Accumulo di acqua di condensazione nei sistemi di raffreddamento dei data center
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Accumulo dell'acqua del condensatore nei sistemi di raffreddamento dei data center
L'acqua di condensazione è la scorta operativa di un circuito di smaltimento del calore di un data center, non una riserva. Circola tra il condensatore del chiller, la torre di raffreddamento e la pompa della torre, e il volume che deve essere mantenuto è determinato da come viene gestito quel circuito: dalla quantità d'acqua che il circuito deve movimentare per trasferire il calore, dal margine di accumulo che i controlli utilizzano tra il chiller e la torre, e dalla concentrazione che la chimica dell'acqua consente. Non viene dimensionato in base a una portata antincendio, a una durata di riempimento o a un obiettivo di resilienza, perché nessuna di queste condizioni esiste su questo lato dell'impianto. Il secondo punto deriva dal primo. La stessa acqua passa continuamente attraverso il chiller e attraverso la torre, quindi trasporta calore con sé e si concentra presso la torre, il che significa che il circuito funziona a temperature più elevate e con un'aggressività chimica maggiore rispetto al lato di reintegro che lo alimenta. Le decisioni sui materiali e sul trattamento assumono quindi qui un peso maggiore rispetto al lato di reintegro, e un accumulo specificato come riserva tende a produrre un grande volume di acqua calda che nessuno controlla, come dettagliato per il serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center.
Dove si colloca l'acqua del condensatore nell'impianto
L'acqua di condensazione entra nel guscio del condensatore, cede il suo calore al refrigerante ed esce più fredda di quando è entrata ma ancora tiepida, ben al di sopra della temperatura del lato acqua refrigerata. Da questa descrizione derivano due fatti, che costituiscono la base di tutto il resto di questo articolo: l'acqua è continuamente in movimento ed è continuamente concentrata nella torre che attraversa. Quando l'impianto utilizza una fonte a passaggio singolo o uno scambiatore di calore a secco, il circuito ha un carico inferiore, ma le stesse questioni di inventario, chimica e materiale devono comunque essere affrontate, perché lo stoccaggio è un componente dei dati del serbatoio di stoccaggio dell'acqua di condensazione del data center
L'acqua del condensatore non è reintegro, accumulo dell'acqua di raffreddamento o recupero del condensato
Quattro responsabilità vengono confuse nei documenti di gara perché tutte e quattro sono chiamate serbatoi d'acqua e tutte e quattro si trovano nello stesso impianto. L'acqua di condensazione non è nessuna delle tre: è il fluido su cui operano il condensatore e la torre, e non viene né consumata né trattenuta in previsione di un'interruzione. Una riserva di reintegro è dimensionata tramite un bilancio idrico moltiplicato per un periodo di interruzione ed è mantenuta fredda e in buone condizioni. Un accumulo di acqua di condensazione è dimensionato in base al comportamento del circuito ed è mantenuto caldo e chimicamente concentrato in servizio continuo, pertanto i suoi requisiti di materiale e trattamento sono più severi rispetto a quelli del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center
Funzione | A cosa serve il volume | Dove si trova | Cosa ne determina la dimensione |
Acqua di reintegro | Sostituisce le perdite della torre | Alla linea di trattamento e riempimento | Bilanciamento di evaporazione, drift e blowdown |
Accumulo dell'acqua di raffreddamento | Resiste a un'interruzione della fornitura | Alla linea di reintegro | Bilancio idrico moltiplicato per un periodo di interruzione |
Recupero del condensato | Raccoglie un flusso di scarto | Alla fase di vapore o evaporativa | Tasso di produzione del condensato e intervallo di raccolta |
Acqua del condensatore | Trasferisce il calore dal chiller alla torre | Nel circuito di reiezione del calore | Volume trattenuto nel circuito, margine di controllo e limiti chimici |
Il circuito di reiezione del calore e il suo inventario operativo
L'inventario che deve attraversare il circuito è la massa d'acqua trattenuta dal loop stesso: mantelli e collettori del condensatore, la vasca della torre, e le tubazioni e le valvole tra di essi. La caratteristica che determina se il buffer funziona è il rapporto tra portata circolante e volume di accumulo: dove la portata è molte volte il volume, l'accumulo si rinnova ripetutamente in un'ora e la sua temperatura segue il circuito invece di mantenere una temperatura propria. Lo stesso serbatoio nello stesso loop cambia completamente carattere al variare del regime di portata, per cui i due devono essere considerati insieme, come dettagliato per i dati del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center.
