Refroidissement par refroidisseur du data center : quel liquide de refroidissement choisir ?

Pour la climatisation dans les centres de données, des systèmes multizones centralisés avec des machines de refroidissement par eau (refroidisseurs) sont le plus souvent installés. Ils sont plus efficaces que les climatiseurs au fréon, car le liquide de refroidissement circulant entre les unités externes et internes ne passe pas à l'état gazeux et l'unité compresseur-condenseur du refroidisseur n'entre en service que lorsque la température atteint un certain niveau. L'une des questions les plus fondamentales lors de la conception d'un système de refroidissement est la suivante : quel liquide de refroidissement est-il préférable d'utiliser ? Il peut s'agir d'eau ou d'une solution aqueuse d'alcools polyhydriques - 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 liquide de refroidissement optimal. De plus, il peut être versé en toute sécurité sur le sol ou dans les égouts. Malheureusement, sous nos latitudes, l’eau n’est utilisée qu’à l’intérieur, puisqu’elle gèle à 0 °C. Dans le même temps, la densité du liquide de refroidissement diminue et le volume qu'il occupe augmente. Le processus est inégal et il est impossible de le compenser à l'aide d'un vase d'expansion. Les zones de gel sont isolées, la pression statique sur les parois des canalisations augmente et éventuellement une rupture se produit. Les solutions aqueuses d'alcools polyhydriques ne présentent pas ces inconvénients. Ils gèlent à des températures beaucoup plus basses, sans former de foyers locaux. Leur densité lors de la cristallisation diminue beaucoup moins que lors de la transformation de l'eau en glace, ce qui signifie que le volume n'augmente pas autant - même les solutions aqueuses gelées de glycols ne détruisent pas les tuyaux.

Très souvent, les clients choisissent le propylène glycol car il est non toxique. En fait, il s'agit d'un additif alimentaire approuvé E1520, utilisé dans les produits de boulangerie et autres aliments comme agent de rétention d'humidité. Il est utilisé dans les cosmétiques et bien d’autres choses. Si le système est rempli d'une solution aqueuse de propylène glycol, aucune précaution particulière n'est requise ; le client n'aura besoin que d'un réservoir supplémentaire pour compenser les fuites. Il est plus difficile de travailler avec de l'éthylène glycol - cette substance est classée 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 normale, les vapeurs de cet alcool polyhydrique ne peuvent provoquer une intoxication que si vous les respirez pendant une longue période.

La situation des eaux usées est la plus critique : l’eau et le propylène glycol ne nécessitent pas d’élimination, mais la concentration d’éthylène glycol dans les sources d’eau courantes ne doit pas dépasser 1 mg/l. De ce fait, les propriétaires de centres de données devront prévoir dans leur budget des systèmes de drainage spécifiques, des réservoirs isolés et/ou un système de dilution du liquide de refroidissement usé ; le simple rejet dans les égouts est impossible. Les volumes d’eau de dilution nécessaires sont des centaines de fois supérieurs au volume de liquide de refroidissement, et tout déversement sur le sol est fortement déconseillé : ce polyol toxique doit être éliminé par un lavage abondant à l’eau. Néanmoins, l’utilisation d’éthylène glycol dans les systèmes de climatisation modernes est… centres de données C'est également tout à fait sûr si toutes les précautions nécessaires sont prises.

Économie

L'eau peut être considérée comme pratiquement gratuite par rapport au coût des liquides de refroidissement à base d'alcools polyhydriques. Une solution aqueuse de propylène glycol pour un système de refroidissement et de ventilo-convecteur est assez coûteuse - elle coûte environ 80 roubles par litre. Compte tenu de la nécessité de remplacer périodiquement le liquide de refroidissement, cela entraînera des quantités impressionnantes. Le prix d'une solution aqueuse d'éthylène glycol est presque deux fois moins élevé, mais il faudra également l'inclure dans le devis pour les coûts d'élimination, qui sont cependant également relativement faibles. Il existe des nuances liées à la viscosité et à la capacité thermique : le liquide de refroidissement à base de propylène glycol nécessite une pression plus élevée générée par la pompe de circulation. En général, le coût d'exploitation d'un système à l'éthylène glycol est nettement inférieur, c'est pourquoi cette option est souvent choisie, malgré une certaine toxicité du liquide de refroidissement. Une autre option pour réduire les coûts est l'utilisation d'un système à double circuit avec échangeur de chaleur, lorsque de l'eau ordinaire circule dans des pièces internes à température positive et qu'une solution de glycol non glaciale transfère la chaleur à l'extérieur. L'efficacité d'un tel système est légèrement inférieure, mais les volumes de liquide de refroidissement coûteux sont considérablement réduits.

Les résultats de

En fait, toutes les options répertoriées pour les systèmes de refroidissement (à l'exception des systèmes purement à eau, impossibles sous nos latitudes) ont le droit d'exister. Le choix dépend du coût total de possession, qui doit être calculé dans chaque cas spécifique dès la phase de conception. La seule chose que vous ne devriez jamais faire est de changer de concept lorsque le projet est presque prêt. De plus, il est impossible de changer le liquide de refroidissement alors que l'installation des systèmes d'ingénierie du futur data center est déjà en cours. Les lancers et les tourments entraîneront des dépenses importantes, vous devez donc décider du choix une fois pour toutes.

Source: habr.com