Serbatoio di accumulo acqua per torre di raffreddamento per data center: bilancio idrico e controllo della corrosione
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Serbatoio di accumulo dell'acqua della torre di raffreddamento per data center: bilancio idrico e controllo della corrosione
Un serbatoio di accumulo dell'acqua di una torre di raffreddamento in un sito di data center contiene il liquido tampone che consente a un circuito evaporativo di resistere a derive, spurghi e interruzioni del reintegro. Il suo volume deriva dal sovraccarico, dal margine di evaporazione e dallo spazio di isolamento di cui l'impianto necessita; la sua durata deriva dal controllo della corrosione, perché l'acqua ossigenata attacca l'acciaio nudo più rapidamente di quanto facciano la maggior parte dei servizi edilizi. I rivestimenti barriera, la protezione catodica con zinco sacrificale o la scelta di una lega devono essere adattati alla chimica dell'acqua misurata, e il serbatoio deve essere ispezionabile affinché la perdita di rivestimento sia registrata come tasso.
Un circuito evaporativo all'interno di un impianto di data center muove più acqua di quanta ne contengano mai i refrigeratori. Una piccola frazione della portata circolante fuoriesce come vapore, un'altra parte fuoriesce come spurgo, ed entrambe necessitano di reintegro. Quando quel reintegro si interrompe anche solo per un'ora, il livello della vasca si abbassa, le pompe iniziano a cavitare e il percorso verso il carico IT si assottiglia molto prima che si attivi qualsiasi allarme dell'impianto di refrigerazione.
Il serbatoio che assorbe questo ritmo viene spesso specificato come un ripensamento, utilizzando qualsiasi recipiente generico che il sito già possiede. Questa scelta raramente fallisce nel primo anno. Fallisce come una lenta perdita di spessore della parete, come degradamento del rivestimento sulla linea dell'acqua, o come un problema di qualità dell'acqua che compare nel registro del trattamento piuttosto che nell'output di raffreddamento.
Questo articolo tratta ciò che un serbatoio di accumulo dell'acqua per torri di raffreddamento in un data center deve fare: come il bilancio idrico determina il volume, come i cicli di concentrazione e lo spurgo determinano la chimica, come l'ossigeno e i microbi guidano la corrosione all'interno del guscio, e quale percorso di protezione si adatta a quale analisi dell'acqua.
Cosa contiene effettivamente il serbatoio
Il serbatoio non è una riserva per l'intero circuito. Assorbe la differenza tra ciò che il circuito evapora e ciò che il sito può fornire.
· Perdita per evaporazione. Il vapore non trasporta solidi disciolti, quindi il volume si riduce e i solidi si concentrano — il termine dominante nel bilancio.
· Spurgo e deriva. Lo spurgo elimina l'acqua concentrata per controllare il calcare; la deriva trasporta goccioline con il flusso d'aria. Entrambi rimuovono volume ed entrambi richiedono reintegro.
· Picco e oscillazione termica. Il volume del circuito cambia con la temperatura dell'acqua. Un serbatoio che non riesce ad assorbire tale oscillazione mette le pompe in una condizione di aspirazione variabile ogni giorno.
· Margine di manutenzione. Se un filtro, un'unità a flusso laterale o una pompa devono essere isolati, il volume rimanente deve mantenere il circuito pieno fino al loro ripristino.
Per un serbatoio di accumulo dell'acqua di una torre di raffreddamento in un data center, si sommano quattro volumi: sovraccarico, spurgo e perdite per deriva durante la più lunga interruzione del reintegro, volume perso mentre un componente è isolato e profondità residua all'aspirazione della pompa. Dimensionare solo in base alla portata di circolazione trascura il caso di isolamento.
