Para ar condicionado em data centers, os sistemas centralizados de múltiplas zonas com máquinas de resfriamento de água (chillers) são mais frequentemente instalados. São mais eficientes que os condicionadores de ar freon, pois o refrigerante que circula entre as unidades externa e interna não passa para o estado gasoso, e a unidade compressor-condensadora do chiller só entra em operação quando a temperatura sobe a um determinado nível. Uma das questões mais fundamentais ao projetar um sistema de resfriamento é: qual líquido refrigerante é melhor usar? Pode ser água ou uma solução aquosa de álcoois poli-hídricos - propilenoglicol ou etilenoglicol. Vamos tentar entender 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 refrigerante ideal. Além disso, pode ser despejado com segurança no solo ou no esgoto. Infelizmente, nas nossas latitudes, a água é utilizada apenas em ambientes fechados, pois congela a 0 °C. Ao mesmo tempo, a densidade do refrigerante diminui e o volume que ocupa aumenta. O processo é desigual e é impossível compensá-lo com um tanque de expansão. As áreas de congelamento são isoladas, a pressão estática nas paredes do tubo aumenta e, eventualmente, ocorre uma ruptura. Soluções aquosas de álcoois poli-hídricos não apresentam essas desvantagens. Eles congelam em temperaturas muito mais baixas, sem formar focos locais. Sua densidade durante a cristalização diminui muito menos do que durante a transformação da água em gelo, o que significa que o volume não aumenta tanto - mesmo soluções aquosas congeladas de glicóis não destroem os tubos.
Muitas vezes, os clientes escolhem o propilenoglicol porque não é tóxico. Na verdade, é um aditivo alimentar aprovado E1520, usado em produtos de panificação e outros alimentos como agente de retenção de umidade. É usado em cosméticos e muitas outras coisas. Se o sistema for preenchido com uma solução aquosa de propilenoglicol, não são necessárias precauções especiais; o cliente precisará apenas de um reservatório adicional para compensar vazamentos. É mais difícil trabalhar com etilenoglicol - esta substância é classificada como moderadamente tóxica (classe de perigo três). Sua concentração máxima permitida no ar é de 5 mg/m3, mas devido à sua baixa volatilidade em temperaturas normais, os vapores desse álcool poli-hídrico só podem causar intoxicações se forem inalados por muito tempo.
A pior situação é com as águas residuais: a água e o propilenoglicol não necessitam de eliminação, mas a concentração de etilenoglicol nas instalações de utilização pública de água não deve exceder 1 mg/l. Por causa disso, os proprietários de data centers terão que incluir no orçamento sistemas de drenagem especiais, recipientes isolados e/ou um sistema para diluir o líquido refrigerante drenado com água: você não pode simplesmente jogá-lo no ralo. Os volumes de água para diluição são centenas de vezes maiores que os volumes do refrigerante, e derramá-lo no solo ou no chão é extremamente indesejável - o álcool polihídrico tóxico deve ser lavado com grandes quantidades de água. No entanto, o uso de etilenoglicol em sistemas modernos de ar condicionado para data centers também é bastante seguro se forem tomadas todas as precauções necessárias.
Economia
A água pode ser considerada praticamente gratuita em comparação com o custo dos refrigerantes à base de álcoois poli-hídricos. Uma solução aquosa de propilenoglicol para um sistema chiller-fan coil é bastante cara - custa cerca de 80 rublos por litro. Levando em consideração a necessidade de substituição periódica do refrigerante, isso resultará em quantidades impressionantes. O preço de uma solução aquosa de etilenoglicol é quase metade, mas também terá de ser incluído na estimativa dos custos de eliminação, que, no entanto, também são relativamente pequenos. Existem nuances relacionadas à viscosidade e à capacidade térmica: o refrigerante à base de propilenoglicol requer uma pressão mais alta gerada pela bomba de circulação. Em geral, o custo de operação de um sistema com etilenoglicol é significativamente menor, por isso esta opção é frequentemente escolhida, apesar de alguma toxicidade do refrigerante. Outra opção para redução de custos é a utilização de sistema de circuito duplo com trocador de calor, quando água comum circula em ambientes internos com temperatura positiva e uma solução de glicol não congelante transfere calor para fora. A eficiência de tal sistema é um pouco menor, mas os volumes de refrigerante caro são significativamente reduzidos.
Resultados de
Na verdade, todas as opções listadas de sistemas de refrigeração (exceto os puramente a água, que são impossíveis em nossas latitudes) têm o direito de existir. 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 você nunca deve fazer é mudar o conceito quando o projeto estiver quase pronto. Além disso, é impossível trocar o refrigerante quando a instalação dos sistemas de engenharia do futuro data center já estiver em andamento. Arremesso e tormento resultarão em despesas sérias, então você deve decidir a escolha de uma vez por todas.
Fonte: habr.com