Per la climatizzazione nei centri di elaborazione dati, vengono maggiormente installati sistemi centralizzati multizona con macchine di refrigerazione ad acqua (chiller). Questi sono più efficienti rispetto ai condizionatori refrigerati a gas, poiché il fluido termovettore che circola tra le unità esterne e interne non si trasforma in stato gassoso, e l'unità compressore-condensatore del chiller si attiva solo quando la temperatura raggiunge un certo livello. Uno dei principali interrogativi nella progettazione di un sistema di chiller è: quale fluido termovettore è meglio utilizzare? Può essere acqua o una soluzione acquosa di alcoli polivalenti, come il propilenglicole o l'etilenglicole. Proviamo a capire i vantaggi e gli svantaggi di ciascuna opzione.
Fisica e chimica
Dal punto di vista delle proprietà fisiche (capacità termica, densità, viscosità cinematica), l'acqua è considerata il fluido termovettore ottimale. Inoltre, può essere facilmente scaricata nel terreno o nel sistema fognario. Purtroppo, nelle nostre latitudini, l'acqua viene utilizzata solo all'interno degli edifici, poiché a 0 °C si congela. In questo caso, la densità del fluido termovettore diminuisce, mentre il volume occupato aumenta. Il processo di congelamento avviene in modo non uniforme e non può essere compensato con un vaso di espansione. Le zone di congelamento vengono isolate, la pressione statica sulle pareti dei tubi aumenta e alla fine si verifica una rottura. Le soluzioni acquose di alcoli polivalenti non soffrono di questi difetti. Si congelano a temperature molto più basse, senza formare focolai locali. La loro densità durante la cristallizzazione diminuisce molto meno rispetto alla trasformazione dell'acqua in ghiaccio, il che significa che l'aumento di volume non è così elevato: anche le soluzioni acquose di glicerina congelate non danneggiano i tubi.
Molto spesso i clienti scelgono il propilenglicole perché non è tossico. In sostanza, si tratta di un additivo alimentare autorizzato E1520, utilizzato nella panificazione e in altri prodotti alimentari come agente umettante. Viene impiegato anche nei cosmetici e in molti altri ambiti. Se si riempie il sistema con una soluzione acquosa di propilenglicole, non sono necessarie precauzioni speciali: il cliente avrà solo bisogno di un serbatoio aggiuntivo per compensare le perdite. Lavorare con l'etilenglicole è più complicato: questa sostanza è considerata moderatamente tossica (terza classe di pericolo). La sua concentrazione massima consentita nell'aria è di 5 mg/m3, ma a causa della sua bassa volatilità a temperatura ambiente, è possibile avvelenarsi con i vapori di questo alcol multivalente solo se li si respira a lungo.
La situazione è peggiore per gli scarichi: l'acqua e il propilenglicole non richiedono smaltimento, ma la concentrazione di etilenglicole negli impianti di uso idrico non deve superare 1 mg/l. Per questo motivo, i proprietari dei centri dati dovranno includere nel budget sistemi di drenaggio speciali, serbatoi isolati e/o un sistema di diluizione del fluido termico con acqua: non è possibile semplicemente scaricarlo nella fognatura. Le quantità d'acqua necessarie per la diluizione superano di centinaia di volte il volume del fluido termico, e versarlo sul terreno o sul pavimento è estremamente sconsigliato: l'alcol multivalente tossico deve essere rimosso con una grande quantità d'acqua. Tuttavia, l'uso dell'etilenglicole nei moderni sistemi di condizionamento per di data center è comunque abbastanza sicuro, rispettando tutte le necessarie misure di precauzione.
Economia
L'acqua può essere considerata praticamente gratuita rispetto ai costi dei fluidi termici a base di alcoli polivalenti. La soluzione acquosa di propilenglicole per il sistema chiller-fancoil è piuttosto costosa - costa circa 80 rubli al litro. Tenendo conto della necessità di sostituire periodicamente il fluido termico, questo si traduce in somme considerevoli. Il prezzo della soluzione acquosa di etilenglicole è quasi la metà, ma con essa è necessario includere nel budget anche i costi per lo smaltimento, che tuttavia sono relativamente contenuti. Ci sono delle sfumature legate alla viscosità e alla capacità termica: il fluido termico a base di propilenglicole richiede una pressione maggiore fornita dalla pompa di circolazione. In generale, i costi di esercizio del sistema con etilenglicole sono significativamente inferiori, pertanto questa opzione viene scelta spesso, nonostante la certa tossicità del fluido termico. Un'altra opzione per ridurre i costi è l'uso di un sistema a doppio circuito con scambiatore di calore, dove nei locali interni a temperatura positiva circola acqua normale, mentre all'esterno il calore viene trasferito da una soluzione di glicole che non congela. L'efficienza di tale sistema è leggermente inferiore, ma i volumi di fluido termico costoso diminuiscono notevolmente.
Conclusioni
In realtà, tutte le opzioni elencate per i sistemi di raffreddamento (ad eccezione dei sistemi puramente acquosi, impossibili nelle nostre latitudini) hanno diritto di esistere. La scelta dipende dal costo totale di proprietà, che deve essere calcolato caso per caso già nella fase di progettazione. L'unica cosa da evitare a tutti i costi è cambiare concetto quando il progetto è praticamente pronto. Inoltre, non è assolutamente possibile cambiare il fluido termico mentre già si sta montando i sistemi ingegneristici del futuro data center. Le indecisioni e i ripensamenti si tradurranno in spese significative, quindi è importante stabilirsi su una scelta una volta per tutte.
Fonte: habr.com
