Охлаждающая вода для центров обработки данных: WUE, циклы и повторное использование
TL;DR Эффективность использования воды (ЭВП) устанавливается на градирне, а химический состав является рычагом. Циклы концентрации (CoC) — это соотношение растворенных твердых веществ в циркулирующей воде и подпиточной воде, а продувка = испарение ÷ (CoC − 1) — таким образом, увеличение количества циклов градирни с 3 до 6 сокращает подпиточную воду примерно на 20 %, а продувку примерно на 60 %. Программа защиты от накипи и коррозии плюс диспергатор — это то, что позволяет выдержать 8–12 циклов вместо 3–4 без образования накипи в заливке. Среднеотраслевой показатель WUE в дата-центре составляет около 1,8 л/кВтч; лучший в своем классе достигает около 0,3. Выше ~8 циклов экономия воды снижается, поэтому доводите циклы с химией до точки уменьшения отдачи, а затем обратите внимание на утилизированную косметику.
Получить ценовое предложение, образец и сертификат подлинности →
WUE: цифровые табло теперь сообщают
Эффективность использования воды (WUE) — литры воды на киловатт-час ИТ-энергии — стала показателем на уровне совета директоров, поскольку операторы берут на себя обязательства по достижению целей, связанных с потреблением воды. Разброс огромен: средний по отрасли расход электроэнергии в центре обработки данных составляет около 1,8 л/кВтч, а лучшие в своем классе гипермасштабные конструкции достигают около 0,3 л/кВтч.. Большая часть этой воды уходит в виде испарения и продувки в градирню, поэтому WUE здесь либо выигрывает, либо проигрывает, а самым дешевым рычагом является химия, потому что она позволяет градирне работать при более высоких циклах концентрации при одном и том же подпитке.
Объяснение циклов концентрации
Циклы концентрации (CoC) — это просто то, во сколько раз более концентрирована циркулирующая вода, чем подпиточная, — измеряется на практике как коэффициент проводимости или консервативного иона, такого как хлорид. Поскольку в башне испаряется только чистая вода, оставшиеся растворенные твердые частицы поднимаются вверх, пока контролируемая продувка не унесет их. Два потока фиксируются одним отношением:
Продувка = Испарение ÷ (CoC − 1)и Подпитка = Испарение × CoC ÷ (CoC − 1) = Испарение + Продувка (без учета дрейфа).
Проработанный пример: что экономят более высокие циклы
Поскольку оба потока масштабируются по мере испарения (E), экономия точная и не зависит от размера башни. На единицу испарения:
| Циклы (CoC) | Макияж (× Е) | Продувка (× Е) | Продувка против 2 циклов |
|---|---|---|---|
| 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% |
Читайте практически: перенос башни из От 3 до 6 циклов сокращает подпитку примерно на 20% и продувку примерно на 60%.. Эта продувка — это не просто вода — она переносит химикаты для очистки и загружает сточные воды, расположенные ниже по течению, поэтому ее сокращение одновременно экономит затраты на воду, химикаты и сточные воды.
Почему экономия стабилизируется выше ~8 циклов
В таблице показан подвох: кривая крутая от 2 до 4 циклов и почти плоская после 8. Переход 6→8 экономит гораздо меньше воды, чем 3→4, в то время как риски возрастают — более высокие циклы означают более высокие растворенные твердые вещества, более высокую проводимость и реальную угрозу отложений и коррозии, поскольку концентрируются кальций, кремнезем и щелочность. За пределами точки, установленной вашим химическим составом (часто кремнеземом или кальцием), увеличение количества циклов почти не требует воды, но увеличивает риск образования накипи. Правильная цель обычно «настолько высока, насколько безопасно держится химический состав». 8–12 циклов для хорошо обработанной башни, а не теоретический максимум.
