データセンター用水タンクのサイジング：負荷から始める手法
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データセンター用水槽のサイズ決定：負荷から始める手法
データセンターの水タンクは、その用途が何であれ、すべて同じ4つのステップでサイズが決定される。第一に、用途とそれが満たすべき需要を特定する。第二に、支配的な流量と、その流量が適用される継続時間または時間枠を定める。これは、消防用水備蓄の場合は流量に継続時間を乗じたもの、冷却塔の補給水の場合は日次水収支に中断期間を乗じたもの、冷水貯蔵の場合は流量にシステムが許容できる温度上昇を乗じたものである。第三に、ポンプが到達できない容積を差し引く。吸込み口より下のデッドストレージ、最大設計水位より上の余裕高、および作業配置によって取り残される容積である。第四に、選択した形状が残りの容積を供給しつつ、アクセス、再充填、および点検をなお可能にすることを確認する。この方法が妥当であるのは、その中のすべての数値が明示された入力に遡ることができるからであり、それをレビュー可能にする規律とは、支配的なケースを書面で特定することである。なぜなら、タンクはその算術を満たしても、再充填速度、保守アクセス、またはポンプ室とのインターフェースにおいてなお失敗する可能性があるからである。データセンター水タンクサイズ計算のために。
1つのサイズ決定手法が3つの異なる負荷に適用できる理由
三つの役割は、設備ではなく計算を検討するまでは無関係に見える。消防予備水は一定時間流量を供給するため、その規模は需要と時間から導かれる。補給水貯蔵は供給が利用できない間に失われる水を補うため、その規模は損失率と中断時間から導かれる。冷水貯蔵は機器が停止している間に流量を吸収するため、その規模は流量と許容変動幅から導かれる。いずれの場合も、データセンターの水タンク規模計算には流量、期間、量が存在する。
まず負荷を確定させることで、計算が逆順に行われるのを防ぎます。敷地に合わせて選んだ直径から出発する設計者は、容積を算出し、次にその容積を必要とする負荷を探すことになりますが、その結果は図面では弁明できてもレビューでは弁明できません。負荷から出発すれば毎回同じ4つのステップが得られるため、データセンター用水槽サイズ計算のために水槽ごとに方法を再発明するのではなく、手法を再利用できます
ステップ1：負荷と支配的な需要を明確にする
負荷とは、水槽が何を行うか、それが不足した場合に何が起こるかを簡潔に述べたものであり、前書きではなく計算の最初の行です。防火用水の場合、それは設計が要求する継続時間にわたる消防ポンプでの流量です。補給水貯蔵の場合、それは供給が利用できない期間のプラント水損失を補うことです。冷水貯蔵の場合、それはデータセンター用水槽サイズ計算のためにチラー停止中にループ流量を維持することです
支配的な要求とは、最も馴染みのあるケースではなく、最大の必要容量を生み出すケースである。プロジェクトにスプリンクラー要求とスタンドパイプ要求の両方がある場合、両者は比較されるのではなく、それぞれ独自の継続時間で評価される。冷却プラントに夏季ピークの水バランスと年間平均がある場合、ピークが容量を支配し、平均が運用コストを支配する。ケースを明示することで、より小さなケースがデータセンター用水タンクサイズ計算の設計となることを防ぐ
ステップ2：支配的な流量と継続時間を確定する
レートと期間が総需要を生成し、各義務はそれらを異なる方法で生成する。消防用水槽は、スプリンクラーまたはスタンドパイプの設計流量に占有用途が要求する継続時間を乗じ、ホース許容量はそれ自体のより短い期間にわたって保持された後に加算される。補給水槽は、蒸発、飛散、ブローダウンの日次水収支に想定中断時間を乗じる。冷水槽は、データセンターの水タンクサイズ計算のために、保持される流量に許容変動幅を乗じる。
以下の数値は、各手法の計算過程を示すための例示的な入力値です。プロジェクト要件でも標準値でもなく、実際の計算では、データセンター用水槽のサイズ計算のために、サイト固有の設計流量、冷却塔の性能データ、および許容変動幅を使用します。
負荷 | 支配的な割合 | 期間または時間枠 | 総需要 |
消防予備水量 | 設計流量にホース許容量を加えたもの | 在館時間の継続時間 | 割合×継続時間の合計 |
冷却塔の補給水 | 蒸発、飛散、ブローダウン | 想定される中断 | 日損失×中断時間 |
冷水貯蔵 | イベント中に流れるループ流量 | オフライン期間または許容上昇 | 流量×許容変動幅 |
ステップ3：ポンプが到達できない分を差し引く