· Il mantenimento del loop è fissato da tubazioni e apparecchiature; l'accumulo è la parte variabile, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Un accumulo tampone viene dimensionato solo in base a un obiettivo di controllo, come limitare un gradino di carico, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Un elevato moltiplicatore di circolazione significa che l'accumulo segue la temperatura del circuito invece di mantenerla, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Campionamento e sedimentazione richiedono una zona a bassa portata, che è in conflitto con un accumulo ad alto ricambio, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Le portate di avvio e arresto non sono portate a regime stazionario e spesso costituiscono il caso determinante, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
Dimensionamento del volume utile in base al comportamento del circuito
Il metodo deriva da ciò che lo store deve fare, e non è il calcolo di riserva utilizzato altrove sul sito. Il primo passo è l'inventario fisso: la quantità di liquido trattenuta lato acqua dei gusci del condensatore, della vasca della torre e delle tubazioni di collegamento, nessuno dei quali è opzionale. Il secondo passo è il requisito di buffer, espresso come una escursione di temperatura consentita rispetto a un gradino di carico dichiarato e a una durata dichiarata. Il terzo passo è il controllo chimico, che chiede quale concentrazione raggiunga la torre con quell'inventario e se il rivestimento e il programma di trattamento possano sostenerla. Un calcolo reale sostituisce i dati del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center
Termine di dimensionamento | Input illustrativo | Come viene utilizzato |
Portata dell'acqua di condensazione | 3.000 m3/h | Converte un gradino di carico in una portata massica |
Fase di carico | 15 percento della portata del condensatore | Definisce il calore che l'accumulo deve assorbire |
Durata della fase | 10 minuti | Converte la portata in un volume di acqua spostata |
Aumento di temperatura del condensatore | 5 K | Converte la portata in calore da assorbire |
Escursione consentita dell'accumulo | 1,0 K | Converte il calore assorbito in volume dell'accumulo |
Volume risultante dell'accumulo | Circa 375 m3 | Volume tampone prima del volume fisso |
Volume fisso del circuito | Circa 140 m3 | Fasci tubieri, vasca della torre e tubazioni |
Qualità dell'acqua e corrosione nel circuito caldo
Poiché l'acqua è calda, aerata e concentrata allo stesso tempo, il circuito si trova nella combinazione più aggressiva che può raggiungere, e l'impianto mantiene quella combinazione più a lungo. La conseguenza pratica è che la condizione del rivestimento viene controllata più spesso qui rispetto a un circuito freddo, e che l'accesso per l'ispezione è più importante di quanto lo sia su una vasca fredda. Su una vasca in acciaio rivestita, un difetto del rivestimento in un circuito caldo e concentrato si sottominerà e formerà bolle più rapidamente rispetto allo stesso difetto in una vasca fredda per acqua potabile, quindi la procedura di rilevamento e riparazione dei difetti deve essere più rigorosa e non semplicemente più frequente, come dettagliato per il data center della vasca di stoccaggio dell'acqua di condensazione.