Химия, которая позволяет поддерживать высокие циклы
Циклы ограничены тем, что выпадает первым. Порог фосфонат удерживает кальций далеко за пределами его естественной растворимости, поликарбоновый диспергатор предотвращает отложение кремнезема и железа, а ингибитор коррозии предотвращает воздействие воды с более высокой проводимостью на сталь и медь — та же программа, описанная в нашем сопутствующем руководстве по накипь в градирнях, коррозия и программа легионеллы. Без этой химии башня останавливается на 3–4 циклах; при этом 8–12 — это обычное дело. Если выбросы фосфора ограничены, используйте нефосфорный ингибитор, такой как ВТ-907 выполняет ту же работу без добавления фосфора в продувку.
Восстановленная вода в качестве макияжа
После оптимизации циклов следующим рычагом WUE становится сам источник подпитки — переработанная или регенерированная вода вместо питьевой. Это работает, но меняет химический состав воды: очищенная вода обычно содержит больше растворенных твердых веществ, больше питательных веществ (азота, фосфора) и больше микробной нагрузки, плюс переменный аммиак, который повышает потребность в окислителях.
| Источник макияжа | Растворенные твердые вещества | Микробная/питательная нагрузка | Последствия лечения |
|---|---|---|---|
| Питьевой/свежий | Низкий – средний | Низкий | Стандартный ингибитор + программа биоцидов |
| Утилизация/повторное использование | Высшее, переменное | Высшее (N, P, биопленка) | Более надежный биоцид + диспергатор; может ограничить достижимые циклы |
Практический ответ — это предварительная обработка плюс более сильная микробиологическая программа: надежная пара окислительный + неокисляющий биоцид, дополнительный диспергатор и иногда фильтрация — принимая во внимание, что очищенная вода может ограничивать циклы, которые вы можете безопасно выполнять. Экономия воды обычно оправдывает это, но это химическое решение, а не только сантехническое.
Последовательность сокращения WUE
Ключевые моменты
- WUE установлен на башне — средний показатель по отрасли ~1,8 л/кВтч, лучший в своем классе ~0,3 — и химия — самый дешевый рычаг.
- Продувка = испарение ÷ (CoC − 1); циклы 3→6 сокращают подпитку на ~20% и продувку на ~60%.
- Экономия стабилизируется выше ~ 8 циклов при повышении риска образования накипи/коррозии — целевой показатель 8–12, а не максимальный.
- Химия накипи/коррозии – это то, что открывает возможности для высоких циклов.; без него башня глохнет на 3–4.
- Восстановленный макияж экономит больше воды но нуждается в более сильной программе биоцидов/диспергаторов и может ограничить достижимые циклы.
Посмотреть видео
Часто задаваемые вопросы
Что такое хорошее WUE для центра обработки данных?
Эффективность использования воды (WUE) — это литры воды, потребляемые на киловатт-час ИТ-энергии. Распространение в отрасли широко: типичный центр обработки данных потребляет около 1,8 л/кВтч, в то время как лучшие в своем классе гипермасштабные объекты достигают около 0,3 л/кВтч, а некоторые конструкции с воздушным охлаждением или закрытые конструкции приближаются к нулевому расходу воды на площадке за счет более высокого энергопотребления. Поскольку большая часть воды из градирни уходит в виде испарения и продувки, самый быстрый путь к снижению ЭИВ — это эксплуатация градирни при более высоких циклах концентрации с соответствующей программой накипи, коррозии и диспергаторов, а затем с учетом регенерированной подпиточной воды. ЭИВ следует рассматривать наряду с ЭЭ и энергетикой, поскольку вариант с низким содержанием воды не всегда является вариантом с самым низким уровнем выбросов углерода.
Что такое циклы концентрации в градирне?
