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Spécifications pour l’eau du circuit de refroidissement secondaire

Il est d’une importance cruciale que l’eau fournie à l’échangeur de chaleur réponde aux exigences énumérées dans cette rubrique. Veillez à respecter ces exigences avant d’installer le système de refroidissement liquide.

Important

Si l’eau fournie à l’échangeur de chaleur ne répond pas aux exigences décrites dans cette rubrique, des défaillances du système peuvent se produire à la suite de l’un des problèmes suivants :

  • Fuites provoquées par la corrosion et les piqûres de corrosion des composants métalliques de l’échangeur de chaleur ou du système d’alimentation en eau.
  • Accumulation de dépôts de tartre dans l’échangeur de chaleur, qui peut entraîner les situations suivantes :
    • Réduction de la capacité de l’échangeur de chaleur à refroidir l’air évacué de l’armoire
    • Panne de composants mécaniques tels qu’un couplage de tuyau à raccord rapide
  • Contamination organique, par exemple par des bactéries, des champignons ou des algues. Cette contamination peut entraîner les mêmes situations que celles décrites pour les dépôts de tartre.

Contrôle et conditionnement du circuit de refroidissement secondaire​

L’eau utilisée pour remplir, compléter et alimenter l’échangeur de chaleur doit être de l’eau déminéralisée exempte de particules ou de l’eau distillée exempte de particules avec des contrôles appropriés pour éviter les situations suivantes :

  • Corrosion des métaux
  • Accumulation de bactéries
  • Entartrage
L’eau ne peut pas provenir du système primaire d’eau glacée du bâtiment, mais doit être fournie dans le cadre d’un système secondaire en circuit fermé.
Important
N’utilisez pas de solutions à base de glycol, car elles nuisent aux capacité de refroidissement de l’échangeur de chaleur.

Matériaux à utiliser dans les circuits secondaires​

Utilisez l’un des matériaux suivants dans les conduites d’alimentation, les connecteurs, les collecteurs, les pompes et tout autre matériel qui compose le système d’alimentation en eau en circuit fermé :

  • Cuivre
  • Laiton avec une teneur en zinc inférieure à 30 %
  • Acier inoxydable 303 ou 316
  • Caoutchouc éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) durci au peroxyde, matériau sans oxyde métallique

Matériaux à éviter dans les circuits secondaires​

N’utilisez les matériaux suivants dans aucune partie du système d’alimentation en eau :

  • Biocides oxydants, comme le chlore, le brome et ou bioxyde de chlore
  • Aluminium
  • Laiton avec une teneur en zinc supérieure à 30 %
  • Fers (sans acier inoxydable)

Exigences pour l’alimentation en eau des circuits secondaires​

Cette section comprend les caractéristiques spécifiques du système qui fournit l’eau conditionnée réfrigérée à l’échangeur de chaleur.

  • Température :

    L’échangeur de chaleur, son tuyau d’alimentation et son tuyau de retour ne sont pas isolés. Évitez toute condition pouvant entraîner de la condensation. La température de l’eau dans le tuyau d’alimentation, le tuyau de retour et l’échangeur de chaleur doit être maintenue au-dessus du point de rosée du lieu dans lequel l’échangeur de chaleur est utilisé.

    Avertissement
    L’eau réfrigérée primaire typique est trop froide pour être utilisée dans cette application, car la température de l’eau glacée du bâtiment peut descendre jusqu’à 4 °C à 6 °C (39 °F à 43 °F).
    Important
    Le système fournissant l’eau de refroidissement doit pouvoir mesurer le point de rosée de la pièce et ajuster automatiquement la température de l’eau en conséquence. Autrement, la température de l’eau doit être supérieure au point de rosée maximal pour cette installation de centre de données. Par exemple, la température de l’eau doit être maintenue aux valeurs suivantes :
    • 18 °C ±1 °C (64,4 °F ±1,8 °F). Ceci s’applique dans le cadre d’une spécification environnementale de classe 1 de la norme ASHRAE qui exige un point de rosée maximal de 17 °C (62,6 °F).
    • 22 °C ±1 °C (71,6 °F ±1,8 °F). Cela s’applique dans le cadre d’une spécification environnementale de classe 2 de la norme ASHRAE qui exige un point de rosée maximal de 21 °C (69,8 °F).

    Reportez-vous au document Directives thermiques pour les environnements de traitements de données de l’ASHRAE. Des informations sur l’obtention de ce document sont disponibles sur https://www.techstreet.com/ashrae/products/1909403.

