисък, но обемите на скъпия топлоносител значително намаляват.
Итог
Всъщност всички изброени варианти на системи за охлаждане (освен невъзможните за нашите ширини чисто водни) имат право на съществуване. Изборът зависи от общата стойност на притежанието, която трябва да се изчисли в конкретния случай още на етапа на проектиране. Единственото, което не трябва да се прави по никакъв начин: да се променя концепцията, когато проектът е практически готов. Тем повече не трябва да се променя топлоносителят, когато вече протича монтажът на инженерните системи на бъдещия дата център. Колебанията и терзанията ще доведат до сериозни разходи, затова с избора трябва да се определи веднъж завинаги.
Източник: habr.com
