Per il condizionamento dell'aria nei data center, vengono spesso installati sistemi multizona centralizzati con macchine per il raffreddamento dell'acqua (refrigeratori). Sono più efficienti dei condizionatori a freon, perché il liquido di raffreddamento che circola tra le unità esterne e interne non passa allo stato gassoso e l'unità compressore-condensatore del refrigeratore entra in funzione solo quando la temperatura sale a un certo livello. Una delle domande fondamentali quando si progetta un sistema di refrigerazione è: quale refrigerante è meglio utilizzare? Può essere acqua o una soluzione acquosa di alcoli polivalenti: glicole propilenico o glicole etilenico. Proviamo a capire vantaggi e svantaggi di ciascuna opzione.
Fisica e Chimica
Dal punto di vista delle proprietà fisiche (capacità termica, densità, viscosità cinematica), l'acqua è considerata il refrigerante ottimale. Inoltre, può essere tranquillamente versato a terra o nelle fognature. Purtroppo alle nostre latitudini l’acqua viene utilizzata solo in ambienti chiusi, poiché ghiaccia a 0°C. Allo stesso tempo, la densità del liquido di raffreddamento diminuisce e il volume che occupa aumenta. Il processo non è uniforme ed è impossibile compensarlo utilizzando un vaso di espansione. Le zone di congelamento vengono isolate, la pressione statica sulle pareti del tubo aumenta e alla fine si verifica una rottura. Le soluzioni acquose di alcoli polivalenti non presentano questi svantaggi. 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 il volume non aumenta così tanto: anche le soluzioni acquose congelate di glicoli non distruggono i tubi.
Molto spesso i clienti scelgono il glicole propilenico perché non è tossico. In realtà, è un additivo alimentare approvato E1520, che viene utilizzato nei prodotti da forno e in altri alimenti come agente che trattiene l'umidità. Viene utilizzato nei cosmetici e in molte altre cose. Se l'impianto viene riempito con una soluzione acquosa di glicole propilenico non sono necessarie particolari precauzioni; il cliente avrà solo bisogno di un serbatoio aggiuntivo per compensare le perdite. È più difficile lavorare con il glicole etilenico: questa sostanza è classificata come moderatamente tossica (classe di pericolo tre). La sua concentrazione massima consentita nell'aria è di 5 mg/m3, ma a causa della sua bassa volatilità a temperature normali, i vapori di questo alcol polivalente possono causare avvelenamenti solo se respirati per lungo tempo.
La situazione peggiore riguarda le acque reflue: l’acqua e il glicole propilenico non richiedono smaltimento, ma la concentrazione di glicole etilenico negli impianti pubblici di utilizzo dell’acqua non deve superare 1 mg/l. Per questo motivo, i proprietari dei data center dovranno includere nel preventivo speciali sistemi di drenaggio, contenitori coibentati e/o un sistema per diluire il liquido refrigerante scaricato con acqua: non è possibile semplicemente scaricarlo nello scarico. I volumi di acqua per la diluizione sono centinaia di volte maggiori dei volumi del liquido di raffreddamento e versarlo sul terreno o sul pavimento è estremamente indesiderabile: l'alcol polivalente tossico deve essere lavato via con grandi quantità di acqua. Tuttavia, l’uso del glicole etilenico nei moderni sistemi di condizionamento dell’aria per data center è anche abbastanza sicuro se vengono prese tutte le precauzioni necessarie.
Economia
L'acqua può essere considerata praticamente gratuita rispetto al costo dei liquidi refrigeranti a base di alcoli polivalenti. Una soluzione acquosa di glicole propilenico per un sistema chiller-fan coil è piuttosto costosa: costa circa 80 rubli al litro. Tenendo conto della necessità di sostituire periodicamente il liquido di raffreddamento, ciò si tradurrà in quantità impressionanti. Il prezzo di una soluzione acquosa di glicole etilenico è quasi la metà, ma nel preventivo dovranno essere computati anche i costi di smaltimento, che però sono anch'essi relativamente contenuti. Esistono sfumature legate alla viscosità e alla capacità termica: il refrigerante a base di glicole propilenico richiede una pressione più elevata generata dalla pompa di circolazione. In generale, il costo di funzionamento di un sistema con glicole etilenico è significativamente inferiore, quindi questa opzione viene spesso scelta, nonostante una certa tossicità del liquido di raffreddamento. Un'altra opzione per ridurre i costi è l'utilizzo di un sistema a doppio circuito con uno scambiatore di calore, quando l'acqua ordinaria circola in ambienti interni con una temperatura positiva e una soluzione di glicole non congelante trasferisce il calore all'esterno. L'efficienza di un tale sistema è leggermente inferiore, ma i volumi del costoso refrigerante sono significativamente ridotti.
Risultati di
In effetti, tutte le opzioni elencate per i sistemi di raffreddamento (ad eccezione di quelle puramente idriche, impossibili alle nostre latitudini) hanno il diritto di esistere. La scelta dipende dal costo totale di proprietà, che deve essere calcolato in ogni caso specifico già in fase di progettazione. L’unica cosa che non dovresti mai fare è cambiare il concept quando il progetto è quasi pronto. Inoltre, è impossibile cambiare il liquido di raffreddamento quando è già in corso l'installazione dei sistemi di ingegneria del futuro data center. Il lancio e il tormento comporteranno spese gravi, quindi dovresti decidere la scelta una volta per tutte.
Fonte: habr.com