Ulepszona metodologia rozprowadzania instalacji rurowej wody schłodzonej w centrach danych

Tradycyjne podejście do rozprowadzania instalacji rurowej w centrach danych polega na zastosowaniu rur z twardej miedzi lub ze stali węglowej oraz spawanych, lutowanych lub gwintowanych łączników służących do kierowania i rozgałęziania rur prowadzących do klimatyzatorów. Ponieważ każdy użyty w połączeniu rurowym łącznik zwiększa prawdopodobieństwo powstania uszkodzenia powodującego nieszczelność, instalację rurową umieszcza się zazwyczaj pod podłogą podniesioną, gdzie pod rurami buduje się niekiedy kanały lub rowy do odprowadzania wody w razie wystąpienia nieszczelności lub pęknięć. Takie podejście sprawdzało się w statycznych centrach danych, w których nie występowała potrzeba przemieszczania lub dodawania klimatyzatorów.

Przy obecnej tendencji zwiększania gęstości urządzeń IT i częstszego ich przemieszczania, dodawania i zmian, klimatyzatory muszą być niekiedy dodawane do tradycyjnego układu, w którym zastosowanie sztywnej instalacji rurowej staje się kłopotliwe. Takie modyfikacje wymagają instalacji nowych rur, co zwiększa czas wdrożenia urządzeń i zwiększa ryzyko przestoju związanego z tą instalacją. W rezultacie w branży pojawiło się zapotrzebowanie na bardziej elastyczną, modułową instalację rurową, którą można łatwiej dostosować do zmieniających się wymagań. Nowym trendem jest budowanie centrów danych, w których nie stosuje się podłogi podniesionej. Powstawanie takich instalacji z podłogą twardą jest możliwe, dzięki nowszym technologiom i architekturom chłodzenia, które nie wymagają podłogi podniesionej do dystrybucji powietrza. Wielu użytkownikom zapewnia to dodatkową swobodę lokalizacji centrów danych i pomieszczeń komputerowych. Jednym ze skutków tej tendencji jest upowszechnienie się instalacji rurowych prowadzonych górą. Nieszczelności w instalacji rurowej prowadzonej górą mogą stanowić jeszcze większe ryzyko przestoju lub uszkodzenia systemu niż w przypadku instalacji podpodłogowej. Dlatego w branży istnieje zapotrzebowanie na instalację rurową o wyższej odporności na nieszczelność.

Kolejnym trendem w budowaniu centrów danych jest realizacja chłodzenia na poziomie rzędów szaf z urządzeniami IT (chłodzenie rzędowe), a nawet poszczególnych szaf, a nie na poziomie całego pomieszczenia. Dzięki temu możliwe jest uzyskiwanie wyższych gęstości i wyższej sprawności elektrycznej. Zagadnienie to zostało omówione bardziej szczegółowo w dokumencie White Paper 130 firmy APC, „Zalety architektur chłodzenia rzędów i szaf w centrach danych”. Ten typ instalacji wymusza przybliżenie urządzeń klimatyzacyjnych i związanych z nimi instalacji rurowych do urządzeń IT. Takie rozwiązanie również wymaga bardziej niezawodnej, modułowej i skalowalnej instalacji rurowej.

Zastosowanie bezszwowych i elastycznych instalacji rurowych eliminuje konieczność użycia pośrednich łączników, co zmniejsza ryzyko wycieku wody, skraca czas wdrożenia i zwiększa sprawność systemu. W tym artykule omówiono nową technologię instalacji rurowych i jej zastosowanie w centrach danych nowej generacji.

Charakterystyka tradycyjnych sztywnych instalacji rurowych
Zastosowanie sztywnej instalacji rurowej miedzianej lub ze stali węglowej stanowi tradycyjne podejście w centrach danych. Najczęściej używane są rury ze stali węglowej klasy Schedule 40 i rury z twardej miedzi typu L lub M. Sztywne instalacje rurowe wymagają użycia gwintowanych, rowkowanych, spawanych lub lutowanych łączników na  każdym zakręcie, przy każdym zaworze, przy każdym rozgałęzieniu do kilku klimatyzatorów oraz co 1,8 lub 6 metrów w zależności od długości dostępnego połączenia rurowego. Typowe jest występowanie wielu łączników w jednym połączeniu rurowym źródła wody schłodzonej z klimatyzatorem.

