データセンター冷却システムにおける凝縮水貯蔵
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データセンター冷却システムにおける凝縮器水貯蔵
凝縮水はデータセンターの排熱回路の稼働インベントリであり、予備ではない。それはチラーの凝縮器、冷却塔、塔ポンプの間を循環し、保持すべき容量はその回路の運転方法によって決まる。すなわち、ループが熱を移動させるために必要とする水側の保有量、制御がチラーと塔の間に用いるバッファ、そして水質化学が許容する濃縮度によって決まる。消防流量、充填時間、レジリエンス目標に対してサイジングされることはない。なぜなら、プラントのこの側にはそれらの条件が存在しないからである。第二の点は第一の点から導かれる。同じ水がチラーと塔を連続的に通過するため、熱を運び、塔で濃縮される。つまり、回路はそれを供給する補給水側よりも高温で化学的に厳しい状態で運転される。したがって、材料と処理の決定は補給水側よりもここでより重要であり、予備として規定された貯蔵は誰も制御しない大量の温水を生み出す傾向があり、これはcondenser water storage tank data centerで詳述されている通りである。
プラント内で凝縮器水が置かれる場所
冷却水は凝縮器シェルに入り、冷媒に熱を放出し、入ったときよりも低温で出ていくが、それでも冷凍水側の温度よりはるかに高い温度を保っている。この記述から二つの事実が導かれ、それらが本記事の他のすべての基礎となっている。すなわち、水は絶えず流動しており、通過する冷却塔で絶えず濃縮されているということである。プラントがワンススルー水源や乾式熱交換器を使用する場合、回路の負荷はより小さいが、貯留量、水質化学、材料に関する同じ問題には依然として答えを出さなければならない。なぜなら、貯蔵はデータセンターの凝縮水貯蔵タンクの構成要素だからである。
凝縮器水は補給水、冷却水貯蔵、凝縮水回収ではない
復水器水はその三つのどれでもない。復水器と冷却塔が運用する流体であり、消費されることもなく、停止に備えて保持されることもない。補給水予備は水収支に中断期間を乗じて規模を決定し、低温かつ良好な状態で保持される。復水器水貯蔵はループ挙動によって規模を決定し、継続運転の中で温かく化学的に濃縮された状態で保持されるため、その材料と処理の要件はデータセンターの復水器水貯蔵タンクよりも厳しい。
役割 | その容量は何のためか | どこに置かれるか | そのサイズを決めるもの |
補給水 | 塔の損失を補う | 処理・充填ラインにて | 蒸発、ドリフト、ブローダウンのバランス |
冷却水貯蔵 | 供給中断に耐える | 補給ラインにて | 水バランスに中断期間を乗じたもの |
凝縮水回収 | 廃液流を回収する | 蒸気段階または蒸発段階にて | 凝縮水生成速度と回収間隔 |
凝縮器水 | チラーから冷却塔へ熱を移動させる | 排熱ループ内にて | ループ保有量、制御バッファ、薬品管理限界 |
排熱ループとその運転保有量
回路内を移動しなければならないインベントリは、ループ自体の水側ホールドアップである。すなわち、凝縮器シェルとヘッダー、冷却塔の水槽、そしてそれらの間の配管とバルブである。バッファが機能するかどうかを決める特性は、循環流量と貯留容量の比率である。流量が容量の何倍にもなる場合、貯留部は1時間に何度も入れ替わり、その温度は独自の温度を保持するのではなく回路に追従する。同じループ内の同じタンクでも、流量スケジュールの変更によって特性は完全に変わるため、両者は一緒に記述する必要がある。詳細は凝縮器水貯留タンクのデータセンター向け資料に記載のとおりである。
· ループのホールドアップは配管と機器によって固定され、ストアは可変部分であり、凝縮水貯蔵タンクデータセンターについて詳述されている通りです。
· バッファストアは、凝縮水貯蔵タンクデータセンターについて詳述されている通り、負荷ステップの制限など制御目標に対してのみサイジングされます。