Bilancio idrico e cicli di concentrazione
Il bilancio è un bilancio di massa che va redatto su carta prima di dimensionare la vasca. La circolazione trasferisce calore al riempimento senza variazione netta di volume; l'evaporazione e lo spurgo lasciano il circuito e concentrano i solidi; la deriva porta l'acqua fuori con il flusso d'aria; il reintegro ripristina il livello; e il controllo di livello definisce i punti di intervento alto e basso.
I cicli di concentrazione contano quante volte i solidi disciolti sono stati concentrati, e determinano quanto aggressiva sia l'acqua all'interno della vasca.
· Cicli più alti significano meno spurgo, quindi meno fabbisogno d'acqua, il che si adatta a un sito con approvvigionamento limitato, ma anche maggiore conducibilità e tendenza al deposito sulla superficie della vasca.
· Cicli più bassi significano più spurgo e più drenaggio, con minor rischio di depositi e maggior rischio di corrosione dovuto al maggiore apporto di ossigeno e acqua dolce.
· L'obiettivo segue l'analisi dell'acqua. Un makeup soggetto a incrostazioni suggerisce cicli più bassi; un approvvigionamento limitato suggerisce cicli più alti, solitamente con filtrazione a flusso laterale e correzione del pH.
Quando il serbatoio funge anche da corpo di sedimentazione o di compensazione, la geometria conta quanto il volume. Un percorso breve tra l'ingresso di ritorno e l'aspirazione della pompa rimescola l'acqua che il serbatoio doveva sedimentare, quindi la disposizione dell'ingresso, i diffusori e i deflettori sono elementi di progettazione, e un'uscita che preleva da una parte prevedibile del corpo mantiene stabile la qualità dell'acqua erogata.
Corrosione in un ambiente acquoso ossigenato
L'acqua di raffreddamento aperta è tra i servizi comuni più aggressivi in un impianto edile, e l'ossigeno disciolto ne è la causa.
· Il meccanismo. L'ossigeno depolarizza la reazione catodica sull'acciaio, quindi l'acqua ricca di ossigeno corrode più rapidamente dell'acqua priva di ossigeno. L'ossigeno entra dalla superficie libera e attraverso qualsiasi ritorno aerato, poi si distribuisce nel corpo.
· Attacco della linea d'acqua. La superficie alterna bagnato e asciutto, è alimentata continuamente con ossigeno e intrappola i solidi depositati contro la piastra. Cede per prima se il rivestimento è stato specificato solo per servizio sommerso.
· Corrosione influenzata microbiologicamente. I batteri nel sedimento creano vaiolature locali sotto i depositi, e un serbatoio che non viene mai svuotato o spazzolato li favorisce.
Due vie di protezione sono standard, e la scelta segue la qualità dell'acqua, la temperatura di esercizio e se il serbatoio si collega a un circuito esistente.
· Rivestimenti barriera. Un rivestimento aderente isola l'acciaio. Lo smalto si fonde alla piastra, dando una superficie inerte liscia; l'epossidico termoindurente su acciaio preparato dà uno spessore che può essere riparato in loco. Entrambi necessitano di preparazione della superficie e prova di continuità prima del riempimento, perché un difetto diventa una cella di corrosione locale anziché un modello di usura uniforme.
· Protezione con anodo sacrificale. L'acciaio zincato a caldo porta un rivestimento di zinco che protegge l'acciaio elettrochimicamente dove il rivestimento è graffiato. Ciò si adatta a chimica variabile e serbatoi disturbati durante la manutenzione, ma il consumo di zinco dipende dall'acqua, e lo spessore del rivestimento ottenibile è limitato rispetto a un rivestimento applicato.
Controllo e manutenzione della qualità dell'acqua
Il serbatoio non tratta l'acqua; la espone. Il trattamento deve essere specificato attorno al serbatoio, e il serbatoio deve essere sufficientemente ispezionabile affinché il trattamento possa essere verificato.
