Serbatoio di stoccaggio dell'acqua del data center: progettazione multi-servizio con stoccaggio e ridondanza
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Serbatoio di stoccaggio dell'acqua del data center: progettazione multi-servizio e ridondanza
Un serbatoio di accumulo dell'acqua di un data center che serve più di una funzione necessita di una separazione fisica tra le funzioni prima di richiedere volume aggiuntivo. La riserva antincendio, il reintegro di processo e il raffreddamento di emergenza hanno regole di quantità diverse, tempi di risposta diversi e rischi di contaminazione diversi, quindi la suddivisione in zone con uscite indipendenti e controllo del livello per zona impedisce che un servizio sottragga acqua a un altro. La ridondanza viene poi aggiunta come serbatoi paralleli con uscite isolabili, in modo che un treno possa essere messo fuori servizio senza mai chiedere all'impianto di funzionare su un unico percorso.
L'acqua di impianto in un data center arriva da più direzioni contemporaneamente: il reintegro per i circuiti chiusi, la riserva per l'impianto antincendio e una riserva che consente all'impianto di raffreddamento di funzionare per un certo periodo dopo la perdita di alimentazione o del chiller. Ognuna di queste richiede volume, e ognuna lo richiede per una ragione diversa, ed è per questo che la questione dello stoccaggio raramente rimane semplice quando il serbatoio antincendio e il serbatoio di raffreddamento si incontrano sulla stessa soletta.
Il risultato abituale è un serbatoio condiviso con un unico controllo di livello, che funziona finché un evento non richiede acqua a due servizi nello stesso momento, punto in cui il serbatoio decide in base alla posizione delle valvole anziché alla progettazione. L'altro risultato è la sovraprovisione, un secondo serbatoio a grandezza naturale per ogni funzione, più acciaio e fondazioni di quanto il sito possa collocare.
Questo articolo illustra la logica di allocazione per un serbatoio di stoccaggio dell'acqua di un data center che serve più di un servizio, come suddividere in zone un singolo serbatoio quando la condivisione è accettabile e come integrare la ridondanza in una disposizione parallela che possa comunque essere mantenuta senza un arresto completo.
Quali servizi possono condividere un serbatoio
La condivisione è ragionevole tra servizi con le stesse esigenze di qualità dell'acqua e lo stesso tempo di risposta. La condivisione è problematica tra servizi con regole di qualità diverse o priorità in conflitto.
· Il reintegro di processo e il lavaggio degli uffici si condividono bene: stessa chimica, domanda prevedibile, nessun tempo di intervento di emergenza.
· La riserva antincendio è una classe diversa. La sua quantità è definita da un progetto di protezione e il suo prelievo avviene in un unico evento, quindi mescolarla con un servizio quotidiano rischia che la riserva venga consumata silenziosamente prima di quell'evento.
· La riserva di raffreddamento di emergenza si avvicina di più al circuito chiuso in termini di qualità ed è dimensionata in base al tempo di funzionamento piuttosto che a una formula fissa. Il rischio di interconnessione rimane: una singola uscita che serve una pompa antincendio e una pompa di raffreddamento fa sì che la posizione di una valvola decida quale servizio viene soddisfatto per primo.
Per un serbatoio di accumulo dell'acqua di un data center, il test pratico è semplice: se due servizi non possono essere ricondotti a pompe separate tramite contatori separati, la progettazione non è ancora completata. Quando due funzioni sono servite da un unico serbatoio, l'uscita per il servizio a priorità inferiore deve trovarsi su una diramazione che possa essere chiusa, e la diramazione necessita di un controllo per impedire che un'inversione di pressione sposti l'acqua tra le funzioni.
Zonizzazione all'interno di un serbatoio condiviso
Dove la condivisione è accettata, il serbatoio dovrebbe essere suddiviso anziché semplicemente dichiarato multi-servizio.
· Suddivisione fisica. Una parete divisoria con fondo sigillato crea due corpi d'acqua che condividono una fondazione ma non un livello, ciascuno con la propria uscita, scarico e sfiato.
· Controllo indipendente del livello. Ogni zona ha il proprio trasmettitore, quindi la riserva di emergenza non può essere esaurita da un normale ciclo di rabbocco nell'altra zona.
· Percorsi di troppo pieno separati. Uno scarico di troppo pieno condiviso può far defluire una riserva nello scarico durante un picco altrove, quindi gli scarichi di troppo pieno sono per zona.
· Accesso per l'ispezione. Una partizione rende la vasca più difficile da accessare, quindi le aperture di accesso su entrambi i lati appartengono alla progettazione piuttosto che a un compromesso successivo.
Le zone partizionate cambiano anche il quadro delle pressioni: due compartimenti a livelli diversi sono due carichi statici sul medesimo guscio, e una zona di emergenza piena non deve imporre il proprio carico sulla zona che consuma acqua. Una vasca di stoccaggio dell'acqua condivisa per data center diventa così un piccolo gruppo di recipienti, e i dettagli del guscio dovrebbero rifletterlo.