· 高い循環倍率は、凝縮水貯蔵タンクデータセンターについて詳述されている通り、ストアが温度を保持するのではなく回路温度に追従することを意味します。
· サンプリングと沈降には低流量ゾーンが必要であり、これは凝縮水貯蔵タンクデータセンターについて詳述されている通り、高ターンオーバーのストアと相反します。
· 起動時と停止時の流量は定常流量ではなく、凝縮水貯蔵タンクデータセンターについて詳述されている通り、多くの場合支配的なケースとなります。
回路挙動による有効容積のサイジング
この方法は、店舗が行わなければならないことから導き出されるものであり、サイトの他の場所で使用されている予備計算ではありません。ステップ1は固定インベントリです。凝縮器シェル、タワーバスン、および接続配管の水側保有量であり、これらのいずれも省略できません。ステップ2はバッファ要件であり、規定の負荷ステップと規定の継続時間に対する許容温度変動として表されます。ステップ3はケミストリーチェックであり、そのインベントリでタワーが到達する濃度と、ライニングおよび処理プログラムがそれを保持できるかどうかを問います。実際の計算では、データセンターの凝縮器用水貯蔵タンクのデータに置き換えます。
サイジング項 | 例示入力 | 使用方法 |
凝縮水流量 | 3,000 m3/h | 負荷ステップを質量流量に変換する |
負荷ステップ | 凝縮器流量の15パーセント | 蓄熱槽が吸収すべき熱を定義する |
ステップ継続時間 | 10分 | 流量を押し出された水の体積に変換する |
凝縮器温度上昇 | 5 K | 流量を吸収すべき熱に変換する |
許容蓄熱槽変動幅 | 1.0 K | 吸収熱を蓄熱槽体積に変換する |
結果としての蓄熱槽体積 | 約375 m3 | 固定保有量前のバッファ体積 |
固定回路保有量 | 約140 m3 | シェル、タワー水槽および配管 |
温水回路の水質と腐食
水が温かく、曝気され、同時に濃縮されているため、回路は到達しうる最も攻撃的な組み合わせに置かれ、貯蔵タンクはその組み合わせを最も長く保持する。実務上の帰結として、コーティング状態の確認は冷たい回路よりもここで頻繁に行われ、検査アクセスの重要性は冷たいタンクの場合よりも高い。ライニング鋼タンクでは、温かい濃縮回路におけるコーティングのホリデーは、冷たい飲料水タンクにおける同じ欠陥よりも迅速にアンダーカットおよびブリスターを生じるため、ホリデー検出および補修手順は、単に頻度を増やすだけでなく、より厳格でなければならない。これはデータセンターの復水貯蔵タンクのデータについて詳述されているとおりである。
· 溶存酸素は、凝縮器水貯蔵タンクデータセンターについて詳述されているように、タワーおよびループ内のあらゆる露出表面で補充される。
· 腐食速度は温度とともに上昇する。回路の高温端がライニングの負荷を決定する。凝縮器水貯蔵タンクデータセンターについて詳述されているとおりである。
· 濃縮により塩化物と硫酸塩が増加し、それがステンレス鋼を侵食します。詳細は復水器水貯蔵タンクデータセンター向けに記載されています。
· 堆積物下腐食は、温かい濃縮回路における通常の故障モードです。詳細は復水器水貯蔵タンクデータセンター向けに記載されています。
· 異種継手や支持部におけるガルバニック対が、局部的な侵食メカニズムを追加します。詳細は復水器水貯蔵タンクデータセンター向けに記載されています。
· 温水は酸素をあまり保持しないため、蒸気空間での湿潤・乾燥サイクルが依然として重要です。詳細は復水器水貯蔵タンクデータセンター向けに記載されています。
濃縮、ブローオフ、および処理の決定