Przyczyny uszkodzeń sztywnej instalacji rurowej
Każde połączenie gwintowane lub spawane stwarza ryzyko powstania nieszczelności w systemie wody schłodzonej. Jednym z typowych powodów powstania nieszczelności jest fakt, że podczas procesu gwintowania usuwa się co najmniej 50% ścianki rury, co osłabia złącze.

Inną przyczyną uszkodzenia rury i wycieku wody jest korozja elektrochemiczna w miejscu, gdzie rura ze stali węglowej bezpośrednio styka się z mosiężnym zaworem lub przechodzi w rurę miedzianą. Korozja „elektrochemiczna” zachodzi na styku dwóch różnych metali w obecności wody i zazwyczaj atakuje rurę stalową w stopniu nieco zależnym od istniejących warunków korozyjnych. W późniejszych fazach można ją wizualnie rozpoznać po pewnej warstwie osadu w miejscu, gdzie różne metale stykają się gwintami, tworząc mikroskopijną nieszczelność. Na tym etapie jednak wielkość uszkodzenia wskazuje na konieczność wymiany rury, bo w przeciwnym razie nieszczelność wraz z postępem korozji będzie się powiększać.

W większości instalacji rurowych połączenia pomiędzy różnymi metalami wykonuje się za pomocą łączników zapewniających elektryczną izolację, zwanych dielektrykami. Łączniki dielektryczne są dobierane przez większość inżynierów-konsultantów i konstruktorów, lecz nierzadko można znaleźć instalacje, w których nie są one zamontowane lub są zamontowane nieprawidłowo.

W tradycyjnych instalacjach wody schłodzonej nierzadko występuje główna rura doprowadzająca lub odprowadzająca ze stali węglowej, która rozgałęzia się do klimatyzatorów wyposażonych w rury miedziane, więc w przypadku kilku klimatyzatorów pomieszczeń komputerowych (CRAC) w centrum danych mogło by zostać użytych kilka łączników dielektrycznych.

Do innych rzadszych przyczyn należy uszkodzenie z upływem czasu szczeliwa gwintu, nienajlepsze wykonanie gwintów, uszkodzenie uszczelki w połączeniach rowkowanych oraz niska jakość rur lub łączników, drgania, naprężenia, nieprawidłowy montaż lub nadmierne wartości ciśnienia roboczego przekraczające normy konstrukcyjne.

W sztywnych instalacjach rurowych na wewnętrznych ściankach osadzają się substancje mineralne, co powoduje powstawanie zgorzeliny i utlenianie miedzi i ostatecznie tworzenie porów i nieszczelności w rurach. Z czasem osad mineralny zwiększa także spadek ciśnienia w wodociągu, szczególnie jeśli odkłada się w kolankach lub łącznikach. Aby uniknąć tego problemu, należy okresowo badać wodę i utrzymywać prawidłowy poziom PH. Woda zazwyczaj poddawana jest badaniom przy rozruchu oraz podczas regularnych czynności serwisowych. Chociaż pory rzadko obserwuje się w zamkniętych instalacjach wody schłodzonej, to można je spotkać w instalacjach, które były niedostatecznie serwisowane.

W instalacjach wody schłodzonej problem stanowi również skraplanie. Instalacja rurowa wody schłodzonej jest zazwyczaj izolowana, aby zapobiec skraplaniu na zewnętrznej ściance rur. Niemniej jednak nierzadko można zaobserwować wilgoć na łącznikach rur w miejscach, gdzie obecność wielu kolanek, połączeń i elementów armatury, takich jak zawory, filtry i wskaźniki, utrudniają wykonanie skutecznej izolacji. Każde przerwanie lub uszkodzenie uszczelki w izolacji stanowi ryzyko pojawienia się wody w centrum danych i umożliwia również przedostanie się wilgoci pod izolację i jej przemieszczanie się po powierzchni rury na znaczną odległość. Obecność skroplin na zewnętrznej ściance rury w warunkach bez klimatyzacji przyczynia się także do występowania zjawiska korozji. Korozji na zewnętrznej ściance rury sprzyja wysoka wilgotność powietrza w otoczeniu rury. W skrajnych przypadkach skraplanie będzie się odbywało aż do momentu, w którym izolacja stanie się całkowicie nasycona wodą. W centrach danych korozja na zewnętrznych ściankach rur zazwyczaj nie występuje, ponieważ wilgotność powietrza podlega regulacji.

