データセンター冷却水: WUE、サイクル、再利用
TL;DR 水使用効率 (WUE) は冷却塔に設定されており、化学がその役割を果たします。濃縮サイクル (CoC) は、循環水中の溶解固形分と補給水の比率であり、ブローダウン = 蒸発 ÷ (CoC − 1) — したがって、塔を 3 サイクルから 6 サイクルに上昇させると、補給水は約 20%、ブローダウンは約 60% 削減されます。スケールと腐食のプログラムと分散剤を使用すると、充填をスケールすることなく、3 ～ 4 サイクルではなく 8 ～ 12 サイクルを保持できます。業界平均のデータセンター WUE は 1.8 L/kWh 近くです。クラス最高は約 0.3 に達します。 〜 8 サイクルを超えると水の節約量は横ばいになるため、化学薬品を使用してサイクルを利益が減少するところまで押し上げてから、再生されたメイクアップに目を向けます。
WUE: ボードの現在のレポート数
水利用効率 (WUE) (IT エネルギー 1 キロワット時あたりの水のリットル) は、事業者が水に前向きな目標を達成するため、取締役会レベルの指標となっています。スプレッドは巨大です: 業界平均のデータセンターは約 1.8 L/kWh で稼働しますが、クラス最高のハイパースケール設計は約 0.3 L/kWh に達します。。その水のほとんどは冷却塔で蒸発やブローダウンとして残るため、そこで WUE が勝敗を分けることになります。そして、最も安価な手段は化学です。これにより、塔を同じ成分でより高い濃度サイクルで稼働させることができるからです。
集中力のサイクルの説明
濃度サイクル (CoC) は、単純に循環水が構成水よりも何倍濃縮されているかを示します。実際には、導電率または塩化物などの保存されたイオンの比として測定されます。タワーは純水のみを蒸発させるため、残された溶解固体は制御されたブローダウンによって運び去られるまで上昇します。 2 つのフローは 1 つの関係によって固定されます。
ブローダウン = 蒸発量 ÷ (CoC − 1)、およびメイクアップ = 蒸発 × CoC ÷ (CoC − 1) = 蒸発 + ブローダウン (ドリフトを無視)。
実用的な例: より高いサイクルで節約できるもの
どちらの流量も蒸発 (E) に応じて増減するため、節約は正確であり、タワーのサイズに依存しません。蒸発単位あたり:
| サイクル (CoC) | メイク(×E) | ブローダウン(×E) | ブローダウン vs 2 サイクル |
|---|---|---|---|
| 2 | 2.00 | 1.00 | — |
| 3 | 1.50 | 0.50 | −50% |
| 4 | 1.33 | 0.33 | −67% |
| 6 | 1.20 | 0.20 | −80% |
| 8 | 1.14 | 0.14 | −86% |
実際に読む: タワーの移動 3～6サイクルでメイクアップ約20％、ブローダウン約60％カット。このブローダウンは単なる水ではなく、処理化学物質を運び、下流の排水に負荷をかけるため、これを削減することで水、化学物質、排水のコストを一度に節約できます。
8 サイクルを超えると節約額が横ばいになる理由
表は落とし穴を示しています。曲線は 2 ～ 4 サイクルで急峻で、8 サイクルを過ぎるとほぼ平坦になります。6→8 にすると、3→4 よりもはるかに少ない水しか節約できませんが、リスクは高まります。サイクルが高くなると、溶解固形物が多くなり、導電率が高くなり、カルシウム、シリカ、アルカリが濃縮されるため、スケールと腐食の脅威が実際に発生します。化粧品の化学物質 (シリカやカルシウムが多い) によって設定されたポイントを超えると、サイクルを高くすると、水はほとんど購入されなくなりますが、スケールのリスクが高くなります。適切な目標は「化学反応が安全に維持できる限りの高さ」です。通常、 8～12サイクル 十分に処理されたタワーの場合であり、理論上の最大値ではありません。
