Pro klimatizaci v datových centrech se nejčastěji instalují centralizované vícestupňové systémy s vodními chladicími stroji (chillery). Ty jsou účinnější než chladiče s freonem, protože cirkulující chladivo mezi venkovními a vnitřními jednotkami nepřechází do plynného stavu a kompresorový kondenzátor chilleru se aktivuje pouze při zvýšení teploty na určitou úroveň. Jednou z nejdůležitějších otázek při projektování chladicího systému je: jaký chladicí médium je lepší použít? Může to být voda nebo vodní roztok polyalkoholů – propylenglykolu nebo etylenglykolu. Pokusíme se objasnit výhody a nevýhody každé varianty.
Fyzika a chemie
Z hlediska fyzikálních vlastností (tepelná kapacita, hustota, kinematická viskozita) je voda považována za optimální chladicí médium. Navíc ji lze bez problémů vypouštět do země nebo do kanalizace. Bohužel, v našich zeměpisných šířkách se voda používá pouze uvnitř budov, protože při 0 °C zamrzá. Hustota chladiva se tímto způsobem snižuje a objem, který zaujímá, roste. Proces probíhá nerovnoměrně, nelze jej kompenzovat pomocí expanzní nádoby. Oblasti zamrzání se izolují, statický tlak na stěnách trubek se zvyšuje, a nakonec dojde k prasknutí. Vodní roztoky polyalkoholů tyto nedostatky postrádají. Zamrzají při mnohem nižších teplotách, aniž by vytvářely místní ložiska. Jejich hustota se v procesu krystalizace snižuje mnohem méně než při přeměně vody na led, což znamená, že objem se nezvyšuje tak výrazně – i zmrzlé vodní roztoky glykolu netrhají trubky.
Zákazníci často volí propylenglykol, protože není toxický. V podstatě se jedná o povolenou potravinovou přísadu E1520, která se používá při pečení a v dalších potravinách jako zadržovač vlhkosti. Používá se v kosmetických prostředcích a na mnoha dalších místech. Pokud je systém naplněn vodným roztokem propylenglykolu, nejsou zapotřebí žádná zvláštní bezpečnostní opatření: zákazník potřebuje pouze další nádrž pro kompenzaci úniků. Práce s etylenglykolem je složitější – tato látka patří mezi mírně toxické (třetí třída nebezpečí). Jeho maximální přípustná koncentrace v ovzduší činí 5 mg/m3, ale kvůli nízké těkavosti při normální teplotě se tímto vícenoatomovým alkoholem může otrávit pouze v případě, že se jím dýchá dlouho.
Nejhorší situace nastává u odpadních vod: voda a propylenglykol nevyžadují likvidaci, avšak koncentrace etylenglykolu v objektech pro obecné užívání vody by neměla překračovat 1 mg/l. To znamená, že vlastníci datových center budou muset do rozpočtu zahrnout speciální vypouštěcí systémy, izolované nádrže a/nebo systémy na ředění odváděného chladicího média vodou: prostě jej nelze vypustit do kanalizace. Množství vody potřebné k ředění je stokrát větší než množství chladicího média, a je velmi nežádoucí jej prolévat na půdu nebo na podlahu – toxický vícenoatomový alkohol je třeba spláchnout velkým množstvím vody. Nicméně použití etylenglykolu v moderních klimatizačních systémech pro datová centra také je zcela bezpečné při dodržení všech potřebných bezpečnostních opatření.
Ekonomika
Voda se dá považovat za téměř bezplatnou ve srovnání s náklady na tepelná média na bázi polyalkoholů. Vodný roztok propylenglykolu pro systém chladicího zařízení fan-coil je docela drahý – stojí přibližně 80 korun za litr. S ohledem na nutnost pravidelné výměny tepelného média to vyjde na značné částky. Cena vodného roztoku etylenglykolu je téměř dvakrát nižší, ale s tím je třeba do rozpočtu zahrnout i náklady na odstranění, které jsou také, však relativně malé. Existují nuansy týkající se viskozity a měrné tepelné kapacity: tepelné médium na bázi propylenglykolu vyžaduje vyšší tlak vytvářený cirkulačním čerpadlem. Celkově jsou náklady na provoz systému s etylenglykolem výrazně nižší, takže tuto variantu často volí, navzdory určité toxicitě tepelného média. Další variantou snižování nákladů je použití dvoucirkulačního systému s výměníkem tepla, kdy vnitřních prostorách s pozitivní teplotou cirkuluje obyčejná voda, zatímco venku přenáší teplo nemrzící glykolový roztok. Účinnost takového systému je o něco nižší, ale objemy drahého tepelného média se výrazně zmenšují.
Závěry
Ve skutečnosti mají všechny uvedené možnosti chladicích systémů (kromě čistě vodních, které jsou v našich šířkách nemožné) právo na existenci. Výběr závisí na celkových nákladech na vlastnictví, které je třeba vypočítat v každém konkrétním případě již ve fázi projektování. Jediné, co by se v žádném případě nemělo dělat: měnit koncepci, když je projekt téměř hotový. Tím spíše není možné změnit chladící médium, když již probíhá montáž inženýrských systémů budoucí datacentra. Rozpory a obavy se projeví v značných nákladech, takže by se měly rozhodnutí učinit jednou provždy.
Zdroj: habr.com
