Serbatoio tampone dell'acqua refrigerata del data center: protezione transitoria per carichi critici
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Serbatoio tampone per acqua refrigerata nei data center: protezione transitoria per carichi critici
Un serbatoio tampone dell'acqua refrigerata di un data center non immagazzina ore di raffreddamento; assorbe secondi. Mantiene stabili la temperatura di mandata e la portata mentre un chiller si avvia, si ferma o perde un compressore, dà alle pompe un volume d'acqua contro cui lavorare invece di un circuito quasi incomprimibile, e assorbe il colpo d'ariete affinché la chiusura brusca di una valvola non raggiunga le sale come un'onda di pressione. Il volume dipende dalla velocità di aumento della temperatura durante il peggior fermo chiller consentito e dalla circolazione di cui necessitano le pompe; collocare il recipiente sull'aspirazione delle pompe dell'impianto è ciò che fa funzionare entrambi i meccanismi.
I guasti critici di raffreddamento raramente iniziano con un componente troppo piccolo. Iniziano con un impianto corretto sulla carta e momentaneamente sbagliato in esercizio: un chiller che scatta, una pompa che rampa, una valvola che chiude più velocemente di quanto il circuito possa accettare e una temperatura che varia di sette gradi in novanta secondi prima che qualcuno legga l'allarme. All'interno di una stretta banda di ingresso IT, questa è la differenza tra un atterraggio morbido e un evento di distacco del carico.
L'acqua del circuito è l'unico elemento inerziale che la maggior parte degli impianti possiede. Un serbatoio tampone conferisce a questa inerzia una posizione, un volume e un compito definiti, ed è l'elemento più economico nella sala meccanica che riduce la probabilità di un arresto imprevisto. Questo articolo tratta ciò che un serbatoio tampone per acqua refrigerata di un data center assorbe, dove si colloca nello schema, come si calcola il suo volume e come dettagliarlo affinché il serbatoio non sia mai la causa del fermo dell'impianto.
Quattro transitori che il serbatoio deve assorbire
1. Arresto del chiller e scatto del compressore. L'evento inverso: il circuito necessita ancora di temperatura mentre la macchina si scarica, e l'accumulo impedisce che la temperatura di mandata scenda abbastanza da attivare la logica di limite inferiore.
2. Sovratensioni di valvole e pompe. La chiusura di una valvola o di un controllo di pompa in un collettore lungo ad alta velocità produce un'onda di pressione; un serbatoio con una riserva d'acqua e uno spazio gassoso ne assorbe una parte, riducendo il colpo d'ariete sui supporti delle tubazioni e sugli ugelli delle macchine.
3. Variazioni a gradino del carico. Un pod alimentato o un'unità CRAC messa in funzione cambia la portata quasi istantaneamente, e il tampone attenua il gradino in modo che il controllore non lo insegua con una banda ampia.
Un tampone che gestisce solo le sovratensioni è una comodità; uno che porta il circuito attraverso i primi minuti di un'interruzione del chiller è un elemento di riduzione del rischio.
Dimensionamento dalla velocità di salita, non dalle ore di accumulo
A differenza dell'accumulo termico, il buffer non viene dimensionato in ore di raffreddamento.
· Verifica del colpo d'ariete separatamente. Confermare il recipiente rispetto alla massima velocità di variazione che il circuito può accettare, utilizzando l'area della sezione di passaggio, la velocità e la lunghezza del tratto interessato.
· Mai per regola empirica. Un valore copiato da un altro impianto non dice nulla sulla portata di questo circuito, su questa banda e sull'inerzia di questa pompa.
· Verificare anche il limite superiore. Un volume eccessivo è lento a caricarsi, aggiunge un periodo di stazionamento e raffredda una grande massa termica.
Eseguire entrambi i metodi, prendere il volume maggiore e registrare il caso determinante.
Dove si colloca il recipiente nel circuito
Il posizionamento decide se il serbatoio fa ciò che dice il calcolo.
· Vicino alle pompe e sopra la loro linea centrale. Un percorso breve mantiene la risposta immediata, e un livello sopra l'aspirazione della pompa fornisce prevalenza positiva all'avvio.
· Mai in serie con un singolo chiller dedicato. Un recipiente che una sola macchina può alimentare è un accumulatore locale con un beneficio minore.
· Definire presto il confine. All'interno di un confine di pressione definito il recipiente vi si unisce, e flange, rinforzi e scarichi seguono la base di progettazione nelle specifiche di progetto e nel contratto.
