Für die Klimatisierung installieren Rechenzentren am häufigsten zentralisierte Mehrzonensysteme mit Wasserkühlmaschinen (Kältemaschinen). Sie sind effektiver als Freon-Klimaanlagen, da das zwischen den externen und internen Einheiten zirkulierende Kühlmittel nicht gasförmig wird und die Kompressor-Kondensator-Einheit des Kühlers nur dann eingeschaltet wird, wenn die Temperatur auf ein bestimmtes Niveau ansteigt. Eine der grundlegendsten Fragen bei der Konstruktion eines Kühlsystems: Welches Kühlmittel ist besser zu verwenden? Es kann Wasser oder eine wässrige Lösung von mehrwertigen Alkoholen sein - Propylenglykol oder Ethylenglykol. Versuchen wir, die Vor- und Nachteile jeder Option zu verstehen.
Physik und Chemie
Unter dem Gesichtspunkt der physikalischen Eigenschaften (Wärmekapazität, Dichte, kinematische Viskosität) wird Wasser als optimales Kühlmittel angesehen. Darüber hinaus kann es leicht auf den Boden oder in den Abwasserkanal abgelassen werden. Leider wird Wasser in unseren Breiten nur in Innenräumen verwendet, da es bei 0 ° C gefriert. In diesem Fall nimmt die Dichte des Kühlmittels ab und das von ihm eingenommene Volumen nimmt zu. Der Prozess ist ungleichmäßig, es ist unmöglich, ihn mit einem Ausgleichsbehälter zu kompensieren. Gefrierabschnitte werden isoliert, der statische Druck auf die Rohrwände nimmt zu und infolgedessen tritt ein Bruch auf. Wässrige Lösungen von mehrwertigen Alkoholen weisen diese Nachteile nicht auf. Sie gefrieren bei viel niedrigeren Temperaturen, ohne lokale Herde zu bilden. Ihre Dichte während der Kristallisation nimmt viel weniger ab als während der Umwandlung von Wasser in Eis, was bedeutet, dass das Volumen nicht so stark zunimmt - selbst gefrorene wässrige Lösungen von Glykolen zerstören die Rohre nicht.
Sehr oft wählen Kunden Propylenglykol, weil es nicht toxisch ist. Tatsächlich handelt es sich um ein zugelassenes Nahrungsergänzungsmittel E1520, das beim Backen und anderen Lebensmitteln als Wasserrückhaltemittel verwendet wird. Wenden Sie es in Kosmetika und vielem mehr an, wo sonst. Wenn das System mit einer wässrigen Lösung von Propylenglykol gefüllt ist, sind keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen erforderlich: Der Kunde benötigt nur einen zusätzlichen Tank, um Leckagen auszugleichen. Es ist schwieriger, mit Ethylenglykol zu arbeiten - dieser Stoff wird als mäßig toxisch eingestuft (dritte Gefahrenklasse). Die maximal zulässige Konzentration in der Luft beträgt 5 mg / m 3 , aber aufgrund der geringen Flüchtigkeit bei normaler Temperatur können Dämpfe dieses mehrwertigen Alkohols nur vergiftet werden, wenn Sie sie längere Zeit atmen.
Die schlimmste Situation ist bei Abwässern: Wasser und Propylenglykol müssen nicht entsorgt werden, aber die Konzentration von Ethylenglykol in den Objekten mit allgemeinem Wasserverbrauch sollte 1 mg / l nicht überschreiten. Aus diesem Grund müssen die Eigentümer des Rechenzentrums in die Schätzung spezielle Entwässerungssysteme, isolierte Behälter und / oder ein Verdünnungssystem einbauen, damit das Kühlmittel mit Wasser abgelassen werden kann: Es ist einfach unmöglich, es in den Abwasserkanal abzusenken. Das zu verdünnende Wasservolumen ist hunderte Male höher als das Volumen des Kühlmittels, und es ist äußerst unerwünscht, es auf den Boden oder auf den Boden zu verschütten - giftiger mehrwertiger Alkohol muss mit viel Wasser abgewaschen werden. Trotzdem ist die Verwendung von Ethylenglykol in modernen Klimaanlagen für Rechenzentren unter Berücksichtigung aller erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen auch ziemlich sicher.
Wirtschaft
Wasser kann im Vergleich zu den Kosten von Wärmeträgern auf Basis von mehrwertigen Alkoholen als nahezu frei angesehen werden. Eine wässrige Lösung von Propylenglykol für das Kühler-Gebläsekonvektor-System ist ziemlich teuer - es kostet ungefähr 80 Rubel pro Liter. Angesichts der Notwendigkeit eines regelmäßigen Austauschs des Kühlmittels führt dies zu beeindruckenden Mengen. Der Preis für eine wässrige Lösung von Ethylenglykol ist fast halb so hoch, aber damit müssen Sie auch die Entsorgungskosten in die Schätzung einbeziehen, jedoch relativ gering. Es gibt Nuancen in Bezug auf Viskosität und Wärmekapazität: Ein Wärmeträger auf Propylenglykolbasis erfordert einen höheren Druck, der von der Umwälzpumpe erzeugt wird. Im Allgemeinen sind die Kosten für den Betrieb eines Systems mit Ethylenglykol erheblich niedriger, so dass diese Option trotz einer gewissen Toxizität des Kühlmittels häufig gewählt wird. Eine weitere Möglichkeit zur Kostensenkung ist die Verwendung eines Zweikreissystems mit Wärmetauscher, wenn normales Wasser mit einer positiven Temperatur im Innenraum zirkuliert und nicht gefrierende Glykollösung die Wärme nach außen überträgt. Der Wirkungsgrad eines solchen Systems ist etwas geringer, aber die Mengen des teuren Kühlmittels sind erheblich reduziert.
Zusammenfassung
Tatsächlich haben alle oben genannten Optionen für Kühlsysteme (außer in unseren Breiten unmöglich, nur Wasser) ein Existenzrecht. Die Wahl hängt von den Gesamtbetriebskosten ab, die jeweils in der Entwurfsphase berücksichtigt werden müssen. Das einzige, was auf keinen Fall getan werden sollte: Ändern Sie das Konzept, wenn das Projekt fast fertig ist. Darüber hinaus ist es unmöglich, das Kühlmittel zu wechseln, wenn die Engineering-Systeme des zukünftigen Rechenzentrums bereits installiert sind. Werfen und Qualen verursachen ernsthafte Kosten, daher sollte die Wahl ein für alle Mal getroffen werden.