Serbatoio di accumulo dell'acqua refrigerata in pressione vs serbatoio atmosferico: quale specificare
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Serbatoio di accumulo dell'acqua refrigerata pressurizzato vs serbatoio atmosferico: quale specificare
Scegliere tra un serbatoio di accumulo di acqua refrigerata in pressione e un serbatoio atmosferico è una decisione idraulica prima ancora che una decisione sul recipiente. Un'unità in pressione si trova all'interno del confine di pressione, offrendo un controllo più stretto della temperatura di mandata, un ingombro minore a parità di carico di raffreddamento e un circuito chiuso con basso ingresso di ossigeno. Un'unità atmosferica costa meno per metro cubo ed è più facile da ispezionare e riparare. Specificare in pressione dove il circuito funziona già al di sopra della pressione atmosferica; specificare atmosferico dove l'altezza del piano e il budget di capitale dominano.
La maggior parte dei circuiti di raffreddamento dei data center è già in pressione. L'acqua refrigerata sale attraverso le batterie e ritorna attraverso il collettore di ritorno, mentre le pompe lavorano contro l'altezza dell'edificio. Una volta che il circuito è in pressione, l'aggiunta di un recipiente di accumulo al suo interno cambia la classificazione di quel recipiente, e la conversazione si sposta da metri cubi a classe di pressione.
I team che valutano le due opzioni spesso si fermano alla fattura del recipiente. I costi maggiori arrivano dopo: una linea di relief che deve essere tubata e approvata, un regolatore di azoto con gas di reintegro, un mantello più pesante e un intervallo di ispezione che comporta un confine di pressione. Dall'altro lato, un serbatoio atmosferico necessita di uno sfiato, di una strategia di livello che non svuoti il sistema e di un'altezza di progetto per la colonna d'acqua che la pompa già vede.
Questo articolo mette a confronto le due configurazioni in modo che possano essere abbinate al circuito che si ha effettivamente.
1. Cosa differisce realmente tra le due
Entrambi i recipienti contengono acqua fredda ed entrambi sono stratificati. La differenza sta in ciò che mantiene l'acqua sotto pressione e in ciò che accade quando le pompe si fermano.
1. Fonte di pressione. Un serbatoio di acqua refrigerata in pressione è mantenuto al di sopra della pressione atmosferica dalle pompe del sistema e spesso da un cuscinetto di azoto sul tetto, quindi lo spazio gassoso è in pressione e necessita di regolazione. Un serbatoio atmosferico è ventilato, e la pressione sul fondo è solo la prevalenza statica della colonna d'acqua.
2. Spazio vapore. Un guscio chiuso ha un volume di gas delimitato che assorbe l'espansione dell'acqua e mantiene basso l'ingresso di ossigeno, quindi la posizione di guasto del regolatore diventa un dato di progetto.
3. Dove la pompa incontra il serbatoio. Con l'opzione in pressione la mandata della pompa si collega direttamente al guscio; con un serbatoio atmosferico il progettista di solito accetta un serbatoio accanto o sotto la pompa con l'acqua di ritorno che vi ricade.
4. Classe di ispezione. Un guscio ventilato viene esaminato aprendo un passo d'uomo; un guscio chiuso richiede una chiusura accettabile secondo il codice e un'estensione dell'esame stabilita dalla regola applicabile.
2. Capacità di raffreddamento per metro cubo
Lo stesso volume del serbatoio non fornisce un raffreddamento identico nelle due configurazioni, perché la profondità utile e le perdite di miscelazione differiscono.
· Un serbatoio atmosferico di solito utilizza la maggiore profondità utile, poiché un serbatoio ventilato si riempie fino a un livello di troppopieno definito, mentre un guscio in pressione riserva parte del suo volume come gas.
· Entrambi funzionano con un ΔT di 5 - 7 K, limitato dalla miscelazione in ingresso piuttosto che dalla classe di pressione.
· Il flusso di scarico senza una pompa in funzione è il punto in cui si separano: un serbatoio atmosferico fornisce solo prevalenza gravitazionale, mentre un serbatoio pressurizzato ha la pressione del circuito alle spalle.
· La perdita termica per kWh erogato è piccola in entrambi, ma vale la pena verificarla in un guscio corto e largo.
Dimensione | Serbatoio di accumulo dell'acqua refrigerata pressurizzato | Serbatoio dell'acqua refrigerata atmosferico |
Pressione sul fondo | Cuscinetto di gas più colonna d'acqua piena | Solo colonna d'acqua, serbatoio ventilato |
Volume d'acqua nel guscio | Sotto il livello operativo massimo | Fino al livello di troppopieno definito |
ΔT utilizzabile | 5 - 7 K | 5 - 7 K, profondità totale utilizzabile |
Portata di scarico senza pompa | Pressione disponibile nel circuito | Solo prevalenza gravitazionale |
Attrezzature di sicurezza e per il gas | Richiesto | Non richiesto |
Ispezione interna | Chiusura a norma, programmata | Passo d'uomo, semplice |
3. Costo, programma e installazione
La fattura del recipiente differisce meno di quanto suggerisca la classe di pressione; il resto lo decidono gli ausiliari.