Il dosaggio è il primo elemento: il biocida controlla la crescita microbica, l'inibitore di incrostazioni e il disperdente controllano i depositi, e la correzione del pH allontana l'acqua dall'estremo aggressivo. Il punto di dosaggio e il tempo di contatto all'interno del serbatoio decidono se il prodotto chimico arriva miscelato o come slug. Un circuito di filtrazione a flusso laterale rimuove i solidi che si depositano sul fondo e alimentano la corrosione sotto i depositi.
A livello di un data center con serbatoio di accumulo dell'acqua per torre di raffreddamento, l'ispezione chiude il ciclo. Lo svuotamento, la spazzolatura e l'ispezione a intervalli fissi, con misurazione dello spessore delle pareti in punti di griglia definiti, trasformano la perdita di rivestimento in un tasso misurabile, e le riparazioni devono essere compatibili con il sistema originale: una riparazione epossidica su una superficie smaltata lascia una discontinuità che emerge all'ispezione successiva. Per un data center con serbatoio di accumulo dell'acqua per torre di raffreddamento, l'accessibilità conta quanto il rivestimento, poiché un serbatoio con un solo piccolo passo d'uomo e senza scarico a pavimento viene ispezionato raramente e le sue condizioni vengono scoperte quando si verifica una perdita.
Specifica tecnica
Voce | Valore o opzione tipica | Fattore decisionale |
Volume del serbatoio | Sovraccarico più spurgo più margine di isolamento | Portata di circolazione e programma di manutenzione |
Intervallo di livello di progetto | Banda normale con setpoint di allarme alto e basso | Stabilità dell'aspirazione della pompa e sicurezza contro il troppo pieno |
Troppo pieno e scarico | Troppo pieno verso un percorso sicuro, scarico dimensionato per lo svuotamento completo | Drenaggio del sito e rischio di gelo |
Disposizione dell'ingresso | Ritorno sotto il livello di esercizio con diffusore o deflettore | Controllo della sedimentazione e della miscelazione |
Sistema di rivestimento | Smalto, rivestimento epossidico fuso a legame, o zinco zincato a caldo | Chimica dell'acqua, temperatura, politica di riparazione |
Spessore del rivestimento | 0,25-0,45 mm smalto fuso; 180-280 µm epossidico fuso a legame | Spessore del film e metodo di ispezione |
Test di continuità | 1500 V CC su pannelli smaltati prima della spedizione | Qualità del rivestimento verificabile prima del riempimento |
Accesso e strumentazione | Bocca di visita a livello del pavimento, trasmettitore di livello, sonda di conducibilità | Accessibilità per ispezione e controllo del trattamento |
Caso di progetto
Serbatoi bullonati di grande diametro per il contenimento dell'acqua sono stati forniti a servizi idrici municipali dove la chimica è più dura di un circuito di raffreddamento. Questi riferimenti dimostrano scala e selezione del rivestimento in acqua aggressiva, non lavori su data center.
Riepilogo caso di progetto
Progetto | Prodotto | Capacità | Dimensioni | Completamento |
Acque reflue municipali in Arabia Saudita | Serbatoio GFS con cupola in alluminio | 11.020 m³ | 5 unità, 24,06 m di diametro per 4,85 m di altezza | 2023-2026 |
Acque reflue municipali degli Emirati Arabi Uniti | Serbatoio GFS | Secondo l'ambito del progetto | Secondo l'ambito del progetto | 2023-2026 |
Sebbene i nostri progetti di riferimento consegnati nel settore idrico e delle acque reflue includano gli ambiti sopra indicati, l'ambito TES per data center è progettato secondo gli stessi standard.
Capacità ingegneristica di 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 singoli serbatoi 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.
Percorso di corrosione per circuiti aperti
· I circuiti aperti delle torri di raffreddamento introducono ossigeno disciolto e acqua di reintegro, che è il principale fattore di corrosione all'interno di un guscio in acciaio al carbonio; la scelta del materiale e del rivestimento deriva dalla frequenza con cui il livello viene alterato.
