Для кондиціювання в центрах обробки даних найчастіше встановлюють централізовані багатозональні системи з водоохолоджувальними машинами (чилерами). Вони ефективніші за фреонові кондиціонери, тому що циркулюючий між зовнішніми і внутрішніми блоками теплоносій не переходить у газоподібний стан, а компресорно-конденсаторний блок чиллера включається в роботу лише при зростанні температури до певного рівня. Одне з найважливіших питань при проектуванні чиллерной системи: який теплоносій краще використовувати? Це може бути вода або водний розчин багатоатомних спиртів - пропіленгліколю або етиленгліколю. Спробуємо розібратися у перевагах та недоліках кожного варіанту.
Фізика і хімія
З погляду фізичних властивостей (тепломісткості, густини, кінематичної в'язкості) вода вважається оптимальним теплоносієм. До того ж її можна спокійно зливати на ґрунт чи каналізацію. На жаль, у наших широтах воду використовують лише всередині приміщень, оскільки за 0 °C вона замерзає. Щільність теплоносія при цьому зменшується, а об'єм, що ним займається, зростає. Процес йде нерівномірно, компенсувати його за допомогою розширювального бака неможливо. Ділянки замерзання ізолюються, статичний тиск на стінки труб підвищується, і в результаті відбувається розрив. Водні розчини багатоатомних спиртів позбавлені цих недоліків. Замерзають вони за набагато нижчих температур, не утворюючи локальних вогнищ. Їх щільність у процесі кристалізації знижується набагато менше, ніж під час перетворення води на лід, а отже й обсяг збільшується не так сильно – навіть замерзлі водні розчини гліколей не руйнують труби.
Дуже часто замовники вибирають пропіленгліколь, тому що він не є токсичним. По суті, це дозволена харчова добавка Е1520, яку використовують у випічці та інших продуктах харчування як вологоутримуючий агент. Застосовують її в косметичних засобах і багато де ще. Якщо заповнити систему водним розчином пропіленгліколю, особливі запобіжні заходи не потрібні: замовнику буде потрібно лише додатковий резервуар для компенсації витоків. З етиленгліколем працювати складніше – ця речовина відноситься до помірно токсичних (третій клас небезпеки). Його гранично допустима концентрація в повітрі становить 5 мг/м3, але через невисоку летючість при нормальній температурі парами цього багатоатомного спирту можна отруїтися тільки якщо довго ними дихати.
Найгірші справи зі стоками: вода і пропіленгліколь не вимагають утилізації, а от концентрація етиленгліколю в об'єктах загального водокористування не повинна перевищувати 1 мг/л. Через це власникам ЦОД доведеться закласти в кошторис спеціальні системи зливу, ізольовані ємності та/або систему розведення теплоносія, що зливається водою: просто спустити його в каналізацію не можна. Об'єми води для розведення в сотні разів перевищують обсяги теплоносія, а проливати його на ґрунт або на підлогу вкрай небажано – токсичний багатоатомний спирт доводиться змивати велику кількість води. Проте застосування етиленгліколю в сучасних системах кондиціювання для дата-центрів теж цілком безпечне при дотриманні всіх необхідних запобіжних заходів.
Економіка
Воду можна вважати практично безплатною в порівнянні з вартістю теплоносіїв на основі багатоатомних спиртів. Водний розчин пропіленгліколю для системи чиллер-фанкойл досить дорогий - коштує він приблизно 80 рублів за літр. З урахуванням необхідності періодичної заміни теплоносія, це виллється у значні суми. Ціна водного розчину етиленгліколю майже вдвічі менша, але з ним доведеться закласти у кошторис та витрати на утилізацію, теж, втім, відносно невеликі. Є нюанси, пов'язані з в'язкістю та теплоємністю: теплоносій на основі пропіленгліколю вимагає вищого напору, що створюється циркуляційним насосом. Загалом витрати на експлуатацію системи з етиленгліколем істотно нижчі, тому цей варіант вибирають часто, незважаючи на деяку токсичність теплоносія. Ще один варіант зниження витрат - використання двоконтурної системи з теплообмінником, коли у внутрішніх приміщеннях з позитивною температурою циркулює звичайна вода, а назовні тепло переносить гліколевий розчин, що незамерзає. ККД такої системи дещо нижчий, але обсяги дорогого теплоносія значно зменшуються.
Підсумки
Насправді, всі перелічені варіанти систем охолодження (крім неможливих у наших широтах чисто водяних) мають право на існування. Вибір залежить від повної вартості володіння, яку слід вважати у кожному даному випадку вже на етапі проектування. Єдине, чого не варто робити у жодному разі: змінювати концепцію, коли проект практично готовий. Тим більше, не можна змінити теплоносій, коли вже йде монтаж інженерних систем майбутнього дата-центру. Метання та муки виллються у серйозні витрати, тому з вибором варто визначитися раз і назавжди.
Джерело: habr.com