塔が純水を蒸発させるにつれて、残った水中の溶解固形物が濃縮され、それらを安定した状態に保つ唯一の方法は、同じ割合で水を除去することです。サイクル数を上げるとブローオフが減少し、それによって水の消費量と排出量が減りますが、貯蔵タンクを含むループ全体が耐えなければならない濃度が上昇します。ここで、ライニングされたタンク内に大量の温かい濃縮水が存在することが、資産ではなく負債となります。なぜなら、堆積物、濃淡電池、腐食生成物がその中に蓄積するからです。したがって、この回路の処理は、データセンターの復水器水貯蔵タンク用の単一の薬品ではありません。
貯蔵設備周辺の配置とポンプ送水
タワーやチラーから離れた場所に設置されたタンクは、配管経路を増やして熱取得とポンプ揚程を増大させ、回路の他の部分とは異なる温度の水の体積を追加するため、貯蔵タンクが提供するために存在する混合を妨げることになる。ポンプ方式は、貯蔵タンクが水を入れたまま隔離された状態にならないように、また空気が閉じ込められる形でループがタンクを通して排水されないように、そして低流量のポケットが生じないように、構成する必要がある。並列セクションには、ループ流量を低下させることなく1つのセクションを隔離したままにする切替装置が必要であり、その隔離は凝縮器水貯蔵タンクデータセンター向けでなければならない。
· 貯蔵設備は、両方から離れた場所ではなく、冷却塔またはチラーのそばに配置してください。詳細は復水器水貯蔵タンクデータセンター向けに記載されています。
· 蓄熱槽が回路から遅れることなく混合するよう、接続配管を最小限に抑える。詳細は冷却塔水貯蔵タンクデータセンター向けの記載を参照。
· プラントを停止せずに点検のために一部区画を空にできるよう、ドレン排出経路を設ける。詳細は冷却塔水貯蔵タンクデータセンター向けの記載を参照。
· ループの流量を維持したまま一部区画を隔離できるよう、切替えを構成する。詳細は冷却塔水貯蔵タンクデータセンター向けの記載を参照。
· 蓄熱槽内での空気の滞留や低流量ポケットを防ぐポンプ配置を採用する。詳細は冷却塔水貯蔵タンクデータセンター向けの記載を参照。
温水回路の材料、および大規模な温水在庫の凍結リスク
亜鉛めっき鋼は、多くの場合、誤った理由で選ばれる選択肢である。亜鉛層は活性を維持しなければならず、凝縮器回路の温水端は一般に、亜鉛が母材鋼と歩調を保てる範囲外にある。凝縮器用水貯蔵槽は敷地内で最大の水体であるが、冬季には温かい水体ではない。プラントが停止し、冷却塔 basin が外気温にある状態では、暖房のない囲い内の貯蔵槽は長時間の停止中に凍結に近づき、ボルト締め鋼製タンク内の凍結した貯蔵槽はパネルを歪ませ、継ぎ目を開かせる可能性がある。これは凝縮器用水貯蔵タンクのデータセンター向け資料で詳述されているとおりである。
冷却塔および凝縮器の構成との結合、ならびに貯蔵チェックリスト
チラーがタワーを共有する並列凝縮器配置では、貯水槽は共用または機械ごとに分割される場合があり、その隔離配置によって、他の機械が稼働している間に1台の機械を保守できるかどうかが決まります。仕様書には、どの構成向けに書かれたものかを明記する必要があります。なぜなら、同じ容量でも、共用配置と機械ごとの配置では、冗長性も処理制御もまったく異なるからです。以下のチェックリストは、凝縮器水貯蔵の問い合わせに含めるべき項目であり、そこに挙げられた各項目は、どこかに書かれているかどうかにかかわらず、誰かが下さなければならない決定事項です。これは、データセンター向け凝縮器水貯蔵タンクのデータについて詳述したものです。
· 回路構成を明記してください。直接方式、一次・二次方式、または並列凝縮器方式であり、詳細は凝縮器水貯蔵タンクデータセンター用に記載されています。
· 冷却水貯蔵タンクデータセンター向けに詳述されているとおり、チラーの台数、定格、凝縮器流量、凝縮器温度上昇を記載してください。
· 冷却水貯蔵タンクデータセンター向けに詳述されているとおり、冷却塔の形式、水槽容量、設計アプローチ温度を記載してください。
· 冷却水貯蔵タンクデータセンター向けに詳述されているとおり、濃縮倍数とサイトが許容するブローオフ率を記載してください。
