خيارات تخزين المياه لمراكز البيانات وأنظمة التبريد
تم إنشاؤها اليوم
خيارات تخزين المياه لمراكز البيانات وأنظمة التبريد
يحمل نظام تبريد مركز البيانات ثلاثة مخازن مياه متميزة - خزان عازل للمياه المبردة يفصل المبرد عن الحمل، وخزان تخزين الطاقة الحرارية (TES) الذي ينقل التبريد خارج أوقات الذروة، وخزان تعويض لبرج التبريد يعوض التبخر والانجراف والتصريف والغسيل العكسي. كل منها خزان جوي أو مضغوط مثبت بمسامير/ملحوم في GFS أو إيبوكسي مترابط بالانصهار أو ستانلس ستيل، مع NSF/ANSI 61 حيث يكون مجاورًا لمياه الشرب؛ ويتبع الاختيار ضغط الحلقة والسائل، لا العادة.
يُعد التبريد المكان الذي يوجد فيه معظم مياه مركز البيانات، ومع ذلك نادرًا ما يتم توضيح خيارات التخزين بوضوح. تركز هذه المقالة على نظام التبريد نفسه: خزان التخزين المؤقت، وخزان تخزين الطاقة الحرارية (TES)، وخزان التعويض، بالإضافة إلى خيارات المواد والضغط التي تحدد ما يتم بناؤه فعليًا. وهي موجهة لمهندسي التبريد ومحددي مواصفات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) الذين يحتاجون إلى عرض الخيارات وفقًا لمتطلبات التشغيل، وليس كتالوج خزانات عام.
خريطة مياه نظام التبريد
ثلاثة مخازن، ثلاثة معايير، تصميم واحد منسق.
· أبراج التبريد والمبردات. تنقل الحرارة خارج قاعة البيانات؛ والماء هو سائل العمل.
· خزان التعويض. يعوض الفواقد حتى لا تنخفض حلقة التبريد أبدًا.
· الخزان المؤقت وتخزين الطاقة الحرارية. يوفران هامشًا هيدروليكيًا وحراريًا حول المبردات.
خزانات التخزين المؤقت للمياه المبردة
· الوظيفة. تمتص تقلبات الحمل حتى يعمل المبرد لفترة أطول مع عدد أقل من مرات التشغيل، مما يحمي الضواغط.
· تحجيم. تشغيل المبرد لمدة 3-15 دقيقة عند فرق درجة الحرارة التصميمي (rho x cp x delta-T).
· الضغط. خزان عند الضغط الجوي مع وحدة ضغط، أو وعاء مضغوط ASME حسب ضغط الحلقة.
خزانات تخزين الطاقة الحرارية (TES)
· الوظيفة. يخزن التبريد كفرق في درجة الحرارة في مياه مبردة ذات طبقات.
· كثافة الطاقة. ~9-12 كيلوواط ساعة لكل متر مكعب لكل تغير 8-10 درجات مئوية.
· التطبق. تحمي الناشرات الطبقة الحرارية؛ الخزانات النحيلة تطبق بشكل أفضل.
خزانات تعويض أبراج التبريد
· مصادر الفقد. التبخر 0.8-1.6% لكل نطاق 10 درجات فهرنهايت؛ الانجراف 0.001-0.005%؛ التصريف = التبخر/(الدورات-1).
· الهامش. أضف هامش الغسيل العكسي للمرشح والنقل لتحديد الحجم العملي.
· الجودة. NSF/ANSI 61 إذا كان مجاورًا لمياه الشرب؛ WRAS في المملكة المتحدة.
خيارات المواد والضغط لحلقات التبريد
· GFS أو FBE مثبت بمسامير. تركيب سريع، متوافق مع NSF/ANSI 61، عمر خدمة GFS من 30 إلى 50 سنة.
· ستانلس ستيل. للحلقات الأكالة أو الصحية؛ يتم تحديد الدرجة حسب التعرض للكلوريد.
· مضغوط مقابل الضغط الجوي. ASME BPVC القسم الثامن فقط عند الضغط فوق الضغط الجوي.