Rendere disponibile il serbatoio
Un buffer messo fuori servizio è peggio di nessun buffer: l'impianto ha perso la riduzione del rischio e non ha guadagnato nulla in capacità.
· Ugelli dimensionati per il flusso transitorio. Il caso di sovratensione supera un flusso momentaneo ben al di sopra della portata di progetto, quindi i collegamenti e la distribuzione interna vengono verificati a quella portata.
· Ridondanza sulla pompa, non sul serbatoio. Due pompe, ciascuna in grado di funzionare dal collettore comune, di solito rappresentano il miglior utilizzo dello spazio.
· Condizione interna registrata. Un serbatoio in cui si può entrare o ispezionare con telecamera, con le condizioni del rivestimento registrate a intervalli fissi, è un bene con uno stato noto.
La disciplina che rende affidabile un serbatoio per acqua antincendio si applica qui: il serbatoio deve essere pieno, isolato correttamente e riconosciuto come integro quando serve.
Specifica tecnica
Voce | Scelta tipica | Nota di progettazione |
Funzione | Assorbimento transitorio, non accumulo di lunga durata | Dimensionato in base alla velocità di salita e al volume di circolazione |
Posizionamento | Aspirazione delle pompe dell'impianto, sul collettore comune | Tratto breve, livello dell'acqua sopra la linea centrale della pompa |
Dati di dimensionamento | Tempo di fermo massimo consentito del refrigeratore più tempo di circolazione | Prendere il maggiore dei due volumi calcolati |
Confine di pressione | Atmosferico, o come concordato nella specifica di progetto | Determina lo spessore della parete, le flange e la taratura della valvola di sicurezza |
Materiale | Acciaio al carbonio rivestito, oppure acciaio inossidabile AISI 304 / 316L | Segue la qualità dell'acqua e il programma di rivestimento |
Superficie interna | Finitura liscia, Ra inferiore a 0,8 µm su rivestimento in smalto | Pulizia più facile; supporta il regime di trattamento dell'acqua |
Dimensionamento degli ugelli | Verificato alla portata transitoria anziché alla portata stazionaria | Previene la miscelazione a getto e il sovraccarico delle connessioni |
Isolamento | Lana minerale con rivestimento in alluminio o acciaio colorato | Dettaglio del ponte termico in corrispondenza dei supporti |
Isolamento | Doppia valvola e spurgo, o bypass attorno al recipiente | Consente l'ispezione senza fermare le sale |
Strumentazione | Manometro locale più livello trasmesso, temperatura in profondità | Dimostra che il recipiente è disponibile prima che sia necessario |
Caso di progetto
Il nostro lavoro di riferimento consegnato nel settore idrico e delle acque reflue comprende serbatoi che dovevano rimanere disponibili su richiesta, consegnati secondo gli stessi standard a cui è progettato l'ambito TES del data center, incluso il progetto seguente.
Riepilogo del caso di progetto
Progetto | Prodotto | Capacità | Dimensioni | Completamento |
Cina (Sichuan) - acqua antincendio (P-C) | 01 Serbatoio GFS bullonato | 8.930 m³ totali | Due serbatoi da φ19.870 × 14.400 mm | Novembre 2023 |
Il servizio di acqua antincendio enuncia il principio di disponibilità alla base del buffer con la stessa chiarezza di qualsiasi altro elemento dell'impianto: il recipiente esiste affinché il requisito sia soddisfatto una volta, ogni volta, senza una decisione dell'operatore. Due involucri in parallelo su un collettore comune, ciascuno isolabile, sollevano la stessa domanda che solleva un serbatoio di raffreddamento mission critical. Cosa segnala all'impianto che il recipiente è pieno, pronto e integro, e come viene verificato tale stato a intervallo fisso? Le risposte contano più del volume del recipiente per l'uptime.
Capacità ingegneristica Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) progetta e fabbrica serbatoi di stoccaggio bullonati dal 2008. In qualità di primo produttore cinese di serbatoi in vetro-smaltato-acciaio (GFS), l'azienda detiene quasi 200 brevetti relativi allo smalto, produce circa 300.000 lastre in acciaio smaltato all'anno, ha completato più di 30.000 progetti installati e fornisce i suoi serbatoi a oltre 100 paesi. Il nuovo stabilimento produttivo di 150.000 m² è stato aggiunto per aumentare la capacità produttiva, e i serbatoi singoli vengono forniti fino a 60.000 m³. La produzione opera secondo le norme ISO 9001 e ISO 45001, con certificazioni di prodotto tra cui NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI ed EUROCODE, e la progettazione fa riferimento alle norme AWWA D103-09, AWWA C550 e NFPA ove l'applicazione lo richieda.