ハイサイクルを維持できる化学反応
サイクルは、最初に沈殿するものによって制限されます。しきい値 ホスホネート 自然の溶解度をはるかに超えてカルシウムを保持します。 ポリカルボン酸分散剤 シリカと鉄の堆積を防ぎ、腐食防止剤が高導電率の水が鋼や銅を攻撃するのを防ぎます。これは、関連ガイドで説明されているものと同じプログラムです。 冷却塔のスケール、腐食、レジオネラ菌プログラム。この化学反応がなければ、タワーは 3 ～ 4 サイクルで停止します。これでは、8 ～ 12 が日常的になります。リンの排出が制限されている場合、次のような非リン阻害剤が使用されます。 WT-907 ブローダウンにリンを添加せずに同じ働きをします。
再生水を化粧品として使用
サイクルが最適化されたら、次の WUE のレバーは補給源そのもの、つまり飲料水ではなくリサイクル水または再生水になります。それは機能しますが、水の化学的性質を変化させます。再生水は通常、 より多くの溶解固体、より多くの栄養素（窒素、リン）、より多くの微生物負荷、酸化剤の需要を増加させる変動するアンモニアを加えます。
| メイクアップソース | 溶解固体 | 微生物/栄養負荷 | 治療への影響 |
|---|---|---|---|
| 飲用可/フレッシュ | 低～中程度 | 低い | 標準阻害剤 + 殺生物プログラム |
| 再生・再利用 | より高い、変動する | 高濃度（N、P、バイオフィルム） | より強力な殺生物剤 + 分散剤。達成可能なサイクルに上限を設ける可能性がある |
実際的な答えは、前処理に加えて強力な微生物プログラム、つまり強力な酸化性と非酸化性の殺生剤の組み合わせ、追加の分散剤、そして場合によってはろ過を行うことです。再生水が安全に実行できるサイクルに上限を設ける可能性があることを受け入れます。通常、水の節約はそれを正当化しますが、それは単なる配管の問題ではなく、化学的な決定です。
WUE削減シーケンス
重要なポイント
- WUEはタワーに設置されています — 業界平均は ~1.8 L/kWh、クラス最高は ~0.3 — そして化学は最も安価な手段です。
- ブローダウン = 蒸発量 ÷ (CoC − 1); 3→6サイクルに移行すると、メイクアップは最大20%、ブローダウンは最大60%カットされます。
- 節約は 8 サイクルを超えると横ばいになります スケーリングや腐食のリスクは高まりますが、最大値ではなく 8 ～ 12 を目標にします。
- スケール/腐食の化学反応がハイサイクルを可能にする;それがないとタワーは 3 対 4 で失速します。
- 再生された化粧品により、より多くの水を節約できます しかし、より強力な殺生物剤/分散剤プログラムが必要であり、達成可能なサイクルに制限がかかる可能性があります。
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よくある質問
データセンターにとって適切な WUE とは何ですか?
水使用効率 (WUE) は、IT エネルギー 1 キロワット時あたりに消費される水のリットルです。業界の広がりは多岐にわたります。典型的なデータセンターは 1.8 L/kWh 近くで稼働する一方、クラス最高のハイパースケール施設は約 0.3 L/kWh に達し、一部の空冷または密閉設計では、より高いエネルギーを犠牲にしてサイト内の水の使用量がゼロに近づきます。冷却塔の水のほとんどは蒸発やブローダウンとして残るため、WUE を下げるための最速のルートは、適切なスケール、腐食および分散剤プログラムを使用してより高い濃度サイクルで塔を稼働させ、その後、再生補給水を検討することです。水の量が最も少ない選択肢が必ずしも炭素の量が最も少ない選択肢であるとは限らないため、WUE は PUE およびエネルギーと併せて読む必要があります。
冷却塔内の濃縮サイクルとは何ですか?
