Bể chứa nước tháp giải nhiệt cho trung tâm dữ liệu: Cân bằng nước và kiểm soát ăn mòn
Tạo vào Hôm nay
Bể chứa nước tháp giải nhiệt cho trung tâm dữ liệu: Cân bằng nước và kiểm soát ăn mòn
Một bể chứa nước tháp giải nhiệt tại một khu trung tâm dữ liệu chứa lượng chất lỏng đệm cho phép một vòng tuần hoàn bay hơi chịu được sự thất thoát do cuốn theo dòng, xả đáy và gián đoạn bổ sung nước. Thể tích của nó đến từ dung tích dự phòng, lượng cho phép bay hơi và khoảng không gian cách ly mà nhà máy cần; tuổi thọ của nó đến từ kiểm soát ăn mòn, vì nước chứa oxy tấn công thép trần nhanh hơn hầu hết các dịch vụ tòa nhà khác. Lớp phủ ngăn chặn, bảo vệ kẽm hy sinh hoặc lựa chọn hợp kim phải được khớp với thành phần hóa học của nước đã đo, và bể phải có thể kiểm tra được để sự mất mát lớp phủ được ghi nhận như một tốc độ.
Một vòng tuần hoàn bay hơi bên trong nhà máy trung tâm dữ liệu di chuyển nhiều nước hơn mức mà các máy làm lạnh có thể chứa. Một phần nhỏ của dòng tuần hoàn thoát ra dưới dạng hơi nước, một phần khác thoát ra dưới dạng xả đáy, và cả hai đều cần được bù nước. Khi việc bù nước đó dừng lại dù chỉ một giờ, mực nước trong bể giảm xuống, máy bơm bắt đầu bị xâm thực, và đường dẫn đến tải IT mỏng đi rất lâu trước khi bất kỳ cảnh báo nào của nhà máy làm lạnh được kích hoạt.
Bể chứa hấp thụ nhịp điệu này thường được chỉ định như một suy nghĩ sau cùng, sử dụng bất kỳ bình chứa đa dụng nào mà cơ sở đã có. Lựa chọn đó hiếm khi thất bại trong năm đầu tiên. Nó thất bại dưới dạng mất dần độ dày thành bể, như sự phân hủy lớp phủ tại đường nước, hoặc như một vấn đề chất lượng nước xuất hiện trong nhật ký xử lý thay vì trong đầu ra làm mát.
Bài viết này đề cập đến những gì một bể chứa nước tháp giải nhiệt trong trung tâm dữ liệu phải làm: cách cân bằng nước xác định thể tích, cách chu kỳ nồng độ và xả đáy xác định tính chất hóa học, cách oxy và vi sinh vật thúc đẩy ăn mòn bên trong vỏ bể, và lộ trình bảo vệ nào phù hợp với phân tích nước nào.
Bể Thực Sự Chứa Gì
Bể không phải là nguồn dự trữ cho toàn bộ vòng tuần hoàn. Nó hấp thụ sự chênh lệch giữa lượng nước mà vòng tuần hoàn bay hơi và lượng nước mà cơ sở có thể cung cấp.
· Tổn thất do bay hơi. Hơi nước không mang theo chất rắn hòa tan, vì vậy thể tích giảm và chất rắn tập trung lại — đây là yếu tố chiếm ưu thế trong cân bằng.
· Xả đáy và cuốn theo. Xả đáy loại bỏ nước đậm đặc để kiểm soát cặn; cuốn theo mang các giọt nước ra ngoài cùng luồng khí. Cả hai đều làm giảm thể tích và cả hai đều cần nước bổ sung.
· Dao động và thay đổi nhiệt. Thể tích vòng tuần hoàn thay đổi theo nhiệt độ nước. Một bể không thể hấp thụ sự dao động đó sẽ khiến máy bơm rơi vào tình trạng hút thay đổi mỗi ngày.
· Dự phòng bảo trì. Nếu phải cách ly một bộ lọc, thiết bị nhánh phụ hoặc máy bơm, thể tích còn lại phải giữ cho vòng tuần hoàn đầy cho đến khi thiết bị đó hoạt động trở lại.
Đối với bể chứa nước tháp giải nhiệt của trung tâm dữ liệu, có bốn thể tích cộng lại: thể tích dâng trào, lượng xả và lượng trôi theo trong khoảng thời gian gián đoạn cấp nước bổ sung dài nhất, thể tích mất đi khi một thành phần bị cách ly, và độ sâu còn lại tại đầu hút máy bơm. Chỉ tính toán kích thước từ lưu lượng tuần hoàn sẽ bỏ sót trường hợp cách ly.