総需要はタンクが供給しなければならない容量ではなく、すべての負荷に対して3つの控除が適用されます。これらは負荷ではなくタンクに属するものだからです。デッドストレージは吸込み口または最低取水レベルより下の容量で、平底や浅い設計では大きくなります。フリーボードは最大設計水位とシェル上部の間の容量です。ストランデッドボリュームは、データセンター用水タンクサイズ計算において配置上使用不可能となる水の量です
計算は単純ですが、設計者が予想した余裕よりも控除が通常小さいため、計算をしない誘惑に駆られます。それでも実行する必要があります。なぜなら、消火ポンプや充填ポンプが実際に供給できる数値こそが、計算が裏付けなければならない数値だからです。控除によって答えが変わる場合は、データセンター用水タンクサイズ計算のために控除を引き下げて議論するのではなく、形状を見直してください
· デッドストレージ：データセンター用水タンクサイズ計算のための吸引口または最低取水レベルより下の容積
· フリーボード：データセンター用水タンクサイズ計算のための最大設計水位より上のシェル容積
· 取り残し容積：データセンター用水タンクサイズ計算のための内部障害物の背後の水
· 堆積物許容量：データセンター用水タンクサイズ計算のための次回清掃前に堆積する深さ
· 各控除をデータセンター用水タンクサイズ計算のためのシェル容積のパーセンテージとして記載する
ステップ4：形状、アクセス、再充填を確認する
ステップ4は、一見完了したように見えた計算がそうではないと判明する段階です。形状チェックでは、選択された直径と高さが控除後の有効容積を生み出すことを確認します。これはスプレッドシートではなく図面に基づいて行われます。アクセスチェックでは、満水時に人が内部、ノズル、計器に到達できることを確認し、板厚の重量を節約するためだけに選ばれた直径を排除します。再充填チェックでは、データセンター用水槽サイズ計算で想定された期間内に水槽を復元できることを確認します。
これらのチェックは、サイジング計算を引用依頼から切り離します。想定された速度で再充填できない容量は、その容量がいくらであっても予備ではなく、点検できないタンクは、運用計画が前提とする意味では保守可能ではありません。どちらの失敗も、サイジング時には修正が安価ですが、データセンター用水タンクのサイズ計算において建設後は高くつきます
計算例：消防予備
この計算例は説明用の入力のみを使用しています。毎分900ガロンを120分間流す設計流量は、総需要108,000ガロン、約409立方メートルになります。直径9.0m、高さ8.0mの殻は公称約509立方メートルを提供し、控除後も有効容量は要件を上回ります。この演習は手順の順序を示すものであり、データセンター用水タンクのサイズ計算におけるプロジェクトの答えではありません
項目 | 参考値 | 根拠 |
設計流量と継続時間 | 900 gpmで120分間 | 参考入力 |
総需要量 | 108,000 gal、約409 m3 | 流量×継続時間 |
公称胴体容量 | 約509 m3 | 高さ9.0 m×8.0 m |
デッドストレージが少ない | 約19 m3 | 63.6 m2の床面積に対して0.30 m |
余裕高が少ない | 約29 m3 | 63.6 m2の床面積に対して0.45 m |
有効容量 | 約461 m3 | シェルから控除を差し引いたもの |
計算例：冷却塔の補給水予備
2番目の例では、毎時1,200立方メートルを循環する冷却塔を使用し、蒸発率0.8パーセント、ドリフト率0.1パーセント、ブローダウンは4サイクルの濃縮倍数で設定されています。この損失率を想定中断時間に適用し、その後控除が行われます。最も重要な確認は最後にあります。毎時30立方メートルの補給ラインでは、想定された中断時間よりも長い1日未満で容量が回復するため、データセンターの水タンクサイズ計算では補給の仕組みが決め手となります
項目 | 参考値 | 根拠 |
循環流量 | 1,200 m3/h | 説明用の入力値 |
蒸発量とドリフト量の合計 | 10.8 m3/h | 流量の0.8%に0.1%を加えたもの |
ブローダウン | 3.6 m3/h | サイクルごとの損失から1を引いたもの |
総損失率 | 14.4 m3/h | 3つの損失の合計 |
中断時の予備量 | 約691 m3 | 48時間後の損失率 |
有効容量、再充填確認 | 約660 m3、30 m3/h充填 | 控除、その後回収 |
計算例：冷水貯蔵タンクのサイジング
3番目の例では、マシンがオフラインの間に毎時500立方メートルを店舗内に通し、30分間にわたって3ケルビンの温度変動が許容されます。吸収すべきエネルギーは、流量に水の比熱と許容変動を掛けたものであり、必要な体積は成層が保持できる有効温度差から導かれます。計算は、データセンターの水タンクサイズ計算に対して成層の規定がそれを支えることを確認して締めくくられます