· الجليكول والعزل. حماية من التجمد حيثما لزم؛ العزل مع حاجز بخار يحد من الاكتساب والتكاثف.
المواصفات الفنية
مخزن التبريد | الوظيفة | تحديد الحجم | المعيار |
مخزن التبريد المؤقت | فصل المبرد عن الحمل | تشغيل المبرد لمدة 3-15 دقيقة عند فرق درجة الحرارة | AWWA D103-09؛ ASME إذا كان مضغوطًا |
TES | تحويل التبريد خارج أوقات الذروة | ~9-12 كيلوواط ساعة/م3 لكل تغير 8-10 درجات مئوية | AWWA D103-09/D100؛ ASME إذا كان مضغوطًا |
التعويض | تعويض فواقد البرج | هامش التبخر+الانجراف+التصريف+الغسيل العكسي | NSF/ANSI 61 إذا كان مجاورًا لمياه الشرب |
المادة | GFS/FBE/فولاذ مقاوم للصدأ | بواسطة السائل والكلوريد | NSF/ANSI 61، EN 1090/CE |
الضغط | الضغط الجوي أو ASME | بواسطة ضغط الحلقة | ASME BPVC VIII إذا كان مضغوطًا |
دراسة حالة مشروع
قامت Center Enamel بتوريد خزانات مياه مخصصة للحماية من الحرائق لمشاريع في أكثر من 100 دولة، مصممة وفقًا لمتطلبات NFPA 22 وبتقنية GFS المثبتة بالبراغي نفسها المطبقة في الحماية من الحرائق لمراكز البيانات. مشروع الحماية من الحرائق المُسلَّم المذكور أدناه مُدرَج كمرجع حقيقي لهندسة الخزانات المثبتة بالبراغي؛ أما خيارات جانب التبريد في هذه المقالة فتُعالَج من خلال تقنية الخزانات المعتمدة نفسها وحسابات الأحمال المنشورة، دون ادعاء تركيب تبريد محدد لمركز بيانات.
مشروع خزان مياه مكافحة الحرائق
موقع المشروع | التطبيق | السعة | نوع الخزان | الكمية × الأبعاد | السطح | مكتمل |
الصين | الحماية من الحرائق (NFPA 22) | 1,210 م3 | خزان GFS مثبت بالبراغي | 2 × Ø7.64 م × 13.2 م | غير محدد | 2024 |
خبرة الشركة
سنتر إنامل (شركة شيجياتشوانغ تشنغتشونغ للتكنولوجيا المحدودة)، وهي شركة مصنعة لخزانات التخزين المثبتة بالبراغي والملحومة تأسست عام 2008، تنتج خزانات الزجاج المدمج بالصلب (GFS)، والإيبوكسي المدمج بالانصهار، والفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المجلفن، والخزانات الملحومة، بالإضافة إلى أسقف القباب الجيوديسية المصنوعة من الألومنيوم وأوعية الضغط وفق معايير ASME. منتجات الخزانات الخاصة بها معتمدة وفق ISO 9001 وISO 45001 وNSF/ANSI 61 وEN 1090/CE وWRAS وFM، وقد تم تسليمها لمشاريع في أكثر من 100 دولة. بالنسبة لبرنامج مركز بيانات، فإن النقطة العملية هي التحقق من الشهادات والمشاريع المرجعية والدعم الهندسي قبل الترسية - فالقدرة، وليس السعر فقط، هي ما يحمي عمر منشأة يمتد من 10 إلى 15 عامًا. يمكن للمصنع نفسه تغطية مهام مكافحة الحرائق والتزويد بالمياه والمياه المبردة، بالإضافة إلى أسقف القباب الجيوديسية المصنوعة من الألومنيوم وأوعية الضغط وفق معايير ASME حيثما يتطلب التصميم ذلك.
