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淘汰制冷剂将对数据中心冷却产生重大影响

导读: 如今,欧洲发布的法规正逐步淘汰一些现在使用的制冷剂,这将对数据中心冷却技术产生重大影响。这些法规通过限制温室气体排放来减少气候变化影响,而这种努力可能会对数据中心的运营产生重大影响,从而导致其冷却技术发生变化。

如今,欧洲发布的法规正逐步淘汰一些现在使用的制冷剂,这将对数据中心冷却技术产生重大影响。这些法规通过限制温室气体排放来减少气候变化影响,而这种努力可能会对数据中心的运营产生重大影响,从而导致其冷却技术发生变化。

虽然许多数据中心都希望采用自然冷却(仅使用外部空气温度),但这种冷却方法无法在各种地点实现,因此数据中心通常会使用某种形式的空调设备来冷却IT设备。

空调制冷系统因其对环境产生不良影响而受到抨击,其中是他们使用的制冷剂的全球变暖潜能值(GWP)。如今的法规正在生效,将减少现有制冷剂的使用,并用更环保的制冷剂取而代之,同时对数据中心使用的设备产生深远影响。

变化即将来临

冷却器中使用的HFC制冷剂由于其全球变暖潜能值(GWP)较高而逐渐被淘汰。其结果是提高氢氟碳化合物的价格,并将供应商推向采用其他制冷剂。所以制冷设备制造商似乎不得不提高价格或使用新的制冷剂。

而如果欧盟温室氟化气体法规持续监管,那么氢氟碳化合物的价格将会上涨,其市场变化和成本的压力将增加。然而问题是,这种替换还具有一些缺点:它们通常价格更昂贵。此外,制冷剂替换品通常是易燃的。

为什么国际环境规则要求人们在数据中心中使用这种易燃液体?Stulz公司产品经理Natascha Meyer解释说,这实际上是不可避免的。他说,“全球变暖潜能值(GWP)较低意味着制冷剂在进入大气层时会迅速降解。确保这一点的唯一方法是使其具有化学反应性。然而,化学反应性高通常也意味着高可燃性,会给工作人员和机器设备带来安全风险。”

Vertiv公司产品营销总监Roberto Felisi表示,有些制冷产品的全球升温潜能值低,易燃性相对较低,但可能更加让人不可接受,因为它们有毒。他说,“有些数据中心采用氨气制冷。氨气是天然的、不易燃,但是安全吗?谁会在室内存放和使用氨气?”

这些制冷剂除了有毒之外,并且价格昂贵。Meyer表示不可能采用R1234 YF制冷剂,他说,“它与水反应形成氢氟酸,在市场上的稀缺性使其价格过于昂贵。”

采用可能性最大的是R1234 YF制冷剂。企业可以修改冷却器以使用这种制冷剂,但仍然存在一些问题,Meyer说:“我们修改了CyberCool 2冷却器以使用这种制冷剂。但是,R1234ze具有体积冷却能力较低。因此,最初在规定区域内提供1,000kW冷却能力的冷水机组现在只能达到750kW。”

而进行改造的冷却器的能源效率较低,客户将使用占用空间更大的制冷单元,这可能是数据中心建筑建设和部署的重要考虑因素。因此,企业将继续购买和维护基于R134a和R410a的冷水机组,并将面对氟化气体法规的影响。

他们将不得不为制冷剂支付更多的费用,这些价格变化将是不可预测的。Meyer警告说,2016年的用户可能已经大量存储了一些制冷剂,因此其价格大幅上涨周期被推迟了。正如Felisi所阐述的那样,“其价格涨幅远高于人们的预测。R134a的价格从每公斤7欧元增加到40欧元(8~46美元),相当于增加了5倍。”

难以承受的成本

Felisi指出,“制冷剂的成本只有冷水机组价格的几个百分点。然而,这种成本将继续增加。从长远来看,这可能意味着现有的冷水机组将具有更高的维护成本,并且可能会更频繁地进行更换。”

对于规模较小的制造商来说,这些成本变化可能更难以承受,而规模较大的制造商可能能够使用他们的巨大的购买力获得价格更低的氟化气体,以维护和更换那些原有的制冷系统。

Felisi说采用改变制冷剂的方法,可以对冷却剂进行混合,并使全球变暖潜能值(GWP)从1500降低到600,但这些制冷剂轻度易燃。

这将对数据中心设计产生影响,使冷却分离系统不那么受欢迎,并将促进循环冷冻水的系统的发展。

冷却分离系统已经获得了一定的进步和发展,循环制冷剂以提供局部冷却,甚至将实际冷却装置放入机架,似乎是一个好主意。然而,它们需要更长的管道,需要更多的制冷剂,因此其成本变得过于昂贵(或者如果更易燃的冷却剂流通则会很危险)。

“在冷却分离系统中,要100米长的管道。”Felisi说,而制冷剂的成本可能是冷却分离系统运行成本的10%,采用冷却分离系统变得不再经济可行。”

最有可能的结果是将空调机组安装在设施外,并在现场采用循环冷冻水。这样可以减少制冷剂的使用,并避免在机房空间区域内循环使用易燃材料。

“人们越来越多地看到冷冻水解决方案的应用。”Felisi说,“在冷冻水系统中,制冷剂安装在建筑物外部的封装单元中。这一举措还可能提高效率,因为外部冷却器与绝热蒸发冷却系统相结合更容易。”

当然,使用水冷具有一定的缺点,因为可能成本高昂或在特定区域的水供应短缺。

与所有环境决策一样,需要权衡利弊。增加用水量以减少制冷剂的影响可能会对某些地区产生负面的环境影响。

与此同时,数据中心建设者采用效率较低的冷风机的举措以减少制冷剂的影响,这意味着数据中心将消耗更多的能源,并且可能具有更高的碳足迹。

氟化气体法规对氢氟碳化合物的影响

冷水机组目前使用氟化碳氢化合物,其全球变暖潜能值(GWP)比二氧化碳要高出数千倍。两个主要元凶是用于高达几百kW的制冷系统的R410a,用于大型冷却系统的R134a。

如果这给人们一种似曾相识的感觉,那是因为制冷剂在环境方面经常更换。氢氟碳化合物本身仅作为氯化碳氢化合物的替代品而被禁止用于不同的环境影响,这是因为将会侵蚀臭氧层。

“几年前,人们采用R22,然后改为R47c,而制冷行业如今又改为采用R410a。”Vertiv公司产品营销总监Roberto Felisi说。“冷却行业15年来已经第三次更换制冷剂。”

而这一次的制冷剂的逐步淘汰,是由于实施欧洲的2015年“F气体”法规,规定了供应产品的大型化学公司可以生产和销售(或进口)的数量上限。

这只是一个在欧洲实施的法规,如果客户在欧盟以外的地方,冷却产品生产商在欧盟以外使用那些制冷剂。

然而,相关机构2016年在卢旺达通过了一项限制和减少氟化气体的全球协议,并将于2019年开始生效。值得记住的是,数据中心只是空调市场的一小部分,其主导地位仍然是舒适性空调。其市场规模巨大,而采用氢氟碳化合物的全球变暖潜力也将变得十分巨大,卢旺达协议被视为避免全球变暖的最重要的一步。

人们认为,特朗普领导的美国政府有可能会像巴黎的气候变化协议那样退出卢旺达的协议,但这个协议仍然将会实施。


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