Involucro tampone e continuità di servizio
· Un tampone a contatto con il carico critico accorcia il percorso idraulico che i refrigeratori devono servire, così le oscillazioni transitorie di pressione e i cali di temperatura vengono assorbiti prima di raggiungere il collettore lato server.
· Per il servizio tampone si utilizzano sia involucri imbullonati a pressione atmosferica sia involucri in acciaio inossidabile; la soluzione in acciaio inossidabile è comune dove il tampone tratta anche acqua di reintegro trattata o ad alta purezza.
· Le nostre forniture di acqua antincendio e acqua di emergenza sono l'analogo più vicino: l'acqua antincendio del Sichuan φ19,87 m × 14,4 m × 2 (8.930 m³) è mantenuta in servizio proprio perché l'alimentazione non può essere interrotta mentre il resto dell'impianto è in manutenzione.
Domande frequenti
D1: In cosa differisce un serbatoio tampone da un serbatoio di accumulo termico?
R1: L'accumulo è dimensionato in ore di raffreddamento, un tampone in secondi di transitorio. Un serbatoio di accumulo sposta il carico attraverso una finestra tariffaria o di affidabilità; il tampone mantiene temperatura e portata stabili mentre le macchine si avviano, si fermano o vanno in blocco.
D2: Dove dovrebbe essere installato esattamente il tampone?
R2: Sul lato aspirazione delle pompe dell'impianto, collegato al collettore comune che ogni chiller e pompa vede, con il livello sopra la linea centrale della pompa. L'installazione sul lato mandata sposta il problema nelle macchine.
D3: Il tampone può far parte di un sistema in pressione?
A3: Sì, e poi il mantello si trova all'interno del confine di pressione: pressione e temperatura, spessore, rinforzo, classificazione della flangia e taratura della valvola di sicurezza calcolati secondo la base concordata nella specifica di progetto e nel contratto.
D4: Qual è il modo più semplice per dimensionare il volume?
A4: Prendere il peggior guasto consentito del refrigeratore, calcolare per quanto tempo il circuito rimane all'interno della banda di ingresso IT senza refrigerazione e dimensionare il volume che estende quel periodo fino alla tenuta richiesta; verificarlo rispetto al tempo di circolazione e al caso di sovratensione.
D5: Un buffer più grande aiuta sempre?
A5: Solo fino a un certo punto. Oltre il volume necessario a coprire il transitorio, aggiunge tempo di carica, perdite a riposo e massa termica da raffreddare, e occupa spazio nell'impianto; entrambi i limiti dovrebbero essere verificati.
D6: Come mantengo disponibile il serbatoio?
A6: Fornire un isolamento a doppia valvola e spurgo o un bypass in modo che possa essere ispezionato senza spegnere le sale, mantenere un indicatore di livello locale oltre al segnale trasmesso, controllare gli ugelli in condizioni di flusso transitorio e registrare le condizioni interne a intervalli fissi.
D7: Quale rivestimento è adatto a un circuito di acqua refrigerata?
R7: Una superficie liscia in smalto fuso al di sotto di Ra 0,8 µm, oppure un rivestimento epossidico applicato per fusione secondo la pratica AWWA C550; entrambi sono adatti a un circuito aperto trattato e possono essere puliti e riparati.
Il valore di un serbatoio tampone per acqua refrigerata in un data center si manifesta in eventi che nessuno nota: un avvio del refrigeratore gestito senza escursioni della temperatura di mandata, un colpo di valvola che non raggiunge le sale, un cambio di pompa che mantiene la pressione. Questi dipendono meno dal volume che dalla posizione e dalla capacità di dimostrare che il serbatoio è pronto.
Parla con un ingegnere
Inviaci il flusso del circuito, le temperature di progetto di mandata e ritorno, la banda di ingresso IT, le sequenze di avvio e arresto del chiller e la finestra di interruzione che desideri superare. Restituiremo uno studio di dimensionamento del buffer che copre l'aumento di temperatura e i metodi di circolazione, la verifica del posizionamento e degli ugelli rispetto al flusso transitorio, la valutazione dei confini, la disposizione dell'isolamento e dell'intercettazione, e una scheda tecnica per il serbatoio e il suo rivestimento. Includi il tuo P e ID dell'impianto in modo che possa essere mostrata la disposizione del collettore.
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