الأسئلة الشائعة
س: ما خيارات تخزين المياه التي تدعم تبريد مراكز البيانات؟
ج: ثلاثة: خزان عازل للمياه المبردة يفصل المبرد عن الحمل، وخزان تخزين الطاقة الحرارية (TES) ينقل التبريد خارج أوقات الذروة، وخزان تعويض لبرج التبريد يعوض التبخر والانجراف والتصريف والغسيل العكسي.
س: كيف يتم تحديد حجم خزان التبريد المؤقت للماء المبرد؟
ج: عادةً ما يعمل المبرد لمدة 3-15 دقيقة عند فرق درجة الحرارة التصميمي (الحجم = الكثافة × الحرارة النوعية × فرق درجة الحرارة)، مع المزيد للأحمال المتغيرة. يغطي هذا الفترات الانتقالية والتدرجات دون التسبب في تعطل حماية التدفق المنخفض.
س: ما وظيفة خزان تخزين الطاقة الحرارية في مركز البيانات؟
ج: يخزن التبريد كفرق في درجة الحرارة في ماء مبرد متدرج، مما ينقل حمل المبرد إلى ساعات خارج الذروة، ويسمح باستخدام مبردات أصغر ويوفر احتياطيًا حراريًا أثناء الانقطاعات - حوالي 9-12 كيلوواط ساعة لكل متر مكعب لكل تغير 8-10 درجات مئوية.
س: كم كمية ماء التعويض التي تحتاجها برج التبريد؟
ج: التبخر هو تقريبًا 0.8-1.6% من الدوران لكل 10 درجات فهرنهايت من المدى، والانجراف حوالي 0.001-0.005% من التدفق، والتصريف يساوي التبخر مقسومًا على (دورات التركيز ناقص 1)، بالإضافة إلى الغسيل العكسي وهامش النقل.
س: ما المادة الأفضل لخزان تبريد مركز البيانات؟
ج: الفولاذ المجلفن المعتمد وفق NSF/ANSI 61 أو الفولاذ المثبت بمسامير والمطلي بالإيبوكسي الملتحم بالانصهار لمعظم المهام؛ والفولاذ المقاوم للصدأ للدوائر الأكالة أو الصحية. اختر حسب السائل والتعرض للكلوريدات، وليس حسب السعر.
س: هل تحتاج خزانات التبريد إلى شهادة ASME؟
ج: فقط إذا كانت الدائرة مضغوطة فوق الضغط الجوي. معظم خزانات التخزين المؤقت والتخزين الحراري للطاقة تكون عند الضغط الجوي (AWWA)؛ أما الخزان المؤقت أو الوعاء المضغوط فيحتاج إلى ASME BPVC القسم الثامن.
س: لماذا قد يحتاج خزان التبريد إلى الجليكول؟
ج: في الظروف الباردة أو عند الأحمال الجزئية، يمنع خليط الجليكول التجمد؛ ويجب أن تكون مواد الخزان والملحقات مناسبة للسائل، ويلزم العزل مع حاجز بخار للحد من الاكتساب والتكاثف.
س: هل تحتاج خزانات تبريد مركز البيانات إلى NSF/ANSI 61؟
ج: نعم حيث تكون المياه صالحة للشرب أو مجاورة لمياه الشرب (مياه تعويض أبراج التبريد التي يمكن أن تلامس أنظمة مياه الشرب). مياه العمليات في الحلقة المغلقة دون تلامس مع مياه الشرب لا تتطلب ذلك بشكل صارم.
مخازن المياه في نظام التبريد - المخزن العازل ومخزن الطاقة الحرارية ومياه التعويض - هي ثلاث وظائف مختلفة بثلاثة معايير مختلفة، واختيارات المواد والضغط تتبع الحلقة وليس العادة. إن رسم خريطة واضحة لها هو ما يسمح لتصميم التبريد بتحقيق أهداف وقت التشغيل والطاقة دون المبالغة أو التقصير في بناء أي خزان.
شاركنا معدل تدفق حلقة التبريد ونطاقها ودوراتها وفئة الضغط، وسنوصي بأحجام خزان المخزن العازل ومخزن الطاقة الحرارية وخزان مياه التعويض مع المادة والشهادة لكل منها.
واتساب