Para o resfriamento em centros de dados, geralmente são instalados sistemas centralizados multi-zonas com máquinas de refrigeração a água (chillers). Eles são mais eficientes do que os condicionadores de ar a freon, pois o fluido refrigerante que circula entre as unidades externas e internas não se transforma em estado gasoso, e o bloco compressor-condensador do chiller é acionado apenas quando a temperatura atinge um determinado nível. Uma das questões mais importantes no projeto de um sistema de chiller é: qual fluido refrigerante é melhor utilizar? Pode ser água ou uma solução aquosa de álcoois polihidroxilados - propilenoglicol ou etilenoglicol. Vamos analisar as vantagens e desvantagens de cada opção.
Física e química
Do ponto de vista das propriedades físicas (capacidade térmica, densidade, viscosidade cinemática), a água é considerada o fluido refrigerante ideal. Além disso, pode ser facilmente despejada no solo ou no esgoto. Infelizmente, em nossas latitudes, a água é utilizada apenas em ambientes internos, pois congela a 0 °C. A densidade do fluido refrigerante diminui, enquanto o volume ocupado aumenta. O processo ocorre de maneira não uniforme, e não é possível compensá-lo com um tanque de expansão. As áreas de congelamento ficam isoladas, aumentando a pressão estática nas paredes dos tubos, e, no final, ocorre uma ruptura. As soluções aquosas de álcoois polihidroxilados não têm essas desvantagens. Elas congelam a temperaturas muito mais baixas, sem formar áreas localizadas. Sua densidade durante a cristalização diminui em menor grau do que durante a transformação da água em gelo, o que significa que o aumento de volume não é tão significativo - mesmo as soluções aquosas de glicóis congeladas não destroem os tubos.
Os clientes frequentemente optam pelo propileno glicol, pois ele não é tóxico. Na verdade, é um aditivo alimentar permitido, E1520, utilizado na panificação e em outros produtos alimentícios como agente retentor de umidade. É utilizado em produtos cosméticos e em muitos outros lugares. Se o sistema for preenchido com uma solução aquosa de propileno glicol, não são necessárias medidas especiais de precaução: o cliente precisará apenas de um reservatório adicional para compensar vazamentos. Trabalhar com etileno glicol é mais complicado – essa substância é considerada moderadamente tóxica (terceira classe de perigo). Sua concentração máxima permitida no ar é de 5 mg/m3, mas devido à baixa volatividade em temperatura normal, intoxicado com os vapores deste álcool polivalente pode ocorrer apenas se respirar por longos períodos.
As coisas são piores em relação aos efluentes: a água e o propileno glicol não precisam de descarte, mas a concentração de etileno glicol em corpos d'água de uso comum não deve exceder 1 mg/l. Por isso, os proprietários de centros de dados terão que incluir em seu orçamento sistemas especiais de drenagem, tanques isolados e/ou um sistema de diluição do fluido refrigerante com água: simplesmente despejá-lo no esgoto não é permitido. Os volumes de água para diluição são centenas de vezes maiores que os volumes do fluido refrigerante, e derramá-lo no solo ou no piso é altamente indesejável – o álcool polivalente tóxico precisa ser removido com uma grande quantidade de água. No entanto, a aplicação de etileno glicol em sistemas modernos de climatização é de data centers também bastante segura quando todas as medidas necessárias de precaução são seguidas.
Economia
A água pode ser considerada praticamente gratuita em comparação com o custo dos fluidos térmicos à base de álcoois polihidroxilados. A solução aquosa de propilenoglicol para sistemas de chiller e fan coil é bastante cara – custa cerca de 80 rublos por litro. Considerando a necessidade de trocas periódicas do fluido térmico, isso resulta em quantias significativas. O preço da solução aquosa de etilenoglicol é quase metade, mas com ela é necessário incluir no orçamento também os custos de descarte, que, no entanto, são relativamente baixos. Existem nuances relacionadas à viscosidade e à capacidade térmica: o fluido térmico à base de propilenoglicol requer uma pressão mais alta, gerada pela bomba de circulação. De maneira geral, os custos de operação de um sistema com etilenoglicol são significativamente mais baixos, então esta opção é frequentemente escolhida, apesar de alguma toxicidade do fluido térmico. Outra alternativa para reduzir custos é o uso de um sistema de circuito duplo com trocador de calor, onde, nos ambientes internos com temperatura positiva, circula água comum, enquanto para fora o calor é transferido por uma solução glicólica não congelante. A eficiência desse sistema é um pouco menor, mas os volumes de fluido térmico caro são significativamente reduzidos.
Resultados
Na verdade, todas as opções de sistemas de refrigeração mencionadas (exceto os sistemas puramente aquáticos, que não são viáveis em nossas latitudes) têm sua justificativa. A escolha depende do custo total de propriedade, que deve ser calculado em cada caso específico já na fase de projeto. A única coisa que não se deve fazer, de maneira alguma, é mudar o conceito quando o projeto já está praticamente pronto. E, ainda mais, não se pode alterar o fluido térmico quando a montagem dos sistemas de engenharia do futuro data center já está em andamento. Idas e vindas causarão despesas sérias, portanto, a escolha deve ser feita de uma vez por todas.
Fonte: habr.com
