Pre klimatizáciu v dátových centrách sa najčastejšie inštalujú centralizované viaczónové systémy s vodnými chladiacimi strojmi (chillermi). Sú efektívnejšie ako freónové klimatizácie, pretože chladiaca kvapalina cirkulujúca medzi vonkajšími a vnútornými jednotkami neprechádza do plynného stavu a kompresor-kondenzačná jednotka chladiča sa uvedie do prevádzky až vtedy, keď teplota stúpne na určitú úroveň. Jednou z najzákladnejších otázok pri navrhovaní chladiaceho systému je: aké chladivo je najlepšie použiť? Môže to byť voda alebo vodný roztok viacsýtnych alkoholov - propylénglykol alebo etylénglykol. Pokúsme sa pochopiť výhody a nevýhody každej možnosti.
Fyzika a chémia
Z hľadiska fyzikálnych vlastností (tepelná kapacita, hustota, kinematická viskozita) je voda považovaná za optimálne chladivo. Navyše ho možno bezpečne vyliať na zem alebo do kanalizácie. Žiaľ, v našich zemepisných šírkach sa voda používa iba v interiéri, keďže zamŕza pri 0 °C. Súčasne klesá hustota chladiacej kvapaliny a zvyšuje sa objem, ktorý zaberá. Proces je nerovnomerný a nie je možné ho kompenzovať pomocou expanznej nádrže. Mraziace oblasti sú izolované, statický tlak na steny potrubia sa zvyšuje a nakoniec dôjde k prasknutiu. Vodné roztoky viacmocných alkoholov tieto nevýhody nemajú. Zmrazujú pri oveľa nižších teplotách bez toho, aby vytvárali miestne ohniská. Ich hustota pri kryštalizácii klesá oveľa menej ako pri premene vody na ľad, čiže objem sa až tak nezväčšuje – ani zmrazené vodné roztoky glykolov nezničia potrubia.
Zákazníci si veľmi často vyberajú propylénglykol, pretože je netoxický. V skutočnosti ide o schválenú potravinovú prísadu E1520, ktorá sa používa v pečive a iných potravinách ako prostriedok na zadržiavanie vlhkosti. Používa sa v kozmetike a mnohých iných veciach. Ak je systém naplnený vodným roztokom propylénglykolu, nie sú potrebné žiadne špeciálne opatrenia, zákazník bude potrebovať iba dodatočnú nádrž na kompenzáciu netesností. S etylénglykolom sa pracuje ťažšie – táto látka je klasifikovaná ako stredne toxická (trieda nebezpečnosti tri). Jeho maximálna prípustná koncentrácia vo vzduchu je 5 mg/m3, no pre jeho nízku prchavosť pri bežných teplotách môžu výpary tohto viacsýtneho alkoholu spôsobiť otravu len vtedy, ak ich dlhodobo dýchate.
Najhoršia situácia je s odpadovými vodami: voda a propylénglykol nevyžadujú likvidáciu, ale koncentrácia etylénglykolu vo verejných zariadeniach na využívanie vody by nemala prekročiť 1 mg/l. Z tohto dôvodu budú musieť majitelia dátových centier do odhadu zahrnúť špeciálne drenážne systémy, izolované nádoby a/alebo systém na riedenie vypustenej chladiacej kvapaliny vodou: nemôžete ju jednoducho spláchnuť do odtoku. Objemy vody na riedenie sú stokrát väčšie ako objemy chladiacej kvapaliny a jej rozliatie na zem alebo podlahu je krajne nežiaduce - toxický viacsýtny alkohol sa musí zmyť veľkým množstvom vody. Použitie etylénglykolu v moderných klimatizačných systémoch pre dátové centrá je však tiež celkom bezpečné, ak sa dodržia všetky potrebné opatrenia.
Hospodárstvo
Voda môže byť považovaná za prakticky bezplatnú v porovnaní s nákladmi na chladiace kvapaliny na báze viacsýtnych alkoholov. Vodný roztok propylénglykolu pre systém chladiča a ventilátora je pomerne drahý - stojí asi 80 rubľov na liter. Ak vezmeme do úvahy potrebu pravidelnej výmeny chladiacej kvapaliny, výsledkom budú pôsobivé množstvá. Cena vodného roztoku etylénglykolu je takmer polovičná, no bude potrebné ju započítať aj do odhadu nákladov na likvidáciu, ktoré sú však tiež relatívne malé. Existujú nuansy súvisiace s viskozitou a tepelnou kapacitou: chladiaca kvapalina na báze propylénglykolu vyžaduje vyšší tlak generovaný obehovým čerpadlom. Vo všeobecnosti sú náklady na prevádzku systému s etylénglykolom výrazne nižšie, preto sa táto možnosť často volí aj napriek určitej toxicite chladiacej kvapaliny. Ďalšou možnosťou zníženia nákladov je použitie dvojokruhového systému s výmenníkom, keď vo vnútorných miestnostiach cirkuluje obyčajná voda s kladnou teplotou a nemrznúci roztok glykolu odovzdáva teplo von. Účinnosť takéhoto systému je o niečo nižšia, ale objemy drahého chladiva sú výrazne znížené.
Výsledky
V skutočnosti majú všetky uvedené možnosti chladiacich systémov (okrem čisto vodných, ktoré sú v našich zemepisných šírkach nemožné) právo na existenciu. Výber závisí od celkových nákladov na vlastníctvo, ktoré je potrebné v každom konkrétnom prípade vypočítať už v štádiu projektovania. Jediná vec, ktorú by ste nikdy nemali robiť, je zmeniť koncept, keď je projekt takmer pripravený. Okrem toho nie je možné vymeniť chladiacu kvapalinu, keď už prebieha inštalácia inžinierskych systémov budúceho dátového centra. Hádzanie a trápenie bude mať za následok vážne výdavky, preto by ste sa mali rozhodnúť o výbere raz a navždy.
Zdroj: hab.com