Aby zabezpieczyć się przed skroplinami lub wodą na wypadek nieszczelności w centrum danych, niektórzy kierownicy działów IT i inżynierowie obiektowi wymagają dodatkowej ochrony urządzeń elektrycznych i komputerowych. Niemniej jednak takie rozwiązanie nie jest standardowo wdrażane aż do momentu, gdy obecność wody stanie się w centrum danych problemem.

W pewnych sytuacjach obawa o możliwą utratę chłodzenia z powodu pojedynczej nieszczelności jest tak duża, że kierownicy działów IT skłaniają się ku montowaniu całkowicie nadmiarowej sztywnej instalacji rurowej, co podwaja całkowity koszt instalacji rurowej. Ewentualnie decydują się oni też na instalację w ramach rezerwy urządzeń CRAC z systemem opartym na chłodziwie, co także wymaga dodatkowej chłodzącej instalacji rurowej.

Podpodłogowa sztywna instalacja rurowa
Sposób przeprowadzenia instalacji rurowej wody schłodzonej zależy od wielkości pomieszczenia i liczby klimatyzatorów. W niewielkich pomieszczeniach instalacja wody schłodzonej składa się zazwyczaj z jednej dużej głównej rury doprowadzającej i odprowadzającej wykonanej ze stali węglowej lub miedzi. W przypadku większych pomieszczeń stosuje się kilka dużych rur rozgałęźnych ze stali węglowej. Każda główna rura rozgałęźna przechodzi następnie w rury miedziane prowadzące do poszczególnych klimatyzatorów. Rysunek 1 przedstawia podpodłogową sztywną instalację rurową, w której zastosowano wiele łączników.

W przypadku zastosowania tej metody, gdy właściciel obawia się o możliwość pojawienia się wody pod podłogą, rury wody schłodzonej umieszcza się w specjalnie wybudowanym rowie z rurkami odpływowymi w celu oddzielenia ich od przewodów elektrycznych. Alternatywnie pod każdą rurą można wybudować miskę spustową, której zadaniem byłoby zbieranie ewentualnych skroplin lub wody wyciekającej z instalacji. Głębokość i szerokość rowu jest dobierana w zależności od średnicy i liczby biegnących w nim rur wody schłodzonej. Ponadto należy zapewnić prześwity umożliwiające serwisowanie wszystkich różnych rur w rowie w przypadku wystąpienia nieszczelności. W średnich i dużych centrach danych często spotyka się rowy o głębokości do 1,5 metra, w których mieszczą się wszystkie rury i zawory przy jednoczesnym zapewnieniu możliwości serwisowania instalacji wody schłodzonej.

W przypadku różnych odległości od chłodnicy do poszczególnych klimatyzatorów rozruch instalacji wody schłodzonej wymaga zbalansowania każdego z klimatyzatorów, aby do wszystkich dostarczana była prawidłowa ilość wody schłodzonej. Balansowanie instalacji wykonuje się przy użyciu zaworów odcinających i balansujących, które zazwyczaj znajdują się na rozgałęzieniach rur pod podłogą podniesioną, podczas gdy wodne zawory regulacyjne są zazwyczaj umieszczone w klimatyzatorach. Występowanie zaworów balansujących i odcinających pod podłogą wydłuża czas balansowania instalacji, ponieważ zawory balansujące nie są łatwo dostępne.

