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Specifiche dell'acqua per il circuito di raffreddamento secondario

È di fondamentale importanza che l'acqua fornita allo scambiatore di calore soddisfi i requisiti elencati in questo argomento. Assicurarsi di soddisfare i requisiti prima di configurare il sistema di raffreddamento a liquido.

Importante

Se l'acqua fornita allo scambiatore di calore non soddisfa i requisiti descritti in questo argomento, è possibile che si verifichino guasti del sistema a causa di uno dei seguenti problemi:

  • Perdite dovute a corrosione e vaiolatura dei componenti metallici dello scambiatore di calore o del sistema di approvvigionamento idrico.
  • Accumulo di depositi di calcare all'interno dello scambiatore di calore, che possono causare i seguenti problemi:
    • Una riduzione della capacità dello scambiatore di calore di raffreddare l'aria che viene espulsa dal rack
    • Guasto dei componenti meccanici come un raccordo rapido del tubo
  • Contaminazione organica, come batteri, funghi o alghe. Questa contaminazione può causare gli stessi problemi descritti per i depositi di calcare.

Controllo e condizionamento del circuito di raffreddamento secondario​

L'acqua utilizzata per riempire, rabboccare e alimentare lo scambiatore di calore deve essere acqua deionizzata priva di particelle o acqua distillata priva di particelle con controlli appropriati per evitare i seguenti problemi:

  • Corrosione dei metalli
  • Incrostazioni batteriche
  • Incrostazioni
L'acqua non può provenire dal sistema primario di acqua refrigerata dell'edificio, ma deve essere fornita come parte di un sistema secondario a circuito chiuso.
Importante
Non utilizzare soluzioni glicole, perché possono influire negativamente sulle prestazioni di raffreddamento dello scambiatore di calore.

Materiali da utilizzare nei circuiti secondari​

Utilizzare uno dei seguenti materiali nelle linee di alimentazione, nei connettori, nei collettori, nelle pompe e in qualsiasi altro componente del sistema di approvvigionamento idrico a circuito chiuso:

  • Rame
  • Ottone con contenuto di zinco inferiore al 30%
  • Acciaio inossidabile 303 o 316
  • Gomma etilene propilene diene monomero (EPDM) polimerizzata con perossido, materiale non costituito da ossidi metallici

Materiali da evitare nei circuiti secondari​

Non utilizzare nessuno dei seguenti materiali in nessuna parte del sistema di approvvigionamento idrico:

  • Biocidi ossidanti, come cloro, bromo e biossido di cloro
  • Alluminio
  • Ottone con più del 30% di zinco
  • Ferro (non acciaio inossidabile)

Requisiti di approvvigionamento idrico per i circuiti secondari​

In questa sezione sono riportate le caratteristiche specifiche dell'impianto che fornisce l'acqua refrigerata condizionata allo scambiatore di calore.

  • Temperatura:

    Lo scambiatore di calore e i relativi tubi di alimentazione e di ritorno non sono isolati. Evitare qualsiasi condizione che possa causare condensa. La temperatura dell'acqua all'interno del tubo di alimentazione, del tubo di ritorno e dello scambiatore di calore deve essere mantenuta al di sopra del punto di rugiada del luogo in cui viene utilizzato lo scambiatore di calore.

    Attenzione
    L'acqua refrigerata primaria tipica è troppo fredda per l'uso in questa applicazione perché l'acqua refrigerata utilizzata nell'edificio può essere fredda fino a 4 °C - 6 °C (39 °F - 43 °F).
    Importante
    Il sistema che fornisce l'acqua di raffreddamento deve essere in grado di misurare il punto di rugiada dell'ambiente e regolare automaticamente la temperatura dell'acqua di conseguenza. In caso contrario, la temperatura dell'acqua deve essere superiore al punto di rugiada massimo per l'installazione del data center. Ad esempio, è necessario mantenere la seguente temperatura minima dell'acqua:
    • 18 °C ±1 °C (64,4 °F ±1,8 °F). Ciò è applicabile nell'ambito di una specifica ambientale ASHRAE di Classe 1 che richiede un punto di rugiada massimo di 17 °C (62,6 °F).
    • 22 °C ±1 °C (71,6 °F ±1,8 °F). Ciò è applicabile nell'ambito di una specifica ambientale ASHRAE di Classe 2 che richiede un punto di rugiada massimo di 21 °C (69,8 °F).