Ridondanza con vasche in parallelo
La ridondanza nello stoccaggio è di solito più semplice della ridondanza nelle pompe: due serbatoi, ciascuno in grado di contenere il volume richiesto, collegati in modo che l'uno o l'altro possa servire il circuito mentre l'altro è fuori servizio.
Scelta progettuale | Percorso singolo | Percorso ridondante |
Numero di serbatoi | Un recipiente per tutti i servizi | Due o più recipienti in gruppi paralleli |
Isolamento | Nessuno stato della valvola da gestire | Ogni uscita isolabile per la manutenzione |
Modalità di guasto | Perdita dell'intera riserva | Perdita di un solo treno |
Manutenzione | Serbatoio fuori servizio significa nessuna riserva | Un treno utilizzabile mentre l'altro mantiene la riserva |
Tubazioni | Collegamento diretto a un collettore comune | Collettore con valvole di interconnessione e valvole di ritegno |
La regola operativa alla base di quella tabella è che una disposizione ridondante è ridondante solo se l'isolamento è raggiungibile prima dell'evento che protegge, quindi le valvole di isolamento si trovano nel percorso di manutenzione ordinaria piuttosto che dietro una sala pompe.
· Conteggio e raggruppamento dei serbatoi. Due serbatoi di metà del volume richiesto, o un serbatoio a volume pieno più un buffer più piccolo, si adattano a diverse aree del sito. Il volume che deve sopravvivere segue l'evento peggiore credibile, non la media.
· Logica di interconnessione. Un'interconnessione normalmente chiusa consente un passaggio di consegne; una normalmente aperta consente di svuotare una linea senza isolare il circuito. Lo stato scelto appartiene alla logica di sequenza.
· Disposizione di riempimento. Ogni linea necessita del proprio percorso di riempimento, quindi la seconda linea non dipende dal fatto che la prima sia piena.
· Bande di livello e allarme. Con due linee, il controllo di livello passa dall'una all'altra e i punti di commutazione non devono trovarsi entrambi all'interno della banda di allarme basso.
Interfacce tra acqua antincendio e raffreddamento di emergenza
L'interfaccia tra la riserva antincendio e la riserva di raffreddamento è il punto in cui si decide la maggior parte dei progetti di stoccaggio multi-servizio, o verso la separazione o verso un corpo condiviso chiaramente controllato.
· Separazione per impostazione predefinita. Dove le norme di protezione applicabili definiscono una quantità di riserva antincendio, tale quantità rimane disponibile e identificabile nella disposizione di stoccaggio.
· Cambio di servizio. Un corpo condiviso necessita di un cambio definito: quale pompa si avvia per prima, a quale livello e chi viene notificato. Un cambio non documentato trasforma un serbatoio condiviso in una discussione durante un incidente.
· Fonte di make-up e clima. Entrambi i compiti attingono dalla stessa alimentazione, quindi se l'alimentazione viene meno entrambe le linee si svuotano e la sola ridondanza del livello del serbatoio non basta. Un serbatoio esterno non riscaldato che contiene una riserva antincendio necessita inoltre di uno scarico o di un sistema di riscaldamento, e una riserva di raffreddamento di emergenza richiede la stessa attenzione per un motivo in più: l'acqua calda in standby vale meno dell'acqua fredda in standby.
Per un serbatoio di stoccaggio dell'acqua di un data center, il compito di raffreddamento di emergenza è quello che viene aggiunto più spesso in ritardo, perché dipende da un calcolo del tempo di funzionamento piuttosto che da un codice di protezione. Aggiungerlo in un secondo momento di solito significa aggiungere una seconda uscita, una seconda fascia di livello e possibilmente una seconda linea, il che è molto più economico da decidere mentre il serbatoio viene specificato.
Specifica tecnica
Voce | Valore o opzione tipica | Perché è specificato |
Assegnazione del compito | Zone separate o linee separate per compito | Conflitti di priorità e separazione della qualità |
Volume di riserva antincendio | Secondo il progetto di protezione applicabile | Definito dall'ambito di protezione, non da una stima |
Volume di raffreddamento di emergenza | In base al tempo di funzionamento richiesto e alla domanda del circuito | Imposta l'acqua fredda utilizzabile al ΔT di progetto |
Partizione della zona | Partizione inferiore sigillata, uscita e scarico indipendenti | Impedisce che un servizio dreni l'altro |
Controllo di livello | Per zona, trasmettitore con allarmi alto e basso | Sostituisce un unico setpoint condiviso |
Interconnessione | Normalmente aperto o normalmente chiuso, con valvole di ritegno | Definisce il comportamento di commutazione |
Collegamento di reintegro | Percorso di riempimento indipendente per ciascuna linea | Elimina la dipendenza tra le linee |
Sfiato, troppo pieno e accesso | Per zona, più accesso a ciascuna zona e un pavimento ispezionabile | Evita di svuotare una riserva, mantiene possibile l'ispezione |
Cupola o coperchio | Cupola in alluminio, coperchio imbullonato o sommità aperta | Accesso per manutenzione e protezione dalle intemperie |
Caso di progetto
Le consegne multi-serbatoio di grandi serbatoi imbullonati di grande diametro per il servizio fognario municipale mostrano come un gruppo di serbatoi ripetuto viene pianificato, riempito e messo in servizio in un unico sito.
