Pour la climatisation dans les centres de données, on installe le plus souvent des systèmes multi-zone centralisés avec des machines à eau (chillers). Ils sont plus efficaces que les climatiseurs à réfrigérant, car le fluide caloporteur circulant entre les unités externes et internes ne passe pas à l'état gazeux, et le bloc compresseur-condenseur du chiller ne fonctionne que lorsque la température atteint un certain niveau. L'une des questions les plus cruciales lors de la conception d'un système de chiller est : quel fluide caloporteur utiliser ? Cela peut être de l'eau ou une solution aqueuse de polyols – propylène glycol ou éthylène glycol. Essayons de comprendre les avantages et les inconvénients de chaque option.
Physique et chimie
Du point de vue des propriétés physiques (capacité thermique, densité, viscosité cinématique), l'eau est considérée comme le fluide caloporteur optimal. De plus, on peut facilement la déverser dans le sol ou dans les égouts. Malheureusement, dans nos régions, l'eau n'est utilisée qu'à l'intérieur, car à 0 °C, elle gèle. La densité du fluide caloporteur diminue alors, et le volume qu'il occupe augmente. Ce processus se fait de manière non uniforme, et il est impossible de le compenser avec un réservoir d'expansion. Les zones de gel s'isolent, la pression statique sur les parois des tuyaux augmente, et finalement, cela provoque une rupture. Les solutions aqueuses de polyols sont exemptes de ces inconvénients. Elles gèlent à des températures bien plus basses, sans former de zones localisées. Leur densité pendant la cristallisation diminue beaucoup moins que lors du passage de l'eau à la glace, ce qui signifie que le volume n'augmente pas autant – même les solutions aqueuses de glycols gelées ne détruisent pas les tuyaux.
Les clients choisissent souvent le propylène glycol parce qu'il est non toxique. En réalité, il s'agit d'un additif alimentaire autorisé, E1520, utilisé dans la pâtisserie et d'autres produits alimentaires comme agent de rétention d'humidité. Il est également utilisé dans les produits cosmétiques et dans de nombreux autres secteurs. Si l'on remplit le système avec une solution aqueuse de propylène glycol, aucune précaution particulière n'est nécessaire : il suffit pour le client d'avoir un réservoir supplémentaire pour compenser les fuites. Travailler avec de l'éthylène glycol est plus complexe – cette substance est considérée comme modérément toxique (classe de danger trois). Sa concentration maximale admissible dans l'air est de 5 mg/m3, mais en raison de sa faible volatilité à température ambiante, il est possible de s'intoxiquer avec les vapeurs de cet alcool polyatomique, uniquement en les respirant longuement.
La situation est pire avec les eaux usées : l'eau et le propylène glycol ne nécessitent pas d'élimination, mais la concentration d'éthylène glycol dans les installations d'eau collective ne doit pas dépasser 1 mg/l. En raison de cela, les propriétaires de centres de données devront prévoir dans leur budget des systèmes de drainage spéciaux, des réservoirs isolés et/ou un système de dilution du fluide caloporteur avec de l'eau : il n'est pas possible de simplement le déverser dans les égouts. Les volumes d'eau nécessaires pour la dilution dépassent de centaines de fois les volumes de fluide caloporteur, et il est extrêmement déconseillé de le verser sur le sol – l'alcool polyatomique toxique doit être rincé avec une grande quantité d'eau. Néanmoins, l'utilisation d'éthylène glycol dans les systèmes de climatisation modernes est de centres de données également tout à fait sûre lors du respect de toutes les précautions nécessaires.
Économie
L'eau peut être considérée comme presque gratuite par rapport au coût des fluides caloporteurs à base d'alcools polyhydriques. La solution aqueuse de propylène glycol pour le système chillers-fan coil est assez coûteuse – elle coûte environ 80 roubles le litre. Étant donné la nécessité de remplacer périodiquement le fluide caloporteur, cela représente des sommes considérables. Le prix de la solution aqueuse d'éthylène glycol est presque deux fois moins élevé, mais il faut également prévoir dans le budget les coûts d'élimination, qui, soit dit en passant, sont également relativement faibles. Il y a des nuances liées à la viscosité et à la capacité calorifique : le fluide caloporteur à base de propylène glycol nécessite une pression plus élevée, générée par la pompe de circulation. Dans l'ensemble, les coûts d'exploitation d'un système à base d'éthylène glycol sont nettement inférieurs, c'est pourquoi ce choix est souvent privilégié, malgré une certaine toxicité du fluide caloporteur. Une autre option pour réduire les coûts est d'utiliser un système à double circuit avec un échangeur de chaleur, où de l'eau normale circule dans les pièces internes à température positive, tandis qu'à l'extérieur, la chaleur est transférée par une solution de glycol non gelante. L'efficacité de ce système est légèrement inférieure, mais les volumes de fluide caloporteur coûteux sont considérablement réduits.
Résultats
En réalité, toutes les options de systèmes de refroidissement énumérées (à l'exception des systèmes purement aquatiques impossibles dans nos latitudes) ont le droit d'exister. Le choix dépend du coût total de propriété, qui doit être calculé dans chaque cas particulier dès la phase de conception. La seule chose à ne surtout pas faire : changer de concept lorsque le projet est presque prêt. Encore moins modifier le fluide caloporteur alors que l'installation des systèmes techniques du futur centre de données est déjà en cours. Les hésitations et les tourments entraîneront des coûts sérieux, il est donc essentiel de prendre une décision une fois pour toutes concernant le choix.
Source : habr.com
