Бак для хранения воды для охлаждающей башни в центре обработки данных: водный баланс и контроль коррозии
Создано Сегодня
Резервуар для хранения воды градирни для центра обработки данных: водный баланс и контроль коррозии
Резервуар для хранения воды системы охлаждающих башен на площадке центра обработки данных содержит жидкий буфер, который позволяет испарительному контуру переживать потери на капельный унос, продувку и перебои с подпиткой. Его объём определяется запасом на пиковые нагрузки, допуском на испарение и запасом на изоляцию, необходимым установке; его срок службы зависит от контроля коррозии, поскольку насыщенная кислородом вода разрушает незащищённую сталь быстрее, чем большинство инженерных систем зданий. Барьерные покрытия, протекционная цинковая защита или выбор сплава должны подбираться в соответствии с измеренным химическим составом воды, а резервуар должен быть доступен для осмотра, чтобы потеря покрытия фиксировалась как скорость.
Испарительный контур внутри системы центра обработки данных перемещает больше воды, чем когда-либо содержат чиллеры. Небольшая часть циркулирующего потока уходит в виде пара, другая часть уходит в виде продувки, и обе нуждаются в подпитке. Когда эта подпитка прекращается хотя бы на час, уровень в баке падает, насосы начинают кавитировать, и путь к ИТ-нагрузке ослабевает задолго до того, как сработает какая-либо сигнализация чиллерной системы.
Резервуар, который сглаживает этот ритм, часто проектируется в последнюю очередь, используя любую ёмкость общего назначения, уже имеющуюся на объекте. Такой выбор редко даёт сбой в первый год. Он даёт сбой как медленная потеря толщины стенки, как разрушение покрытия на линии воды или как проблема качества воды, которая проявляется в журнале водоподготовки, а не в выходных параметрах охлаждения.
В этой статье рассматривается, какие задачи выполняет бак для хранения воды в системе охлаждения дата-центра: как водный баланс определяет объём, как циклы концентрации и продувка определяют химический состав, как кислород и микроорганизмы вызывают коррозию внутри корпуса, и какой способ защиты подходит для какого анализа воды.
Что на самом деле содержит бак
Бак не является резервом для всего контура. Он поглощает разницу между тем, что контур испаряет, и тем, что может обеспечить площадка.
· Потери на испарение. Пар не содержит растворённых твёрдых веществ, поэтому объём уменьшается, а твёрдые вещества концентрируются — доминирующий член баланса.
· Продувка и унос. Продувка отводит концентрированную воду для контроля накипи; унос выносит капли с потоком воздуха. Оба процесса уменьшают объём, и оба требуют подпитки.
· Пиковые нагрузки и температурные колебания. Объём контура изменяется с температурой воды. Бак, который не может поглотить эти колебания, создаёт для насосов изменяющиеся условия всасывания каждый день.
· Резерв на обслуживание. Если фильтр, установка бокового потока или насос должны быть изолированы, оставшийся объём должен поддерживать заполнение контура до их возврата в работу.
Для резервуара хранения воды для охлаждающей башни в центре обработки данных суммируются четыре объёма: запас на волну, продувку и унос за время самого длительного перерыва в подпитке, объём, теряемый при изоляции одного компонента, и остаточная глубина на всасывании насоса. Расчёт только по расходу циркуляции не учитывает случай изоляции.
Водный баланс и циклы концентрирования
Баланс — это массовый учёт, который должен быть выполнен на бумаге до подбора размера резервуара. Циркуляция переносит тепло к подпитке без чистого изменения объёма; испарение и продувка покидают контур и концентрируют твёрдые вещества; капельный унос выносит воду с воздушным потоком; подпитка восстанавливает уровень; а регулирование уровня определяет верхнюю и нижнюю точки аварийного отключения.
Число циклов концентрации показывает, сколько раз растворённые твёрдые вещества были сконцентрированы, и определяет, насколько агрессивной является вода внутри резервуара.
· Более высокие циклы означают меньшую продувку, следовательно, меньшую потребность в воде, что подходит объекту с ограниченным водоснабжением, но также более высокую электропроводность и склонность к отложениям на поверхности резервуара.
· Более низкие циклы означают большую продувку и больший сброс дренажа, с более низким риском отложений и более высоким риском коррозии из-за увеличенного поступления кислорода и свежей воды.
· Целевой показатель следует за анализом воды. Склонная к образованию накипи подпитка требует меньшего числа циклов; ограниченная подача требует большего числа циклов, обычно с боковой фильтрацией и коррекцией pH.
Если резервуар также выполняет функцию отстойника или буферной ёмкости, геометрия имеет не меньшее значение, чем объём. Короткий путь между входом обратной воды и всасывающим патрубком насоса перемешивает воду, которую резервуар должен был отстаивать, поэтому компоновка входа, распределители и перегородки являются элементами проектирования, а выпуск, забирающий воду из предсказуемой части объёма, обеспечивает стабильное качество подаваемой воды.