Циклы концентрации (CoC) показывают, во сколько раз концентрация оборотной воды превышает концентрацию подпиточной воды. Поскольку испарительная башня выпаривает чистую воду и оставляет растворенные твердые вещества, эти твердые вещества накапливаются до тех пор, пока контролируемая продувка не удалит их. CoC на практике измеряется как соотношение проводимости или сохраняющегося иона, такого как хлорид, между водой из башни и подпиточной водой. Более высокие циклы означают меньшую подпитку и меньшую продувку при том же охлаждении, но также и большее количество растворенных твердых веществ и больший риск образования накипи и коррозии, поэтому достижимое число определяется химическим режимом воды и программой очистки: обычно 3–4 цикла без очистки и 8–12 с хорошим химическим составом.
Как вы рассчитываете продувку по циклам концентрации?
Продувка = Испарение ÷ (Циклы концентрации − 1). Подпиточная вода = Испарение × Циклы ÷ (Циклы − 1), что также равно испарению плюс продувка, если не учитывать дрейф. Испарение примерно пропорционально отводимому теплу (обычное практическое правило составляет около 1% от скорости рециркуляции на каждые ~ 7 °C диапазона охлаждения). Поскольку и подпитка, и продувка увеличиваются по мере испарения, вода, сэкономленная за счет циклов подъема, одинакова в процентном отношении независимо от размера башни: переход от 2 к 4 циклам сокращает продувку на две трети, а от 3 до 6 циклов сокращает подпитку примерно на 20%, а продувку примерно на 60%.
Сколько циклов может работать градирня центра обработки данных?
Без программы очистки башня обычно останавливается примерно через 3–4 цикла, потому что карбонат кальция, кремнезем или щелочность начинают откладываться. При использовании порогового ингибитора фосфонатного накипи, поликарбоксильного диспергатора и ингибитора коррозии 8–12 циклов являются обычными, и ограничивающим фактором становится тот, какой ион быстрее всего концентрируется в вашем составе — часто кремнеземная или кальциевая жесткость. Превышение этого показателя экономит очень мало дополнительной воды (кривая экономии почти плоская после 8 циклов), одновременно резко повышая риск образования накипи и коррозии, поэтому цель состоит в том, чтобы максимально высокие циклы, которые химия может безопасно выдержать, подтверждаемые проводимостью и индексом масштабирования, а не теоретический максимум.
Могут ли центры обработки данных использовать очищенную воду для охлаждения подпитки?
Да, и многие делают это, чтобы сократить потребление пресной воды, но очищенная или переработанная вода меняет химический состав. Обычно он содержит больше и более изменчивых растворенных твердых веществ, больше питательных веществ, таких как азот и фосфор, большую микробную нагрузку, а иногда и аммиак, который повышает потребность в окислителях. Это требует более надежной программы — более сильной пары окислительных и неокисляющих биоцидов для контроля биопленки и легионеллы, дополнительных диспергаторов, часто фильтрации — и это может ограничить циклы концентрации, которые вы можете безопасно выполнять. Экономия воды обычно оправдывает это, но утилизированная подпитка является решением не только водоснабжения, но и очистки, и программа биоцидов и ингибиторов должна быть рассчитана на более жесткую воду.
О производителе
VCYCLETECH — китайский производитель химикатов для очистки воды и технологических процессов — коагулянтов и флокулянтов, химикатов для бумаги, поверхностно-активных веществ, биоцидов, фосфонатов и диспергаторов — сертифицирован по стандарту ISO 9001/14001/45001, имеет сертификат подлинности на каждую партию и предоставляет услуги OEM/ODM. Посмотрите наш качество и сертификаты.
Ссылки
- Эффективность воды в градирне — FEMP Министерства энергетики США
- Градирня (циклы концентрации) — Википедия
- Эффективность использования воды — Википедия
- Гипермасштабируемая эффективность охлаждения и WUE — знания центров обработки данных
Связанные: Очистка охлаждающей воды · Накипь в градирне, коррозия и легионелла · Фосфонатные антискаланты · Диспергаторы · Ингибитор WT-907, не относящийся к P · Руководство по обработке градирни