Riepilogo del caso di progetto
Progetto | Prodotto | Capacità | Dimensioni | Completamento |
Acque reflue municipali del Sichuan, Cina | Serbatoio GFS | 17.420 m³ su 10 serbatoi | Secondo l'ambito del progetto | 2023-2024 |
Acque reflue municipali di Jiangsu, Cina | Serbatoio GFS | 4.093 m³ su 2 serbatoi | Secondo l'ambito del progetto | 2023-2024 |
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 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.
Compiti condivisi e copertura superiore
· Un singolo banco di serbatoi fisici può svolgere compiti regolamentati in momenti diversi della giornata se gli ingressi, le uscite e la logica di livello sono separati, ed è così che il reintegro di processo, la riserva antincendio e il raffreddamento di emergenza condividono un'unica impronta.
· Una cupola in alluminio o coperture piane tengono pioggia e detriti fuori da un serbatoio condiviso e riducono la frequenza di ispezione per unità di volume stoccato.
· Il progetto municipale del Sichuan con dieci serbatoi per un totale di 17.420 m³ (2024-07) e la coppia municipale del Jiangsu da 4.093 m³ mostrano banchi multi-serbatoio in cui diversi compiti sono gestiti da proprietario e operatore su un unico sito.
Domande frequenti
D1: Un solo serbatoio può davvero contenere riserva antincendio e raffreddamento di emergenza?
A1: Può, ma solo con zonizzazione fisica, uscite separate e controllo di livello separato. Senza questi, la domanda giornaliera di rabbocco compete con una riserva che doveva rimanere intatta, e entrambi i compiti finiscono per essere insufficienti.
D2: Un singolo serbatoio grande è meglio di due più piccoli?
R2: Costa meno in fondazioni e tubazioni e contiene più volume utile per unità di acciaio, ma qualsiasi lavoro interno interrompe la riserva. Due linee costano di più e consentono di sottoporre una a manutenzione mentre l'altra la mantiene.
D3: Come viene stimato il volume di raffreddamento di emergenza?
R3: Dal tempo di funzionamento e dalla portata del circuito, adattati per la differenza di temperatura utilizzabile e la perdita di calore del serbatoio. Le ipotesi dovrebbero essere registrate in modo che il numero possa essere rivisto man mano che il carico cresce.
D4: Cosa cambia se i serbatoi si trovano all'aperto in un clima freddo?
R4: I percorsi di drenaggio e la protezione antigelo per l'acqua intrappolata richiedono una risposta climatica, e una riserva antincendio in un serbatoio non riscaldato si comporta diversamente. Lo stoccaggio all'aperto sottopone inoltre il mantello a più cicli termici rispetto a un serbatoio interno.
D5: Un serbatoio condiviso necessita di valvole di ritegno?
R5: Sì, dove due servizi si incontrano su un collettore comune, le valvole di ritegno o una doppia valvola con bypass impediscono che un servizio spinga l'acqua nell'altro. La disposizione dovrebbe essere disegnata con la logica di commutazione.
D6: Chi definisce la quantità della riserva antincendio?
A6: La progettazione di protezione applicabile per il sito, non il fornitore del serbatoio. I disegni dovrebbero mostrare dove si colloca quella quantità nella disposizione di stoccaggio e come viene mantenuta disponibile.
Un serbatoio di stoccaggio dell'acqua per data center utilizzato per diversi compiti è un problema di allocazione prima che di volume. Separare i compiti in conflitto, suddividere in zone quelli che condividono, assegnare a ciascuna zona la propria uscita, livello e scarico, quindi aggiungere linee parallele con isolamento raggiungibile in modo che la manutenzione non rimuova mai l'ultima riserva.
Parla con un ingegnere
Inviaci le funzioni che desideri in un serbatoio, la quantità di riserva antincendio dal tuo progetto di protezione e il tempo di funzionamento del raffreddamento di emergenza, e ti restituiremo una disposizione a zone e treni con setpoint di livello, valvole di interconnessione e dettagli di accesso per il tuo serbatoio di stoccaggio dell'acqua del data center. Se il sito sta valutando un grande serbatoio rispetto a due treni, richiedi entrambi con le relative implicazioni di manutenzione.
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