    Vedere il documento ASHRAE relativo alle linee guida termiche per gli ambienti di elaborazione dati. Informazioni su come ottenere questo documento sono disponibili all'indirizzo https://www.techstreet.com/ashrae/products/1909403.

  • Pressione

    La pressione dell'acqua nel circuito secondario deve essere inferiore a 690 kPa (100 psi). La normale pressione di esercizio sullo scambiatore di calore deve essere pari o inferiore a 414 kPa (60 psi).

  • Portata

    La portata dell'acqua nel sistema deve essere compresa tra 23 e 57 litri (6 - 15 galloni) al minuto. La caduta di pressione rispetto alla portata per gli scambiatori di calore (compresi i raccordi rapidi) è definita come circa 103 kPa (15 psi) a 57 litri (15 galloni) al minuto.

  • Limiti di volume d'acqua

    Lo scambiatore di calore contiene circa 9 litri (2,4 galloni). Quindici metri (50 piedi) di tubi di alimentazione e di ritorno da 19 mm (0,75 pollici) contengono circa 9,4 litri (2,5 galloni). Per ridurre al minimo l'esposizione agli allagamenti in caso di perdite, l'intero sistema di raffreddamento del prodotto (scambiatore di calore, tubo di alimentazione e tubo di ritorno), escluso qualsiasi serbatoio, deve avere un massimo di 18,4 litri (4,8 galloni) di acqua. Si tratta di una dichiarazione cautelativa, non di un requisito funzionale. Prendere in considerazione anche l'utilizzo di metodi di rilevamento delle perdite sul circuito secondario che fornisce acqua allo scambiatore di calore.

  • Esposizione all'aria

    Il circuito di raffreddamento secondario è un circuito chiuso, senza esposizione continua all'aria ambiente. Dopo aver riempito il circuito, rimuovere tutta l'aria dal circuito. Una valvola di sfiato dell'aria è fornita nella parte superiore di un collettore dello scambiatore di calore per lo spurgo di tutta l'aria dal sistema.

Specifiche di erogazione dell'acqua per i circuiti secondari​

In questa sezione sono compresi i vari componenti hardware che compongono il circuito secondario del sistema di erogazione che fornisce l'acqua refrigerata e condizionata allo scambiatore di calore. Il sistema di erogazione comprende tubature, tubi e l'hardware di connessione necessario per collegare i tubi allo scambiatore di calore. Viene inoltre descritta la gestione dei tubi in ambienti a pavimento rialzato e non.

Lo scambiatore di calore è in grado di rimuovere il 100% o più del carico termico da un singolo rack quando funziona in condizioni ottimali.

Il circuito di raffreddamento primario è considerato l'alimentazione dell'acqua refrigerata dell'edificio o un'unità di refrigerazione modulare. Il circuito primario non deve essere utilizzato come fonte diretta di refrigerante per lo scambiatore di calore.

Lo scopo principale di questo argomento è quello di fornire esempi di metodi tipici di configurazione del circuito secondario e caratteristiche operative necessarie per fornire un'alimentazione adeguata e sicura di acqua allo scambiatore di calore.

Attenzione
Il dispositivo di sicurezza contro la sovrapressione deve soddisfare i seguenti requisiti:
  • Conformità alla norma ISO 4126-1 (le informazioni su come ottenere questo documento sono disponibili all'indirizzo https://webstore.ansi.org/Standards/ISO/ISO41262013. Cercare il documento n. iso 4126-1).
  • Essere installato in modo che sia facilmente accessibile per l'ispezione, la manutenzione e la riparazione.
  • Essere collegato il più vicino possibile al dispositivo che si intende proteggere.
  • Essere regolabile solo con l'uso di uno strumento.
  • Avere un'apertura di scarico diretta in modo che l'acqua o il fluido scaricato non creino un pericolo o siano diretti verso qualsiasi persona.
  • Avere una capacità di scarico adeguata per garantire che la pressione massima di esercizio non venga superata.
  • Essere installato senza valvola di intercettazione tra il dispositivo di sicurezza contro la sovrapressione e il dispositivo protetto.
Le figure seguenti mostrano le tipiche soluzioni di raffreddamento con la massima flessibilità possibile. Prendere in considerazione le linee guida seguenti prima di pianificare la soluzione.
  • È necessario un metodo per il monitoraggio e l'impostazione della portata totale erogata a tutti gli scambiatori di calore. Può trattarsi di un misuratore di portata discreto integrato nel circuito di flusso o di un misuratore di portata all'interno del circuito secondario dell'unità di distribuzione del liquido di raffreddamento (CDU, Coolant Distribution Unit).
  • Dopo aver impostato la portata totale per tutti gli scambiatori di calore utilizzando un misuratore di portata come descritto in precedenza, è importante progettare l'impianto idraulico in modo che fornisca la portata desiderata per ogni scambiatore di calore e fornisca un modo per verificare la portata. Le Figure da 5 a pagina 16 a 8 a pagina 19 illustrano l'uso dei regolatori di circuito per regolare la portata di ogni scambiatore di calore. Altri metodi, come i misuratori di portata in linea o esterni, possono fornire un metodo più accurato per impostare la portata attraverso le singole valvole di intercettazione.
  • Progettare il circuito di flusso per ridurre al minimo la caduta di pressione totale all'interno del circuito di flusso. La funzione opzionale di connessione rapida a bassa impedenza (illustrata nella Figura 5 a pagina 16 fino alla Figura 8 a pagina 19) non può essere costituita dai raccordi rapidi Eaton utilizzati sullo scambiatore di calore, a causa dell'eccessiva caduta di pressione associata al flusso attraverso quattro coppie di raccordi rapidi in serie. Devono essere attacchi rapidi a bassissima impedenza di flusso, prossima allo 0. In alternativa, questi attacchi rapidi possono essere eliminati e sostituiti con un attacco portagomma.
Di seguito sono riportati alcuni esempi delle soluzioni più comuni.