Коррозия в среде оксигенированной воды
Открытая охлаждающая вода относится к числу наиболее агрессивных распространённых сред в инженерных системах зданий, и причина этому — растворённый кислород.
· Механизм. Кислород деполяризует катодную реакцию на стали, поэтому вода, богатая кислородом, вызывает коррозию быстрее, чем вода без кислорода. Кислород поступает через свободную поверхность и через любой аэрированный обратный поток, а затем распределяется по всему объёму.
· Поражение по ватерлинии. Уровневая линия попеременно то смачивается, то высыхает, постоянно подпитывается кислородом и удерживает осевшие твёрдые частицы у поверхности металла. Она выходит из строя первой, если покрытие было рассчитано только на подводную эксплуатацию.
· Микробиологически индуцированная коррозия. Бактерии в осадке создают локальные питтинги под отложениями, а резервуар, который никогда не опорожняется и не очищается щёткой, способствует их развитию.
Стандартно применяются два способа защиты, и выбор зависит от качества воды, рабочей температуры и от того, подключается ли резервуар к существующему контуру.
· Барьерные покрытия. Связанная облицовка изолирует сталь. Эмаль сплавляется с листом, образуя гладкую инертную поверхность; эпоксидная смола, нанесённая методом сплавления на подготовленную сталь, даёт толстую плёнку, которую можно ремонтировать на месте. В любом случае требуется подготовка поверхности и проверка на дефекты (holiday testing) перед заполнением, поскольку дефект становится локальной коррозионной ячейкой, а не равномерным износом.
· Протекторная защита. Горячеоцинкованная сталь несёт цинковое покрытие, которое электрохимически защищает сталь в местах повреждения покрытия. Это подходит для переменного химического состава и резервуаров, нарушаемых при обслуживании, но расход цинка зависит от воды, а достижимая толщина покрытия ограничена по сравнению с нанесённой облицовкой.
Контроль качества воды и техническое обслуживание
Резервуар не очищает воду; он её подвергает воздействию. Обработку необходимо проектировать с учётом резервуара, а сам резервуар должен быть достаточно доступен для осмотра, чтобы можно было проверить обработку.
Дозирование — это первый пункт: биоцид контролирует рост микроорганизмов, ингибитор отложений и диспергатор контролируют отложения, а коррекция pH выводит воду из агрессивного диапазона. Точка дозирования и время контакта внутри резервуара определяют, поступит ли химикат смешанным или в виде пробки. Контур боковой фильтрации удаляет твёрдые частицы, которые оседают на дне и питают коррозию под отложениями.
На уровне центра обработки данных с баком-накопителем воды для градирни осмотр замыкает цикл. Дренирование, очистка щёткой и осмотр через фиксированные интервалы, с измерением толщины стенки в заданных точках сетки, превращают потерю покрытия в измеримую скорость, а заплаты должны соответствовать исходной системе: эпоксидный ремонт на эмалевой поверхности оставляет неоднородность, которая проявится при следующем осмотре. Для центра обработки данных с баком-накопителем воды для градирни доступ имеет такое же значение, как и покрытие, поскольку бак с одним небольшим лазом и без напольного дренажа осматривается редко, а его состояние обнаруживается, когда появляется течь.
Технические характеристики
Пункт | Типичное значение или опция | Критерий принятия решения |
Объём резервуара | Пиковый сброс плюс продувка плюс запас на изоляцию | Расход циркуляции и программа технического обслуживания |
Диапазон проектного уровня | Нормальный диапазон с верхней и нижней уставками сигнализации | Устойчивость всасывания насоса и безопасность перелива |
Перелив и дренаж | Перелив по безопасному маршруту, дренаж рассчитан на полное опорожнение | Дренаж площадки и риск замерзания |
Схема входа | Возврат ниже рабочего уровня с диффузором или перегородкой | Контроль осаждения и смешивания |
Система покрытия | Эмаль, эпоксидное покрытие методом сплавления или горячее цинкование | Химический состав воды, температура, политика ремонта |
Толщина покрытия | 0,25–0,45 мм наплавленная эмаль; 180–280 мкм эпоксидное покрытие методом сплавления | Толщина плёнки и метод контроля |
Испытание на сплошность покрытия | 1500 В постоянного тока на эмалевых панелях перед отгрузкой | Качество покрытия проверяемо до заполнения |
Доступ и контрольно-измерительные приборы | Люк-лаз на уровне пола, датчик уровня, датчик электропроводности | Доступность для осмотра и контроль обработки |
Пример проекта
Крупногабаритные болтовые резервуары для хранения воды были поставлены для муниципальных систем водоснабжения, где химический состав воды жёстче, чем в контуре охлаждения. Эти примеры подтверждают масштаб и выбор покрытия для агрессивной воды, но не относятся к работе центров обработки данных.