  • Pression

    La pression de l’eau dans le circuit secondaire doit être inférieure à 690 kPa (100 psi). La pression de fonctionnement normale au niveau de l’échangeur de chaleur doit être inférieure ou égale à 414 kPa (60 psi).

  • Débit

    Le débit du flux d’eau dans le réseau doit se trouver dans la plage comprise entre 23 et 57 litres (6 à 15 gallons) par minute. La chute de pression par rapport au débit du flux pour les échangeurs de chaleur (y compris les raccords rapides) est définie approximativement à 103 kPa (15 psi) à 57 litres (15 gallons) par minute.

  • Limites du volume d’eau

    L’échangeur de chaleur contient approximativement 9 litres (2,4 gallons). Quinze mètres (50 pieds) de tuyaux d’alimentation et de retour de 19 mm (0,75 po) contiennent environ 9,4 litres (2,5 gallons). Pour réduire l’exposition aux inondations en cas de fuite, le circuit complet de refroidissement du produit (échangeur de chaleur, tuyau d’alimentation et tuyau de retour), à l’exception du réservoir, doit contenir 18,4 litres d’eau (4,8 gallons) au maximum. Il s’agit d’une consigne de précaution et non d’une exigence fonctionnelle. De même, envisagez d’utiliser des méthodes de détection des fuites dans le circuit secondaire qui alimente l’échangeur de chaleur en eau.

  • Exposition à l’air

    Le circuit de refroidissement secondaire est un circuit fermé, sans exposition continue à l’air ambiant. Une fois ce circuit rempli, chassez-en entièrement l’air. Une purge d’air est fournie sur la partie supérieure d’un collecteur d’échangeur de chaleur pour purger tout l’air du circuit.

Spécifications de la fourniture d’eau aux circuits secondaires​

Cette section porte sur les différents composants matériels qui composent le circuit secondaire du système de distribution qui fournit l’eau réfrigérée et conditionnée à l’échangeur de chaleur. Le circuit de fourniture comprend des canaux et des tuyaux, ainsi que le matériel de raccordement nécessaire pour raccorder les tuyaux à l’échangeur de chaleur. La gestion des tuyaux dans les environnements avec ou sans plancher technique est également décrite.

L’échangeur de chaleur peut supprimer 100 % ou davantage de la charge calorifique d’une armoire pour une utilisation dans des conditions optimales.

Le circuit de refroidissement principal est considéré comme l’unité de fourniture d’eau refroidie du bâtiment ou une unité de refroidisseur modulaire. Le circuit principal ne doit pas être utilisé comme source directe de liquide de refroidissement pour l’échangeur de chaleur.

L’objet principal de cette rubrique est de fournir des exemples de méthodes types de configuration du circuit secondaire et des caractéristiques de fonctionnement nécessaires pour fournir une alimentation en eau adéquate et sûre à l’échangeur de chaleur.

Avertissement
Le dispositif de sécurité en cas de surpression doit répondre aux exigences suivantes :
  • Conforme à la norme ISO 4126-1 (les informations sur l’obtention de ce document se trouvent sur https://webstore.ansi.org/Standards/ISO/ISO41262013. Rechercher le document numéro iso 4126-1.)
  • Être installé de manière à être facilement accessible pour l’inspection, l’entretien et la réparation.
  • Être raccordé au plus près de l’appareil qu’il est destiné à protéger.
  • Ne pouvoir être réglé qu’avec l’aide d’un outil.
  • Posséder un orifice d’évacuation dirigé de manière à ce que l’eau ou le liquide évacué ne crée pas de risque ou ne vise pas quelqu’un.
  • Disposer d’une capacité de décharge appropriée afin d’éviter tout dépassement de la pression maximale de fonctionnement.
  • Être installé sans vanne d’arrêt entre le dispositif de sécurité de surpression et le dispositif protégé.
Les figures suivantes montrent des solutions de refroidissement types présentant la plus grande flexibilité possible. Tenez compte des instructions suivantes avant de concevoir votre solution.
  • Une méthode de surveillance et de réglage du débit total distribué à tous les échangeurs de chaleur est nécessaire. Il peut s’agir d’un débitmètre discret intégré au circuit de flux ou d’un débitmètre intégré au circuit secondaire dans l’unité de distribution de liquide de refroidissement (CDU).
  • Une fois défini le débit total de tous les échangeurs de chaleur à l’aide d’un débitmètre tel que décrit précédemment, il est important de concevoir la tuyauterie afin qu’elle fournisse le débit souhaité pour chaque échangeur de chaleur et qu’elle offre un moyen de vérifier ce débit. Les figures 5 (page 16) à 8 (page 19) montrent comment utiliser des dispositifs d’équilibrage du circuit pour régler le débit de chaque échangeur de chaleur. D’autres méthodes, telles que des débitmètres intégrés ou externes, peuvent permettre de régler plus précisément le débit des différentes soupapes d’arrêt.
  • Concevez le circuit de flux de façon à y réduire au minimum la chute de pression totale. La fonction de raccord rapide à faible impédance (illustrée par les figures 5, page 16, à 8, page 19), en option, ne peut pas être assurée par les raccords rapides Eaton utilisés sur l’échangeur de chaleur en raison de la chute de pression excessive associée au flux de quatre paires de raccords rapides en série. Il doit s’agir de raccords rapides à très faible impédance (proche de 0). Ces raccords rapides peuvent aussi être simplement remplacés par un raccord cannelé.
Voici quelques exemples de solutions parmi les plus courantes.