· L'ossigeno disciolto viene reintegrato presso la torre e su ogni superficie esposta nel circuito, come dettagliato per i data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· La velocità di corrosione aumenta con la temperatura; l'estremità calda del circuito determina il carico del rivestimento, come dettagliato per i data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· La concentrazione aumenta cloruri e solfati, che sono ciò che attacca l'acciaio inossidabile, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· L'attacco sotto deposito è la modalità di guasto usuale nei circuiti caldi concentrati, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Le coppie galvaniche su raccordi e supporti dissimili aggiungono un meccanismo di attacco locale, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· L'acqua calda trattiene meno ossigeno, quindi il ciclo bagnato-asciutto nello spazio di vapore conta comunque, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
Concentrazione, spurgo e la decisione sul trattamento
Poiché la torre evapora acqua pulita, i solidi disciolti nell'acqua rimanente si concentrano, e l'unico modo per mantenerli stabili è rimuovere acqua allo stesso ritmo. Aumentare i cicli riduce lo spurgo e quindi il consumo d'acqua e la scarica, ma aumenta la concentrazione che l'intero circuito deve sopportare, incluso il serbatoio. È qui che un grande volume di acqua calda concentrata che staziona in un serbatoio rivestito diventa una passività anziché un vantaggio, perché in esso si accumulano depositi, celle di concentrazione e prodotti di corrosione. Il trattamento per questo circuito non è di conseguenza un singolo prodotto chimico per il serbatoio di stoccaggio dell'acqua di condensazione del data center
Disposizione e pompaggio attorno al serbatoio
Un serbatoio installato lontano dalla torre o dal chiller aggiunge un tratto di tubazione che aumenta il guadagno di calore e il carico di pompaggio, e aggiunge un volume d'acqua che si trova a una temperatura diversa dal resto del circuito, il che vanifica la miscelazione che l'accumulo esiste per fornire. Il pompaggio deve essere organizzato in modo che l'accumulo non possa essere lasciato isolato con acqua al suo interno, in modo che il circuito non possa essere svuotato attraverso il serbatoio in un modo che intrappoli aria, e in modo che non si crei alcuna zona a bassa portata. Le sezioni in parallelo necessitano di una commutazione che lasci una sezione isolata senza ridurre la portata del circuito, e tale isolamento deve essere per i dati del centro elaborazione del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione
· Posizionare il serbatoio accanto alla torre o al chiller, non dall'altra parte del sito rispetto a entrambi, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Ridurre al minimo le tubazioni di collegamento in modo che l'accumulo si mescoli con il circuito invece di rimanere indietro, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Prevedere un percorso di scarico in modo che una sezione possa essere svuotata per l'ispezione senza fermare l'impianto, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Organizzare la commutazione in modo che una sezione possa essere isolata mentre il circuito mantiene la sua portata, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Utilizzare una configurazione delle pompe che impedisca l'intrappolamento dell'aria e le sacche di bassa portata nell'accumulo, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
Materiali per un circuito caldo e rischio di congelamento di un grande volume caldo immagazzinato
L'acciaio zincato è l'opzione scelta più spesso per il motivo sbagliato: lo strato di zinco deve rimanere attivo, e l'estremità calda di un circuito del condensatore è generalmente al di fuori dell'intervallo in cui lo zinco tiene il passo con l'acciaio di base. Un accumulo di acqua di condensazione è il più grande corpo idrico del sito, ma non è un corpo idrico caldo in inverno: con l'impianto spento e la vasca della torre a temperatura ambiente, un accumulo in un involucro non riscaldato si avvicina al congelamento durante una lunga interruzione, e un accumulo congelato in un serbatoio in acciaio bullonato deforma i pannelli e può aprire le giunzioni, come dettagliato per condenser water storage tank data center.
Accoppiamento con la configurazione della torre e del condensatore e lista di controllo dell'accumulo
In una disposizione a condensatore parallelo in cui i chillers condividono una torre, l'accumulo può essere condiviso o suddiviso per macchina, e la disposizione di isolamento decide poi se una macchina può essere sottoposta a manutenzione mentre le altre funzionano. La specifica deve indicare per quale configurazione è redatta, perché lo stesso volume produce una ridondanza completamente diversa e un controllo del trattamento completamente diverso in una disposizione condivisa e in una per macchina. La checklist seguente è ciò che un'indagine sull'accumulo di acqua di condensazione dovrebbe contenere, e ogni voce in essa è una decisione che qualcuno deve prendere indipendentemente dal fatto che sia scritta da qualche parte, come dettagliato per i dati del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center.
· Indicare la configurazione del circuito: diretta, primaria e secondaria, o condensatore parallelo, come dettagliato per condenser water storage tank data center.
