加圧式冷水貯蔵タンクと大気圧タンク：どちらを選定すべきか
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加圧冷水貯蔵タンクと大気圧タンク：どちらを選定すべきか
加圧式冷水貯蔵タンクと大気圧タンクの選択は、容器の決定である前に水理的な決定です。加圧式ユニットは圧力境界の内側に位置し、より厳密な供給温度制御、同じ冷却負荷に対するより小さな設置面積、そして酸素混入の少ない閉回路を実現します。大気圧ユニットは立方メートル当たりのコストが低く、検査や修理が容易です。回路がすでに大気圧以上で運転されている場合は加圧式を指定し、プラン高さと資本予算が優先される場合は大気圧式を指定してください。
ほとんどのデータセンター冷却ループはすでに圧力がかかっています。冷水はコイルを通って上昇し、戻り主管を通って下降し、ポンプは建物の高さに抗して作動します。ループが加圧されると、その中に貯蔵容器を追加することで容器の分類が変わり、議論は立方メートルから圧力クラスへと移ります。
2つの選択肢の価格を見積もるチームは、しばしばベッセルの請求書で止まってしまう。より大きなコストは後からやってくる。配管と承認が必要なリリーフライン、メイクアップガスを備えた窒素レギュレーター、より重いシェル、そして圧力境界に伴う検査間隔である。一方、大気圧タンクにはベント、システムを排水しないレベル戦略、そしてポンプが既に受けている水柱に対する計画高さが必要である。
本記事では、2つの構成を並べて比較し、実際に使用しているループに適合させられるようにする。
1. 両者の実際の違い
どちらのベッセルも冷水を保持し、どちらも成層化されている。違いは、何が水を押さえているか、そしてポンプが停止したときに何が起こるかである。
1. 圧力源。加圧式冷水貯蔵タンクは、システムポンプによって、また多くの場合屋根上の窒素パッドによって大気圧より高く維持されるため、ガス空間が圧力を保持し、調整が必要となります。大気圧タンクは通気されており、その底部の圧力は水柱の静水頭のみです。
2. 蒸気空間。密閉シェルは、水の膨張を吸収し酸素の侵入を低く抑える有限のガス体積を持つため、調整器の故障位置が設計入力となります。
3. ポンプとタンクの接続部。加圧オプションでは、ポンプ吐出しがシェルに直接接続されます。大気圧タンクでは、設計者は通常、ポンプの横または下にタンクを配置し、戻り水が落下して流入することを許容します。
4. 検査クラス。通気型シェルはマンホールを開けて検査する。密閉型シェルには、規格に適合する閉止部と、適用規則で定められた検査範囲が必要である。
2. 立方メートルあたりの冷却能力
同じタンク容量でも、両方の構成で同一の冷却能力が得られるわけではない。有効深さと混合損失が異なるためである。
· 常圧タンクは通常、より大きな有効深さで運転される。通気型タンクは定義されたオーバーフロー液位まで充填されるのに対し、加圧型シェルはその容積の一部をガスとして確保するためである。
· どちらも入口混合によって制限され、圧力クラスではなく5～7KのΔTで運転されます。
· ポンプが運転していない状態での吐出流量が両者の分かれ目です。大気圧タンクは重力ヘッドのみですが、加圧タンクはループ圧力が背後にあります。
· 供給kWhあたりの熱損失はどちらも小さく、短く幅広のシェルでは確認する価値があります。
寸法 | 加圧冷水貯蔵タンク | 大気圧冷水タンク |
底部の圧力 | ガスパッド＋満水水柱 | 水柱のみ、タンクは通気 |
シェル内の水量 | 最大運転レベル以下 | 定義されたオーバーフローレベルまで |
有効ΔT | 5～7 K | 5～7 K、全深さ使用可能 |
ポンプなしの排出流量 | 利用可能なループ圧力 | 重力ヘッドのみ |
リリーフおよびガス設備 | 必要 | 不要 |
内部検査 | コードクロージャ、スケジュール済み | マンホール、簡単 |
3. コスト、スケジュール、設置
容器の請求額は圧力クラスが示すほどには変わらない。残りは付属機器が決める。
