Quản lý nước mưa cho trung tâm dữ liệu: Lưu giữ, thu gom và mối liên kết tái sử dụng
Tạo vào Hôm nay
Quản lý nước mưa cho trung tâm dữ liệu: Lưu giữ, thu hoạch và mối liên kết tái sử dụng
Quản lý nước mưa như cả một nghĩa vụ xả thải và một nguồn cung: định cỡ bể lưu giữ theo tốc độ xả được phép từ dòng chảy của khu vực, sau đó xử lý nước được lưu giữ và dẫn đến nguồn bổ sung làm mát như một dòng tái sử dụng. Thu hoạch riêng nước từ mái nhà và bãi đỗ cứng, đặt hệ thống xử lý theo tiêu chuẩn nhiệm vụ, và định cỡ thể tích lưu giữ và thu hoạch cùng nhau để đáp ứng cả cân bằng nước lẫn giới hạn xả thải.
Giới thiệu
Một khu vực trung tâm dữ liệu chủ yếu là bề mặt cứng: các tòa nhà, bãi đỗ cứng, đường tiếp cận và thường là một mái nhà lớn, và mỗi trận mưa biến bề mặt đó thành dòng chảy tràn phải đi đâu đó. Câu trả lời thông thường là lưu giữ, một bể hoặc bồn chứa giữ đỉnh và xả chậm để hệ thống hạ lưu không bị quá tải. Đối với một nhà vận hành quan tâm đến nước, đó chỉ là một nửa câu chuyện, bởi vì cùng dòng chảy tràn đó cũng là một nguồn cung cấp.
Bài viết này xem nước mưa chảy tràn vừa là vấn đề xả thải vừa là một nguồn tài nguyên. Nó bao gồm dòng chảy tràn mà một khu vực tạo ra, cách lưu giữ được định cỡ theo tốc độ xả, liên kết tái sử dụng dẫn nước được lưu giữ đến nước bổ sung làm mát, rào cản chất lượng trước khi tái sử dụng, thu hoạch từ mái nhà và bãi đỗ cứng, xử lý mà nước thu hoạch cần, cách nước mưa chảy tràn nằm trong cân bằng nước của khu vực, và cách định cỡ thể tích lưu giữ và thu hoạch cùng nhau thay vì như những bài tập riêng biệt.
Dòng chảy tràn trên một khu vực trung tâm dữ liệu
Dòng chảy được điều khiển bởi diện tích lưu vực, cường độ mưa và hệ số dòng chảy của từng bề mặt, và một khu vực trung tâm dữ liệu chủ yếu gồm các bề mặt có khả năng thấm hút thấp. Phương pháp hợp lý cho tốc độ đỉnh là tích của diện tích lưu vực, hệ số dòng chảy và cường độ mưa thiết kế, chia cho một hằng số đơn vị, và thể tích là tốc độ đó được tích phân trong suốt thời gian bão. Mái nhà, bề mặt cứng và khu vực cảnh quan mỗi loại có một hệ số khác nhau, vì vậy khu vực được tính tổng theo từng bề mặt.
Số liệu đầu tiên mà thiết kế cần là tổng diện tích không thấm nước, vì nó quyết định cả đỉnh lưu lượng mà hệ thống hạ lưu phải tiếp nhận lẫn thể tích có sẵn để thu giữ. Một mái nhà lớn là lưu vực thu nước sạch với hệ số dòng chảy cao và, một cách hữu ích, ít bị ô nhiễm do tiếp xúc mặt đất, trong khi đường vào và bãi đỗ cứng mang theo nhiều tải trọng lắng đọng hơn. Việc lập bản đồ các hệ số là cơ sở cho mọi quyết định tính toán kích thước tiếp theo, và cũng là cơ sở cho kế hoạch thu hoạch nước mưa, bởi vì không phải mọi dòng chảy đều có giá trị thu giữ như nhau.