Takie instalacje wymagają jednorazowych prac technicznych i zazwyczaj pozostają systemami statycznymi z powodu infrastruktury niezbędnej do ułożenia rur i trudności, żeby dodać dodatkowe połączenie rurowe do głównej rury rozgałęźnej po oddaniu pomieszczenia do eksploatacji.

Jeśli nieszczelność pojawiłaby się na głównej rurze rozgałęźnej, średni czas naprawy (MTTR) uległby wydłużeniu, ponieważ wszystkie urządzenia CRAC zasilane z głównego odgałęzienia zostałyby pozbawione dostawy wody schłodzonej. Taka sytuacja spowodowałaby gwałtowny wzrost temperatury w pomieszczeniu, doprowadzając do awarii urządzeń IT lub wymuszając wyłączenie urządzeń.



Sztywna instalacja rurowa prowadzona górą
To rozwiązanie jest także oparte na głównej rurze, która rozgałęzia się do każdego z klimatyzatorów, aż do osiągnięcia ostatniego systemu. Zawory odcinające i balansujące znajdują się zazwyczaj na rozgałęzieniach rur wewnątrz lub na zewnątrz centrum danych albo bezpośrednio nad klimatyzatorami.

Ponieważ zastosowanie instalacji rurowej prowadzonej górą wiąże się z ryzykiem wystąpienia skraplania lub nieszczelności nad urządzeniami IT, w przypadku gdy rura przebiega nad urządzeniami elektrycznymi lub komputerowymi stosuje się miski spustowe; w niektórych przypadkach operatorzy decydują się na zamontowanie miski spustowej pod wszystkimi rurami wody schłodzonej w centrum danych. W takich sytuacjach szeroką miskę spustową umieszcza się pod głównymi rurami rozgałęźnymi, a mniejszą miskę pod odgałęzieniami. Tę metodę stosuje się ze względu na możliwość wystąpienia uszkodzeń powodujących nieszczelność i skraplania na różnych łącznikach rurowych oraz jako środek zapobiegawczy w celu ochrony wszystkich urządzeń zasilających i komputerowych znajdujących się pod rurą. Rysunek 2 przedstawia przykład tradycyjnej instalacji z rurami prowadzonymi górą i miskami spustowymi pod spodem do gromadzenia wyciekającej wody.



Ze względu na zawory umieszczone nad sufitem lub na zewnątrz centrum danych, balansowanie systemu chłodzenia nie jest łatwe do wykonania. Powoduje to wydłużenie czasu wymaganego do uruchomienia i zbalansowania każdego z urządzeń. W razie wystąpienia nieszczelności w instalacji napowietrznej naprawa musi zostać przeprowadzana nad zainstalowanymi na podłodze urządzeniami, co zwiększa ryzyko zalania podłogi lub, co gorsza, urządzeń.

Bardzo rzadko w celu zapewnienia dodatkowej ochrony stosuje się instalacje rurowe o podwójnych ściankach. Najczęściej ma to miejsce w przypadku, gdy wymagają tego lokalne przepisy lub gdy taka jest wola właściciela albo inżyniera konstruktora. Instalacja rurowa z podwójną obudową składa się z rury zewnętrznej, która całkowicie mieści w sobie wewnętrzną rurę nośną i zapewnia gromadzenie wody z ewentualnych nieszczelności oraz umożliwia wykrywanie takich nieszczelności. Procedury i wymagania instalacyjne w przypadku instalacji rurowych dwuściennych sprawiają, że metoda ta jest wprawdzie wyjątkowa kosztowna, lecz jednocześnie bardziej skuteczna niż zastosowanie samej miski spustowej pod instalacją rurową. Rysunek 3 przedstawia przekrój boczny i czołowy rury dwuściennej.



