Nước làm mát trung tâm dữ liệu: WUE, chu kỳ & tái sử dụng
TL;DR Hiệu quả sử dụng nước (WUE) được đặt ở tháp giải nhiệt và hóa học là đòn bẩy. Chu kỳ cô đặc (CoC) là tỷ lệ chất rắn hòa tan trong nước tuần hoàn với lớp trang điểm, và xả đáy = bay hơi (CoC - 1) - do đó, việc nâng tháp từ 3 lên 6 chu kỳ sẽ cắt giảm lượng nước bổ sung khoảng 20% và xả đáy khoảng 60%. Chương trình chống ăn mòn và cặn cộng với chất phân tán là thứ cho phép bạn giữ 8–12 chu kỳ thay vì 3–4 mà không cần chia tỷ lệ lấp đầy. WUE trung tâm dữ liệu trung bình trong ngành ở mức gần 1,8 L/kWh; tốt nhất trong lớp đạt khoảng 0,3. Trên ~8 chu kỳ, mức tiết kiệm nước không thay đổi, vì vậy hãy đẩy các chu trình có hóa chất đến mức lợi nhuận giảm dần, sau đó tìm đến trang điểm tái chế.
WUE: bảng số hiện báo cáo
Hiệu quả sử dụng nước (WUE) — lít nước trên kilowatt giờ năng lượng CNTT — đã trở thành thước đo cấp hội đồng quản trị khi các nhà vận hành cam kết thực hiện các mục tiêu tích cực về nước. Sự lây lan là rất lớn: một trung tâm dữ liệu trung bình trong ngành chạy gần 1,8 L/kWh, trong khi các thiết kế siêu quy mô tốt nhất đạt khoảng 0,3 L/kWh. Phần lớn lượng nước đó thoát ra dưới dạng bay hơi và xả xuống ở tháp giải nhiệt, vì vậy WUE thắng hoặc thua ở đó - và đòn bẩy rẻ nhất là hóa học, vì nó cho phép tháp chạy ở chu kỳ tập trung cao hơn trên cùng một cấu trúc.
Chu kỳ tập trung, giải thích
Chu kỳ cô đặc (CoC) chỉ đơn giản là lượng nước tuần hoàn đậm đặc hơn bao nhiêu lần so với lớp trang điểm - được đo trong thực tế bằng tỷ lệ độ dẫn điện hoặc của ion được bảo toàn như clorua. Bởi vì tháp chỉ làm bay hơi nước tinh khiết nên các chất rắn hòa tan còn sót lại sẽ bay lên cho đến khi quá trình xả đáy có kiểm soát mang chúng đi. Hai luồng được cố định bởi một mối quan hệ:
Xả đáy = Bay hơi ÷ (CoC − 1), và Trang điểm = Bay hơi × CoC `(CoC − 1) = Bay hơi + Xả đáy (bỏ qua trôi dạt).
Một ví dụ hoạt động: chu kỳ cao hơn tiết kiệm được bao nhiêu
Bởi vì cả hai dòng chảy đều có quy mô theo độ bay hơi (E), mức tiết kiệm là chính xác và không phụ thuộc vào kích thước tháp. Trên một đơn vị bay hơi:
| Chu kỳ (CoC) | Trang điểm (× E) | Hạ gục (× E) | Blowdown vs 2 chu kỳ |
|---|---|---|---|
| 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% |
Đọc thực tế: di chuyển một tòa tháp từ 3 đến 6 chu kỳ cắt lớp trang điểm khoảng 20% và tẩy trang khoảng 60%. Việc xả đáy đó không chỉ là nước — nó mang theo hóa chất xử lý của bạn và nạp nước thải xuống hạ lưu, do đó việc cắt giảm nó giúp tiết kiệm nước, hóa chất và chi phí nước thải cùng một lúc.
Tại sao số tiền tiết kiệm lại không thay đổi trên ~8 chu kỳ
Bảng này cho thấy kết quả đánh bắt: đường cong dốc từ 2 đến 4 chu kỳ và gần như bằng phẳng trong quá khứ 8. Đi 6→8 tiết kiệm nước ít hơn nhiều so với 3→4, trong khi rủi ro tăng lên — chu kỳ cao hơn có nghĩa là chất rắn hòa tan cao hơn, độ dẫn điện cao hơn và mối đe dọa đóng cặn và ăn mòn thực sự khi canxi, silic và kiềm cô đặc. Vượt qua một điểm do hóa chất trang điểm của bạn đặt ra (thường là silica hoặc canxi), việc đẩy chu kỳ lên cao hơn hầu như không mua được nước nhưng có rất nhiều rủi ro về tỷ lệ. Mục tiêu phù hợp là "cao đến mức hóa chất được giữ an toàn", thường là 8–12 chu kỳ đối với một tháp được xử lý tốt, không phải là mức tối đa theo lý thuyết.