Kích thước lưu trữ và tốc độ xả
Lưu trữ tồn tại để làm phẳng đỉnh. Cơ quan quản lý hoặc hệ thống hạ nguồn cho phép một tốc độ xả, thường được biểu thị dưới dạng một phần của đỉnh trước khi phát triển, và thể tích lưu trữ là dung lượng cần thiết để giữ phần dư thừa giữa đường cong thủy văn của cơn bão đến và tốc độ xả được phép. Diện tích càng lớn và tốc độ xả càng chặt chẽ thì yêu cầu lưu trữ càng lớn, và việc tính toán là một quá trình định tuyến dòng chảy vào so với dòng chảy ra, không phải là một công thức thể tích đơn lẻ.
Cấu trúc lưu giữ có thể là một bể lắng hoặc một bồn chứa; đối với trung tâm dữ liệu nơi đất đai và an ninh là yếu tố quan trọng, bồn chứa phù hợp với các khu vực hạn chế hoặc có cấu trúc. Hãy định cỡ nó theo trận bão thiết kế đã được thống nhất tại địa phương, thường là một chu kỳ lặp lại được chỉ định, và xác nhận thiết bị xả, một lỗ tiết lưu hoặc một đập tràn, được đặt ở mức lưu lượng cho phép. Cấu trúc lưu giữ quá nhỏ sẽ tràn hoặc ứ ngược; cấu trúc lưu giữ quá lớn sẽ lãng phí đất đai và vốn đầu tư. Tốc độ xả là ràng buộc quyết định thể tích, vì vậy đây là đầu vào đầu tiên mà thiết kế phải xác định chắc chắn.
Liên kết tái sử dụng: từ lưu giữ đến bổ sung nước làm mát
Liên kết tái sử dụng là bước biến chi phí xử lý thành nguồn cung. Thay vì xả toàn bộ lượng nước bị giữ lại xuống hạ lưu, một phần được rút ra, xử lý và cấp cho nước bổ sung làm mát, thay thế nước đô thị mà các tháp giải nhiệt nếu không sẽ tiêu thụ. Về mặt vật lý, liên kết này là một máy bơm và một đường ống từ thể tích lưu giữ đến dây chuyền xử lý và sau đó đến ống góp bổ sung, với các điều khiển được thiết lập sao cho việc tái sử dụng không làm ảnh hưởng đến việc tuân thủ tốc độ xả.
Giá trị là gấp đôi: cơ sở giảm lượng nước lấy từ nguồn cấp chính đang chịu áp lực và giảm thể tích phải xả, trong giới hạn xả cho phép. Hạn chế là việc tái sử dụng không thể vượt quá khả năng đáp ứng của phụ tải làm mát, và thể tích lưu giữ vẫn phải đáp ứng nghĩa vụ xả sau khi rút nước. Do đó, liên kết được thiết kế như một đường song song, không phải là sự thay thế cho tuyến xả, và các điều khiển giữ hai nhiệm vụ tách biệt để không nhiệm vụ nào bị hỏng khi nhiệm vụ kia đang hoạt động.
Chất lượng nước trước khi tái sử dụng
Nước đủ tiêu chuẩn để xả thải không tự động đủ tiêu chuẩn để tái sử dụng, vì vòng tuần hoàn làm mát có các giới hạn hóa học riêng. Nước mưa lưu giữ mang theo trầm tích, mảnh vụn, chất dinh dưỡng từ các nguồn khí quyển và cảnh quan, và đôi khi có hydrocarbon từ bề mặt cứng, và những thành phần này làm thay đổi cân bằng cáu cặn và sinh học của vòng tuần hoàn nếu chúng xâm nhập mà không được xử lý. Cổng kiểm soát chất lượng trước khi tái sử dụng chính là yếu tố bảo vệ chương trình xử lý ở hạ nguồn.
Cổng này là một tập hợp các thông số, bao gồm chất rắn lơ lửng, hydrocarbon, chất dinh dưỡng và số lượng vi sinh vật, được đo tại đầu ra của bể lưu giữ và so sánh với tiêu chuẩn nước bổ sung cho hệ thống làm mát. Nếu nước được lưu giữ đáp ứng tiêu chuẩn này, nó sẽ được chuyển sang xử lý; nếu không, nó sẽ được xả thải trong giới hạn cho phép thay vì bị buộc phải tái sử dụng. Điểm mấu chốt là việc tái sử dụng có điều kiện về chất lượng, và logic có điều kiện chính là yếu tố giúp liên kết tái sử dụng không trở thành gánh nặng về chất lượng nước. Hướng dẫn ASSP 3 về xử lý nước hệ thống làm mát xác định các thông số quan trọng.