· Fornire il numero di refrigeratori, la potenza nominale, la portata del condensatore e l'incremento di temperatura del condensatore, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Fornire il tipo di torre, il volume della vasca e la temperatura di approccio di progetto, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Indicare i cicli di concentrazione e la portata di spurgo accettata dal sito, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Fornire la chimica dell'acqua di reintegro in ingresso e il programma di inibitori e biocidi, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Indicare la funzione del serbatoio: tampone, disaccoppiamento, decantazione o campionamento, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Fornire la temperatura ambiente minima invernale e la strategia antigelo scelta in base ad essa, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
· Indicare la disposizione delle sezioni e la sequenza di isolamento e commutazione, come dettagliato per il data center con serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione.
Domande frequenti
D1. Dove si trova l'acqua del condensatore nell'impianto?
Entra nel guscio del condensatore, ne esce più fredda ma ancora calda, passa attraverso la torre di raffreddamento dove il calore viene ceduto all'atmosfera e ritorna attraverso la pompa della torre. Un serbatoio destinato a questo scopo appartiene a quel circuito, accanto alla torre o al chiller, piuttosto che accanto all'impianto come riserva separata tenuta contro un'interruzione, come dettagliato per condenser water storage tank data center.
D2. In cosa differisce dall'acqua di reintegro, dallo stoccaggio dell'acqua di raffreddamento e dal recupero della condensa?
L'acqua di reintegro sostituisce ciò che la torre perde per evaporazione, trascinamento e spurgo, e lo stoccaggio dell'acqua di raffreddamento è la riserva tenuta contro tale perdita, dimensionata in base a un bilancio idrico moltiplicato per un periodo di interruzione. L'acqua del condensatore è il fluido su cui operano il condensatore e la torre: non viene consumata, non viene trattenuta per condenser water storage tank data center
D3. Come viene dimensionato l'inventario di esercizio del circuito di dissipazione del calore?
In secondo luogo, il requisito del buffer, espresso come escursione di temperatura consentita rispetto a un determinato gradino di carico e durata. In terzo luogo, il controllo chimico, che chiede quale concentrazione raggiunga la torre con tale inventario e se il rivestimento e il trattamento possano sostenerla. Il rapporto tra portata circolante e volume di accumulo decide quindi se l'accumulo si comporta come un buffer o segue semplicemente la temperatura del circuito, come dettagliato per i dati del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center.
D4. Quali problemi di qualità dell'acqua e corrosione sorgono in un circuito caldo?
La temperatura determina la velocità di reazione, l'ossigeno disciolto mantiene in corso la corrosione catodica durante l'esercizio e la concentrazione determina l'aggressività della soluzione. Aspettarsi attacco sotto deposito, tubercolizzazione, attacco in fessura sui supporti e un più rapido sottosquadro di qualsiasi difetto del rivestimento, quindi l'accesso per l'ispezione conta più qui che su un serbatoio freddo, come dettagliato per i dati del serbatoio di stoccaggio dell'acqua di condensazione del data center.
D5. Come vengono gestite la concentrazione e lo spurgo?
Poiché la torre evapora acqua pulita, i solidi rimanenti si concentrano, quindi è necessario uno spurgo per mantenere il valore stabile e la sua portata deriva dalla velocità di evaporazione e dai cicli di concentrazione accettati. Il trattamento per questo servizio è una combinazione di inibitore, biocida e disperdente formulata in base alla concentrazione che la torre raggiunge effettivamente, come dettagliato per i dati del serbatoio di stoccaggio dell'acqua di condensazione del data center.
D6. Come sono organizzati l'accumulo e il suo pompaggio?
L'accumulo è posizionato accanto alla torre o al chiller in modo che le tubazioni di collegamento siano corte, poiché lunghi percorsi aggiungono guadagno di calore e un volume d'acqua che ritarda la temperatura del circuito. Il pompaggio è organizzato in modo che l'accumulo non possa essere lasciato isolato con acqua al suo interno, che l'aria non possa essere intrappolata e che non si crei alcuna zona a bassa portata, come dettagliato per i dati del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center.
D7. Quali materiali sono adatti a un circuito caldo?
Lo smalto vetroso su acciaio è adatto a un circuito di condensazione a ciclo chiuso con chimica di circolazione normale, con un intervallo chimico di circa pH 3-11 e una durata di servizio di almeno trent'anni. L'epossidico fuso a legame è l'alternativa per acque più aggressive, limitato dalla temperatura nominale continua del polimero piuttosto che dalla sua resistenza chimica, come dettagliato per i dati del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center.
