Pour la climatisation, les centres de données installent le plus souvent des systèmes multizones centralisés avec des machines de refroidissement à eau (refroidisseurs). Ils sont plus efficaces que les climatiseurs au fréon, car le liquide de refroidissement circulant entre les unités externes et internes ne passe pas à l'état gazeux, et l'unité compresseur-condenseur du refroidisseur n'est activée que lorsque la température atteint un certain niveau. L'une des questions les plus fondamentales dans la conception d'un système de refroidissement: quel liquide de refroidissement est-il préférable d'utiliser? Il peut s'agir d'eau ou d'une solution aqueuse d'alcools polyhydriques - propylène glycol ou éthylène glycol. Essayons de comprendre les avantages et les inconvénients de chaque option.
Physique et chimie
Du point de vue des propriétés physiques (capacité thermique, densité, viscosité cinématique), l'eau est considérée comme le liquide de refroidissement optimal. De plus, il peut être facilement drainé sur le sol ou dans l'égout. Malheureusement, sous nos latitudes, l'eau n'est utilisée qu'à l'intérieur, car elle gèle à 0 ° C. Dans ce cas, la densité du liquide de refroidissement diminue et le volume occupé par celui-ci augmente. Le processus est inégal, il est impossible de le compenser à l'aide d'un vase d'expansion. Les sections de congélation sont isolées, la pression statique sur les parois des tuyaux augmente et, par conséquent, une rupture se produit. Les solutions aqueuses d'alcools polyhydriques sont dépourvues de ces inconvénients. Ils gèlent à des températures beaucoup plus basses, sans former de foyers locaux. Leur densité lors de la cristallisation diminue beaucoup moins que lors de la transformation de l'eau en glace, ce qui signifie que le volume n'augmente pas tellement - même les solutions aqueuses gelées de glycols ne détruisent pas les tuyaux.
Très souvent, les clients choisissent le propylène glycol car il n'est pas toxique. En fait, il s'agit d'un complément alimentaire approuvé E1520, qui est utilisé dans la boulangerie et d'autres produits alimentaires comme agent de rétention d'eau. Appliquez-le dans les cosmétiques et bien d'autres encore. Si le système est rempli d'une solution aqueuse de propylène glycol, aucune précaution particulière n'est nécessaire: le client n'aura besoin que d'un réservoir supplémentaire pour compenser les fuites. Il est plus difficile de travailler avec de l'éthylène glycol - cette substance est classée comme modérément toxique (troisième classe de danger). Sa concentration maximale autorisée dans l'air est de 5 mg / m 3 , mais en raison de la faible volatilité à température normale, les vapeurs de cet alcool polyhydrique ne peuvent être empoisonnées que si vous les respirez pendant une longue période.
La pire situation concerne les effluents: l'eau et le propylène glycol ne nécessitent pas d'élimination, mais la concentration d'éthylène glycol dans les installations publiques d'eau ne doit pas dépasser 1 mg / l. Pour cette raison, les propriétaires du centre de données devront mettre dans le devis des systèmes de drainage spéciaux, des conteneurs isolés et / ou un système de dilution pour que le liquide de refroidissement soit vidangé avec de l'eau: il est tout simplement impossible de le déverser dans l'égout. Les volumes d'eau pour la dilution sont des centaines de fois plus élevés que les volumes du liquide de refroidissement, et il est extrêmement indésirable de le renverser sur le sol ou sur le sol - l'alcool polyhydrique toxique doit être lavé avec beaucoup d'eau. Néanmoins, l'utilisation d'éthylène glycol dans les systèmes de climatisation modernes pour les centres de données est également assez sûre, sous réserve de toutes les précautions nécessaires.
Économie
L'eau peut être considérée comme presque gratuite par rapport au coût des caloporteurs à base d'alcools polyhydriques. Une solution aqueuse de propylène glycol pour le système refroidisseur-ventilo-convecteur est assez chère - elle coûte environ 80 roubles par litre. Étant donné la nécessité de remplacer périodiquement le liquide de refroidissement, cela entraînera des quantités impressionnantes. Le prix d'une solution aqueuse d'éthylène glycol est presque la moitié de celui-ci, mais avec lui, vous devrez également inclure dans l'estimation les coûts d'élimination, cependant, relativement faibles. Il existe des nuances liées à la viscosité et à la capacité thermique: un caloporteur à base de propylène glycol nécessite une pression plus élevée créée par la pompe de circulation. En général, le coût de fonctionnement d'un système avec de l'éthylène glycol est nettement inférieur, donc cette option est souvent choisie, malgré une certaine toxicité du liquide de refroidissement. Une autre option pour réduire les coûts est l'utilisation d'un système à double circuit avec échangeur de chaleur, lorsque l'eau ordinaire circule dans des pièces internes avec une température positive, et qu'une solution de glycol non gelée transfère la chaleur à l'extérieur. L'efficacité d'un tel système est légèrement inférieure, mais les volumes du liquide de refroidissement coûteux sont considérablement réduits.
Résumé
En fait, toutes les options ci-dessus pour les systèmes de refroidissement (sauf impossibles sous nos latitudes purement aquatiques) ont le droit d'exister. Le choix dépend du coût total de possession, qui doit être pris en compte dans chaque cas au stade de la conception. La seule chose à ne pas faire en tout cas: changer de concept lorsque le projet est presque prêt. De plus, il est impossible de changer le liquide de refroidissement alors que les systèmes d'ingénierie du futur datacenter sont déjà installés. Jeter et tourmenter entraînera de graves dépenses, donc le choix doit être déterminé une fois pour toutes.