5. シェルとコーティング。ガス空間と圧力閉止を備えた密閉シェルは、ボルト締めまたは溶接された開放タンクよりも立方メートルあたりのコストが高いが、エナメルまたは溶融結合エポキシの内装が両方に役立つ。
6. 付属機器が加圧オプションを担う：レギュレーター、リリーフバルブ、安全な排出先へのライン、圧力伝送器、検査プログラム。
7. 輸送と床荷重。密閉シェルはより重く、常に最も広い部材で輸送できるとは限りません。ボルト締めの大気圧タンクは現場での組み立てが速いことが多く、一方で高い大気圧水位はスラブに大きな静的荷重をかけます。
4. 安全性と故障モード
どちらの選択肢もリスクを抱えており、設計が適切であればどちらの故障もありふれたものです。
· 密閉シェルにおける過圧は、密閉されたガス空間への膨張、または閉止故障したレギュレーターに起因します。最悪の想定ケースに対して安全弁を選定することが標準的な対策です。
· 大気圧タンクにおける液位喪失はより一般的な事象です。開放ベント、液位制御の故障、または開いたままのドレンによってシェルが急速に空になるため、そこでは液位指示と高低アラームが最も重要です。
· 開放タンク内への酸素の侵入は腐食と殺生物剤の需要を促進します。窒素パッドはそれを低減しますが、維持するためのガス供給が追加されます。入口ディフューザーと戻り速度制限により、温度躍層がシェル内に保たれます。
5. 選定チェックリスト
プラントが決定する順序でリストを進めてください。データシートに記載されている順序ではありません。
8. 現在、ループはどの圧力で運転されていますか？ポンプがすでにタンクノズルで大気圧以上を供給している場合、加圧経路の方が変更が小さくなります。
9. 同じ容量のベント付きタンクのための計画高さはありますか？大気圧シェルは通常、より幅広ではなくより高くなり、低酸素閉ループは湿気の多いプラントルーム内の開放ベント付きタンクよりもシェルに優しいです。
10. 緊急経路はポンプが運転していなくても流量が必要ですか？重力供給貯蔵には利点があります。ループ圧力供給貯蔵は、ポンプが緊急バス上にある場合に利点があります。ガスパッドを維持する担当者も指名されるべきです。
技術仕様
パラメータ | 加圧オプション | 大気圧オプション |
設計圧力 | プロジェクト仕様書に規定され、最悪ケースの使用圧力を上回る | 大気圧、静水柱のみ |
設計温度 | プロジェクト仕様書に規定され、ドレンおよび停止を考慮 | 同じ |
シェルタイプ | 閉止可能な溶接シェル、閉止は適用規則に準拠 | 溶接またはボルト締め水タンク |
内面 | 水質に応じたエナメルまたは溶融結合エポキシ | 同じ処理アプローチが適用される |
逃し装置 | ポンプの締切圧および膨張に対応したサイズ | 未装着 |
ガスパッド | 不活性ガス調整、故障位置を明記 | ベント付き、パッドなし |
アクセス | 内部検査用のコード閉止およびプラットフォーム | 地上レベルのマンホール |
プロジェクトケース
両方のタンクファミリーは同じCenter Enamel工場で製造され、納品記録は溶接シェルが適合する場所を示している。
プロジェクト | 製品 | 範囲／寸法 | 完了 |
中国河南省 畜産廃水 | 05 溶接炭素鋼タンク | 各種サイズのタンク3基、合計4,691 m³ | 2022-04 |
その範囲は比較のショップ側を示しています。つまり、プロジェクト仕様に合わせて製作された溶接シェルを、異なるサイズの3つのユニットとして納品し、板、溶接、コーティングの記録をシェルに対して保持します。溶接構造は閉鎖シェルのケースに適しています。なぜなら、シェルは現場ではなく工場で閉鎖されるからです。
水・廃水部門で納品した参考プロジェクトにはこのタイプの溶接タンクとボルト締めタンクが含まれていますが、データセンターTESの範囲も同じ基準で設計されています。
Center Enamelのエンジニアリング能力