  • Circuiti di raffreddamento primario e secondario

    Figura 1. Circuiti di raffreddamento primario e secondario

    Questa figura mostra una soluzione di raffreddamento tipica e identifica i componenti del circuito di raffreddamento primario e del circuito di raffreddamento secondario.

  • Unità di distribuzione del liquido di raffreddamento con una soluzione di strutture fabbricate

    Figura 2. Unità di distribuzione del liquido di raffreddamento con una soluzione di strutture fabbricate

    Questa figura mostra un esempio di una soluzione di strutture fabbricate. Il numero effettivo di scambiatori di calore collegati a un circuito secondario dipende dalla capacità dell'unità di distribuzione del liquido di raffreddamento che gestisce il circuito secondario.

  • Unità di distribuzione del liquido di raffreddamento con soluzioni di fornitori pronte all'uso

    Figura 3. Unità di distribuzione del liquido di raffreddamento con soluzioni di fornitori pronte all'uso

    Nota
    Caratteristiche suggerite dell'unità di distribuzione del liquido di raffreddamento (CDU, Coolant Distribution Unit) costruita dal fornitore:
    • Misurazione della temperatura e della portata (monitoraggio)
    • Rilevamento delle perdite o rilevamento del livello dell'acqua e arresto
    • Monitoraggio e controllo locale e remoto
    • Porta di accesso per il riempimento e il trattamento dell'acqua

    Questa figura mostra un esempio di unità di distribuzione del refrigerante modulare pronta all'uso. Il numero effettivo di scambiatori di calore collegati a un circuito secondario dipende dalla capacità dell'unità di distribuzione del liquido di raffreddamento che gestisce il circuito secondario.

  • Unità di distribuzione del liquido di raffreddamento con refrigeratore d'acqua per fornire acqua condizionata

    Figura 4. Unità di distribuzione del liquido di raffreddamento con soluzioni di fornitori pronte all'uso

    Nota
    Caratteristiche richieste dell'unità refrigeratore d'acqua costruita dal fornitore:
    • Misurazione della temperatura e della portata (monitoraggio)
    • Rilevamento delle perdite o rilevamento del livello dell'acqua e arresto
    • Monitoraggio e controllo locale e remoto
    • Porta di accesso per il riempimento e il trattamento dell'acqua

    Questa figura mostra un esempio di un'unità refrigeratore d'acqua che fornisce acqua condizionata a uno o più scambiatori di calore. Deve trattarsi di un sistema chiuso (nessuna esposizione dell'acqua all'aria) e soddisfare tutte le specifiche relative ai materiali, alla qualità dell'acqua, al trattamento dell'acqua, alla temperatura e al flusso definite in questo documento. Un'unità refrigeratore d'acqua è considerata un'alternativa accettabile da utilizzare come fonte di acqua refrigerata dell'edificio per rimuovere il calore da un dispositivo Rear Door Heat eXchanger.