Thu gom từ mái nhà và bề mặt cứng
Thu hoạch nước mưa là việc chủ động thu gom dòng chảy để sử dụng thay vì lấy nước ngẫu nhiên từ các bể lưu giữ, và hai lưu vực thu nước này được xử lý khác nhau. Dòng chảy từ mái nhà là nguồn nước sạch hơn: nó có hệ số dòng chảy cao, ít tiếp xúc với mặt đất và, tại một trung tâm dữ liệu, có diện tích lớn, nên đây là mục tiêu thu hoạch đầu tiên. Dòng chảy từ bãi đỗ cứng và đường vào mang theo nhiều tải trọng hơn và chỉ được thu hoạch khi hệ thống xử lý có thể đáp ứng được.
Hệ thống thu hoạch là một mạng lưới thu gom dẫn đến bể chứa, được định cỡ dựa trên sản lượng lưu vực, và bể chứa là một bình chứa nước tiêu chuẩn được chỉ định cho chất lượng nước đầu vào. Sự khác biệt so với lưu giữ là ở mục đích: lưu giữ giữ đỉnh để xả, thu hoạch giữ thể tích để sử dụng, và một địa điểm có thể kết hợp cả hai khi thể tích lưu giữ đồng thời đóng vai trò là kho thu hoạch. Lựa chọn thiết kế là giữ riêng các dòng nước, để có nước mái sạch hơn, hay gộp chúng lại, để đơn giản hóa, và câu trả lời về xử lý sẽ quyết định.
Yêu cầu xử lý
Nước thu hoạch và nước lưu giữ đều cần được xử lý trước khi phục vụ nhu cầu làm mát, và mức độ xử lý phụ thuộc vào nguồn nước và khả năng chịu đựng của vòng tuần hoàn. Quy trình cơ bản là sàng lọc và lắng để loại bỏ chất rắn thô và cặn, tiếp theo là lọc để loại bỏ chất rắn lơ lửng, và một bước khử trùng, thường là sử dụng chất diệt khuẩn oxy hóa, để kiểm soát lượng vi sinh vật mà nước tù đọng tạo điều kiện phát triển. Việc loại bỏ chất dinh dưỡng và hydrocarbon được bổ sung khi tải lượng từ lưu vực thu gom yêu cầu.
Chuỗi xử lý được thiết lập theo quy cách bổ sung của chương trình nước làm mát, không phải theo một tiêu chuẩn chung, bởi vì những gì vòng tuần hoàn có thể chịu đựng sẽ quy định rào chắn. Khung nước mưa của EPA giải quyết các biện pháp kiểm soát phía xả thải, trong khi phía tái sử dụng được điều chỉnh bởi tiêu chuẩn xử lý hệ thống làm mát. Hãy định cỡ chuỗi xử lý theo lưu lượng thu gom, không phải theo đỉnh bão, vì tái sử dụng là một nguồn rút ổn định, và xác nhận nước đã xử lý đáp ứng giới hạn bổ sung trước khi nó đi vào bể cấp cho nhà máy.
Tương tác với cân bằng nước của khu vực
Nước mưa không tồn tại riêng lẻ trong bức tranh tổng thể về nước; nó tương tác với nước bổ sung cho hệ thống làm mát, nguồn cung cấp nước tái sử dụng nếu có, và lượng nước lấy từ hệ thống cấp nước đô thị. Cân bằng nước tại khu vực bao gồm tổng tất cả các dòng nước vào — từ hệ thống cấp nước đô thị, nước tái sử dụng, nước thu hoạch và nước lưu giữ — so với tất cả các dòng nước ra — bay hơi, xả đáy và xả thải — và phần đóng góp của nước mưa là biến số gắn liền với lượng mưa. Vào mùa mưa, nó có thể thay thế một phần lớn lượng nước bổ sung từ hệ thống cấp nước chính; vào mùa khô, nó đóng góp rất ít.