項目 | 例示値 | 基礎 |
流れと許容変動 | 500 m3/h、30分間で3 K | 例示的な入力 |
吸収すべきエネルギー | 約3.14 GJ | 流量、比熱、変動幅 |
使用可能な温度差 | 5 K | 貯蔵槽が保持する成層 |
必要容量 | 約150 m3 | エネルギーを比熱と温度差で割ったもの |
形状と成層の確認 | 9.0 m × 3.5 m、ディフューザー配置 | 容積、保護される温度差 |
計算後に不合格となる確認項目と、計算の提示方法
繰り返し発生する失敗は、名前を付けるに値するほど一貫している。想定された中断時間内に容量を回復できない補充率が最も一般的であり、これはタンク容量と充填ラインが通常異なる関係者によってサイジングされるためである。図面上では十分な保守アクセス用クリアランスが配管ルーティングによって妨げられることが2番目である。地質調査報告に対して確認されない基礎の前提が3番目である。プラントインターフェースと一致しないノズルスケジュールが、データセンター用水タンクサイズ計算における4番目である。
計算をレビュー担当者に提示する際は、長さよりも構成が重要です。まず入力値とその出典を示し、次に一行ずつ検証できる形で計算式を示し、続いて導出結果と支配的なケースを一文で明示し、最後に4つの確認項目とその結果を示します。仮定を測定値として提示すると、データセンター用水槽のサイズ計算において最も早く信頼を失います。
· まず入力値、出典、およびデータセンター水槽サイズ計算のための仮定である場合はそのラベル
· 計算式を完全に表示し、データセンター水槽サイズ計算の各行で単位を引き継ぐ
· データセンター水槽サイズ計算のために、各控除がシェル容積に占める割合を記載
· データセンタ用水槽サイズ計算のために生成される容量の横に、1文で支配的なケースを記載
· データセンタ用水槽サイズ計算のための補充、アクセス、基礎、インターフェースのチェックと合否結果
プロジェクトケーススタディ
この用途の参考納品事例で、検証済みプロジェクトライブラリから引用。マッチレベルC。混合サイズの複数水槽納品で、分割または区画化された容量が水槽ごとの内訳に対して総量としてどのように表現されるかを示すために引用。この記事の計算例の入力としては使用されない。それらの例のすべての数値は、データセンタ用水槽サイズ計算について詳述されているように、方法を実証するための例示的な入力である。
プロジェクトID | 国 | 製品 | 容量 | 水槽数 | 寸法 | 完了 | 供給範囲 |
MDV-POT-11672 | モルディブ | ガラス融着鋼（GFS）ボルト締めタンク | 11,672 m3 | 23 | 混在径：φ9.94 × 10.2 m、φ9.17 × 9.0 m、φ10.7 × 10.8 m など、23基のタンク | 利用可能な情報源には記録なし | 記録なし |
混合サイズの複数タンクによる配送。分割または区画化された容量が、タンクごとの内訳に対して総量としてどのように表現されるかを示すために引用されている。これは本記事の計算例への入力としては使用されない。それらの例のすべての数値は、データセンターの水タンクサイズ計算について詳述されているように、手法を実証するための例示的な入力である。
よくある質問
Q1. なぜ1つのサイジング手法が3つの異なる用途にわたって機能するのか？
なぜなら、各用途はタンクが供給しなければならない流量、期間、量に還元されるからである。消火用水は一定時間の流量を供給し、補給用貯水は中断時の損失率をカバーし、冷水貯蔵は停止期間中の流量を担う。データセンターの水タンクサイズ計算について詳述されているとおりである。
Q2. なぜ用途を特定することが最初のステップなのか？
義務が計算の目的と不足した場合の結果を決定し、両方が支配的な需要を駆動するためです。また、データセンターの水タンクサイズ計算のために、サイトに合わせて直径を選び、それを正当化する義務を見つけるという逆のアプローチを防ぎます
Q3. 支配的な流量と継続時間はどのように設定されますか？
タンク標準ではなく設計基準からです。消防予備水量はスプリンクラーまたはスタンドパイプの設計流量と用途が必要とする継続時間を取ります。補給水貯蔵は日次水収支と想定される中断を取ります。データセンターの水タンクサイズ計算のための冷水貯蔵
Q4. ポンプが到達できない水はどのように差し引かれますか？
タンク自体に属するものであり、デューティには属さないため、すべてのデューティに3つの控除が適用されます。吸引口または最低取水レベルより下のデッドストレージ、最大設計水位より上のフリーボード、および内部障害物の背後に取り残される容積です。データセンター用水タンクサイズ計算のためにタンクが定期的に清掃される場合、堆積物許容量が追加されます