Cân bằng nước và chu kỳ nồng độ
Cân bằng khối lượng là một tài khoản khối lượng thuộc về giấy tờ trước khi bể được định cỡ. Tuần hoàn di chuyển nhiệt đến dòng bổ sung mà không thay đổi thể tích ròng; bay hơi và xả đáy rời khỏi vòng tuần hoàn và tập trung chất rắn; cuốn trôi mang nước ra ngoài theo luồng không khí; nước bổ sung khôi phục mức; và kiểm soát mức xác định các điểm ngắt cao và thấp.
Số chu kỳ nồng độ đếm số lần chất rắn hòa tan đã được cô đặc, và chúng quyết định mức độ ăn mòn của nước bên trong bể.
· Chu kỳ cao hơn nghĩa là xả đáy ít hơn, do đó nhu cầu nước ít hơn, phù hợp với địa điểm có nguồn cung hạn chế, nhưng cũng có độ dẫn điện cao hơn và xu hướng đóng cặn tại bề mặt bể.
· Chu kỳ thấp hơn nghĩa là xả đáy nhiều hơn và thoát nước nhiều hơn, với rủi ro đóng cặn thấp hơn và rủi ro ăn mòn cao hơn do nguồn cung oxy và nước ngọt tăng lên.
· Mục tiêu tuân theo phân tích nước. Thành phần dễ tạo cặn lắng lập luận cho số chu trình thấp hơn; nguồn cấp bị hạn chế lập luận cho số chu trình cao hơn, thường kèm theo lọc dòng nhánh và hiệu chỉnh pH.
Khi bể cũng đóng vai trò là thân bể lắng hoặc bể điều hòa, hình học quan trọng không kém thể tích. Đường đi ngắn giữa đầu vào hồi lưu và đầu hút bơm sẽ trộn lẫn nước mà bể được thiết kế để lắng, vì vậy bố trí đầu vào, bộ khuếch tán và vách ngăn là các hạng mục thiết kế, và đầu ra lấy từ một phần có thể dự đoán được của thân bể giúp chất lượng nước cấp được duy trì ổn định.
Ăn mòn trong Môi trường Nước có Oxy hóa
Nước làm mát hở là một trong những dịch vụ phổ biến có tính ăn mòn cao nhất trong hệ thống nhà máy, và oxy hòa tan chính là nguyên nhân.
· Cơ chế. Oxy khử cực phản ứng catot trên thép, do đó nước giàu oxy ăn mòn nhanh hơn nước không có oxy. Oxy xâm nhập tại bề mặt tự do và qua bất kỳ dòng hồi lưu nào có sục khí, sau đó phân bố vào toàn bộ khối nước.
· Ăn mòn đường nước. Đường bề mặt luân phiên ướt và khô, liên tục được cấp oxy, và giữ lại các chất rắn lắng đọng áp vào thành bể. Vị trí này hỏng trước tiên nếu lớp phủ chỉ được chỉ định cho dịch vụ ngập nước.
· Ăn mòn do vi sinh vật. Vi khuẩn trong cặn tạo ra các điểm rỗ cục bộ bên dưới lớp lắng, và bể không bao giờ xả cạn hoặc chà rửa sẽ tạo điều kiện cho chúng phát triển.
Hai phương án bảo vệ là tiêu chuẩn, và việc lựa chọn phụ thuộc vào chất lượng nước, nhiệt độ vận hành và việc bể có tham gia vào mạch hiện hữu hay không.
· Lớp phủ ngăn cách. Một lớp lót liên kết sẽ cô lập thép. Men nung chảy vào tấm thép, tạo ra bề mặt trơ nhẵn; epoxy liên kết nóng chảy trên thép đã xử lý tạo ra màng dày có thể sửa chữa tại chỗ. Cả hai đều cần xử lý bề mặt và kiểm tra khuyết tật trước khi đổ đầy, vì một khiếm khuyết sẽ trở thành tế bào ăn mòn cục bộ thay vì mô hình mài mòn đều.
· Bảo vệ bằng cực dương hy sinh. Thép mạ kẽm nhúng nóng có lớp phủ kẽm bảo vệ thép bằng điện hóa tại nơi lớp phủ bị xước. Điều đó phù hợp với thành phần hóa học thay đổi và các bồn bị xáo trộn trong quá trình bảo trì, nhưng mức tiêu thụ kẽm phụ thuộc vào nước, và độ dày lớp phủ có thể đạt được bị hạn chế so với lớp lót được áp dụng.
Kiểm soát và Bảo trì Chất lượng Nước
Bồn không xử lý nước; nó phơi bày nước. Việc xử lý phải được quy định xung quanh bồn, và bồn phải đủ khả năng kiểm tra để có thể kiểm tra việc xử lý.
Định lượng là hạng mục đầu tiên: chất diệt khuẩn kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật, chất ức chế cặn và chất phân tán kiểm soát lắng đọng, và hiệu chỉnh pH đưa nước ra khỏi vùng ăn mòn mạnh. Điểm định lượng và thời gian tiếp xúc bên trong bể quyết định liệu hóa chất đến dưới dạng đã trộn hay dưới dạng khối. Vòng lọc nhánh phụ loại bỏ chất rắn lắng xuống đáy và gây ăn mòn dưới lớp cặn.