Metodologia elastycznej instalacji rurowej
Ostatnie postępy w technologii instalacji rurowych wykorzystujących elastyczne instalacje rurowe umożliwiają zastosowanie takiego rozwiązania do transportu wody schłodzonej w centrach danych, zapewniając znacznie większą niezawodność i radykalne obniżenie ryzyka powstania nieszczelności. Takie instalacje rurowe są oparte na technologii, która jest stosowana w Europie w instalacjach rurowych HVAC od ponad 30 lat. Elastyczna instalacja rurowa jest złożonym przewodem wielowarstwowym składającym się z przewodu aluminiowego umieszczonego pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną warstwą z polietylenu sieciowanego. Taka konstrukcja zapewnia instalacji rurowej elastyczność umożliwiającą swobodne przeprowadzenie instalacji po centrum danych i jednocześnie odpowiednią sztywność zapobiegającą jej przemieszczaniu się. Polietylen sieciowany, w skrócie PEX, zapewnia także znakomitą ochronę przed korozją, a gładkie ścianki wewnętrzne i właściwości chemiczne czynią go odpornym na odkładanie się osadu mineralnego w przypadku wody o wysokiej lub niskiej twardości, co eliminuje ryzyko powstania porów.

Większa niezawodność w porównaniu do sztywnej instalacji rurowej
Zastosowanie elastycznych instalacji rurowych umożliwia przeprowadzenie instalacji od źródła wody schłodzonej do każdego urządzenia CRAC bez użycia kolanek i innych złączy pośrednich. W przypadku stosowania wielu urządzeń CRAC scentralizowany system dystrybucji pozwala na realizację wielu połączeń do głównej, dystrybucyjnej rury rozgałęźnej zainstalowanej na obwodzie lub na zewnątrz pomieszczenia. Dzięki zastosowaniu oddzielnych elastycznych i bezzłączowych rur doprowadzających i odprowadzających, pomiędzy rurą rozgałęźną a poszczególnymi klimatyzatorami w pomieszczeniu zapewniona jest indywidualna izolacja, balansowanie i rozgałęzienie. W tej metodzie wszystkie złącza pośrednie w centrum danych zostają zastąpione tylko dwoma złączami na przewód doprowadzający i odprowadzający — jedno przy dystrybucyjnej rurze rozgałęźnej i jedno przy urządzeniu CRAC. Tradycyjna sztywna instalacja rurowa będzie zawierać od 10 do 20 złączy na odgałęzienie doprowadzające i odprowadzające dla każdego klimatyzatora w zależności od przebiegu instalacji, natomiast w przypadku elastycznej instalacji rurowej będą występować tylko dwa złącza na połączenie rurowe, dzięki czemu ryzyko powstania nieszczelności zostanie obniżone do poziomu 10 lub 20% ryzyka nieszczelności w instalacji sztywnej.

Dzięki eliminacji łączników pośrednich i zaworów oraz niższej przewodności cieplnej od rury miedzianej lub stalowej, elastyczna instalacja rurowa PEX znacznie zmniejsza również ryzyko skraplania w centrum danych. Dzieje się tak, ponieważ skraplanie występuje najczęściej na łącznikach rur, złączach i zaworach z powodu trudności w wykonaniu skutecznej izolacji.

Zastosowanie scentralizowanej dystrybucji w połączeniu z elastyczną instalacja rurową znacznie eliminuje obawy dotyczące wspólnej lokalizacji rur wody schłodzonej z urządzeniami oraz prowadzenia instalacji rurowej górą. Zainstalowanie scentralizowanego systemu dystrybucji wody na obwodzie pomieszczenia pozwala na instalację w tym samym miejscu także zaworów balansujących i odcinających, a tym samym skrócenie czasu balansowania całej instalacji wody schłodzonej. W przypadku dynamicznych centrów danych takie podejście jest korzystne, ponieważ elastyczne przewody rurowe umożliwiają przemieszczanie klimatyzatorów dzięki możliwości przekierowania elastycznej rury w nowe miejsce. W zastosowaniach o wysokiej gęstości kolejne urządzenia CRAC można dodawać przez doprowadzenie połączenia z głównej rury rozgałęźnej do nowych klimatyzatorów bez zakłócania pozostałej instalacji rurowej wody schłodzonej.