Sự tương tác quan trọng vì hai lý do. Thứ nhất, liên kết tái sử dụng chỉ hữu ích khi có dòng chảy do bão để thu giữ, nên giá trị của nó mang tính mùa vụ và không nên được tính là nguồn cung ổn định trong thiết kế mùa khô. Thứ hai, nghĩa vụ xả lưu vẫn áp dụng ngay cả khi tái sử dụng đang hoạt động, vì vậy đường xả luôn được tính toán kích thước một cách độc lập. Bảng cân bằng là tài liệu ngăn ngừa việc tính trùng, và đó là nơi đóng góp thực sự, phụ thuộc thời tiết của nước mưa được thể hiện một cách trung thực thay vì chỉ giả định.
Tính toán thể tích bể lưu giữ và thu hoạch nước mưa
Hai thể tích được định cỡ cùng nhau, không theo trình tự. Hãy bắt đầu với thể tích lưu giữ từ tốc độ xả và cơn bão thiết kế, vì việc tuân thủ là không thể thương lượng. Sau đó quyết định bao nhiêu phần của thể tích được lưu giữ hoặc thu gom cũng được giữ lại để tái sử dụng, bị giới hạn bởi nhu cầu bổ sung nước làm mát và công suất xử lý. Một bể kết hợp có thể phục vụ cả hai khi nghĩa vụ xả được đáp ứng sau khi lấy nước tái sử dụng, và các bể riêng biệt được sử dụng khi các nhiệm vụ xung đột.
Thể tích thu gom được xác định bởi sản lượng lưu vực so với tính mùa vụ của lượng mưa và nhu cầu tái sử dụng, vì vậy nó thường nhỏ hơn thể tích lưu giữ và được định cỡ theo lượng thu gom trung bình thay vì đỉnh. Ghi lại cả hai so với cân bằng nước của khu vực để các con số khớp nhau. Kết quả là một kế hoạch nước mưa đáp ứng giấy phép xả thải và đóng góp nguồn cung cấp thực sự, nhận biết thời tiết, với thể tích lưu giữ và thu gom đều được biện minh bằng tính toán thay vì theo quy tắc kinh nghiệm.
Cơ sở tính toán kích thước lưu lượng dòng chảy và lưu trữ
Số lượng | Định nghĩa | Nguồn | Vai trò |
Diện tích lưu vực | Tổng diện tích bề mặt | Khảo sát hiện trường | Quyết định thể tích |
Hệ số dòng chảy | Hệ số C theo từng bề mặt | Loại bề mặt | Mái cao, cảnh quan thấp |
Cường độ thiết kế | Bão tái diễn | Dữ liệu cục bộ | Tốc độ đỉnh |
Tốc độ đỉnh Q | C.i.A / k | Phương pháp hợp lý | Đầu vào lưu giữ |
Tốc độ xả | Lưu lượng xả được phép | Cơ quan có thẩm quyền | Cố định khối lượng |
Thể tích lưu giữ | Lưu lượng vào trừ lưu lượng xả | Định tuyến | Lưu trữ tuân thủ |
Tuyến tái sử dụng nước mưa
Giai đoạn | Từ | Đến | Kiểm soát |
Thu giữ | Mái / bề mặt cứng | Bể thu hoạch | Mạng lưới thu gom |
Lưu giữ | Dòng chảy mặt tại khu vực | Bể lưu giữ | Xả qua lỗ / đập tràn |
Rút nước | Lưu trữ | Chuỗi xử lý | Bơm + cổng kiểm soát chất lượng |
Xử lý | Xử lý | Ống góp bổ sung | Đạt tiêu chuẩn |
Tái sử dụng | Bổ sung | Tháp giải nhiệt | Thay thế nguồn cấp nước chính |
Giới thiệu về Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) thiết kế và chế tạo bồn chứa bằng thép bu lông, bồn thép hàn, bồn phủ epoxy liên kết nóng chảy, bồn mạ kẽm, bồn thép không gỉ, bình áp lực, mái vòm trắc địa bằng nhôm và mái nổi. Công ty có hơn 30 năm kinh nghiệm sản xuất và đã cung cấp thiết bị cho các dự án tại hơn 100 quốc gia. Mái vòm trắc địa bằng nhôm được thiết kế và chế tạo theo API 650 Phụ lục G, AWWA D108, Sổ tay Thiết kế Nhôm, ASCE 7 và IBC, và công ty đã phát triển và xuất khẩu mái vòm nhôm đường kính 72 m vào năm 2023. Kỹ thuật, chế tạo, phủ, kiểm soát chất lượng và dịch vụ tại công trường được xử lý như một phạm vi thống nhất, đó là lý do tại sao các bản vẽ, cơ sở tính toán và phần cứng được giao có thể đối chiếu với nhau.
