Chillerkylning av datacentret: vilken kylvätska ska man välja?

För luftkonditionering i datacenter installeras oftast centraliserade flerzonssystem med vattenkylningsmaskiner (chillers). De är mer effektiva än freon-luftkonditioneringsapparater, eftersom kylvätskan som cirkulerar mellan de externa och interna enheterna inte går in i ett gasformigt tillstånd, och kylarens kompressor-kondensatorenhet kommer i drift först när temperaturen stiger till en viss nivå. En av de mest grundläggande frågorna när man designar ett kylsystem är: vilken kylvätska är bäst att använda? Detta kan vara vatten eller en vattenlösning av flervärda alkoholer - propylenglykol eller etylenglykol. Låt oss försöka förstå fördelarna och nackdelarna med varje alternativ.

Fysik och kemi

Ur fysiska egenskapers synvinkel (värmekapacitet, densitet, kinematisk viskositet) anses vatten vara det optimala kylmedlet. Dessutom kan den säkert hällas på marken eller i avloppet. Tyvärr, på våra breddgrader, används vatten bara inomhus, eftersom det fryser vid 0 °C. Samtidigt minskar kylvätskans densitet, och volymen den upptar ökar. Processen är ojämn och det är omöjligt att kompensera för det med en expansionstank. Frysområdena är isolerade, det statiska trycket på rörväggarna ökar och så småningom uppstår ett brott. Vattenlösningar av flervärda alkoholer har inte dessa nackdelar. De fryser vid mycket lägre temperaturer, utan att bilda lokala härdar. Deras densitet under kristallisation minskar mycket mindre än under omvandlingen av vatten till is, vilket gör att volymen inte ökar så mycket - även frusna vattenlösningar av glykoler förstör inte rören.

Mycket ofta väljer kunderna propylenglykol eftersom det är giftfritt. I själva verket är det en godkänd livsmedelstillsats E1520, som används i bakverk och andra livsmedel som ett fukthållande medel. Det används i kosmetika och många andra saker. Om systemet är fyllt med en vattenlösning av propylenglykol krävs inga speciella försiktighetsåtgärder, kunden behöver bara en extra reservoar för att kompensera för läckor. Det är svårare att arbeta med etylenglykol - detta ämne klassas som måttligt giftigt (faroklass tre). Dess maximalt tillåtna koncentration i luften är 5 mg/m3, men på grund av dess låga flyktighet vid normala temperaturer kan ångorna från denna flervärda alkohol bara orsaka förgiftning om du andas dem under lång tid.

Situationen med avloppsvatten är värst: vatten och propylenglykol behöver inte deponeras, men koncentrationen av etylenglykol i vanliga vattenkällor får inte överstiga 1 mg/l. På grund av detta måste datacenterägare i sin budget inkludera speciella dräneringssystem, isolerade tankar och/eller ett system för att späda ut det dränerade kylmedlet med vatten; att bara spola ner det i avloppet är inte ett alternativ. De mängder utspädningsvatten som krävs är hundratals gånger större än volymen kylvätska, och att spilla det på marken eller golvet är mycket oönskat – den giftiga flervärda alkoholen måste sköljas bort med stora mängder vatten. Ändå är användningen av etylenglykol i moderna luftkonditioneringssystem... datacenter är också ganska säkert om alla nödvändiga försiktighetsåtgärder vidtas.

Ekonomi

Vatten kan anses vara praktiskt taget gratis jämfört med kostnaden för kylmedel baserade på flervärda alkoholer. En vattenlösning av propylenglykol för ett kylare-fläktspolsystem är ganska dyrt - det kostar cirka 80 rubel per liter. Med hänsyn till behovet av att periodiskt byta ut kylvätskan kommer detta att resultera i imponerande mängder. Priset för en vattenlösning av etylenglykol är nästan hälften så mycket, men det måste också ingå i uppskattningen för deponeringskostnaderna, som dock också är relativt små. Det finns nyanser relaterade till viskositet och värmekapacitet: propylenglykolbaserad kylvätska kräver ett högre tryck som genereras av cirkulationspumpen. I allmänhet är kostnaden för att driva ett system med etylenglykol betydligt lägre, så detta alternativ väljs ofta, trots viss toxicitet hos kylvätskan. Ett annat alternativ för att minska kostnaderna är användningen av ett dubbelkretssystem med en värmeväxlare, när vanligt vatten cirkulerar i interna rum med en positiv temperatur, och en icke-frysande glykollösning överför värme utanför. Effektiviteten hos ett sådant system är något lägre, men volymerna av dyrt kylmedel reduceras avsevärt.

Resultat av

Faktum är att alla de listade alternativen för kylsystem (förutom rent vatten, som är omöjliga på våra breddgrader) har rätt att existera. Valet beror på den totala ägandekostnaden, som måste beräknas i varje specifikt fall redan på projekteringsstadiet. Det enda du aldrig bör göra är att ändra konceptet när projektet nästan är klart. Dessutom är det omöjligt att byta kylvätska när installationen av tekniska system för det framtida datacentret redan pågår. Att kasta och plåga kommer att resultera i allvarliga utgifter, så du bör bestämma dig för valet en gång för alla.

Källa: will.com