5. Involucro e rivestimento. Un involucro chiuso con uno spazio per il gas e una chiusura a pressione costa di più per metro cubo rispetto a un serbatoio aperto bullonato o saldato, ma l'interno smaltato o in epossidico applicato per fusione serve a entrambi.
6. Gli ausiliari caratterizzano l'opzione in pressione: regolatore, valvola di sicurezza, linee verso uno scarico sicuro, trasmettitori di pressione e il programma di ispezione.
7. Trasporto e carico del solaio. Un guscio chiuso è più pesante e non sempre può essere spedito nei pezzi più larghi; un serbatoio atmosferico bullonato spesso si assembla più rapidamente in cantiere, mentre un elevato livello d'acqua atmosferico impone un grande carico statico sulla soletta.
4. Sicurezza e modalità di guasto
Nessuna delle due opzioni elimina il rischio, ed entrambi i guasti sono banali quando il progetto è corretto.
· La sovrapressione in un guscio chiuso deriva dall'espansione in uno spazio gassoso bloccato o da un regolatore che si guasta in posizione chiusa; dimensionare il dispositivo di scarico rispetto al caso peggiore credibile è la soluzione standard.
· La perdita di livello in un serbatoio atmosferico è l'evento più comune: uno sfiato aperto, un controllo di livello guasto o uno scarico lasciato aperto svuotano rapidamente il guscio, quindi l'indicazione di livello e gli allarmi di alto/basso livello sono più importanti in quel caso.
· L'ingresso di ossigeno in un serbatoio aperto favorisce la corrosione e la domanda di biocidi; un cuscinetto di azoto riduce questo fenomeno ma aggiunge una fornitura di gas da mantenere. Un diffusore di ingresso e un limite di velocità di ritorno mantengono il termoclino all'interno del mantello.
5. Lista di controllo per la selezione
Affronta l'elenco nell'ordine deciso dall'impianto, non nell'ordine in cui appare in una scheda tecnica.
8. A quale pressione opera attualmente il circuito? Se le pompe erogano già a pressione superiore a quella atmosferica all'ugello del serbatoio, il percorso in pressione rappresenta la modifica minore.
9. C'è altezza disponibile per un serbatoio ventilato della stessa capacità? Un mantello atmosferico è di solito più alto, non più largo, e un circuito chiuso a basso contenuto di ossigeno è più facile da gestire per il mantello rispetto a un serbatoio aperto ventilato in un locale pompe umido.
10. Il percorso di emergenza necessita di flusso senza una pompa in funzione? Lo stoccaggio a gravità ha un vantaggio; lo stoccaggio alimentato dalla pressione del circuito ne ha uno quando la pompa è su un bus di emergenza. Chi si occupa della manutenzione del cuscinetto di gas dovrebbe essere anch'esso nominato.
Specifica tecnica
Parametro | Opzione pressurizzata | Opzione atmosferica |
Pressione di progetto | Come specificato nelle specifiche di progetto, al di sopra della pressione di esercizio nel caso peggiore | Atmosferica, solo colonna d'acqua statica |
Temperatura di progetto | Come specificato nelle specifiche di progetto, coprendo drenaggio e arresto | Idem |
Tipo di mantello | Mantello saldato chiudibile, chiusura secondo la regola applicabile | Serbatoio d'acqua saldato o bullonato |
Superficie interna | Smalto o epossidico fuso per qualità dell'acqua | Si applicano gli stessi approcci di trattamento |
Dispositivo di sicurezza | Dimensionato per funzionamento a mandata chiusa della pompa e dilatazione | Non installato |
Cuscinetto a gas | Regolazione con gas inerte, posizione di guasto dichiarata | Sfiato, senza cuscinetto |
Accesso | Chiusura a norma e piattaforma per ispezione interna | Passo d'uomo a livello del suolo |
Caso di progetto
Entrambe le famiglie di serbatoi sono costruite negli stessi stabilimenti Center Enamel, e il registro consegnato mostra dove si adatta un mantello saldato.
