Opciones de Almacenamiento de Agua para Centros de Datos y Sistemas de Enfriamiento
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Opciones de almacenamiento de agua para centros de datos y sistemas de refrigeración
El sistema de refrigeración de un centro de datos cuenta con tres almacenes de agua distintos: un tanque de amortiguación de agua enfriada que desacopla el enfriador de la carga, un tanque de almacenamiento de energía térmica (TES) que desplaza la refrigeración a horas valle, y un tanque de reposición de la torre de enfriamiento que repone la evaporación, el arrastre, la purga y el retrolavado. Cada uno es un tanque atmosférico o presurizado, atornillado o soldado, en GFS, epoxi unido por fusión o acero inoxidable, con NSF/ANSI 61 cuando está adyacente a agua potable; la elección depende de la presión y el fluido del circuito, no de la costumbre.
La refrigeración es donde se concentra la mayor parte del agua de un centro de datos, sin embargo, las opciones de almacenamiento rara vez se mapean con claridad. Este artículo enfoca la lente en el sistema de refrigeración en sí: el tanque de amortiguación, el TES y el tanque de reposición, además de las elecciones de materiales y presión que deciden lo que realmente se construye. Está dirigido a ingenieros de refrigeración y especificadores de HVAC que necesitan las opciones planteadas en función del servicio, no un catálogo genérico de tanques.
El mapa de agua del sistema de refrigeración
Tres almacenes, tres estándares, un diseño coordinado.
· Torres y enfriadoras. Extraen el calor de la sala de datos; el agua es el fluido de trabajo.
· Tanque de reposición. Restaura las pérdidas para que el circuito nunca se quede bajo.
· Tanque de amortiguación y TES. Proporcionan margen hidráulico y térmico alrededor de las enfriadoras.
Tanques de amortiguación de agua enfriada
· Función. Absorbe las fluctuaciones de carga para que la enfriadora funcione por más tiempo con menos arranques, protegiendo los compresores.
· Dimensionamiento. 3-15 minutos de funcionamiento del enfriador a delta-T de diseño (rho x cp x delta-T).
· Presurización. Tanque atmosférico con unidad de presurización, o recipiente presurizado ASME por presión de circuito.
Tanques de Almacenamiento de Energía Térmica (TES)
· Función. Almacena refrigeración como diferencia de temperatura en agua enfriada estratificada.
· Densidad energética. ~9-12 kWh por metro cúbico por oscilación de 8-10 °C.
· Estratificación. Los difusores protegen la termoclina; los tanques esbeltos estratifican mejor.
Tanques de Reposición para Torres de Enfriamiento
· Fuentes de pérdida. Evaporación 0.8-1.6% por cada rango de 10 °F; arrastre 0.001-0.005%; purga = evaporación/(ciclos-1).
· Margen. Añada el margen de retrolavado del filtro y de transferencia para establecer el tamaño práctico.
· Calidad. NSF/ANSI 61 si está adyacente a agua potable; WRAS en el Reino Unido.
Opciones de material y presión para circuitos de refrigeración
· GFS o FBE atornillado. Montaje rápido, compatible con NSF/ANSI 61, vida útil de GFS de 30-50 años.
· Acero inoxidable. Para circuitos corrosivos o higiénicos; grado según exposición a cloruros.
· Presurizado vs atmosférico. ASME BPVC Sección VIII solo cuando la presión es superior a la atmosférica.
· Glicol y aislamiento. Protección contra heladas donde sea necesario; el aislamiento con barrera de vapor limita la ganancia y la condensación.
Especificaciones técnicas
Almacén de refrigeración | Función | Dimensionamiento | Estándar |
Amortiguación de agua enfriada | Desacoplar el enfriador de la carga | 3-15 min de funcionamiento del enfriador con delta-T | AWWA D103-09; ASME si está presurizado |
TES | Cambio de enfriamiento fuera de horas pico | ~9-12 kWh/m3 por oscilación de 8-10 °C | AWWA D103-09/D100; ASME si está presurizado |
Reposición | Reemplazar las pérdidas de la torre | Margen de evaporación+arrastre+purga+retrolavado | NSF/ANSI 61 si está adyacente a agua potable |
Material | GFS/FBE/acero inoxidable | Por fluido y cloruro | NSF/ANSI 61, EN 1090/CE |
Presión | Atmosférico o ASME | Por presión de circuito | ASME BPVC VIII si está presurizado |
Estudio de caso del proyecto
Center Enamel ha suministrado tanques de almacenamiento de agua contra incendios para proyectos en más de 100 países, fabricados conforme a la norma NFPA 22 con la misma tecnología GFS atornillada que se aplica a la protección contra incendios de centros de datos. El proyecto de protección contra incendios entregado que se muestra a continuación se incluye como referencia real para la ingeniería de tanques atornillados; las opciones del lado de refrigeración en este artículo se abordan mediante la misma tecnología de tanques certificada y cálculos de servicio publicados, sin afirmar una instalación específica de refrigeración de centros de datos.