· 冷却水貯蔵タンクデータセンター向けに詳述されているとおり、補給水の水質と阻害剤および殺生物剤のプログラムを記載してください。
· 冷却水貯蔵タンクデータセンター向けに詳述されているとおり、貯蔵の役割（バッファ、デカップリング、沈降、サンプリング）を記載してください。
· 冷却水貯蔵タンクデータセンター向けに詳述されているとおり、冬季の最低外気温度とそれに対する凍結対策を記載してください。
· コンデンサ水貯蔵タンクデータセンター向けに詳述されている通り、セクション配置ならびに隔離および切替手順を記載すること。
よくある質問
Q1. 復水器水はプラント内のどこに存在しますか？
復水器シェルに入り、そこを出るときはより冷えていますがまだ温かく、冷却塔を通って熱が大気に放出され、タワーポンプを通って戻ります。この用途の貯蔵タンクは、データセンターの復水器水貯蔵タンクについて詳述されているように、中断に備えて別途確保される予備としてプラントのそばに置かれるのではなく、冷却塔やチラーのそばのその回路内に属します。
Q2. 補給水、冷却水貯蔵、復水回収とはどう違いますか？
補給水は、冷却塔が蒸発、飛散、ブローダウンによって失う分を補うものであり、冷却水貯蔵はその損失に備えて確保される予備であり、水収支に中断期間を掛けてサイズ決定されます。復水器水は復水器と冷却塔が運用する流体であり、消費されるものではなく、データセンターの復水器水貯蔵タンクのために確保されるものでもありません
Q3. 放熱ループの稼働インベントリはどのようにサイジングされますか？
次に、バッファ要件を、規定の負荷ステップと継続時間に対する許容温度変動として表現します。第三に、化学的チェックでは、そのインベントリで冷却塔が到達する濃度と、ライニングおよび処理がそれを保持できるかどうかを問います。循環流量と貯蔵容量の比率によって、貯蔵がバッファとして機能するか、単に回路温度に追従するかが決まります。これは、冷却水貯蔵タンクのデータセンターについて詳述されているとおりです。
Q4. 温かい回路では、どのような水質および腐食の問題が生じますか？
温度は反応速度を決定し、溶存酸素は使用中に陰極腐食を継続させ、濃度は溶液の腐食性を決定します。付着物下の腐食、結核状腐食、サポート部の隙間腐食、塗膜の欠陥部における早期のアンダーカットが予想されるため、検査アクセスの重要性は冷水タンクよりも高くなります。詳細はcondenser water storage tank data centerをご参照ください。
Q5. 濃縮とブローオフはどのように処理されますか？
冷却塔が清浄な水を蒸発させるにつれて残存固形分が濃縮されるため、数値を安定させるためにブローオフが必要であり、その流量は蒸発速度と許容される濃縮倍数から決まります。この用途の処理は、冷却塔が実際に到達する濃度に合わせて設計された阻害剤、殺生物剤、分散剤の組み合わせです。詳細はcondenser water storage tank data centerをご参照ください。
Q6. 貯蔵設備とそのポンプ設備はどのように配置されていますか？
貯蔵タンクは塔またはチラーのそばに設置されるため、接続配管は短くなります。長い配管は熱取得と、回路温度に対して遅れを生じる水量を増加させるからです。ポンプの配置は、貯蔵タンク内に水を残したまま隔離されないように、空気が閉じ込められないように、また低流量のポケットが生じないように構成されます。詳細はcondenser water storage tank data centerに記載されています。
Q7. 温水回路にはどの材料が適していますか？
鋼板上のガラス質ホーローは、通常の循環水質化学において閉ループ凝縮器回路に適しており、化学的範囲は約pH 3～11、耐用年数は少なくとも30年です。溶融結合エポキシは、より腐食性の高い水に対する代替手段であり、その化学的耐性ではなくポリマーの連続温度定格によって制限されます。詳細はcondenser water storage tank data centerに記載されています。