センターエナメル（石家荘正中科技有限公司）は、2008年からボルト締め貯蔵タンクの設計と製造を行っています。中国初のガラス融着鋼（GFS）タンクメーカーとして、同社は約200件のエナメル関連特許を保有し、年間約30万枚のエナメル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カ国以上にタンクを供給しています。生産能力を高めるために新たに150,000 m²の生産拠点が追加され、単一タンクは最大60,000 m³まで供給可能です。製造はISO 9001およびISO 45001の下で運用され、製品認証にはNSF/ANSI 61、WRAS、FDA、LFGB、CE（EN 1090）、ISO 28765、FM、BSCI、EUROCODEが含まれ、用途に応じてAWWA D103-09、AWWA C550、NFPAを参考に設計されています。
2つの製品ライン、1つの工場
· 同じ工場で両方の製品ラインを製造できます。大気圧貯蔵用のボルト締めパネルと、加圧クラス用の溶接シェルです。したがって、両者の比較はサプライヤーの比較ではなく、スコープの比較になります。
· 大気圧シェルは輸送コストが低く、設置も迅速ですが、加圧溶接シェルはその代わりに設置面積が小さく、水理ネットワークがよりコンパクトになります。
· 河南省の水産養殖向け溶接スキーム（3タンク、4,691 m³、2022-04）は、中容量における当社の溶接シェル作業の参考事例です。
よくある質問
Q1: データセンターのTESには、常圧タンクの方が常に安価ですか？
A1: 通常は容器本体は安価だが、より高い基礎、液位制御および警報設定、ベントアセンブリ、追加の床面積を含める必要がある。ループがすでに加圧で運転されている場合、加圧オプションは別個の加圧スキッドを回避できる。
Q2: 常圧タンクを既存の加圧ループに後付けできますか？
A2: インターフェース設計が必要です。ベント付きリターンまたは圧力平衡型メイクアップ接続、さらに既存ポンプが依然としてピーク流量を供給できることの確認が含まれます。実際には、容器の発注前に水理検討を行います。
Q3: どちらの構成が成層化をよりよく保護しますか？
A3: どちらも圧力クラスではなく、入口形状に依存します。入口流速を約0.5～1 m/sに制限したディフューザー、低レベルリターン入口、および内部バッフルが機能します。
Q4: 加圧式冷水蓄熱タンクには逃し弁が必要ですか？
A4: はい。逃し負荷は通常、密閉シェルへのポンプ吐出と熱膨張の最悪の信頼できるケースであり、吐出は所有者の承認を得た承認済みの場所に排出されます。
Q5: 両者の断熱はどのように異なりますか？
A5: 材料は同じです。どちらも標準で耐候ジャケット付きのミネラルウールを使用します。重要なのは、支持部のコールドブリッジと屋根貫通部の防湿シールです。
Q6: コーティング損傷後の修理が容易なのはどちらですか？
A6: 大気圧タンクです。内部が開放されているため、修理に閉鎖や圧力クリアランスが不要です。溶融結合エポキシは現場修理が可能ですが、アクセスと硬化条件が作業手順を左右します。
Q7: どちらの選択肢でも、図面セットには何を含めるべきですか？
A7：最大および最小運転レベル、速度を伴う入口および出口ノズル位置、レベル制御戦略、リリーフまたはベント経路、サポート部の断熱、およびスラブ荷重。
加圧式か大気圧式かの貯蔵については、唯一の正解があるわけではなく、与えられたループごとに一つあるだけです。プラントがすでに大気圧以上で送水しており、小さな設置面積で供給温度を制御する必要がある場合には、加圧式冷水貯蔵タンクが適しています。一方、予算と計画高さが優先され、非常時経路が重力ヘッドを受け入れられる場合には、大気圧タンクのほうがより簡素な仕様です。決定的な入力条件は、タンクノズルにおける圧力、有効なΔT、ポンプが運転していないときの吐出流量、そしてガスパッドを誰が維持管理するかです。
エンジニアに相談する
タンク接続部のループ圧力、部分負荷時のチラーの稼働時間、および利用可能なプラン高さをお送りいただければ、両構成についての容量とΔTの計算、指標となるシェルタイプ、およびそれぞれに必要な補助機器リストを返信いたします。既存の仕様書があれば共有してください。図面を確定する前に、それがどの構成を示唆するかをお伝えします。
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