Chất hóa học cho phép bạn giữ chu kỳ cao
Chu kỳ bị giới hạn bởi bất cứ điều gì kết tủa đầu tiên. Một ngưỡng photphonat giữ canxi vượt xa khả năng hòa tan tự nhiên của nó, một chất phân tán polycarboxylic giữ cho silica và sắt không bị lắng đọng, đồng thời chất ức chế ăn mòn giữ cho nước có độ dẫn cao hơn không tấn công thép và đồng - chương trình tương tự được mô tả trong hướng dẫn đồng hành của chúng tôi về chương trình cân tháp giải nhiệt, ăn mòn và Legionella. Nếu không có chất hóa học đó, tháp sẽ ngừng hoạt động ở 3–4 chu kỳ; với nó, 8–12 là thói quen. Khi lượng phốt pho thải ra bị hạn chế, chất ức chế không chứa phốt pho như WT-907 thực hiện công việc tương tự mà không cần thêm phốt pho vào quá trình xả đáy.
Nước thu hồi làm đồ trang điểm
Sau khi các chu trình được tối ưu hóa, đòn bẩy WUE tiếp theo chính là nguồn trang điểm — nước tái chế hoặc tái chế thay vì nước uống được. Nó hoạt động nhưng nó làm thay đổi tính chất hóa học của nước: nước tái chế thường mang theo nhiều chất rắn hòa tan hơn, nhiều chất dinh dưỡng hơn (nitơ, phốt pho) và nhiều vi sinh vật hơn, cộng với lượng amoniac thay đổi làm tăng nhu cầu oxy hóa.
| Nguồn trang điểm | chất rắn hòa tan | Tải lượng vi sinh vật/chất dinh dưỡng | Ý nghĩa điều trị |
|---|---|---|---|
| Có thể uống được/tươi | Thấp–trung bình | Thấp | Chương trình chất ức chế + diệt khuẩn tiêu chuẩn |
| Thu hồi/tái sử dụng | Cao hơn, thay đổi | Cao hơn (N, P, màng sinh học) | Chất diệt khuẩn + chất phân tán mạnh hơn; có thể giới hạn các chu kỳ có thể đạt được |
Câu trả lời thực tế là tiền xử lý cộng với chương trình vi sinh mạnh hơn: cặp chất diệt khuẩn oxy hóa + không oxy hóa mạnh, chất phân tán bổ sung và đôi khi là lọc - chấp nhận rằng nước tái chế có thể hạn chế các chu trình mà bạn có thể thực hiện một cách an toàn. Lượng nước tiết kiệm được thường biện minh cho điều đó, nhưng đó là một quyết định về mặt hóa học, không chỉ là quyết định về hệ thống ống nước.
Trình tự giảm WUE
Điểm mấu chốt
- WUE được đặt ở tháp — trung bình ngành ~1,8 L/kWh, tốt nhất trong phân khúc ~0,3 — và hóa học là đòn bẩy rẻ nhất.
- Xả đáy = bay hơi ÷ (CoC − 1); thực hiện 3→6 chu kỳ cắt lớp trang điểm ~20% và xả tóc ~60%.
- Tiết kiệm ổn định trên ~8 chu kỳ trong khi nguy cơ đóng cặn/ăn mòn tăng lên - mục tiêu 8–12, không phải mức tối đa.
- Hóa học cặn/ăn mòn là thứ mở ra các chu kỳ cao; nếu không có nó thì tháp sẽ dừng ở tỷ số 3–4.
- Tái chế đồ trang điểm giúp tiết kiệm nước hơn nhưng cần một chương trình diệt khuẩn/phân tán mạnh hơn và có thể giới hạn các chu kỳ có thể đạt được.
Xem video
Câu hỏi thường gặp
WUE tốt cho trung tâm dữ liệu là gì?
Hiệu quả sử dụng nước (WUE) là lít nước tiêu thụ trên mỗi kilowatt giờ năng lượng CNTT. Phạm vi ngành rất rộng: một trung tâm dữ liệu điển hình hoạt động gần 1,8 L/kWh, trong khi các cơ sở siêu quy mô tốt nhất đạt khoảng 0,3 L/kWh và một số thiết kế làm mát bằng không khí hoặc khép kín đạt mức tiêu thụ nước tại chỗ bằng 0 với chi phí năng lượng cao hơn. Bởi vì hầu hết nước trong tháp giải nhiệt đều bay hơi và xả đáy, nên cách nhanh nhất để có WUE thấp hơn là vận hành tháp ở chu kỳ tập trung cao hơn với quy mô thích hợp, chương trình ăn mòn và phân tán, sau đó xem xét thu hồi nước bổ sung. WUE nên được đọc cùng với PUE và năng lượng, vì lựa chọn có lượng nước thấp nhất không phải lúc nào cũng là lựa chọn có lượng carbon thấp nhất.
Chu kỳ tập trung trong tháp giải nhiệt là gì?