Ở cấp độ của một trung tâm dữ liệu bể chứa nước tháp giải nhiệt, việc kiểm tra khép kín vòng lặp. Xả nước, chà rửa và kiểm tra theo khoảng thời gian cố định, với độ dày thành được đo tại các điểm lưới xác định, biến tổn thất lớp phủ thành một tốc độ có thể đo lường được, và các miếng vá phải khớp với hệ thống gốc: một miếng vá epoxy trên bề mặt men để lại một điểm gián đoạn lộ ra ở lần kiểm tra tiếp theo. Đối với một trung tâm dữ liệu bể chứa nước tháp giải nhiệt, khả năng tiếp cận quan trọng không kém lớp phủ, vì một bể chỉ có một cửa thăm nhỏ và không có lỗ thoát sàn sẽ ít được kiểm tra và tình trạng của nó chỉ được phát hiện khi nó trở thành một chỗ rò rỉ.
Thông số kỹ thuật
Hạng mục | Giá trị hoặc tùy chọn điển hình | Yếu tố quyết định |
Thể tích bể | Dung tích đột biến cộng xả đáy cộng khoảng dự phòng cách ly | Lưu lượng tuần hoàn và chương trình bảo trì |
Dải mức thiết kế | Dải bình thường với điểm đặt báo động cao và thấp | Độ ổn định hút của bơm và an toàn tràn |
Tràn và xả | Tràn đến tuyến an toàn, đường xả có kích thước đủ để tháo cạn hoàn toàn | Thoát nước công trường và nguy cơ đóng băng |
Bố trí đầu vào | Hồi lưu dưới mức làm việc với bộ khuếch tán hoặc vách ngăn | Kiểm soát lắng và trộn |
Hệ thống phủ | Tráng men, lớp epoxy liên kết nóng chảy, hoặc kẽm mạ nhúng nóng | Hóa học nước, nhiệt độ, chính sách sửa chữa |
Độ dày lớp phủ | 0,25-0,45 mm men nóng chảy; 180-280 µm epoxy liên kết nóng chảy | Độ dày màng và phương pháp kiểm tra |
Kiểm tra độ kín (holiday test) | 1500 V DC trên các tấm men trước khi vận chuyển | Chất lượng lớp phủ có thể kiểm chứng trước khi nạp nước |
Truy cập và thiết bị đo lường | Cửa người ở mức sàn, bộ truyền mức, đầu dò độ dẫn điện | Khả năng tiếp cận kiểm tra và kiểm soát xử lý |
Trường hợp dự án
Các bồn chứa nước bằng bu lông đường kính lớn đã được bàn giao cho các dịch vụ nước đô thị nơi thành phần hóa học nước cứng hơn so với mạch làm mát. Những tài liệu tham khảo này chứng minh quy mô và lựa chọn lớp phủ trong nước có tính ăn mòn cao, không phải công trình trung tâm dữ liệu.
Tóm tắt trường hợp dự án
Dự án | Sản phẩm | Dung tích | Kích thước | Hoàn thành |
Nước thải đô thị Ả Rập Xê Út | Bồn GFS với mái vòm nhôm | 11.020 m³ | 5 bồn, đường kính 24,06 m x chiều cao 4,85 m | 2023-2026 |
Nước thải đô thị Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất | Bồn GFS | Theo phạm vi dự án | Theo phạm vi dự án | 2023-2026 |
Trong khi các dự án tham chiếu đã bàn giao của chúng tôi trong lĩnh vực nước và nước thải bao gồm các phạm vi nêu trên, phạm vi TES cho trung tâm dữ liệu được thiết kế theo cùng tiêu chuẩn.
Năng lực kỹ thuật của Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) đã thiết kế và chế tạo bồn chứa lắp ghép bằng bu lông từ năm 2008. Là nhà sản xuất bồn thép tráng men nung chảy (GFS) đầu tiên tại Trung Quốc, công ty sở hữu gần 200 bằng sáng chế liên quan đến men, sản xuất khoảng 300.000 tấm thép phủ men mỗi năm, đã hoàn thành hơn 30.000 dự án lắp đặt và cung cấp bồn chứa của mình đến hơn 100 quốc gia. Cơ sở sản xuất mới rộng 150.000 m² được bổ sung để nâng cao năng lực sản xuất, và các bồn đơn lẻ được cung cấp lên đến 60.000 m³. Hoạt động sản xuất diễn ra theo ISO 9001 và ISO 45001, với chứng nhận sản phẩm bao gồm NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI và EUROCODE, và thiết kế tham chiếu theo AWWA D103-09, AWWA C550 và NFPA khi ứng dụng yêu cầu.