濃度サイクル (CoC) は、循環水が補給水の何倍濃縮されているかを表します。蒸発塔では純水が蒸発して溶解固体が残るため、制御されたブローダウンによって固体が除去されるまで、それらの固体は蓄積します。 CoC は実際には、塔水と補給水の間の導電率、または塩素などの保存されたイオンの比として測定されます。サイクルが高くなると、同じ冷却でもメイクアップとブローダウンが少なくなりますが、溶解固形分も多くなり、スケールや腐食のリスクも高まるため、達成可能な数は水の化学的性質と処理プログラムによって決まります。通常、未処理の場合は 3 ～ 4 サイクル、化学的性質が良好な場合は 8 ～ 12 サイクルです。
集中サイクルからブローダウンをどのように計算しますか?
ブローダウン = 蒸発 ÷ (濃縮サイクル − 1)。補給水 = 蒸発 × サイクル ÷ (サイクル − 1)。ドリフトを無視すると、これは蒸発とブローダウンにも等しくなります。蒸発は、拒否される熱にほぼ比例します (一般的な経験則では、冷却範囲が約 7 °C になるごとに再循環率が約 1% になります)。メイクアップとブローダウンは両方とも蒸発に伴って増加するため、サイクルを上げることによって節約される水のパーセンテージは塔のサイズに関係なく同じです。2 サイクルから 4 サイクルにするとブローダウンが 3 分の 2 削減され、3 サイクルから 6 サイクルではメイクアップが約 20%、ブローダウンが約 60% 削減されます。
データセンターの冷却塔は何サイクル稼働できますか?
処理プログラムがなければ、炭酸カルシウム、シリカ、またはアルカリ性がスケールし始めるため、塔は通常 3 ～ 4 サイクル程度で停止します。閾値ホスホン酸塩スケール防止剤、ポリカルボン酸系分散剤、腐食防止剤を使用すると、8 ～ 12 サイクルが日常的であり、メイクアップ中で最も早く濃縮されるイオン (多くの場合、シリカまたはカルシウムの硬度) が制限要因となります。それを超えると、追加の水の節約はほとんどなくなります（節約曲線は 8 サイクルを超えるとほぼ平坦になります）が、スケーリングと腐食のリスクが急激に高まります。そのため、目標は、理論上の最大値ではなく、化学物質が安全に保持できる最高のサイクルであり、導電率とスケーリング指数によって検証されます。
データセンターは冷却用に再生水を使用できますか?
はい、多くの企業は淡水の使用量を削減するために取り組んでいますが、再生水またはリサイクルされた水は化学的性質を変化させます。通常、より多くの変動する溶解固体、窒素やリンなどのより多くの栄養素、より多くの微生物負荷、そして場合によっては酸化剤の要求を高めるアンモニアを運びます。そのためには、より堅牢なプログラム、つまりバイオフィルムとレジオネラ菌を制御するための強力な酸化性殺生物剤と非酸化性殺生物剤の組み合わせ、追加の分散剤、多くの場合濾過が必要であり、安全に実行できる濃度サイクルに上限が設けられる可能性があります。通常、水の節約はそれを正当化しますが、再生された化粧品は供給と同様に処理の決定でもあり、殺生物剤と抑制剤のプログラムはより硬水に合わせた規模にする必要があります。
メーカーについて
VCYCLETECH は、中国に本拠を置く水処理およびプロセス化学薬品（凝集剤および凝集剤、製紙用化学薬品、界面活性剤、殺生剤、ホスホン酸塩および分散剤）を製造するメーカーです。ISO 9001 / 14001 / 45001 認証を取得しており、すべてのバッチおよび OEM/ODM サービスに COA が付いています。私たちのを参照してください 品質と認証.
参考文献
関連: 冷却水処理 · 冷却塔のスケール、腐食、レジオネラ属菌 · ホスホン酸塩スケール防止剤 · 分散剤 · WT-907 非P阻害剤 · 冷却塔処理ガイド