Сводка примера проекта
Проект | Продукт | Ёмкость | Габариты | Завершение |
Муниципальные сточные воды Саудовской Аравии | Резервуар GFS с алюминиевым куполом | 11 020 м³ | 5 единиц, диаметр 24,06 м, высота 4,85 м | 2023-2026 |
Городские сточные воды Объединённых Арабских Эмиратов | Резервуар GFS | В соответствии с объёмом проекта | В соответствии с объёмом проекта | 2023-2026 |
Хотя наши реализованные референсные проекты в секторе водоснабжения и водоотведения включают вышеуказанные объёмы работ, объём работ по системе теплового хранения энергии (TES) для центров обработки данных проектируется по тем же стандартам.
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.
Маршрут коррозии для открытых контуров
· Открытые контуры охлаждающих башен вносят растворённый кислород и подпиточную воду, что является основным фактором коррозии внутри оболочки из углеродистой стали; выбор материала и покрытия зависит от того, как часто изменяется уровень воды.
· Оцинкованные оболочки используют жертвенную защиту цинка для подпиточной воды и противопожарного водоснабжения, чувствительных к цене, тогда как эмалированные или эпоксидные оболочки предпочтительны там, где вода рециркулируется и обрабатывается.
· Муниципальные программы Саудовской Аравии и программы ОАЭ по эквиваленту сточных вод объёмом 11 020 м³ (пять резервуаров φ24,06 м) и меньшие коммунальные резервуары демонстрируют линию крупнодиаметровых водяных оболочек, на которую опираются контуры охлаждения.
Часто задаваемые вопросы
В1: Должен ли резервуар-накопитель располагаться внутри бассейна градирни?
О1: Нет. Многие установки используют бассейн для малого объёма, а отдельный резервуар — для пиковых нагрузок, запаса на изоляцию и отстаивания. Отдельный резервуар проще осматривать и ремонтировать, и он оставляет бассейн свободным для геометрии оросителя.
В2: На сколько циклов концентрирования следует ориентироваться?
A2: Универсальной цифры не существует. От трёх до пяти подходит для многих контуров с традиционной обработкой; целевой показатель определяется анализом состава и индексом масштабирования. Это должно быть в балансовом документе, а не скопировано с другого предприятия.
Q3: Подходит ли эмаль для охлаждающей воды?
A3: Эмаль — это барьерное покрытие со стандартной областью применения при pH 3–11 и специальными составами вне этого диапазона. Она подходит для воды от умеренной до высокой агрессивности и резервуаров, обслуживаемых с фиксированным интервалом inspections; воду за пределами диапазона следует сначала проверить.
Q4: Почему покрытие разрушается в первую очередь на линии воды?
A4: Там пластина попеременно намокает и высыхает, кислород непрерывно восполняется, а осевшие твёрдые частицы остаются прижатыми к стали. Это вызывает наиболее быстрое локальное поражение, поэтому спецификация должна охватывать зону разбрызгивания, а не только погружённую поверхность.
Q5: Нужна ли оцинкованному резервуару также облицовка?
A5: Не обязательно. Цинк защищает сталь электрохимически, поэтому поцарапанный участок остаётся защищённым, пока сохраняется цинк. Там, где вода быстро расходует цинк, эмаль или эпоксидное покрытие, нанесённое методом спекания, является лучшей основной защитой.
Q6: Можно ли отремонтировать повреждение покрытия во время простоя?
A7: Да, эпоксидное покрытие, нанесённое методом спекания, ремонтируется на месте с той же подготовкой поверхности, что и при первоначальном нанесении, и повторным тестированием перед возвратом в эксплуатацию, поэтому ремонт становится частью истории покрытия.
Два решения определяют центр обработки данных с резервуаром для хранения воды в градирне: объём, определяемый исходя из пиковой нагрузки, перерыва в подаче подпиточной воды и запаса на изоляцию, и способ защиты, выбранный на основе измеренного химического состава воды, а не первоначальных затрат. Кислород, капельный унос и микроорганизмы непрерывно воздействуют на корпус, поэтому резервуар, который невозможно осмотреть или который имеет несоответствие покрытия, нуждается в ремонте задолго до замены.
Свяжитесь с инженером
Отправьте нам расход циркуляции, анализ подпиточной воды и предлагаемое число циклов концентрирования, и мы вернём рекомендацию по размеру резервуара и покрытию с уставками уровня, схемой впуска и доступом для осмотра для вашего резервуара хранения воды для охлаждающей башни в центре обработки данных. Для модернизации запросите сравнение вариантов эмали, эпоксидного покрытия горячего отверждения и горячего цинкования с вашим измеренным химическим составом.
WhatsApp