Q5. なぜ形状、アクセス、再充填が最後なのですか？
幾何学的検証により、直径と高さが控除後の有効容積を生み出すことが確認される。アクセス検証により、満水のタンク内で人が内部およびノズルに到達できることが確認される。再充填検証により、想定された中断時間内にタンクを復旧できることが確認される。これはデータセンターの水タンクサイズ計算で最も頻繁に失敗するチェックである
Q6. 防火用水のサイズ設定例はどのように機能するか？
この例示的な計算例では、設計流量900 gpmに120分を掛けて108,000ガロン、すなわち総需要量約409立方メートルを得る。直径9.0 m、高さ8.0 mの胴体では公称約509立方メートルとなり、そこからデッドストレージ19立方メートルと29立方メートルをデータセンターの水タンクサイズ計算のために控除する
Q7. 冷却補給水のサイズ設定例はどのように機能するか？
この例では、1時間あたり1,200立方メートルの循環量で、蒸発率0.8パーセント、飛散率0.1パーセント、濃縮倍数4回で設定されたブローダウンにより、1時間あたり合計14.4立方メートルの損失が生じます。これはデータセンターの水タンクサイズ計算の詳細です。
Q8. 冷水貯蔵のサイズ計算例はどのように機能しますか？
この例では、機械がオフラインの間に1時間あたり500立方メートルを処理し、30分間に3ケルビンの変動が許容され、約3.14 GJを吸収します。これを水の比熱と有効な5ケルビンの温度差で割ると、データセンターの水タンクサイズ計算において約150立方メートルの貯蔵量になります。
Q9. 計算が完了した後、何が確認されますか？
実務上の4つの事項。補充率は想定される中断時間内に容量を回復できなければならない。保守アクセスは満水タンクの内部、ノズル、計器に到達できなければならない。基礎荷重は地質調査報告書に照らして確認しなければならない。ノズルスケジュールはデータセンター用水タンクサイズ計算におけるプラントインターフェースと一致しなければならない
Q10. 計算はレビュー担当者にどのように提示すべきか？
まず入力項目を、それぞれの出典とともに示し、仮定である場合は仮定として明記する。次に計算過程を完全に示し、単位を各行に通す。控除項目については、それぞれが胴体容量の何割に相当するかを示す。支配的なケースを一文で明示し、データセンター用水タンクサイズ計算のための4つの確認事項を示す
データセンターのタンク容量算定において、説明可能な計算はどの用途でも同じ4つのステップを踏む。用途とその支配的な需要を明示し、流量と期間を設定し、ポンプが到達できない容積を差し引き、その後、形状・アクセス・再充填を確認する。レビュー担当者が検証できる計算と、単に数値を示すだけの計算を分ける規律とは、支配的なケースを文書で明示することである。なぜなら、タンクは算術的には要件を満たしても、再充填速度、保守アクセス、またはポンプ室とのインターフェースで失敗する可能性があるからだ。その後に続く修正は、より大きなタンクであることは稀である。むしろ多いのは、より小さな差し引き、異なる直径、より大きな充填ライン、またはシェル建設前に確定されるノズルスケジュールであり、これら4つはすべて、データセンター水タンクサイズ算定において、建設段階よりもサイジング段階で得る方がはるかに安価である。
エンジニアに相談する
各タンクの負荷、媒体および水質の制限値、使用している設計基準または算出予定の要求値、想定する継続時間または中断期間、冷水負荷に対する許容温度変動、アクセス経路を含む利用可能な敷地占有面積、充填ラインの配置と流量、ならびに地盤工学および基礎情報を送付してください。各タンクについて、入力値とその出典、計算過程の全文、死水容量および余裕高の控除とその胴体容積に対する割合、支配ケース名、結果を導く形状、再充填およびアクセスの確認、ならびにデータセンター用水タンクサイズ計算にインターフェースが要求するノズルスケジュールを示したサイジング計算を返却します。
センターメールについて
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造に専念してい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、さらに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のタンク容量に対応しており、データセンター用水タンクサイズ計算について詳述されています。
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