Rzeczywista poprawa wskaźnika awaryjności w porównaniu do sztywnych instalacji rurowych jest radykalna. Oto wypowiedź jednego z czołowych producentów tego typu systemów przewodów rurowych:

„System ten jest używany w Europie od 30 lat i został zainstalowany w przeszło 4 miliardach stóp przewodów rurowych, działając bez jednego przypadku awarii produktu. W samej Ameryce Północnej zainstalowano przewody o łącznej długości 500 milionów stóp. Próbki przewodów rurowych pracują w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia stale od 1973 roku i nie wykazują żadnych oznak obniżenia wydajności. Testy przeprowadzone zarówno przez firmę Wirsbo, jak i niezależne źródła, prognozują, że okres eksploatacji przewodów rurowych PEX firmy Wirsbo przekracza 100 lat”

Elastyczna instalacja rurowa prowadzona górą
W instalacjach prowadzonych górą elastyczne instalacje rurowe są prowadzone przejściami z dystrybucyjnej rury rozgałęźnej do klimatyzatorów, a miska ściekowa jest stosowana tylko w przypadku, gdy rura przechodzi nad urządzeniami elektrycznymi lub komputerowymi. Na rynku dostępne są również akcesoria, które służą do prowadzenia piętrowych linii elastycznych instalacji rurowych, minimalizując miejsce wymagane na instalację rurową prowadzoną górą. Rysunek 4 stanowi ilustrację zastosowania elastycznych instalacji rurowych prowadzonych górą. Elastyczna instalacja rurowa radykalnie zmniejsza ryzyko powstania nieszczelności i skraplania, które występowało w przypadku większości instalacji rurowych prowadzonych górą. Z uwagi na fakt, że w centrach danych występuje tendencja do prowadzenia kabli górą i stosowania chłodzenia rzędowego lub górnego, konieczność zastosowania podłogi podniesionej i poniesienia związanych z nią wydatków ulega ograniczeniu.



Podpodłogowa elastyczna instalacja rurowa
Zastosowanie elastycznej instalacji rurowej pod podłogą podniesioną jest korzystne ze względu na prostą drogę od dystrybucyjnej rury rozgałęźnej do urządzeń CRAC. Dzięki prostym przewodom do klimatyzatorów zmniejszeniu ulega długość rur. Elastyczną instalację rurową można prowadzić pod podłogami o wysokości zaledwie 30 cm, a ponieważ zazwyczaj przecinają się one jedynie z przewodami zasilania i danych, zastosowanie miski spustowej w przypadku prostej rury prowadzącej do klimatyzatorów nie jest konieczne. Powoduje to zmniejszenie kosztu instalacji i skraca czas jej wdrożenia w porównaniu do tradycyjnych sztywnych instalacji rurowych. Rysunek 5 stanowi ilustrację podpodłogowego zastosowania elastycznych instalacji rurowych.



Porównanie sztywnych i elastycznych instalacji rurowych
W kolejnych punktach następuje porównanie sztywnych i elastycznych instalacji rurowych pod względem różnych cech, w tym mechanicznych, fizycznych, sprawności, dostępności, całkowitego kosztu eksploatacji (TCO) oraz przyczyn awarii.

Właściwości mechaniczne i fizyczne sztywnych i elastycznych instalacji rurowych
W tabeli 1 przedstawiono listę głównych właściwości mechanicznych i fizycznych elastycznych i sztywnych instalacji rurowych stosowanych w instalacjach wody schłodzonej.

Tabela 1 — Właściwości fizyczne sztywnych i elastycznych instalacji rurowych

Sprawność i dostępność sztywnych i elastycznych instalacji rurowych Nowe technologie, takie jak serwery kasetowe, prowadzą do obciążeń, które znacznie przekraczają moc znamionową systemu chłodzenia, co stwarza zapotrzebowanie na dodatkowe chłodzenie w centrum danych.

Sztywna instalacja rurowa nie daje swobody do przyszłej rozbudowy. Aby nie przerywać pracy istniejących klimatyzatorów, od chłodnicy do dodatkowych urządzeń tworzone jest nowe odgałęzienie rurowe. Koszt instalacji jest wysoki, a czas wdrożenia długi z powodu trudności w prowadzeniu instalacji rurowej w budynku, w którym istnieje instalacja wody schłodzonej, i trudności w lutowaniu lub gwintowaniu nowych złączy w istniejącym centrum danych.