Con đường ăn mòn đối với vòng hở
· Vòng tháp giải nhiệt hở đưa oxy hòa tan và nước bổ sung vào, đây là nguyên nhân chính gây ăn mòn bên trong vỏ thép carbon; việc lựa chọn vật liệu và lớp phủ phụ thuộc vào tần suất mực nước bị xáo trộn.
· Vỏ mạ kẽm sử dụng bảo vệ hy sinh bằng kẽm cho nhiệm vụ nước bổ sung và nước chữa cháy nhạy cảm về giá, trong khi vỏ tráng men hoặc epoxy được ưu tiên khi nước được tuần hoàn và xử lý.
· Các chương trình nước tương đương nước thải đô thị của Ả Rập Xê Út và UAE với dung tích 11.020 m³ (năm bể φ24,06 m) và các bể tiện ích nhỏ hơn cho thấy dòng vỏ nước đường kính lớn mà các vòng tuần hoàn làm mát sử dụng.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Bể chứa có bắt buộc phải nằm bên trong bể chứa của tháp giải nhiệt không?
A1: Không. Nhiều nhà máy sử dụng bể chứa cho thể tích nhỏ và một bể riêng cho việc chống tràn, khoảng không cách ly và lắng cặn. Bể riêng dễ kiểm tra và sửa chữa hơn, đồng thời giữ cho bể chứa không bị ảnh hưởng để phù hợp với hình học của vật liệu đệm.
Q2: Nên nhắm đến bao nhiêu chu kỳ nồng độ?
A2: Không có con số chung. Ba đến năm lớp phù hợp với nhiều mạch xử lý thông thường; mục tiêu tuân theo phân tích thành phần và chỉ số mở rộng. Nó thuộc tài liệu cân bằng, không sao chép từ nhà máy khác.
Q3: Men có phù hợp cho nước làm mát không?
A3: Men là lớp phủ rào cản có độ phủ tiêu chuẩn từ pH 3-11 và các công thức đặc biệt ngoài dải đó. Nó phù hợp với nước có độ ăn mòn trung bình đến cao và bể được bảo trì theo khoảng thời gian kiểm tra cố định; nước ngoài phạm vi nên được kiểm tra trước.
Q4: Tại sao lớp phủ hỏng trước tiên tại đường nước?
A4: Ở đó tấm thép xen kẽ ướt và khô, oxy được bổ sung liên tục, và chất rắn lắng đọng bám vào thép. Điều đó gây ra tấn công cục bộ nhanh nhất, vì vậy đặc tính kỹ thuật phải bao gồm vùng bắn nước và không chỉ bề mặt ngập nước.
Q5: Bể mạ kẽm có cần lớp lót không?
A5: Không nhất thiết. Kẽm bảo vệ thép theo cơ chế hy sinh, nên vùng bị xước vẫn được che phủ chừng nào kẽm còn tồn tại. Ở nơi nước tiêu thụ kẽm nhanh, men tráng hoặc epoxy liên kết nóng chảy là lớp bảo vệ chính tốt hơn.
Q6: Hư hỏng lớp phủ có thể được sửa chữa trong thời gian ngừng hoạt động không?
A7: Có, epoxy liên kết nóng chảy được sửa chữa tại chỗ, với cùng quy trình chuẩn bị bề mặt như lần thi công ban đầu và kiểm tra lại trước khi đưa vào vận hành, nhờ đó việc sửa chữa được ghi nhận vào lịch sử lớp phủ.
Hai quyết định định hình một trung tâm dữ liệu dùng bể chứa nước tháp giải nhiệt: dung tích được xác định từ nhu cầu đỉnh, gián đoạn cấp nước bù và khoảng dự phòng cách ly, cùng tuyến bảo vệ được chọn dựa trên hóa học nước đo được thay vì chi phí ban đầu. Oxy, hơi nước cuốn theo và vi sinh vật tác động liên tục lên vỏ bể, nên một bể không thể kiểm tra, hoặc có sự không tương thích lớp phủ, sẽ cần sửa chữa rất lâu trước khi phải thay thế.
Trao đổi với Kỹ sư
Hãy gửi lưu lượng tuần hoàn, phân tích nước bổ sung và số chu kỳ nồng độ dự kiến, chúng tôi sẽ trả lại khuyến nghị kích thước bể và lớp phủ kèm theo các điểm đặt mức nước, bố trí đầu vào và lối tiếp cận kiểm tra cho bể chứa nước tháp giải nhiệt của trung tâm dữ liệu của bạn. Đối với cải tạo, hãy yêu cầu so sánh song song các lựa chọn men, epoxy liên kết nóng chảy và mạ kẽm nhúng nóng dựa trên thành phần hóa học đo được của bạn.
WhatsApp