Na chladenie v dátových centrách sa najčastejšie inštalujú centralizované viaczónové systémy s vodou chladenými strojmi (chladničkami). Sú efektívnejšie ako freónové klimatizácie, pretože cirkulujúci medzi vonkajšími a vnútornými blokmi teplonosný médiá sa nemení na plynný stav a kompresorovo-kondenzátorový blok chladničky sa spúšťa iba pri náraste teploty na určitú úroveň. Jednou z najdôležitejších otázok pri projektovaní chladničkového systému je: ktorý teplonosný médiá je najlepší na použitie? Môže to byť voda alebo vodný roztok polyolov – propylénglykolu alebo etylénglykolu. Pokúsme sa pochopiť výhody a nevýhody každej možnosti.
Fyzika a chémia
Z hľadiska fyzikálnych vlastností (tepelná kapacita, hustota, kinematická viskozita) sa voda považuje za optimálny teplonosný médiá. Navyše ju je možné bez obáv vypúšťať do pôdy alebo do kanalizácie. Bohužiaľ, v našich šírkach sa voda používa len vo vnútri budov, pretože pri 0 °C zamŕza. Hustota teplonosného médiá sa pritom znižuje a objem, ktorý zaberá, rastie. Proces prebieha nerovnomerne, a jeho kompenzácia pomocou expanznej nádoby nie je možná. Oblasti zamŕzania sú izolované, statický tlak na steny rúr sa zvyšuje a nakoniec dochádza k pretrhnutiu. Vodné roztoky polyolov sú týchto nedostatkov zbavené. Zamŕzajú pri oveľa nižších teplotách, neformujú lokálne ložiská. Ich hustota počas kryštalizácie klesá omnoho menej, než pri prechode vody na ľad, a znamená to, že objem sa nezvyšuje tak veľmi – aj zamrznuté vodné roztoky glykolov nedeštrukujú rúry.
Často si zákazníci vyberajú propylénglykol, pretože nie je toxický. V podstate ide o povolenú potravinovú prísadu E1520, ktorá sa používa pri pečení a iných potravinách ako zadržiavač vlhkosti. Aplikuje sa v kozmetických prostriedkoch a na mnohých ďalších miestach. Ak sa systém naplní vodným roztokom propylénglykolu, nie sú potrebné žiadne osobitné bezpečnostné opatrenia: zákazníkovi bude stačiť iba dodatočná nádoba na kompenzáciu únikov. Práca s etylénglykolom je zložitejšia – táto látka patrí medzi mierne toxické (tretia trieda nebezpečenstva). Jeho maximálna povolená koncentrácia vo vzduchu je 5 mg/m3, ale kvôli nízkej volatilite pri normálnej teplote sa parami tohto viacstátného alkoholu môžeme otráviť, len ak nimi dlhodobo dýchame.
Najhoršia situácia je so stočnými vodami: voda a propylénglykol nevyžadujú likvidáciu, no koncentrácia etylénglykolu v objektoch všeobecného využívania vody nesmie presiahnuť 1 mg/l. Z tohto dôvodu budú musieť vlastníci dátových centier zahrnúť do rozpočtu špeciálne odtokové systémy, izolované nádrže a/alebo systém na riedenie odpadového tepla vodou: jednoducho ho sypať do kanalizácie sa nedá. Objem vody na riedenie presahuje objemy chladiacej kvapaliny o niekoľko stoviek percent a vylievať ju na pôdu alebo na podlahu je mimoriadne neželané – toxický viacstátný alkohol sa musí umyť veľkým množstvom vody. Napriek tomu je použitie etylénglykolu v moderných klimatizačných systémoch dátových centier taktiež úplne bezpečné pri dodržaní všetkých potrebných bezpečnostných opatrení.
Ekonomika
Vodu môžeme považovať za takmer bezplatnú v porovnaní s cenou teplonositeľov na báze polyalkoholu. Vodný roztok propylénglykolu pre systém chladiacich jednotiek je pomerne drahý – stojí okolo 80 korún za liter. Zohľadniac potrebu periodickej výmeny teplonositeľa, to vyjde na značné sumy. Cena vodného roztoku etylénglykolu je takmer dvakrát nižšia, ale s ním je potrebné zohľadniť aj náklady na likvidáciu, čo sú tiež, mimochodom, relatívne malé náklady. Existujú nuansy týkajúce sa viskozity a tepelnej kapacity: teplonositeľ na báze propylénglykolu vyžaduje vyšší tlak vytváraný cirkulačným čerpadlom. Celkovo sú náklady na prevádzku systému s etylénglykolom podstatne nižšie, takže túto možnosť si často vyberajú, aj keď s určitým toxickým potenciálom teplonositeľa. Ďalšou možnosťou na zníženie nákladov je použitie dvojokruhového systému s výmenníkom tepla, kde v interiéroch s pozitívnou teplotou cirkuluje obyčajná voda, zatiaľ čo vonku teplo prenáša nemrznúci glykolový roztok. Účinnosť takého systému je o niečo nižšia, ale objemy nákladného teplonositeľa sa výrazne zmenšujú.
Zhrnutie
V skutočnosti všetky uvedené varianty chladiacich systémov (okrem nemožných čisto vodných v našich šírkach) majú právo na existenciu. Výber závisí od celkových nákladov na vlastníctvo, ktoré je potrebné počítať v každom konkrétnom prípade už v etape projektovania. Jediné, čo by ste v žiadnom prípade nemali robiť: meniť koncepciu, keď je projekt takmer hotový. O to viac nie je možné zmeniť teplonositeľ, keď už prebieha montáž inžinierskych systémov budúceho datacentra. Zmienky a trápenia sa premietnu do vážnych nákladov, preto je potrebné rozhodnúť sa s výberom raz a navždy.
Zdroj: habr.com
