Bể chứa nước trung tâm dữ liệu: Thiết kế lưu trữ đa dịch vụ và dự phòng
Tạo vào Hôm nay
Bể chứa nước trung tâm dữ liệu: Thiết kế lưu trữ đa dịch vụ và dự phòng
Một bể chứa nước của trung tâm dữ liệu phục vụ nhiều hơn một nhiệm vụ cần có sự tách biệt vật lý giữa các nhiệm vụ trước khi cần thêm dung tích. Dự trữ chữa cháy, nước bổ sung cho quy trình và làm mát khẩn cấp có các quy tắc về lượng nước khác nhau, thời gian đáp ứng khác nhau và rủi ro nhiễm bẩn khác nhau, vì vậy việc phân vùng với các đầu ra độc lập và điều khiển mức nước riêng cho từng vùng sẽ ngăn một dịch vụ lấy nước của dịch vụ khác. Sau đó, dự phòng được bổ sung dưới dạng các bể song song với các đầu ra có thể cô lập, để một tổ hợp có thể được đưa ra khỏi vận hành mà không bao giờ buộc nhà máy phải chạy trên một đường duy nhất.
Nước cấp cho nhà máy trong trung tâm dữ liệu đến từ nhiều hướng cùng lúc: nước bổ sung cho các vòng tuần hoàn kín, nước dự trữ cho hệ thống chữa cháy, và một lượng dự trữ cho phép hệ thống làm mát hoạt động trong một khoảng thời gian sau khi mất điện hoặc mất máy làm lạnh. Mỗi nguồn này đều cần thể tích, và mỗi nguồn cần vì một lý do khác nhau, đó là lý do tại sao câu hỏi về lưu trữ hiếm khi đơn giản khi bể chữa cháy và bể làm mát cùng nằm trên một sàn.
Kết quả thường gặp là một bể dùng chung với một bộ điều khiển mức duy nhất, hoạt động được cho đến khi một sự kiện yêu cầu hai dịch vụ lấy nước cùng lúc, lúc đó bể quyết định theo vị trí van thay vì theo thiết kế. Kết quả còn lại là cung cấp quá mức, một bể thứ hai đầy đủ kích thước cho mỗi nhiệm vụ, nhiều thép và móng hơn mức mà địa điểm có thể bố trí.
Bài viết này trình bày logic phân bổ cho một bể chứa nước trung tâm dữ liệu phục vụ nhiều hơn một nhiệm vụ, cách phân vùng một bể đơn lẻ khi việc chia sẻ là chấp nhận được, và cách xây dựng dự phòng trong một bố trí song song vẫn có thể được bảo trì mà không cần tắt toàn bộ hệ thống.
Những dịch vụ nào có thể chia sẻ một bể
Việc chia sẻ là hợp lý giữa các dịch vụ có cùng nhu cầu chất lượng nước và cùng thời gian đáp ứng. Chia sẻ là vấn đề giữa các dịch vụ có quy tắc chất lượng khác nhau hoặc mức độ ưu tiên xung đột.
· Nước bổ sung cho quy trình và nước rửa văn phòng chia sẻ tốt: cùng thành phần hóa học, nhu cầu có thể dự đoán, không có thời gian dẫn khẩn cấp.
· Dự trữ chữa cháy là một loại khác. Khối lượng của nó được xác định bởi thiết kế bảo vệ và việc lấy nước xảy ra trong một sự kiện, vì vậy việc trộn nó với một dịch vụ hàng ngày có nguy cơ làm cạn kiệt dự trữ một cách âm thầm trước sự kiện đó.
· Dự trữ làm mát khẩn cấp gần với mạch kín hơn về chất lượng và được định cỡ theo thời gian chạy thay vì theo công thức cố định. Rủi ro đấu chéo vẫn còn: một đầu ra phục vụ cả bơm chữa cháy và bơm làm mát khiến vị trí van quyết định nhiệm vụ nào được phục vụ trước.
Đối với bể chứa nước của trung tâm dữ liệu, bài kiểm tra thực tế rất đơn giản: nếu hai dịch vụ không thể được truy vết về các máy bơm riêng biệt thông qua các đồng hồ đo riêng biệt, thì thiết kế vẫn chưa hoàn thiện. Khi hai nhiệm vụ được phục vụ từ một bể, đầu ra cho dịch vụ có mức ưu tiên thấp hơn thuộc về một nhánh có thể đóng lại, và nhánh đó cần một van một chiều để ngăn sự đảo chiều áp suất di chuyển nước giữa các nhiệm vụ.