Chu kỳ cô đặc (CoC) là lượng nước tuần hoàn cô đặc gấp bao nhiêu lần so với nước trang điểm. Vì tháp bay hơi làm sôi nước tinh khiết và để lại các chất rắn hòa tan nên các chất rắn đó sẽ tích tụ cho đến khi quá trình xả đáy có kiểm soát loại bỏ chúng. CoC được đo trong thực tế bằng tỷ lệ độ dẫn điện hoặc của ion được bảo toàn như clorua, giữa nước trong tháp và thành phần. Chu kỳ cao hơn có nghĩa là ít trang điểm hơn và ít xả đáy hơn cho cùng một lần làm mát - nhưng chất rắn hòa tan cũng cao hơn cũng như nguy cơ đóng cặn và ăn mòn lớn hơn, do đó, con số có thể đạt được được xác định bởi thành phần hóa học nước và chương trình xử lý, thường là 3–4 chu kỳ chưa được xử lý và 8–12 chu kỳ với hóa chất tốt.
Làm thế nào để bạn tính toán xả đáy từ các chu kỳ tập trung?
Xả đáy = Bay hơi ÷ (Chu kỳ cô đặc − 1). Nước bổ sung = Sự bay hơi × Chu kỳ `(Chu kỳ − 1), cũng bằng sự bay hơi cộng với xả đáy khi bỏ qua trôi dạt. Sự bay hơi gần như tỷ lệ thuận với lượng nhiệt thải ra (quy tắc chung là khoảng 1% tốc độ tuần hoàn cho mỗi ~7°C trong phạm vi làm mát). Bởi vì cả quy mô bổ sung và xả đáy có bay hơi, lượng nước tiết kiệm được bằng chu trình nâng đều giống nhau về tỷ lệ phần trăm bất kể kích thước tháp: đi từ 2 đến 4 chu kỳ sẽ cắt giảm xả đáy 2/3 và từ 3 đến 6 chu kỳ sẽ cắt giảm lượng bổ sung khoảng 20% và xả đáy khoảng 60%.
Tháp giải nhiệt trung tâm dữ liệu có thể chạy bao nhiêu chu kỳ?
Nếu không có chương trình xử lý, tháp thường dừng lại trong khoảng 3–4 chu kỳ vì canxi cacbonat, silic hoặc kiềm bắt đầu đóng cặn. Với chất ức chế thang phosphonate ngưỡng, chất phân tán polycarboxylic và chất ức chế ăn mòn, 8–12 chu kỳ là thông lệ và hệ số giới hạn sẽ trở thành ion nào tập trung nhanh nhất trong lớp trang điểm của bạn - thường là độ cứng silica hoặc canxi. Vượt xa hơn mức đó sẽ tiết kiệm được rất ít nước bổ sung (đường cong tiết kiệm gần như bằng phẳng trên 8 chu kỳ) trong khi làm tăng đáng kể nguy cơ đóng cặn và ăn mòn, vì vậy mục tiêu là các chu kỳ cao nhất mà hóa học có thể duy trì một cách an toàn, được xác minh bằng độ dẫn điện và chỉ số tỷ lệ chứ không phải mức tối đa theo lý thuyết.
Các trung tâm dữ liệu có thể sử dụng nước tái chế để làm mát lớp trang điểm không?
Có, và nhiều người đã cắt giảm việc sử dụng nước ngọt, nhưng nước được tái chế hoặc tái chế sẽ làm thay đổi tính chất hóa học. Nó thường mang chất rắn hòa tan cao hơn và biến đổi hơn, nhiều chất dinh dưỡng hơn như nitơ và phốt pho, nhiều vi sinh vật hơn và đôi khi là amoniac làm tăng nhu cầu oxy hóa. Điều đó đòi hỏi một chương trình mạnh mẽ hơn - cặp chất diệt khuẩn oxy hóa cộng với không oxy hóa mạnh hơn để kiểm soát màng sinh học và Legionella, chất phân tán bổ sung, thường xuyên lọc - và nó có thể hạn chế các chu kỳ cô đặc mà bạn có thể thực hiện một cách an toàn. Lượng nước tiết kiệm được thường biện minh cho điều đó, nhưng lượng nước tái chế là một quyết định xử lý giống như nguồn cung cấp, và chương trình chất diệt khuẩn và chất ức chế phải được điều chỉnh cho phù hợp với loại nước cứng hơn.
Về nhà sản xuất
VCYCLETECH là nhà sản xuất hóa chất xử lý và xử lý nước có trụ sở tại Trung Quốc — chất keo tụ và chất keo tụ, hóa chất giấy, chất hoạt động bề mặt, chất diệt khuẩn, phosphonate và chất phân tán — được chứng nhận ISO 9001/14001/45001, có COA trên mỗi lô và dịch vụ OEM/ODM. Xem của chúng tôi chất lượng & chứng nhận.
Tài liệu tham khảo
- Hiệu suất sử dụng nước của tháp giải nhiệt – US DOE FEMP
- Tháp giải nhiệt (chu trình tập trung) - Wikipedia
- Hiệu quả sử dụng nước - Wikipedia
- Hiệu suất làm mát siêu quy mô & WUE — Kiến thức về Trung tâm Dữ liệu
Liên quan: Xử lý nước làm mát · Cân tháp giải nhiệt, ăn mòn & Legionella · Chất chống cặn photphat · chất phân tán · Chất ức chế không chứa P WT-907 · Hướng dẫn xử lý tháp giải nhiệt