I datacentre anvendes der oftest centrale multizone klimaanlæg med vandkølede maskiner (chillere). De er mere effektive end kølesystemer med kølemiddel, da det cirkulerende varmebærer mellem de udendørs og indendørs enheder ikke omdannes til gasform, og kompressor-kondensatorblokken i chilleren aktiveres først, når temperaturen når et bestemt niveau. Et af de mest principielle spørgsmål ved projektering af chiller-systemet er: hvilken varmebærer er bedst at bruge? Det kan være vand eller en vandig opløsning af flercellede alkoholer – propylenglykol eller ethylenglykol. Lad os undersøge fordele og ulemper ved hver mulighed.
Fysik og kemi
Set fra et fysisk synspunkt (varmekapacitet, tæthed, kinematisk viskositet) betragtes vand som den optimale varmebærer. Desuden kan det letslippes ud i jorden eller i kloakken. Desværre anvendes vand kun indendørs i vores breddegrader, da det fryser ved 0 °C. Tætheden af varmebæreren falder, mens det optager mere plads. Processen er ujævn, og den kan ikke kompenseres med en ekspansionsbeholder. Frosne områder isoleres, det statiske tryk på rørvægge øges, hvilket til sidst fører til brud. Vandige opløsninger af flercellede alkoholer har ikke disse ulemper. De fryser ved langt lavere temperaturer uden at danne lokale biotoper. Deres tæthed falder langt mindre under krystallisering end ved vandets omdannelse til is, hvilket betyder, at volumen ikke øges så meget – selv frosne vandige opløsninger af glykoler ødelægger ikke rør.
Kunder vælger ofte propylenglycol, fordi det ikke er giftigt. Faktisk er det et godkendt fødeadditiv E1520, der bruges i bageprodukter og andre fødevarer som et fugtbevarende middel. Det anvendes også i kosmetiske produkter og mange andre steder. Hvis man fylder systemet med en vandig opløsning af propylenglycol, kræves der ikke særlige forholdsregler: Kunden har kun brug for en ekstra tank til at kompensere for lækager. Det er mere kompliceret at arbejde med ethylenglycol – dette stof tilhører kategorien moderat giftige stoffer (tredje fareklasse). Den maksimalt tilladte koncentration af ethylenglycol i luften er 5 mg/m3, men på grund af den lave volatilitet ved normal temperatur kan man blive forgiftet af dampe fra denne polyalkohol kun, hvis man indånder dem i længere tid.
Det er værst med spildevand: vand og propylenglycol kræver ikke bortskaffelse, men koncentrationen af ethylenglycol i fælles vandbrugsområder må ikke overstige 1 mg/l. Derfor skal ejere af datacentre lægge særlige drænsystemer, isolerede beholdere og/eller et fortykningssystem, der blander det udledte kølemiddel med vand, ind i deres budgetter: det er ikke tilladt bare at hælde det i kloakken. Vandmængderne til fortynding overstiger hundredvis af gange mængderne af kølemidlet, og det er ekstremt uønsket at spilde det på jorden eller gulvet – det giftige polyalkohol skal skylles væk med store mængder vand. Ikke desto mindre er brugen af ethylenglycol i moderne klimaanlæg datacentre også ganske sikkert, forudsat at alle nødvendige sikkerhedsforanstaltninger overholdes.
Økonomi
Vand kan betragtes som næsten gratis sammenlignet med omkostningerne ved varmebærere baseret på polyoler. En vandig opløsning af propylenglykol til chiller-fan coil-systemet er ret dyr – den koster cirka 80 rubler per liter. I betragtning af behovet for periodisk udskiftning af varmebæreren, vil det løbe op i betydelige summer. Prisen for den vandige opløsning af ethylenglykol er næsten halvdelen, men man skal også tage hensyn til omkostningerne ved bortskaffelse, som dog også er relativt beskedne. Der er nuancer vedrørende viskositet og varmekapacitet: varmebæreren baseret på propylenglykol kræver et højere tryk fra cirkulationspumpen. Samlet set er driftsomkostningerne ved systemet med ethylenglykol væsentligt lavere, så denne mulighed vælges ofte, trods den enkelte toksicitet af varmebæreren. En anden mulighed for at reducere omkostningerne er at bruge et to-kredsløbsystem med varmeveksler, hvor almindeligt vand cirkulerer i indendørs rum med positiv temperatur, mens den frosne glykolopløsning overfører varmen udendørs. Effektiviteten af et sådant system er lidt lavere, men mængden af den dyre varmebærer reduceres betydeligt.
Resumé
Faktisk har alle de nævnte varianter af kølesystemer (undtagen de, der ikke er mulige i vores breddegrader, rent vandkølede) ret til at eksistere. Valget afhænger af de samlede ejeromkostninger, som skal beregnes i hver enkelt sag allerede i designfasen. Det eneste, man absolut ikke skal gøre: ændre konceptet, når projektet næsten er færdigt. Og især kan man ikke ændre varmebæreren, når installationen af de tekniske systemer til det kommende datacenter allerede er i gang. Dilemmaet og bekymringerne vil føre til betydelige omkostninger, så man bør beslutte sig for valget én gang for alle.
Kilde: habr.com