Phân vùng bên trong một bể chứa chung
Khi việc chia sẻ được chấp nhận, bể nên được phân chia thay vì chỉ đơn thuần được tuyên bố là đa dịch vụ.
· Phân chia vật lý. Một vách ngăn có đáy được làm kín tạo ra hai khối nước chia sẻ cùng một nền móng nhưng không chia sẻ mực nước, mỗi khối có đầu ra, lỗ xả và lỗ thông hơi riêng.
· Kiểm soát mức độc lập. Mỗi khu vực có bộ truyền riêng, vì vậy lượng dự trữ khẩn cấp không thể bị rút cạn bởi một chu kỳ bổ sung thông thường ở khu vực khác.
· Các tuyến tràn riêng biệt. Một tuyến tràn chung có thể xả lượng dự trữ vào cống trong khi có sự cố tràn ở nơi khác, vì vậy mỗi khu vực cần có tuyến tràn riêng.
· Lối vào để kiểm tra. Vách ngăn khiến bể khó tiếp cận hơn, vì vậy các cửa mở ở cả hai bên cần được đưa vào thiết kế ngay từ đầu thay vì phải thỏa hiệp sau này.
Các khu vực được phân vách cũng thay đổi câu chuyện về áp suất: hai ngăn ở các mức khác nhau là hai cột áp tĩnh trên cùng một vỏ bể, và một khu vực khẩn cấp đầy không được áp đặt cột áp của nó lên khu vực đang tiêu thụ nước. Một bể chứa nước cho trung tâm dữ liệu dùng chung ở đó trở thành một nhóm bình nhỏ, và các chi tiết vỏ bể cần phản ánh điều đó.
Dự phòng với các bể song song
Dự phòng trong lưu trữ thường đơn giản hơn dự phòng trong máy bơm: hai bể, mỗi bể có thể chứa thể tích yêu cầu, được kết nối sao cho một bể có thể phục vụ mạch trong khi bể kia ngừng hoạt động.
Lựa chọn thiết kế | Đường dẫn đơn | Đường dẫn dự phòng |
Số lượng bồn chứa | Một bồn cho tất cả nhiệm vụ | Hai hoặc nhiều bồn trong các nhóm song song |
Cô lập | Không có trạng thái van cần quản lý | Mỗi đầu ra có thể cô lập để bảo trì |
Chế độ hỏng hóc | Mất toàn bộ dự trữ | Chỉ mất một nhánh |
Bảo trì | Bồn ngừng hoạt động nghĩa là không có dự trữ | Một nhánh có thể bảo trì trong khi nhánh kia giữ dự trữ |
Đường ống | Kết nối trực tiếp vào một ống góp chung | Ống góp có van liên kết và van một chiều |
Quy tắc vận hành đằng sau bảng đó là một bố trí dự phòng chỉ thực sự dự phòng nếu việc cô lập có thể tiếp cận được trước sự kiện mà nó bảo vệ, vì vậy các van cô lập nằm trong tuyến bảo trì định kỳ thay vì phía sau phòng bơm.
· Số lượng và cách nhóm bồn. Hai bồn có dung tích bằng một nửa dung tích yêu cầu, hoặc một bồn đầy đủ cộng với một bồn đệm nhỏ hơn, phù hợp với các diện tích mặt bằng khác nhau. Dung tích phải duy trì được tuân theo sự kiện tồi tệ nhất có thể xảy ra, không phải mức trung bình.
· Logic liên kết. Một liên kết thường đóng cho phép chuyển giao; một liên kết thường mở cho phép xả một nhánh mà không cần cô lập mạch. Trạng thái được chọn thuộc về logic trình tự.
· Bố trí cấp đầy. Mỗi nhánh cần có đường cấp đầy riêng, để nhánh thứ hai không phụ thuộc vào việc nhánh thứ nhất đã đầy.
· Dải mức và cảnh báo. Với hai nhánh, điều khiển mức sẽ chuyển đổi giữa chúng và các điểm chuyển đổi không được cùng nằm trong dải cảnh báo thấp.
Giao diện Nước Chữa cháy và Làm mát Khẩn cấp
Giao diện giữa lượng dự trữ chữa cháy và lượng dự trữ làm mát là nơi quyết định hầu hết các thiết kế lưu trữ đa dịch vụ, hoặc theo hướng tách riêng hoặc theo hướng một khối chung được kiểm soát rõ ràng.