· I gusci zincati utilizzano la protezione sacrificale dello zinco per il reintegro sensibile al prezzo e il servizio antincendio, mentre i gusci smaltati o epossidici sono preferiti dove l'acqua viene ricircolata e trattata.
· I programmi idrici equivalenti alle acque reflue municipali dell'Arabia Saudita e degli Emirati Arabi Uniti da 11.020 m³ (cinque serbatoi φ24,06 m) e serbatoi di utilità più piccoli mostrano la linea evolutiva dei gusci idrici di grande diametro a cui attingono i circuiti di raffreddamento.
Domande frequenti
D1: Il serbatoio di stoccaggio deve necessariamente trovarsi all'interno della vasca della torre di raffreddamento?
R1: No. Molti impianti utilizzano la vasca per il piccolo volume e un serbatoio separato per il picco, lo spazio di isolamento e la sedimentazione. Un serbatoio separato è più facile da ispezionare e riparare, e mantiene la vasca libera per la geometria del riempimento.
D2: Quanti cicli di concentrazione dovrebbero essere presi come obiettivo?
A2: Non esiste un valore universale. Da tre a cinque soddisfano molti circuiti con trattamento convenzionale; l'obiettivo segue l'analisi della composizione e l'indice di scalatura. Appartiene al documento di bilancio, non copiato da un altro impianto.
Q3: Lo smalto è adatto per l'acqua di raffreddamento?
A3: Lo smalto è un rivestimento barriera con copertura standard da pH 3-11 e formulazioni speciali al di fuori di tale intervallo. È adatto ad acqua da moderata ad alta aggressività e a serbatoi sottoposti a un intervallo di ispezione fisso; l'acqua al di fuori dell'intervallo dovrebbe essere verificata prima.
Q4: Perché il rivestimento si deteriora prima sulla linea dell'acqua?
A4: Lì la piastra alterna bagnato e asciutto, l'ossigeno viene continuamente reintegrato e i solidi depositati rimangono contro l'acciaio. Ciò determina l'attacco locale più rapido, quindi la specifica deve coprire la zona di spruzzi e non solo la superficie sommersa.
Q5: Anche un serbatoio zincato necessita di un rivestimento interno?
A5: Non necessariamente. Lo zinco protegge l'acciaio in modo sacrificale, quindi un'area graffiata rimane coperta finché lo zinco persiste. Dove l'acqua consuma rapidamente lo zinco, lo smalto o l'epossidico fuso a caldo rappresentano la migliore protezione primaria.
D6: È possibile riparare i danni al rivestimento durante un'interruzione?
R7: Sì, l'epossidico fuso a caldo viene riparato in loco, con la stessa preparazione della superficie dell'applicazione originale e un nuovo test prima della rimessa in servizio, così la riparazione entra a far parte della storia del rivestimento.
Due decisioni plasmano un data center con serbatoio di accumulo dell'acqua per torri di raffreddamento: un volume derivato da sovratensione, interruzione del reintegro e margine di isolamento, e una via di protezione scelta in base alla chimica misurata dell'acqua anziché al costo iniziale. Ossigeno, deriva e microrganismi agiscono continuamente sul mantello, quindi un serbatoio che non può essere ispezionato, o che presenta un'abbinata di rivestimento errata, necessita di riparazione molto prima della sostituzione.
Parla con un ingegnere
Inviaci la portata di circolazione, l'analisi dell'acqua di reintegro e i cicli di concentrazione proposti, e ti restituiremo una raccomandazione sul dimensionamento del serbatoio e sul rivestimento con setpoint di livello, disposizione dell'ingresso e accesso per l'ispezione per il tuo serbatoio di accumulo dell'acqua di una torre di raffreddamento in un data center. Per un retrofit, richiedi un confronto affiancato delle opzioni in smalto, epossidico termoindurente e zincato a caldo rispetto alla chimica misurata.
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