W przypadku klimatyzacji w centrach danych najczęściej instaluje się scentralizowane systemy wielostrefowe z urządzeniami chłodzącymi wodę (agregatami chłodniczymi). Są bardziej wydajne niż klimatyzatory freonowe, ponieważ płyn chłodzący krążący między jednostkami zewnętrznymi i wewnętrznymi nie przechodzi w stan gazowy, a zespół sprężarkowo-skraplacz agregatu chłodniczego zaczyna działać dopiero wtedy, gdy temperatura wzrośnie do pewnego poziomu. Jednym z najbardziej podstawowych pytań podczas projektowania systemu agregatów chłodniczych jest: jakiego chłodziwa najlepiej użyć? Może to być woda lub wodny roztwór alkoholi wielowodorotlenowych - glikol propylenowy lub glikol etylenowy. Spróbujmy zrozumieć zalety i wady każdej opcji.
Fizyka i chemia
Z punktu widzenia właściwości fizycznych (pojemność cieplna, gęstość, lepkość kinematyczna) za optymalne chłodziwo uważa się wodę. Ponadto można go bezpiecznie wylać na ziemię lub do kanalizacji. Niestety na naszych szerokościach geograficznych wodę wykorzystuje się wyłącznie w pomieszczeniach zamkniętych, gdyż zamarza w temperaturze 0°C. Jednocześnie zmniejsza się gęstość chłodziwa i zwiększa się zajmowana przez niego objętość. Proces ten jest nierównomierny i nie da się go skompensować za pomocą zbiornika wyrównawczego. Obszary zamarzania są izolowane, ciśnienie statyczne na ściankach rury wzrasta, aż w końcu następuje pęknięcie. Wodne roztwory alkoholi wielowodorotlenowych nie mają tych wad. Zamarzają w znacznie niższych temperaturach, nie tworząc lokalnych ognisk. Ich gęstość podczas krystalizacji zmniejsza się znacznie mniej niż podczas przemiany wody w lód, co oznacza, że objętość nie zwiększa się tak bardzo - nawet zamrożone wodne roztwory glikoli nie niszczą rur.
Bardzo często klienci wybierają glikol propylenowy ze względu na jego nietoksyczność. W rzeczywistości jest to zatwierdzony dodatek do żywności E1520, który stosuje się w wypiekach i innej żywności jako środek zatrzymujący wilgoć. Jest stosowany w kosmetykach i wielu innych rzeczach. Jeśli instalacja jest napełniona wodnym roztworem glikolu propylenowego, nie są wymagane żadne szczególne środki ostrożności, klient będzie potrzebował jedynie dodatkowego zbiornika w celu kompensacji wycieków. Trudniej jest pracować z glikolem etylenowym - substancja ta jest klasyfikowana jako umiarkowanie toksyczna (trzecia klasa zagrożenia). Jego maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu wynosi 5 mg/m3, jednak ze względu na małą lotność w normalnych temperaturach pary tego alkoholu wielowodorotlenowego mogą spowodować zatrucie tylko przy długotrwałym wdychaniu.
Najgorzej jest ze ściekami: woda i glikol propylenowy nie wymagają utylizacji, natomiast stężenie glikolu etylenowego w obiektach użytku publicznego nie powinno przekraczać 1 mg/l. Z tego powodu właściciele centrów danych będą musieli uwzględnić w wycenie specjalne systemy odwadniające, izolowane pojemniki i/lub system rozcieńczania spuszczanego płynu chłodzącego wodą: nie można go po prostu spłukać do kanalizacji. Objętości wody do rozcieńczania są setki razy większe od objętości płynu chłodzącego, a rozlanie go na podłogę lub podłogę jest wyjątkowo niepożądane - toksyczny alkohol wielowodorotlenowy należy zmyć dużą ilością wody. Jednak stosowanie glikolu etylenowego w nowoczesnych systemach klimatyzacji dla centrów danych jest również całkiem bezpieczne, jeśli zostaną podjęte wszystkie niezbędne środki ostrożności.
Gospodarka
Wodę można uznać za praktycznie darmową w porównaniu z kosztami płynów chłodzących na bazie alkoholi wielowodorotlenowych. Wodny roztwór glikolu propylenowego do układu klimakonwektora chłodniczego jest dość drogi - kosztuje około 80 rubli za litr. Biorąc pod uwagę konieczność okresowej wymiany płynu chłodzącego, będzie to skutkowało imponującymi ilościami. Cena wodnego roztworu glikolu etylenowego jest prawie o połowę niższa, ale trzeba będzie ją także uwzględnić w szacunkach kosztów utylizacji, które jednak również są stosunkowo niewielkie. Istnieją niuanse związane z lepkością i pojemnością cieplną: płyn chłodzący na bazie glikolu propylenowego wymaga wyższego ciśnienia generowanego przez pompę obiegową. Ogólnie rzecz biorąc, koszt eksploatacji układu z glikolem etylenowym jest znacznie niższy, dlatego często wybiera się tę opcję, pomimo pewnej toksyczności chłodziwa. Inną możliwością obniżenia kosztów jest zastosowanie układu dwuprzewodowego z wymiennikiem ciepła, gdy w pomieszczeniach wewnętrznych krąży zwykła woda o dodatniej temperaturze, a niezamarzający roztwór glikolu oddaje ciepło na zewnątrz. Wydajność takiego systemu jest nieco niższa, ale ilości drogiego chłodziwa są znacznie zmniejszone.
Wyniki
W rzeczywistości wszystkie wymienione opcje systemów chłodzenia (z wyjątkiem czysto wodnych, które są niemożliwe na naszych szerokościach geograficznych) mają prawo istnieć. Wybór zależy od całkowitego kosztu posiadania, który w każdym konkretnym przypadku należy obliczyć już na etapie projektowania. Jedyne, czego nigdy nie należy robić, to zmieniać koncepcję, gdy projekt jest już prawie gotowy. Co więcej, wymiana chłodziwa nie jest możliwa, gdy trwa już instalacja systemów inżynieryjnych przyszłego centrum danych. Rzucanie i dręczenie będzie wiązać się z poważnymi wydatkami, dlatego warto raz na zawsze podjąć decyzję o wyborze.
Źródło: www.habr.com