· Tách riêng theo mặc định. Khi các quy tắc bảo vệ hiện hành xác định một lượng dự trữ chữa cháy, lượng đó vẫn sẵn có và có thể nhận diện được trong bố trí lưu trữ.
· Chuyển đổi nhiệm vụ. Một khối chung cần có sự chuyển đổi được xác định: bơm nào khởi động trước, ở mức nào, và ai được thông báo. Một sự chuyển đổi không được ghi nhận sẽ biến bể chung thành một cuộc tranh cãi trong lúc xảy ra sự cố.
· Nguồn cấp nước pha trộn và khí hậu. Cả hai nhiệm vụ đều lấy từ cùng một nguồn cung, vì vậy nếu nguồn cung thất bại, cả hai hệ thống sẽ cạn và chỉ riêng dự phòng mức bể không đủ để duy trì. Một bể ngoài trời không được gia nhiệt chứa lượng nước dự trữ chữa cháy còn cần thêm chi tiết thoát nước hoặc gia nhiệt, và lượng nước dự trữ làm mát khẩn cấp cũng cần được quan tâm tương tự vì một lý do nữa: nước dự phòng ấm có giá trị thấp hơn nước dự phòng lạnh.
Đối với bể chứa nước của trung tâm dữ liệu, nhiệm vụ làm mát khẩn cấp là nhiệm vụ thường được bổ sung muộn nhất, vì nó phụ thuộc vào tính toán thời gian chạy hơn là quy chuẩn bảo vệ. Việc bổ sung sau thường đồng nghĩa với việc thêm một đầu ra thứ hai, một dải mức thứ hai và có thể là một hệ thống thứ hai, điều này sẽ rẻ hơn nhiều nếu được quyết định ngay khi bể đang được đặc tả.
Đặc tả kỹ thuật
Hạng mục | Giá trị hoặc Tùy chọn điển hình | Lý do được đặc tả |
Phân bổ nhiệm vụ | Các vùng riêng biệt hoặc các hệ thống riêng biệt cho từng nhiệm vụ | Xung đột ưu tiên và tách biệt chất lượng |
Thể tích dự trữ chữa cháy | Theo thiết kế bảo vệ áp dụng | Được xác định bởi phạm vi bảo vệ, không phải bằng ước tính |
Thể tích làm mát khẩn cấp | Từ thời gian chạy yêu cầu và nhu cầu mạch | Đặt lượng nước lạnh khả dụng tại ΔT thiết kế |
Phân vùng khu vực | Vách ngăn đáy kín, đầu ra và xả riêng biệt | Giữ cho một nhiệm vụ không xả cạn nhiệm vụ khác |
Điều khiển mức | Bộ truyền theo vùng với báo động cao và thấp | Thay thế một điểm đặt chung duy nhất |
Kết nối liên động | Thường mở hoặc thường đóng, với van một chiều | Xác định hành vi chuyển đổi |
Kết nối bổ sung | Đường cấp độc lập cho mỗi tổ máy | Loại bỏ sự phụ thuộc giữa các tổ máy |
Thông hơi, tràn và truy cập | Theo vùng, cộng với lối vào mỗi vùng và sàn có thể kiểm tra | Tránh xả cạn dự trữ, giữ khả năng kiểm tra |
Mái vòm hoặc nắp đậy | Mái vòm nhôm, nắp bắt vít hoặc đỉnh hở | Truy cập bảo trì và bảo vệ thời tiết |
Trường hợp dự án
Việc giao hàng nhiều bồn chứa các bồn chứa bu lông đường kính lớn cho dịch vụ nước thải đô thị cho thấy cách một nhóm bồn chứa lặp lại được quy hoạch, làm đầy và đưa vào vận hành tại một địa điểm.
Tóm tắt trường hợp dự án
Dự án | Sản phẩm | Công suất | Kích thước | Hoàn thành |
Nước thải đô thị Tứ Xuyên, Trung Quốc | Bể GFS | 17.420 m³ trên 10 bể | Theo phạm vi dự án | 2023-2024 |
Nước thải đô thị Giang Tô, Trung Quốc | Bồn GFS | 4.093 m³ trên 2 bồn | Theo phạm vi dự án | 2023-2024 |
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 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 với dung tích 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.