  • Circuits de refroidissement principal et secondaire

    Figure 1. Circuits de refroidissement principal et secondaire

    Cette figure montre une solution de refroidissement type et identifie les composants du circuit de refroidissement primaire et du circuit de refroidissement secondaire.

  • Unité de distribution de liquide de refroidissement avec une solution fabriquée pour des équipements

    Figure 2. Unité de distribution de liquide de refroidissement avec une solution fabriquée pour des équipements

    Cette figure présente un exemple de solution fabriquée pour des équipements. Le nombre réel d’échangeurs de chaleur connectés au circuit secondaire dépend de la capacité de l’unité de distribution de liquide de refroidissement qui actionne ce circuit.

  • Unité de distribution de liquide de refroidissement avec des solutions du commerce prêtes à l’emploi

    Figure 3. Unité de liquide de refroidissement utilisant des solutions du commerce prêtes à l’emploi

    Remarque
    Suggestions de caractéristiques d’une unité de distribution de liquide de refroidissement (CDU) du commerce :
    • Mesure de la température et du débit (surveillance)
    • Détection de fuite ou détection du niveau d’eau et arrêt
    • Surveillance et contrôle locaux et à distance
    • Port d’accès pour le remplissage et le traitement de l’eau

    Cette figure montre un exemple d’unité modulaire de distribution de liquide de refroidissement du commerce. Le nombre réel d’échangeurs de chaleur connectés au circuit secondaire dépend de la capacité de l’unité de distribution de liquide de refroidissement qui actionne ce circuit

  • Unité de distribution de liquide de refroidissement avec une unité de refroidisseur d’eau pour fournir de l’eau traitée

    Figure 4. Unité de liquide de refroidissement utilisant des solutions du commerce prêtes à l’emploi

    Remarque
    Caractéristiques requises de l’unité de refroidisseur d’eau construite par le fournisseur :
    • Mesure de la température et du débit (surveillance)
    • Détection de fuite ou détection du niveau d’eau et arrêt
    • Surveillance et contrôle locaux et à distance
    • Port d’accès pour le remplissage et le traitement de l’eau

    Cette figure montre un exemple d’unité de refroidisseur d’eau fournissant de l’eau conditionnée à un ou plusieurs échangeurs de chaleur. Il doit s’agir d’un système fermé (sans exposition de l’eau à l’air), qui respecte toutes les exigences de matériau, de qualité de l’eau, de traitement de l’eau, de température et de débit définies dans ce document. Une unité de refroidisseur d’eau est considérée comme une autre solution acceptable pour l’utilisation d’une source d’eau refroidie pour refroidir un module Lenovo Rear Door Heat eXchanger.

Collecteurs et tuyauterie​

Les collecteurs qui acceptent des tuyaux d’alimentation de grand diamètre à partir d’une unité de pompe constituent la méthode préférée pour répartir le flux d’eau dans des tuyaux de plus petite dimension, acheminés vers des échangeurs de chaleur individuels. Les collecteurs doivent être fabriqués dans des matériaux compatibles avec l’unité de pompage et la tuyauterie associée. Ils doivent offrir suffisamment de points de raccordement pour pouvoir connecter le nombre correspondant de conduites d’alimentation et de retour. De même, les collecteurs doivent correspondre à la capacité nominale des pompes et de l’échangeur de chaleur du circuit (entre le circuit de refroidissement secondaire et la source d’eau refroidie du bâtiment). Fixez ou attachez solidement tous les collecteurs de manière à éviter tout déplacement lorsque les raccords rapides sont connectés aux collecteurs.