D8. Perché un clima freddo richiede particolare attenzione in questo caso?
Con l'impianto spento e il bacino della torre a temperatura ambiente, un grande accumulo all'interno di un involucro non riscaldato si avvicina al congelamento durante una lunga interruzione, e un accumulo congelato in un serbatoio d'acciaio bullonato deforma i pannelli e può aprire le giunzioni. La strategia deve essere scelta deliberatamente: mantenere il circuito in circolazione, svuotare l'accumulo e le sue tubazioni per condenser water storage tank data center
D9. Come si accoppia con la configurazione della torre e del condensatore?
In una disposizione primaria e secondaria i due lati hanno chimiche separate e l'accumulo appartiene al lato che serve. In una disposizione a condensatore parallelo l'accumulo può essere condiviso o suddiviso per macchina, e la disposizione di isolamento decide quindi se una macchina può essere sottoposta a manutenzione mentre le altre funzionano, come dettagliato per condenser water storage tank data center.
L'accumulo di acqua di condensazione è una decisione di circuito, non una decisione di riserva. Il volume è determinato dalla quantità di acqua trattenuta nel circuito lato acqua, dal buffer di controllo di cui necessitano i controlli del chiller e della torre, e dalla concentrazione che il sito accetta nel bilancio della torre. Ciò che rende il servizio diverso dal lato reintegro non è la dimensione ma la condizione: calda, aerata e concentrata allo stesso tempo, ed è per questo che la specifica del rivestimento, il programma di trattamento e l'accesso per l'ispezione hanno qui un peso maggiore che altrove. La specifica deve indicare la concentrazione e la temperatura, perché un rivestimento scelto in base al nome dell'acqua anziché alla sua chimica fallisce per primo nell'accumulo. La strategia antigelo invernale per un grande inventario deve essere decisa in fase di progetto, perché l'accumulo si trova a temperatura ambiente quando l'impianto è spento, come dettagliato per i dati del serbatoio di accumulo dell'acqua di condensazione del data center.
Parla con un ingegnere
Per una richiesta di stoccaggio dell'acqua di condensazione, inviare la configurazione del circuito, il numero e la potenza dei refrigeratori, la portata dell'acqua di condensazione e l'incremento di temperatura del condensatore, il tipo di torre e il volume della vasca, la chimica dell'acqua di reintegro in ingresso e i cicli di concentrazione accettati dal sito, il programma di inibitori e biocidi, il carico del serbatoio, la disposizione delle sezioni e la temperatura ambiente minima invernale tenendo conto della strategia antigelo. Restituiremo uno studio dimensionale che mostri la capacità fissa del circuito, il volume tampone rispetto a un determinato gradino di carico e l'inventario totale risultante, una specifica del rivestimento redatta in base alla chimica e alla temperatura del circuito, uno schema di disposizione e pompaggio con la sequenza di isolamento, e un programma di messa in servizio e ispezione per il serbatoio, come dettagliato per il serbatoio di stoccaggio dell'acqua di condensazione per data center.
Informazioni su Center Enamel
Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) è un produttore professionale dedicato alla progettazione e fabbricazione di serbatoi di stoccaggio bullonati dal 2008. La gamma di prodotti comprende serbatoi in vetro-acciaio (GFS), serbatoi in epossidica fusa a legame (FBE), serbatoi in acciaio inossidabile, serbatoi in acciaio zincato e coperture a cupola geodetica in alluminio, insieme al supporto tecnico EPC e agli accessori per serbatoi. La produzione è conforme alle norme ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001, e la gamma di prodotti è certificata NSF/ANSI 61, WRAS, CE e EN 1090, ISO 28765, AWWA D103-09 e NFPA ove l'applicazione lo richieda. L'azienda detiene quasi 200 brevetti sulla smaltatura, gestisce una base produttiva di 150.000 m2, produce circa 300.000 lastre in acciaio smaltato all'anno, ha completato più di 30.000 progetti installati e ha spedito serbatoi in più di 100 paesi. La capacità di progettazione ingegneristica copre volumi di serbatoi fino a 60.000 m3, come dettagliato per i dati del centro dati del serbatoio di stoccaggio dell'acqua di condensazione.
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