Nawet jeśli klimatyzatory zostaną jedynie przemieszczone, od rury rozgałęźnej do nowego miejsca trzeba poprowadzić nowe sztywne połączenie rurowe, co także wymaga zastosowania wielu lutowanych lub gwintowanych złączy.

Elastyczna instalacja rurowa zapewnia sprawność i dostępność w przypadku dodawania lub przemieszczania urządzeń. Elastyczną rurę instaluje się bez potrzeby stosowania łączników lub lutowanych złączy na drodze od dystrybucyjnej rury rozgałęźnej do lokalizacji urządzenia CRAC. Ponieważ zawory balansujące i odcinające są zamontowane na rurze rozgałęźnej, a główna instalacja rurowa od chłodnicy do rury rozgałęźnej jest już zainstalowana, w istniejących instalacjach wody schłodzonej nie występuje przestój, a czas wdrożenia, dzięki prostocie instalacji rur, ulega skróceniu.

Uszkodzenie lub nieszczelność na głównej sztywnej rurze doprowadzającej lub odprowadzającej między chłodnicą a centrum danych wymagałyby wyłączenia wszystkich klimatyzatorów w celu usunięcia awarii, co może potrwać od kilku godzin do kilku dni. Taki sam skutek dałoby zastosowanie dystrybucyjnej rury rozgałęźnej, ponieważ sztywna instalacja rurowa występuje także pomiędzy chłodnicą, a rurą rozgałęźną. Jeśli na tej rurze wystąpiłoby uszkodzenie, cała instalacja rurowa od rury rozgałęźnej do urządzeń CRAC również wymagałyby zamknięcia do czasu usunięcia awarii. Jeśli w sztywnej instalacji rurowej wystąpi nieszczelność lub awaria na jednym z odgałęzień od rury głównej, w czasie, gdy przewód ten zostanie odłączony w celu wykonania naprawy, tylko klimatyzatory podłączone do tej rury zostaną pozbawione dostawy wody schłodzonej. Naprawa sztywnej instalacji rurowej wymaga odłączenia i przerwania chłodzenia w przypadku wszystkich podłączonych do tej rury urządzeń CRAC i polega zazwyczaj na wymianie nieszczelnego elementu lub ponownym przylutowaniu łącznika w miejscu powstania nieszczelności.

W przypadku elastycznych instalacji rurowych, jeśli nieszczelność wystąpi na drodze między dystrybucyjną rurą rozgałęźną a klimatyzatorem, wyłączenia w celu wykonania naprawy będzie wymagać tylko jeden klimatyzator bez przerywania chłodzenia w przypadku pozostałych klimatyzatorów. Jeśli nieszczelność wystąpi na łączniku rury rozgałęźnej lub na łączniku urządzenia CRAC, łącznik ten podlega wymianie. Jeśli jednak nieszczelność wystąpiłaby na samym elastycznym przewodzie rurowym, naprawa oznaczałaby konieczność wymiany całego elastycznego przewodu. Wymiana nowej rury polegałaby na odłączeniu przewodu rurowego przy zcentralizowanym systemie dystrybucji i przy klimatyzatorze, a tym samym przerwaniu chłodzenia związanego z tym jednym urządzeniem CRAC bez przerywania chłodzenia w pozostałych klimatyzatorach.

Całkowity koszt eksploatacji sztywnej i elastycznej instalacji rurowej
Zastosowanie elastycznej instalacji rurowej i zcentralizowanej rury rozgałęźnej obniża całkowity koszt eksploatacji w porównaniu z lutowaną instalacją rurową. W przypadku centrum danych o mocy 200 kW z nową instalacją chłodzenia zostanie osiągnięty wzrost szybkości wdrożenia o co najmniej 40% i obniżenie kosztu instalacji o około 20%, jeśli zostanie ona wykonana z zastosowaniem elastycznej instalacji rurowej i zcentralizowanej dystrybucyjnej rury rozgałęźnej. To obniżenie kosztu instalacji wynika z eliminacji konieczności zatrudnienia dodatkowej siły roboczej do lutowania pośrednich łączników i montowania pośrednich zaworów, a także ze skrócenia czasu balansowania instalacji wody schłodzonej.