Exemples de taille de tuyau d’alimentation de collecteur

  • Utilisez un tuyau d’alimentation de 50,8 mm (2 po) ou plus pour fournir un débit correct à trois tuyaux d’alimentation de 19 mm (0,75 po), avec une unité de distribution de liquide de refroidissement (CDU) de 100 kW.
  • Utilisez un tuyau d’alimentation de 63,5 mm (2,5 po) ou plus pour fournir un débit correct à quatre tuyaux d’alimentation de 19 mm (0,75 po), avec une CDU de 120 kW.
  • Utilisez un tuyau d’alimentation de 88,9 mm (3,5 po) ou plus pour fournir un débit correct à neuf tuyaux d’alimentation de 19 mm (0,75 po), avec une CDU de 300 kW.

Pour arrêter le flux d’eau dans certaines sections de plusieurs circuits, installez des soupapes d’arrêt pour chaque conduite d’alimentation et de retour. Cela permet d’entretenir ou de remplacer un échangeur de chaleur sans nuire au fonctionnement des autres échangeurs de chaleur du circuit.

Pour que les spécifications en matière d’eau soient respectées et que l’évacuation de chaleur soit optimale, utilisez la mesure de la température et du flux (surveillance) dans les circuits secondaires.

Fixez ou attachez solidement tous les collecteurs et les tuyaux de manière à éviter tout déplacement lorsque les raccords rapides sont connectés aux collecteurs.

La figure suivante montre une autre disposition pour plusieurs circuits d’eau.
Figure 5. Collecteur central classique (dans un emplacement central pour plusieurs circuits d’eau)

La figure suivante montre un agencement de collecteur étendu.
Figure 6. Collecteur étendu classique (le long des allées entre les armoires)

Tuyaux flexibles et raccords aux collecteurs et aux échangeurs de chaleur​

La configuration des tuyaux peut varier. Vous pouvez déterminer la meilleure configuration pour votre installation en analysant les besoins de vos équipements. Un agent de préparation de site peut également réaliser cette analyse.

Des tuyaux flexibles sont nécessaires pour l’alimentation et le retour d’eau entre la plomberie fixe (collecteurs et unités de distribution de liquide de refroidissement) et l’échangeur de chaleur. Ils autorisent le passage pour ouvrir et fermer le panneau arrière de l’armoire.

Des tuyaux sont disponibles pour fournir de l’eau avec des caractéristiques de chute de pression admises et pour contribuer à éviter la diminution de certains inhibiteurs de corrosion. Ces tuyaux doivent être fabriqués dans un caoutchouc à base de terpolymère éthylène-propylène-diène (EPDM) sans peroxyde et sans oxyde métallique. Ils doivent être équipés à une extrémité d’une vanne à clapet sphérique Eaton de type raccord rapide à auto-accouplement, connectée à l’échangeur de chaleur, et posséder un raccord rapide à faible impédance ou se terminer par une extrémité nue permettant de fixer un raccord cannelé. Les vannes à clapet sphérique Eaton décrites dans cette rubrique sont compatibles avec les raccords d’échangeur de chaleur. Des longueurs de tuyau de 3 à 15 m (10 à 50 pieds), par incréments de 3 m (10 pieds), sont disponibles. Des tuyaux d’une longueur supérieure à 15 mètres (50 pieds) peuvent créer une perte de pression inacceptable dans le circuit secondaire et réduire le débit d’eau, ce qui réduira les capacités d’évacuation de la chaleur de l’échangeur de chaleur.

Utilisez des raccords rapides pour fixer les tuyaux aux échangeurs de chaleur. Les raccords des tuyaux qui assurent la connexion à l’échangeur de chaleur doivent posséder les caractéristiques suivantes :

  • Les accouplements doivent être fabriqués en acier inoxydable 303 et leurs dimensions sont de 25 mm (1 po).
  • Les tuyaux doivent porter la référence Eaton FD83-2046-16-16 ou l’équivalent.
  • Si un couplage à raccord rapide de faible impédance est utilisé à l’autre extrémité du tuyau (collecteur), utilisez des mécanismes de verrouillage positif pour empêcher toute perte d’eau lorsque les tuyaux sont déconnectés. Ces raccords doivent limiter les écoulements d’eau et le piégeage de l’air dans le circuit lors de la déconnexion.