Q8. 寒冷気候では、なぜここで特に注意が必要なのですか？
プラントが停止し、タワー水槽が周囲温度にある状態では、暖房のない囲いの中にある大きな蓄熱槽は長時間の停止中に凍結に近づき、ボルト締めされた鋼製タンク内で凍結した蓄熱槽はパネルを歪ませ、継ぎ目を開かせる可能性があります。戦略は意図的に選択する必要があります。回路を循環させ続けるか、蓄熱槽とその配管をドレンして凝縮器水貯蔵タンクデータセンター用にするかです。
Q9. タワーおよび凝縮器の構成とどのように結合しますか？
一次・二次方式では、両側は別々の化学処理を持ち、蓄熱槽はそれが供給する側に属します。並列凝縮器方式では、蓄熱槽は共有されるか、機械ごとに分割される場合があり、その場合の隔離構成によって、他の機械が稼働している間に1台の機械を保守できるかどうかが決まります。詳細は凝縮器水貯蔵タンクデータセンター用に記載されています。
復水器水貯留はループの決定であり、予備の決定ではない。容量は回路の水側保有量、チラーと冷却塔の制御が必要とする制御バッファ、そして冷却塔のバランスにおいてサイトが許容する濃縮度によって設定される。補給水側と負荷が異なるのは規模ではなく状態である。すなわち、温かく、曝気され、同時に濃縮されているということであり、だからこそライニング仕様、処理プログラム、検査アクセスがここでは他のどこよりも重視される。仕様には濃縮度と温度を明記しなければならない。水の名称で選ばれたライニングは、その化学的性質ではなく、貯留槽で最初に失敗するからである。大規模な貯留における冬季凍結対策は図面上で決定しなければならない。プラント停止時に貯留槽は外気温環境下に置かれるためであり、データセンター向け復水器水貯留タンクの詳細として記載されている通りである。
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コンデンサ水貯蔵に関するお問い合わせについては、回路構成、チラーの台数と定格、コンデンサ水流量とコンデンサ温度上昇、冷却塔のタイプと水槽容量、補給水の水質とサイトが許容する濃縮倍率、インヒビターと殺生物剤のプログラム、貯蔵設備の負荷、セクション配置、および凍結対策を考慮した冬季の最低外気温度をお送りください。こちらからは、固定回路保有水量、規定の負荷変動に対するバッファ容量とその結果としての総保有水量、回路の水質と温度に基づいて作成したライニング仕様、隔離手順を含む配置およびポンプ方式、ならびに貯蔵設備の試運転および検査スケジュールを示すサイジング検討書を、データセンター向けコンデンサ水貯蔵タンクの詳細としてご返却いたします。
センターエナメルについて
石家荘正中科技有限公司（Center Enamel）は2008年以降、ボルト締め貯蔵タンクの設計と製作に専念する専門メーカーです。製品範囲には、ガラス融着鋼（GFS）タンク、溶融結合エポキシ（FBE）タンク、ステンレス鋼タンク、亜鉛メッキ鋼タンク、アルミニウムジオデシックドーム屋根が含まれ、EPC技術サポートとタンク付属品も提供しています。生産はISO 9001、ISO 14001、ISO 45001の下で行われ、製品範囲は用途に応じてNSF/ANSI 61、WRAS、CE、EN 1090、ISO 28765、AWWA D103-09、NFPAの認証を取得しています。同社は約200件の琺瑯特許を保有し、150,000 m2の生産拠点を運営し、年間約300,000枚の琺瑯コーティング鋼板を生産し、30,000件以上の設置プロジェクトを完了し、100か国以上にタンクを出荷しています。エンジニアリング設計能力は最大60,000 m3のタンク容量をカバーし、データセンター向け凝縮水貯蔵タンクのデータとして詳述されています。
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