Progetto | Prodotto | Ambito / Dimensioni | Completamento |
Acque reflue animali, Henan, Cina | 05 serbatoio in acciaio al carbonio saldato | 3 serbatoi di dimensioni miste, 4.691 m³ totali | 2022-04 |
Questo ambito mostra il lato dell'officina del confronto: un guscio saldato fabbricato secondo le specifiche del progetto e consegnato come tre unità di dimensioni miste, con i registri delle piastre, delle saldature e dei rivestimenti conservati insieme al guscio. La costruzione saldata è adatta al caso del guscio chiuso perché il guscio viene chiuso in officina, non in cantiere.
Sebbene i nostri progetti di riferimento consegnati nel settore idrico e delle acque reflue includano serbatoi saldati e bullonati di questo tipo, l'ambito TES del data centre 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-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.
Due linee di prodotto, un impianto
· Lo stesso impianto può costruire entrambe le linee di prodotto: pannelli bullonati per lo stoccaggio atmosferico e mantelli saldati per la classe in pressione, quindi un confronto tra i due è un confronto di ambito, non di fornitore.
· I mantelli atmosferici sono più economici da trasportare e più rapidi da erigere, mentre i mantelli saldati in pressione scambiano questo vantaggio con un ingombro minore e una rete idraulica più compatta.
· Lo schema saldato per l'acquacoltura di Henan con 3 serbatoi, 4.691 m³ (2022-04), è il riferimento per il nostro lavoro su mantelli saldati a media capacità.
Domande frequenti
D1: Un serbatoio atmosferico è sempre più economico per un TES di un data centre?
R1: Di solito il recipiente lo è, ma occorre includere la fondazione più alta, il controllo di livello e la soglia di allarme, il gruppo di sfiato e qualsiasi area aggiuntiva. Dove il circuito funziona già in pressione, l'opzione in pressione può evitare uno skid di pressurizzazione separato.
D2: Un serbatoio atmosferico può essere adattato a un circuito in pressione esistente?
A2: Serve una progettazione dell'interfaccia: un ritorno ventilato o un collegamento di reintegro a pressione bilanciata, più la conferma che le pompe esistenti eroghino ancora la portata di picco. In pratica si tratta di uno studio idraulico prima dell'ordine del serbatoio.
D3: Quale configurazione protegge meglio la stratificazione?
R3: Entrambe dipendono dalla geometria dell'ingresso, non dalla classe di pressione. Fanno il lavoro un diffusore con una velocità di ingresso limitata a circa 0,5-1 m/s, un ingresso di ritorno a basso livello e un deflettore interno.
D4: Un serbatoio di accumulo di acqua refrigerata in pressione necessita di una valvola di sicurezza?
R4: Sì. Il carico di scarico è normalmente il caso peggiore credibile di mandata della pompa in un involucro chiuso più dilatazione termica, e lo scarico va in una posizione approvata con l'approvazione del proprietario.
D5: In che modo l'isolamento differisce tra i due?
A5: Il materiale è lo stesso; la lana minerale con rivestimento protettivo è standard per entrambi. Ciò che conta è il ponte termico sui supporti e la barriera al vapore nella penetrazione del tetto.
D6: Quale è più facile da riparare dopo un danno al rivestimento?
R6: Il serbatoio atmosferico, perché l'interno è aperto e la riparazione non richiede chiusura o bonifica dalla pressione. L'epossidico fuso può essere riparato sul campo, ma l'accesso e le condizioni di indurimento determinano la sequenza.
D7: Cosa dovrebbe includere il set di disegni per entrambe le opzioni?
A7: Livelli operativi massimi e minimi, posizioni degli ugelli di ingresso e uscita con velocità, strategia di controllo del livello, percorso di scarico o sfiato, isolamento sui supporti e carico sulla soletta.
Non esiste una risposta unica e corretta tra stoccaggio in pressione e stoccaggio a pressione atmosferica, ma solo una per un dato circuito. Dove l'impianto già pompa al di sopra della pressione atmosferica e necessita di una temperatura di mandata controllata in uno spazio ridotto, si adatta il serbatoio di accumulo dell'acqua refrigerata in pressione; dove dominano il budget e l'altezza del progetto e il percorso di emergenza può accettare il carico gravitazionale, il serbatoio a pressione atmosferica è la specifica più semplice. Gli input decisivi sono la pressione all'ugello del serbatoio, il ΔT utilizzabile, la portata di scarico quando nessuna pompa è in funzione e chi si occupa della manutenzione del cuscinetto di gas.
Parla con un ingegnere
Inviate le pressioni del circuito alla connessione del serbatoio, le ore di funzionamento del chiller a carico parziale e l'altezza del piano disponibile, e vi restituiremo un calcolo del volume e del ΔT per entrambe le configurazioni, un tipo di mantello indicativo e l'elenco degli ausiliari necessari per ciascuna. Condividete qualsiasi specifica esistente e vi diremo quale configurazione implica prima che vi impegnate in un disegno.
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