Proyecto de tanque de agua para protección contra incendios
Ubicación del proyecto | Aplicación | Capacidad | Tipo de tanque | Cantidad x dimensiones | Techo | Completado |
China | Protección contra incendios (NFPA 22) | 1.210 m3 | Tanque atornillado GFS | 2 x Ø7.64 m x 13.2 m | No especificado | 2024 |
Experiencia de la empresa
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.), un fabricante de tanques de almacenamiento atornillados y soldados establecido en 2008, produce tanques de vidrio fundido a acero (GFS), epoxi fusionado, acero inoxidable, acero galvanizado y soldados, además de cubiertas de cúpula geodésica de aluminio y recipientes a presión ASME. Sus productos de tanques están certificados según ISO 9001, ISO 45001, NSF/ANSI 61, EN 1090/CE, WRAS y FM, y han sido entregados a proyectos en más de 100 países. Para un programa de centro de datos, el punto práctico es verificar las certificaciones, los proyectos de referencia y el soporte de ingeniería antes de la adjudicación: la capacidad, no solo el precio, protege una vida útil de la instalación de 10-15 años. El mismo fabricante puede cubrir funciones de protección contra incendios, agua de reposición y agua enfriada, además de cubiertas de cúpula geodésica de aluminio y recipientes a presión ASME donde el diseño lo requiera.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué opciones de almacenamiento de agua apoyan la refrigeración de centros de datos?
R: Tres: un tanque de amortiguación de agua enfriada que desacopla el enfriador de la carga, un tanque de almacenamiento de energía térmica (TES) que desplaza la refrigeración fuera de las horas pico, y un tanque de reposición de torre de enfriamiento que reemplaza la evaporación, deriva, purga y lavado a contracorriente.
P: ¿Cómo se dimensiona un tanque de amortiguación de agua enfriada?
R: Normalmente, de 3 a 15 minutos de funcionamiento del enfriador con el delta-T de diseño (volumen a partir de la densidad x calor específico x delta-T), y más para cargas variables. Cubre transitorios y rampas sin disparar la protección de bajo caudal.
P: ¿Qué hace un tanque TES en un centro de datos?
R: Almacena refrigeración como una diferencia de temperatura en agua enfriada estratificada, desplazando la carga del enfriador a horas de menor demanda, permitiendo enfriadores más pequeños y proporcionando reserva térmica durante cortes de energía: aproximadamente 9-12 kWh por metro cúbico por cada oscilación de 8-10 °C.
P: ¿Cuánta agua de reposición necesita una torre de enfriamiento?
R: La evaporación es aproximadamente 0.8-1.6% de la circulación por cada 10 °F de rango, la deriva alrededor de 0.001-0.005% del caudal, y la purga es igual a la evaporación dividida por (ciclos de concentración menos 1), más el retrolavado y el margen de transferencia.
P: ¿Qué material es el mejor para un tanque de enfriamiento de centro de datos?
R: Acero atornillado con recubrimiento epoxi fusionado o GFS certificado NSF/ANSI 61 para la mayoría de los servicios; acero inoxidable para circuitos corrosivos o higiénicos. Elija según el fluido y la exposición a cloruros, no por el precio.
P: ¿Los tanques de enfriamiento necesitan certificación ASME?
R: Solo si el circuito está presurizado por encima de la presión atmosférica. La mayoría de los tanques de amortiguamiento y TES son atmosféricos (AWWA); un tanque de amortiguamiento o recipiente presurizado necesita ASME BPVC Sección VIII.
P: ¿Por qué un tanque de enfriamiento podría necesitar glicol?
R: En condiciones más frías o de carga parcial, una mezcla de glicol evita la congelación; los materiales del tanque y sus accesorios deben ser adecuados para el fluido, y se requiere aislamiento con barrera de vapor para limitar la ganancia y la condensación.
P: ¿Los tanques de enfriamiento de centros de datos necesitan NSF/ANSI 61?
R: Sí, cuando el agua es potable o está adyacente a agua potable (agua de reposición de torre de enfriamiento que puede entrar en contacto con sistemas de agua potable). El agua de proceso en circuito cerrado sin contacto con agua potable no lo requiere estrictamente.
Los almacenamientos de agua del sistema de enfriamiento —buffer, TES y reposición— son tres funciones diferentes con tres estándares diferentes, y las elecciones de material y presión siguen al circuito, no a la costumbre. Mapearlos claramente es lo que permite que un diseño de enfriamiento alcance los objetivos de tiempo de actividad y energía sin sobredimensionar ni subdimensionar ningún tanque.
Comparta el caudal, el rango, los ciclos y la clase de presión de su circuito de enfriamiento, y le recomendaremos tamaños de tanque de buffer, TES y reposición con el material y la certificación para cada uno.
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