Câu hỏi thường gặp
Hệ thống lưu trữ nước mưa được thiết kế kích thước như thế nào cho một khu vực trung tâm dữ liệu?
Việc lưu giữ được định cỡ theo tốc độ xả cho phép, thường chỉ là một phần nhỏ so với đỉnh trước khi phát triển, bằng cách dẫn dòng chảy nước mưa bão vào đối chiếu với lưu lượng xả cho phép; dung tích lưu trữ là thể tích nằm giữa hai giá trị đó, không phải một công thức đơn lẻ. Ràng buộc là tốc độ xả do cơ quan quản lý hoặc hệ thống hạ nguồn đặt ra, được áp dụng cho cơn bão thiết kế tại chu kỳ lặp lại đã thỏa thuận. Bể chứa phù hợp với các khu vực chật hẹp hoặc nhạy cảm về an ninh; lỗ xả hoặc đập tràn quy định lưu lượng xả. Nếu thiếu dung tích thì sẽ tràn, nếu thừa dung tích thì lãng phí đất đai và vốn đầu tư.
Liên kết tái sử dụng giữa nước mưa và nước làm mát là gì?
Liên kết tái sử dụng lấy một phần nước mưa được lưu giữ, xử lý và cấp cho nước bổ sung làm mát, thay thế nước đô thị mà các tháp giải nhiệt nếu không sẽ tiêu thụ. Về mặt vật lý, đó là một máy bơm và đường ống từ thể tích lưu giữ đến dây chuyền xử lý và sau đó đến ống góp bổ sung, với các điều khiển đảm bảo việc tái sử dụng không phá vỡ tuân thủ tốc độ xả. Đây là một đường song song, không phải là sự thay thế cho việc xả thải, và việc tái sử dụng không thể vượt quá khả năng mà nhiệm vụ làm mát có thể đảm nhận.
Chất lượng nước nào cần thiết trước khi tái sử dụng nước mưa?
Nước mưa bị giữ lại phải đáp ứng quy cách bổ sung nước làm mát trước khi tái sử dụng, vì nó có thể mang theo cặn, mảnh vụn, chất dinh dưỡng và đôi khi cả hydrocarbon, làm thay đổi cân bằng cáu cặn và sinh học của vòng tuần hoàn. Đo tổng chất rắn lơ lửng, hydrocarbon, chất dinh dưỡng và đếm vi sinh vật tại cửa xả của bể giữ nước và so sánh với giới hạn bổ sung. Nếu đạt, xử lý và tái sử dụng; nếu không, xả thải trong giới hạn cho phép. Việc tái sử dụng có điều kiện về chất lượng, và logic có điều kiện đó bảo vệ chương trình xử lý.
Có thể thu gom dòng chảy từ mái nhà để làm mát không?
Đúng vậy, và dòng chảy mái nhà là mục tiêu thu hoạch sạch nhất, năng suất cao nhất: nó có tiếp xúc dòng chảy cao và, trên một trung tâm dữ liệu, diện tích lớn, nên mang lại lượng thu gom sạch, khối lượng lớn. Dẫn nó qua một mạng lưới thu gom đến bể chứa có kích thước phù hợp với sản lượng lưu vực. Dòng chảy từ bãi đỗ và đường mang tải nhiều hơn và chỉ được thu hoạch ở nơi hệ thống xử lý có thể đáp ứng. Hai dòng này có thể được giữ riêng để nước mái sạch hơn hoặc gộp chung cho đơn giản, với việc xử lý quyết định.
Nước thu hoạch cần xử lý gì?
