Бак холодной воды для центра обработки данных: параметры проектирования и планирование мощности
Создано Сегодня
Резервуар холодной воды центра обработки данных: параметры проектирования и планирование ёмкости
Резервуар для хранения охлаждённой воды в центре обработки данных планируется исходя из шести параметров: полезный ΔT, полезная доля, запасённая энергия на кубический метр, время пребывания, температура воды на входе и высота компоновки. Полезная ёмкость составляет 70–90 % от теоретической, вода запасает около 1,163 кВт·ч на кубический метр на кельвин, а окно 5–7 K даёт 6–8 кВт·ч на кубический метр. Время пребывания регулируется скоростью на входе 0,5–1 м/с, а не объёмом. Высота задаёт статический напор, который несут насосы и граница сосуда, поэтому её следует учитывать при исследовании компоновки, а не только на чертеже сосуда.
Планирование мощности резервуара для хранения начинается как арифметическая задача и примерно на середине превращается в задачу компоновки. Нагрузка и тариф дают значение в киловатт-часах, разность температур даёт объём, и этот объём должен разместиться на площадке, под путём крана, за насосной станцией и в фундаменте, возводимом в увязке с оболочкой здания.
Прорабатывайте приведённый ниже список параметров в этом порядке, поскольку каждый пункт влияет на следующий: температура, энергия, геометрия, высота, затем количество агрегатов.
Полезная разность температур и температура воды на входе
Температурный диапазон резервуара холодной воды для центра обработки данных — это первое решение, и чиллер ограничивает его в той же мере, что и ИТ-оборудование.
· Установите полезную ΔT в пределах 4–7 K. Обычно используется диапазон 6 K от 5 °C до 11 °C; расширение до 7 K сокращает объём примерно на 15%, но температура обратной воды должна быть приемлема для теплообменников и испарителя.
· Зафиксируйте температуру воды на входе на уровне 4-6 °C. Это уставка температуры воды на выходе чиллера, ограниченная рабочим приближением машины. Чиллер, который не может удерживать 4 °C в расчётный день, заряжает бак до более тёплого уровня и незаметно снижает полезную ёмкость.
· Сохраняйте одно окно для зарядки и разрядки. Бак, заряженный при 5 °C и разряжаемый при 7 °C, теряет разницу дважды: один раз в хранилище и один раз в трубе.
· Резервируйте 2 K запаса на смешивание. Подача, выходящая из бака при разрядке, должна находиться в диапазоне 6-8 °C, чтобы смешивание в общей трубе никогда не поднимало контур выше входного диапазона ИТ.
Температура на входе — параметр, который деградирует быстрее всего. По мере масштабирования башен и увеличения недогрева с сезоном чиллер перестаёт выдерживать 4 °C, и эффективный объём сокращается без чьего-либо вмешательства в уставку.
Доля полезного объёма, резервы и запасённая энергия
Теоретическая ёмкость бака холодной воды для центра обработки данных рассчитывается просто; полезная ёмкость — это то, что установка действительно может отдать, и именно разрыв между ними определяет объём проектных усилий.
1. Запишите уравнение энергии один раз. Q = V × ρ × cp × ΔT, где для воды cp ≈ 4,186 кДж/кг·К и ρ ≈ 1000 кг/м³, что составляет около 1,163 кВт·ч на кубический метр на кельвин, поэтому при окне 6 К запасается примерно 7 кВт·ч на м³ до учёта потерь.
2. Примите полезную долю в размере 70–90%. Перемешивание на входе, термоклин и постоянный теплоприток составляют остаток; высокие корпуса с мощным чиллером находятся на нижней границе диапазона.
3. Добавьте верхние и нижние резервы. Несколько процентов объёма с каждого конца удерживают термоклин вдали от патрубков, и это самая дешёвая ёмкость, которую проект купит.
Планируйте в единицах, которые потребляет установка: охлаждение, подаваемое в киловатт-часах в часы пик, а затем считайте в обратном порядке. Это сохраняет честность разговора, когда позже добавляется второй резервуар.
Время удержания, скорость на входе и геометрия
Время удержания звучит как технологический параметр, но в резервуаре холодной воды центра обработки данных оно определяет поведение корпуса, пока тот стоит заполненным.
· Ограничьте скорость на входе до 0,5–1 м/с. Диффузор распределяет струю; выше этого предела она пробивает тёплый слой и перемешивает весь корпус за одну зарядку.
· Оценивайте высоту и объём вместе. Высокая оболочка даёт больше полезной глубины на кубический метр, но требует более крупного кранового подъёма; широкая приземистая оболочка легче заполняется и труднее стратифицируется.
Практическое следствие состоит в том, что геометрия определяется диффузором и графиком, а не заявленным объёмом, и эти два ответа часто различаются на несколько сотен кубических метров.
Высота компоновки, статический напор и планирование нескольких резервуаров
Высота — это параметр, который влияет на всю остальную механическую конструкцию, поскольку столб воды представляет собой мёртвый груз в гидравлической системе.
· Высота определяет статический напор. Столб воды высотой 20 м создаёт давление примерно 196 кПа у основания, которое должны выдерживать насосы, корпус и любые патрубки внутри границы давления.
· Давление у основания определяет конструкцию сосуда. Внутри границы давления системы толщина стенки, усиление патрубков и настройка предохранительного клапана определяются этим напором, а применимые нормы и проект соответствуют согласованным в спецификации проекта и договоре.
· Предпочитайте более короткий корпус, когда это позволяет компоновка. Это снижает нагрузку на фундамент, уменьшает массу поднимаемого краном груза и оставляет запас по высоте для второго агрегата.
· Планируйте параллельные агрегаты. Два резервуара половинного размера вмещают тот же объём, изолируются по отдельности для inspection и позволяют второму прибыть на более позднем этапе.