Nhiệm vụ chung và vỏ bọc trên cùng
· Một bể chứa vật lý có thể phục vụ các nhiệm vụ được điều tiết vào các thời điểm khác nhau trong ngày nếu các đầu vào, đầu ra và logic mức được tách biệt, đó là cách bổ sung quy trình, dự trữ chữa cháy và làm mát khẩn cấp chia sẻ một diện tích.
· Mái vòm nhôm hoặc nắp phẳng giữ nước mưa và mảnh vụn ra khỏi bể chứa chung và giảm tần suất kiểm tra trên mỗi đơn vị thể tích lưu trữ.
· Kế hoạch thành phố Tứ Xuyên gồm mười bể với tổng cộng 17.420 m³ (2024-07) và cặp bể thành phố Giang Tô 4.093 m³ cho thấy các ngân hàng nhiều bể nơi một số nhiệm vụ được chủ sở hữu so với nhà điều hành quản lý trên một địa điểm.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Một bể thực sự có thể mang dự trữ chữa cháy và làm mát khẩn cấp không?
A1: Có thể, nhưng chỉ với phân vùng vật lý, đầu ra riêng biệt và điều khiển mức riêng biệt. Nếu không có những điều đó, nhu cầu bổ sung hàng ngày sẽ cạnh tranh với lượng dự trữ lẽ ra không được chạm đến, và cả hai nhiệm vụ đều bị thiếu hụt.
Q2: Một bồn chứa lớn duy nhất có tốt hơn hai bồn nhỏ hơn không?
A2: Chi phí nền móng và đường ống thấp hơn và chứa được nhiều thể tích sử dụng hơn trên mỗi đơn vị thép, nhưng bất kỳ công việc nội bộ nào cũng làm dừng lượng dự trữ. Hai dây chuyền tốn kém hơn và cho phép một dây chuyền được bảo trì trong khi dây chuyền kia giữ nó.
Câu hỏi 3: Thể tích làm mát khẩn cấp được ước tính như thế nào?
Trả lời 3: Từ thời gian chạy và lưu lượng mạch, điều chỉnh theo chênh lệch nhiệt độ khả dụng và tổn thất nhiệt của bể. Các giả định cần được ghi lại để có thể xem xét lại con số khi tải tăng.
Câu hỏi 4: Điều gì thay đổi nếu các bể đặt ngoài trời ở vùng khí hậu lạnh?
Trả lời 4: Cần có giải pháp khí hậu cho đường thoát nước và bảo vệ chống đóng băng cho nước bị giữ lại, và lượng dự trữ chữa cháy trong bể không được sưởi ấm sẽ hoạt động khác. Lưu trữ ngoài trời cũng khiến vỏ bể chịu nhiều chu kỳ nhiệt hơn so với bể trong nhà.
Câu hỏi 5: Bể dùng chung có cần van một chiều không?
Trả lời 5: Có, khi hai nhiệm vụ gặp nhau trên một ống góp chung, van một chiều hoặc van đôi có nhánh rẽ ngăn một dịch vụ đẩy nước vào dịch vụ kia. Sơ đồ bố trí cần được vẽ kèm logic chuyển đổi.
Câu hỏi 6: Ai xác định lượng dự trữ chữa cháy?
A6: Thiết kế bảo vệ áp dụng cho công trình, không phải nhà cung cấp bồn. Bản vẽ cần thể hiện vị trí của lượng đó trong bố trí lưu trữ và cách duy trì khả dụng.
Bồn chứa nước cho trung tâm dữ liệu được dùng cho nhiều nhiệm vụ là bài toán phân bổ trước khi là bài toán dung tích. Hãy tách các nhiệm vụ xung đột, phân vùng những nhiệm vụ chia sẻ, cấp cho mỗi vùng đầu ra, mức và đường xả riêng, sau đó bổ sung các dãy song song với cách ly có thể tiếp cận để việc bảo trì không bao giờ loại bỏ nguồn dự trữ cuối cùng.
Trao đổi với kỹ sư
Hãy gửi các nhiệm vụ bạn muốn trong một bể, lượng dự trữ chữa cháy từ thiết kế bảo vệ của bạn và thời gian chạy làm mát khẩn cấp, và chúng tôi sẽ trả lại bố trí phân vùng và dãy với các điểm đặt mức, van liên kết và chi tiết truy cập cho bể chứa nước trung tâm dữ liệu của bạn. Nếu địa điểm đang cân nhắc giữa một bể lớn và hai dãy, hãy yêu cầu cả hai kèm theo tác động bảo trì của chúng.
WhatsApp