Xử lý cơ bản bao gồm sàng lọc và lắng cặn cho chất rắn thô và trầm tích, lọc cho chất rắn lơ lửng, và khử trùng, thường là bằng chất diệt khuẩn oxy hóa, để xử lý tải lượng vi sinh vật mà nước tù đọng tạo điều kiện phát triển, cùng với việc loại bỏ chất dinh dưỡng và hydrocarbon được bổ sung khi lưu vực yêu cầu. Dây chuyền xử lý được thiết lập theo tiêu chuẩn nước bổ sung cho hệ thống làm mát, không phải theo tiêu chuẩn chung, và được định cỡ cho lưu lượng thu gom, một lưu lượng ổn định, không phải đỉnh bão. Xác nhận nước đã xử lý đáp ứng giới hạn nước bổ sung trước khi nó đi vào bể chứa của nhà máy.
Nước mưa tương tác với cân bằng nước của khu vực như thế nào?
Nước mưa là một trong những nguồn dòng vào cùng với nguồn cấp nước đô thị, nước tái chế và nước thu hoạch, đối lại với các dòng ra do bay hơi, xả đáy và xả thải, và đóng góp của nó bám theo lượng mưa, lớn vào mùa mưa, ít vào mùa khô. Hai hệ quả kéo theo: liên kết tái sử dụng không thể được tính là nguồn cung cấp ổn định cho mùa khô, và nghĩa vụ xả nước lưu giữ vẫn áp dụng khi tái sử dụng đang hoạt động, do đó đường xả thải luôn được tính toán kích thước một cách độc lập. Cân bằng nước tại chỗ chính là yếu tố ngăn không cho đóng góp của nước mưa bị tính trùng hoặc bị giả định.
Thể tích lưu giữ và thu hoạch điển hình là bao nhiêu?
Không có dung tích điển hình nào nếu không có dữ liệu của khu vực; dung tích lưu giữ phụ thuộc vào hệ số phát thải và cơn bão thiết kế, còn dung tích thu hoạch phụ thuộc vào sản lượng lưu vực so với tính mùa vụ của lượng mưa và nhu cầu tái sử dụng. Dung tích lưu giữ thường lớn hơn và được thúc đẩy bởi yêu cầu tuân thủ; dung tích thu hoạch thường được tính toán theo mức thu gom trung bình thay vì mức đỉnh và bị giới hạn bởi nhu cầu bổ sung nước làm mát và công suất xử lý. Hãy tính toán cả hai dựa trên cân bằng nước của khu vực để chúng khớp với nhau, và để phép tính, chứ không phải quy tắc kinh nghiệm, xác định từng dung tích.
Nước mưa trên một khu đất trung tâm dữ liệu vừa là nghĩa vụ xả thải vừa là nguồn cung cấp cùng một lúc, và thiết kế chỉ coi nó là một trong hai điều đó sẽ bỏ lỡ giá trị hoặc mang lại rủi ro trên sổ sách. Lưu trữ được tính toán theo tốc độ xả thải cho phép sẽ đáp ứng yêu cầu của cơ quan quản lý; liên kết tái sử dụng được tính toán dựa trên nhu cầu làm mát sẽ biến một phần thể tích lưu trữ đó thành nguồn cung cấp bổ sung; và việc thu gom nước từ mái nhà sẽ thu được lưu vực sạch nhất và lớn nhất mà khu đất có.
Kỷ luật giữ cho mọi thứ gắn kết chính là cân bằng nước tại công trường, điều này giúp duy trì tính trung thực của nghĩa vụ xả thải và phần đóng góp tái sử dụng, đồng thời ngăn chặn việc tính trùng thể tích nước mưa. Hãy gửi cho chúng tôi diện tích lưu vực, tốc độ xả thải cục bộ và dữ liệu lượng mưa, và chúng tôi sẽ trả lại thể tích lưu trữ và thu gom được tính toán dựa trên cùng một cân bằng, với chuỗi xử lý được thiết lập theo tiêu chuẩn bổ sung nước làm mát.
Trao đổi với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi
Hãy gửi nhiệm vụ, cơ sở thể tích, quy chuẩn áp dụng và các ràng buộc tại công trường, và đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ phản hồi với một bản đặc tả mà nhà cung cấp có thể báo giá và người thẩm định có thể phê duyệt. Chúng tôi cũng sẽ nói rõ ràng với bạn khi một loại bồn chứa khác hoặc một phạm vi khác là câu trả lời tốt hơn.
WhatsApp