Параллельные корпуса также меняют эксплуатационную картину: один можно опорожнить и осмотреть, пока другой несёт нагрузку, что и требуется для окна технического обслуживания, когда возможность параллельного обслуживания заложена в проектные основы.
Техническая спецификация
Параметр | Типичное значение или выбор | Эффект проектирования |
Полезная ΔT | 4-7 K, зарядка с 5 °C до 11 °C | Запасённая энергия на кубический метр |
Температура воды на входе | 4-6 °C от чиллеров | Скорость заряда и подход чиллера |
Температура подачи при разряде | 6-8 °C | Запас на смешивание для ИТ-диапазона |
Полезная доля | 70-90% от теоретического | Общий объём для заданной нагрузки |
Плотность запасаемой энергии | ≈ 1,163 кВт·ч на м³ на К | Оценка объёма на стадии концепции |
Скорость на входе | 0,5-1 м/с через диффузор | Качество термоклина |
Количество блоков | Один или два параллельно для осмотра | Изоляция, поэтапный ввод, обслуживание |
Пример проекта
Наши выполненные референсные проекты в сфере водоснабжения и водоотведения включают крупные многоблочные заказы, сдаваемые поэтапно в течение нескольких лет, в том числе указанные ниже установки. Объём TES для центров обработки данных проектируется по тем же стандартам.
Сводка по проекту
Проект | Продукт | Ёмкость | Габариты | Завершение |
Китай (Синьцзян) - промышленные сточные воды (P-K) | 01 Болтовой резервуар GFS | 30 469 м³ в 27 резервуарах | Смешанные диаметры | 2023-2026 |
Китай (Хэбэй) — фармацевтические сточные воды (P-K) | 02 Резервуар с эпоксидным покрытием FBE | 32 363 м³ | φ36 600 × 24 600 мм плюс φ18 340 × 24 600 мм | Август 2026 |
Заказ на 27 агрегатов такого рода — это то же упражнение, что и центр обработки данных, в котором резервуары хранения работают параллельно на общем коллекторе: диаметры подобраны под компоновку, агрегаты передаются партиями, каждый корпус можно изолировать, пока остальные работают. Что переносится — это согласованные панели, поэтапный монтаж на площадке и облицовка, проверяемая панель за панелью перед нанесением покрытия.
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и изготовлением сборных резервуаров с 2008 года. Будучи первым в Китае производителем резервуаров из стеклоэмалированной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, выпускает примерно 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом AWWA D103-09, AWWA C550 и NFPA там, где этого требует применение.
Спецификация и параллельные группы резервуаров
· Объём, полезная ΔT и потери при хранении задаются на этапе спецификации, а геометрия резервуара, высотные отметки входа/выхода и толщина изоляции выбираются исходя из этих трёх чисел, а не поставляются как фиксированная каталожная позиция.
· Выбор охватывает оболочки из GFS, эпоксидного покрытия методом горячего спекания и нержавеющей стали; нержавеющая сталь 304/316L входит в короткий список, когда химический состав жидкости исключает оболочку из углеродистой стали с покрытием.
· Параллельная поставка нескольких резервуаров — наш стандартный способ достижения очень большой ёмкости: проект промышленных сточных вод в Синьцзяне в 2026-05 предусматривал 27 резервуаров общей ёмкостью 30 469 м³, а проект винокурни в Сычуани в 2023-09 — 14 655 м³.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1: Почему полезная доля составляет лишь часть теоретического объёма?
Ответ 1: Часть резервуара никогда не используется для холода: термоклин в середине, а также небольшие запасы на обоих концах, чтобы держать его подальше от патрубков. С учётом перемешивания на входе и постоянного теплопритока ожидайте 70-90%, и указывайте обе цифры.
Вопрос 2: Хранит ли более высокий резервуар больше холода?
Ответ 2: На кубический метр — нет, поскольку вода запасает холод по массе и температуре, а не по высоте. Более высокий резервуар даёт большую полезную глубину, но увеличивает статический напор, нагрузку на фундамент и требования к крану.
Вопрос 3: Какое время выдержки является правильным?
Ответ 3: Достаточно долгое, чтобы резервуар находился в покое без значительного теплового или биологического изменения, и достаточно короткое, чтобы диффузор всё ещё контролировал слой. Указывайте период спокойной воды, а не целевую цифру, затем проверьте термоклин.
В4: Следует ли проектировать один резервуар или два?
О4: Две оболочки половинного размера вмещают тот же объём, независимо изолируются для inspection, и позволяют позже добавить второй блок за те же деньги плюс более крупный общий коллектор и больше трубопроводов.
В5: Как температура входящей воды изменяет план?
О5: Она задаёт скорость зарядки. Если чиллеры не могут поддерживать 4-6 °C, резервуар заполняется более тёплой водой, полезная доля снижается, и общий объём должен увеличиться для тех же пиковых часов.
Планирование мощности резервуара холодной воды для центра обработки данных — это цепочка: температурный диапазон, запасённая энергия, полезная доля, геометрия, высота, затем количество агрегатов. Высота — это параметр, который чаще всего откладывают на поздний срок, потому что он влияет на напор насоса, нагрузку на фундамент и границу давления.
Свяжитесь с инженером
Пришлите нам пиковую ИТ-нагрузку, часы, которые необходимо покрыть, температуры подачи и возврата, а также площадку с её ограничением по высоте. Мы подготовим план мощности с указанием полезного и общего объёма, доли полезного объёма для предлагаемой геометрии, времени удержания, статического напора у основания оболочки и количества блоков, а затем спецификацию с указанием диаметра, прямой высоты, фундамента и изоляции. Для проектов с поэтапным вводом уточните, как вторая оболочка будет изолирована на общем коллекторе.
WhatsApp