Чилърно охлаждане на центъра за данни: коя охлаждаща течност да избера?

За климатизация в центровете за данни най-често се монтират централизирани многозонови системи с водни охладителни машини (чилъри). Те са по-ефективни от фреонови климатици, тъй като охлаждащата течност, която циркулира между външното и вътрешното тяло, не преминава в газообразно състояние, а компресорно-кондензаторният агрегат на чилъра влиза в действие само когато температурата се повиши до определено ниво. Един от най-фундаменталните въпроси при проектирането на охладителна система е: каква охлаждаща течност е най-добре да се използва? Това може да бъде вода или воден разтвор на многовалентни алкохоли - пропилей гликол или етилен гликол. Нека се опитаме да разберем предимствата и недостатъците на всеки вариант.

Физика и химия

От гледна точка на физичните свойства (топлинен капацитет, плътност, кинематичен вискозитет), водата се счита за оптимална охлаждаща течност. Освен това може безопасно да се излее на земята или в канализацията. За съжаление в нашите географски ширини водата се използва само на закрито, тъй като замръзва при 0 °C. В същото време плътността на охлаждащата течност намалява и обемът, който заема, се увеличава. Процесът е неравномерен и е невъзможно да се компенсира с помощта на разширителен съд. Зоните на замръзване се изолират, статичното налягане върху стените на тръбата се увеличава и в крайна сметка се получава разкъсване. Водните разтвори на многовалентни алкохоли нямат тези недостатъци. Те замръзват при много по-ниски температури, без да образуват локални огнища. Тяхната плътност по време на кристализация намалява много по-малко, отколкото при превръщането на водата в лед, което означава, че обемът не се увеличава толкова много - дори замразените водни разтвори на гликоли не разрушават тръбите.

Много често клиентите избират пропилей гликол, защото е нетоксичен. Всъщност това е одобрена хранителна добавка E1520, която се използва в печива и други храни като агент за задържане на влага. Използва се в козметиката и много други неща. Ако системата е напълнена с воден разтвор на пропилей гликол, не са необходими специални предпазни мерки; клиентът ще се нуждае само от допълнителен резервоар за компенсиране на течове. По-трудно е да се работи с етиленгликол - това вещество се класифицира като умерено токсично (трети клас на опасност). Максимално допустимата му концентрация във въздуха е 5 mg/m3, но поради ниската си летливост при нормални температури изпаренията на този многовалентен алкохол могат да предизвикат отравяне само при продължително вдишване.

Най-лошо е положението с отпадъчните води: водата и пропиленгликолът не изискват изхвърляне, но концентрацията на етиленгликол в съоръженията за обществено водопотребление не трябва да надвишава 1 mg/l. Поради това собствениците на центрове за данни ще трябва да включат в оценката специални дренажни системи, изолирани контейнери и/или система за разреждане на дренираната охлаждаща течност с вода: не можете просто да я изхвърлите в канализацията. Обемите вода за разреждане са стотици пъти по-големи от обемите на охлаждащата течност и разливането й на земята или пода е изключително нежелателно - токсичният многовалентен алкохол трябва да се измие с големи количества вода. Въпреки това, използването на етиленгликол в съвременните климатични системи за центрове за данни също е доста безопасно, ако се вземат всички необходими предпазни мерки.

Икономика

Водата може да се счита за практически безплатна в сравнение с цената на охлаждащите течности на базата на поливалентни алкохоли. Воден разтвор на пропилей гликол за система чилър-вентилатор е доста скъп - струва около 80 рубли на литър. Като се има предвид необходимостта от периодична смяна на охлаждащата течност, това ще доведе до впечатляващи суми. Цената на воден разтвор на етиленгликол е почти наполовина по-ниска, но и тя ще трябва да бъде включена в оценката на разходите за обезвреждане, които обаче също са относително малки. Има нюанси, свързани с вискозитета и топлинния капацитет: охлаждащата течност на базата на пропиленгликол изисква по-високо налягане, генерирано от циркулационната помпа. Като цяло разходите за работа на система с етиленгликол са значително по-ниски, така че тази опция често се избира, въпреки известна токсичност на охлаждащата течност. Друг вариант за намаляване на разходите е използването на двуконтурна система с топлообменник, когато обикновената вода циркулира във вътрешните помещения с положителна температура, а незамръзващият разтвор на гликол пренася топлината навън. Ефективността на такава система е малко по-ниска, но обемът на скъпата охлаждаща течност е значително намален.

Резултати от

Всъщност всички изброени варианти на охладителни системи (с изключение на чисто водните, които са невъзможни в нашите географски ширини) имат право на съществуване. Изборът зависи от общата цена на притежание, която трябва да бъде изчислена във всеки конкретен случай още на етапа на проектиране. Единственото нещо, което никога не трябва да правите, е да променяте концепцията, когато проектът е почти готов. Освен това е невъзможно да смените охлаждащата течност, когато инсталирането на инженерните системи на бъдещия център за данни вече е в ход. Хвърлянето и мъките ще доведат до сериозни разходи, така че трябва да вземете решение за избора веднъж завинаги.

Източник: www.habr.com