Pro klimatizaci v datových centrech se nejčastěji instalují centralizované vícezónové systémy s vodními chladicími stroji (chillery). Jsou účinnější než freonové klimatizace, protože chladicí kapalina cirkulující mezi vnější a vnitřní jednotkou nepřechází do plynného stavu a jednotka kompresor-kondenzátor chladiče se uvede do provozu pouze tehdy, když teplota stoupne na určitou úroveň. Jednou z nejzásadnějších otázek při navrhování chladicího systému je: jaké chladicí médium je nejlepší použít? Může to být voda nebo vodný roztok vícemocných alkoholů - propylenglykol nebo ethylenglykol. Pokusme se pochopit výhody a nevýhody každé možnosti.
Fyzika a chemie
Z hlediska fyzikálních vlastností (tepelná kapacita, hustota, kinematická viskozita) je voda považována za optimální chladivo. Navíc jej lze bezpečně vylít na zem nebo do kanalizace. Bohužel v našich zeměpisných šířkách se voda používá pouze v interiéru, protože zamrzá při 0 °C. Současně se snižuje hustota chladicí kapaliny a zvyšuje se objem, který zaujímá. Proces je nerovnoměrný a není možné jej kompenzovat pomocí expanzní nádoby. Mrazící oblasti jsou izolovány, statický tlak na stěny potrubí se zvyšuje a nakonec dojde k prasknutí. Vodné roztoky vícemocných alkoholů tyto nevýhody nemají. Zmrazují při mnohem nižších teplotách, aniž by tvořily lokální ohniska. Jejich hustota při krystalizaci klesá mnohem méně než při přeměně vody na led, což znamená, že se objem tolik nezvětšuje - ani zmrzlé vodné roztoky glykolů nezničí potrubí.
Velmi často zákazníci volí propylenglykol, protože je netoxický. Ve skutečnosti se jedná o schválenou potravinářskou přísadu E1520, která se používá v pečivu a jiných potravinách jako prostředek zadržující vlhkost. Používá se v kosmetice a mnoha dalších věcech. Pokud je systém naplněn vodným roztokem propylenglykolu, nejsou nutná žádná zvláštní opatření, zákazník bude potřebovat pouze přídavnou nádrž pro vyrovnání netěsností. S etylenglykolem je obtížnější pracovat – tato látka je klasifikována jako středně toxická (třída nebezpečnosti tři). Jeho maximální přípustná koncentrace ve vzduchu je 5 mg/m3, ale vzhledem k jeho nízké těkavosti za normální teploty mohou výpary tohoto vícemocného alkoholu způsobit otravu pouze při dlouhodobém vdechování.
Nejhorší situace je u odpadních vod: voda a propylenglykol nevyžadují likvidaci, ale koncentrace etylenglykolu ve veřejných zařízeních na využívání vody by neměla překročit 1 mg/l. Kvůli tomu budou muset majitelé datových center do odhadu zahrnout speciální drenážní systémy, izolované nádoby a/nebo systém pro ředění vypuštěné chladicí kapaliny vodou: nelze ji jednoduše spláchnout do odpadu. Objemy vody pro ředění jsou stokrát větší než objemy chladicí kapaliny a její rozlití na zem nebo podlahu je krajně nežádoucí – toxický vícesytný alkohol je nutné smýt velkým množstvím vody. Použití etylenglykolu v moderních klimatizačních systémech pro datová centra je však také zcela bezpečné, pokud jsou přijata všechna nezbytná opatření.
ekonomika
Vodu lze považovat za prakticky bezplatnou ve srovnání s cenou chladicích kapalin na bázi vícemocných alkoholů. Vodný roztok propylenglykolu pro chladicí a ventilátorový systém je poměrně drahý - stojí asi 80 rublů na litr. Vezmeme-li v úvahu nutnost periodické výměny chladicí kapaliny, bude to mít za následek impozantní množství. Cena vodného roztoku etylenglykolu je téměř poloviční, ale bude nutné ji započítat i do odhadu nákladů na likvidaci, které jsou však také relativně malé. Existují nuance související s viskozitou a tepelnou kapacitou: chladicí kapalina na bázi propylenglykolu vyžaduje vyšší tlak vytvářený oběhovým čerpadlem. Obecně platí, že náklady na provoz systému s etylenglykolem jsou výrazně nižší, proto se často volí tato varianta i přes určitou toxicitu chladicí kapaliny. Další možností, jak snížit náklady, je použití dvouokruhového systému s výměníkem, kdy ve vnitřních místnostech s kladnou teplotou cirkuluje běžná voda a ven teplo předává nemrznoucí roztok glykolu. Účinnost takového systému je poněkud nižší, ale objemy drahé chladicí kapaliny jsou výrazně sníženy.
Výsledky
Ve skutečnosti mají všechny uvedené možnosti chladicích systémů (kromě čistě vodních, které jsou v našich zeměpisných šířkách nemožné) právo na existenci. Výběr závisí na celkových nákladech na vlastnictví, které je nutné v každém konkrétním případě vypočítat již ve fázi návrhu. Jediná věc, kterou byste nikdy neměli dělat, je změnit koncept, když je projekt téměř připraven. Navíc není možné vyměnit chladicí kapalinu, když již probíhá instalace inženýrských systémů budoucího datového centra. Házení a trápení povedou k vážným výdajům, takže byste se měli rozhodnout o výběru jednou provždy.
Zdroj: www.habr.com