W istniejącym centrum danych instalacja jednego dodatkowego klimatyzatora z zastosowaniem elastycznej instalacji rurowej prowadzącej od dystrybucyjnej rury rozgałęźnej powoduje obniżenie kosztu instalacji o co najmniej 50% i skrócenie czasu wdrożenia o 60% w porównaniu z tradycyjną lutowaną instalacją rurową.

Konserwacja instalacji wody schłodzonej opartej na elastycznych przewodach rurowych jest łatwiejsza i szybsza do przeprowadzenia, ponieważ przegląd wszystkich zaworów odbywa się w jednym centralnym miejscu, podczas gdy w przypadku instalacji podpodłogowej zawory te znajdują się w różnych miejscach centrum danych. W centrach danych, w których podłoga podniesiona służy jedynie do prowadzenia rur wody schłodzonej, jej eliminacja pozwoli na dalsze obniżenie nakładów inwestycyjnych związanych z daną instalacją, jeśli zastosowana zostanie instalacja rurowa prowadzona górą. Tabela 2 zawiera porównanie sztywnych i elastycznych instalacji rurowych pod względem korzyści, które użytkownicy centrów danych uznali jako najważniejsze w przypadku instalacji rurowej wody schłodzonej.

Tabela 2 — Porównanie sztywnych i elastycznych instalacji rurowych

Porównanie przyczyn awarii w przypadku sztywnych i elastycznych instalacji rurowych
W przypadku instalacji wody schłodzonej mogą występować różne przyczyny awarii w zależności od lokalizacji instalacji rurowej, typu instalacji oraz zastosowanej metodologii realizacji instalacji rurowej. Tabela 3 zawiera zestawienie możliwych przyczyn awarii dla instalacji rurowych obydwu typów, przy czym najlepszy wynik jest wyróżniony na niebiesko.

Tabela 3 — Porównanie przyczyn awarii sztywnych i elastycznych instalacji rurowych

Pomimo że stosowanie sztywnych instalacji rurowych w instalacjach wody schłodzonej stanowi rozwiązanie tradycyjne, użycie zcentralizowanej dystrybucyjnej rury rozgałęźnej z oddzielnymi przewodami elastycznymi dla każdego klimatyzatora znacznie zwiększa niezawodność instalacji dzięki radykalnemu zmniejszeniu ryzyka powstania nieszczelności. Ponadto wystąpienie awarii w elastycznej instalacji rurowej będzie wymagać odłączenia tylko jednego urządzenia CRAC, dzięki czemu pozostałe urządzenia będą mogły nadal chłodzić obciążenia, podczas gdy uszkodzenie w sztywnej instalacji rurowej może wymagać odłączenia kilku urządzeń CRAC, jeśli awaria wystąpi na jednej z rur odgałęźnych, zagrażając dostępności centrum danych, w którym chłodzenie obciążeń może się okazać niewystarczające.

Zastosowanie elastycznej instalacji rurowej zmniejsza również ryzyko zalania centrum danych z trzech powodów:
1. Znacznemu obniżeniu ulega całkowity wskaźnik awaryjności instalacji rurowej dzięki radykalnej redukcji liczby złączy
2. Wyższa jest niezawodność samej podstawowej instalacji rurowej
3. Zmniejszeniu ulega ryzyko wystąpienia zjawiska skraplania, dzięki brakowi konieczności izolowania pośrednich łączników i zaworów, które są głównymi miejscami gromadzenia się skroplin w instalacjach wody schłodzonej.

Elastyczna instalacja rurowa to technologia, która umożliwia realizację instalacji w centrach danych z podłogą twardą oraz budowanie rzędowych i szafowych systemów chłodzenia o wysokiej gęstości. Tendencje do konstruowania systemów o wysokiej gęstości i instalacji z podłogą twardą naturalnie spowodują gwałtowny wzrost wykorzystania elastycznych instalacji rurowych w centrach danych następnej generacji.