اخبار مرکزداده مطالب ویژه مقالات نقد و بررسی

خنک کننده های سیستم سرمایشی مراکز داده با GWP پایین

خنک کننده های سبز

صنعت مراکز داده به تدریج آماده ایجاد تغییراتی در  خنک کننده های سیستم سرمایشی خود می باشد. به طور معمول خنک کننده هایِ انواع سیستم هایِ سرمایشی به کار رفته در خودرو، سرمایش خانه، یخچال و … دارای دو اشکال عمده بوده اند :

  • خطرناک برای لایه اوزون
  • تاثیر بر روند گرمایش زمین

 در طول سالیان متمادی سعی بر از رده خارج کردن مواد مضر به محیط زیست و جایگزینی آنها با مواد دوستار محیط زیست شده است. در موجی که در  سال 2002 آغاز گردید ترکیبات مضر برای لایه ازون حذف شد. در مرحله بعد استانداردهایی برای کاهش انتشار ترکیبات موثر در افزایش دمای جهانی مقرر گردید و اخیرا نیز ممنوعیت کلی استفاده از مواد شیمیایی موثر در گرمایش زمین به تصویب رسید.

امروزه اکثر خنک کننده های سیستم سرمایش مراکز داده دو نوع می باشند :

  • برای مراکز داده اندازه کوچک تا متوسط که دارای گنجایش ظرفیت  تا 300-400 کیلو وات هستند از نوع R410A استفاده می شود.
  • برای مراکز داده بزرگتر از گنجایش بالا خنک  کننده ها از نوع R134a هستند.

R410A ترکیبی از دو ماده دی فلورو متان (CH2F2) و  پنتا فلورو اتان (CHF2CF3) می باشد که به نسبت حجمی مساوی با یکدیگر مخلوط شده اند. R134a نیز دارای نام علمی تترا فلورو اتان (CH2FCF3) است.

44-0

 طبق بررسی های مختلف، مشکل بزرگ هر دوی این خنک کننده ها، قابلیت بالای آنها در پتانسیل گرمایش زمین (GWP) می باشد. Global Warming Potential (GWP) معیاری نسبی برای اندازگیری میزان گرمای محصور شده توسط یک گاز خاص در مقایسه با گاز کربن دی اکسید می باشد. در این معیار کربن دی اکسید دارای GWP برابر با 1 دارد. GWP برای گاز  R410A برابر با 2088  و برای گاز R134a  برابر 1430 است. هرچه GWP پایین تر باشد برای محیط زیست مطلوبتر خواهد بود.

یکی از راه کارهای ارائه شده، استفاده از ترکیبات طبیعی به جای ترکیبات مصنوعی به عنوان خنک کننده می باشد. به طور مثال ترکیبات آمونیا، پروپان و کرین دی اکسید یکی از گزینه های می باشد. همه این گازها شاخص GWP پایینی دارند.

با این وجود، این ترکیبات نیز دارای مسائلی هستند. پروپان کاملا قابل اشتعال بوده و آمونیا علاوه بر قابلیت اشتعال، سمی نیز می باشد. کربن دی اکسید نیز بازده مطلوبی در فرآیند سرمایش نداشته و نیازمند تکنولوژی پرهزینه و پیچیده ای می باشد. از آنچه بیان شد می توان نتیجه گرفت که به ناچار می بایست دوباره به ترکیبات مصنوعی رجوع کرد. ترکیبات تازه ای که به عنوان جایگزین برای R410A معرفی شده اند L-41، R-32، DR-55 و DR5 می باشند.

تمامی این مواد در مرحله تحقیق و توسعه بوده و  همچنین بدونمشکل نیز نیستند. بیشتر آنها تا اندازه ای، قابل اشتعال می باشند (نه به اندازه ترکیبات قبلی). البته صرف قابلیت اشتعال نمی بایست باعث کنار گذاردن ترکیب شود چرا که ما در  زندگی روزمره و وسایل خانگی با انواع سوختهای گازی و نفتی کار می کنند سروکار داریم و این سوختها را نمی توانیم کنار بگذاریم. منتها در مراکز داده ترجیح بر این است که مواد خنک کننده قابلیت اشتعال نداشته باشند.

تحقیق برای جایگزینی R410A ادامه دارد و هنوز به نتیجه مطلوبی نرسیده است. R410A فعلا بدون رقیب است.

در مورد ترکیب R134a اوضاع کمی متفاوت می باشد. 3 ترکیب جایگزین برای R134a وجود دارد: R1234yf، R1234ze  و مخلوطی از R1234ze  و R134a. از بین این ترکیبات R1234yf تترافلورو پروپن (C3H2F4)، GWP برابر با 4 دارد و به صورت گسترده در صنایع خودروسازی استفاده می شود. این ترکیب نسبت به سایر گزینه های گرانتر است. مخلوط R1234yf  و R134a نیز از نظر هزینه مناسب تر است ولی GWP زیاد پایینی ندارد.

خنک کننده های  R1234yf و R1234ze
خنک کننده های R1234yf و R1234ze

ترکیب R1234ze  با ترکیب قبلی همنام و دارای یک فرمولاسیون (C3H2F4)  است تفاوت در نحوه چینش آتمهای مولکول است. این ترکیب کمی قابل اشتعال بوده، GWP برابر با 6 دارد و بازده قابل قبولی در سیستم سرمایشی از خود نشان می دهد و تنها در حدود 30% از R134a گرانتر می باشد. این ترکیب با توجه به مقایسه خصوصیات مختلفی چون بازده و عملکرد، GWP، هزینه و قابلیت اشتعال رقیب مهمی برای R134a به عنوان خنک کننده در سیستمهای سرمایشی مراکز داده می باشد.

در دیاگام زیر دو ترکیب خنک کننده R134a و R1234ze  از جهت دو پارامتر بازده انرژی و ظرفیت خنک سازی با یکدیگر مقایسه شده اند.

مقایسه خنک کننده های R1234ze و R134a
مقایسه خنک کننده های R1234ze و R134a

یکی از راهکارهای مختلف برای مقابله با تغییرات اقلیمی و همچنین به منظور رسیدن به اهداف اجلاس بین المللی پاریس ()، استفاده از ترکیبات با قابلیت پایین GWP میباشد. مراکز داده نیز به عنوان یکی از صنایع مهم و روبه رشد، از ترکیبات خنک کننده ها با GWP گاها نامطلوب استفاده می کند. جایگزین نمودن این خنک کننده ها با خنک کنند های GWP پایین و البته با عملکردمطلوب،  یکی از چالش های این صنعت می باشد. ترکیب مصنوعی R1234ze  از بهترین جایگزین های است.

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوال امنیتی *