Collettori e tubazioni​

I collettori che accettano tubi di alimentazione di grande diametro da un'unità di pompaggio sono il metodo preferito per suddividere il flusso d'acqua in tubature o tubi di diametro inferiore che vengono instradati verso singoli scambiatori di calore. I collettori devono essere costruiti con materiali compatibili con il gruppo pompa e le relative tubazioni. I collettori devono fornire un numero sufficiente di punti di connessione per consentire il collegamento di un numero corrispondente di linee di alimentazione e di ritorno e devono corrispondere alla capacità nominale delle pompe e dello scambiatore di calore ad anello (tra il circuito di raffreddamento secondario e la fonte di acqua refrigerata dell'edificio). Ancorare o trattenere tutti i collettori in modo da fornire il supporto necessario per evitare movimenti quando i raccordi rapidi sono collegati ai collettori.

Esempi di dimensioni dei tubi di alimentazione del collettore

  • Utilizzare un tubo di alimentazione da 50,8 mm (2 pollici) o più grande per fornire il flusso corretto a tre tubi di alimentazione da 19 mm (0,75 pollici), con un'unità di distribuzione del liquido di raffreddamento (CDU, Coolant Distribution Unit) da 100 kW.
  • Utilizzare un tubo di alimentazione da 63,5 mm (2,50 pollici) o più grande per fornire il flusso corretto a quattro tubi di alimentazione da 19 mm (0,75 pollici), con una CDU da 120 kW.
  • Utilizzare un tubo di alimentazione da 88,9 mm (3,50 pollici) o più grande per fornire il flusso corretto a nove tubi di alimentazione da 19 mm (0,75 pollici), con una CDU da 300 kW.

Per interrompere il flusso d'acqua nei singoli tratti di circuiti multipli, installare valvole di intercettazione per ciascuna linea di alimentazione e di ritorno. Ciò consente di eseguire la manutenzione o la sostituzione di un singolo scambiatore di calore senza influire sul funzionamento di altri scambiatori di calore nel circuito.

Per garantire che le specifiche dell'acqua siano soddisfatte e che avvenga la rimozione ottimale del calore, utilizzare la misurazione della temperatura e della portata (monitoraggio) nei circuiti secondari.

Ancorare o trattenere tutti i collettori e i tubi per fornire il supporto richiesto ed evitare movimenti quando i raccordi rapidi vengono fissati ai collettori.

La figura seguente mostra un'altra disposizione per circuiti idrici multipli.
Figura 5. Collettore centrale tipico (in posizione centrale per più circuiti idrici)

La figura seguente mostra una disposizione estesa del collettore.
Figura 6. Tipico collettore esteso (lungo i corridoi tra i rack)

Tubi flessibili e collegamenti a collettori e scambiatori di calore​

Le configurazioni di tubature e tubi possono variare. È possibile determinare la configurazione migliore per l'installazione analizzando le esigenze delle strutture oppure un rappresentante della preparazione del sito può fornire questa analisi.

I tubi flessibili sono necessari per fornire e restituire l'acqua tra l'impianto idraulico rigido (collettori e unità di distribuzione del liquido di raffreddamento) e lo scambiatore di calore (consentendo il movimento necessario per l'apertura e la chiusura della porta posteriore del rack).

Sono disponibili tubi flessibili che forniscono all'acqua caratteristiche di caduta di pressione accettabili e che aiutano a prevenire l'esaurimento di alcuni inibitori di corrosione. Questi tubi devono essere realizzati in gomma etilene propilene diene monomero (EPDM) polimerizzata con perossido, materiale non costituito da ossidi metallici e devono avere una valvola a sfera con connettore rapido di tipo auto-accoppiante Eaton a un'estremità, fissata allo scambiatore di calore, e devono avere un raccordo rapido a bassa impedenza o niente in modo da essere collegati a un bocchettone all'altra estremità. Le valvole a sfera Eaton descritte in questo argomento sono compatibili con i giunti dello scambiatore di calore. Sono disponibili tubi flessibili di lunghezza compresa tra 3 e 15 metri (da 10 a 50 piedi), con incrementi di 3 metri (10 piedi). I tubi flessibili più lunghi di 15 metri (50 piedi) potrebbero creare una perdita di pressione inaccettabile nel circuito secondario e ridurre il flusso d'acqua, riducendo le capacità di rimozione del calore dello scambiatore di calore.

Utilizzare raccordi rapidi per collegare i tubi flessibili agli scambiatori di calore. I raccordi per tubi flessibili che si collegano allo scambiatore di calore devono avere le seguenti caratteristiche:

  • I raccordi devono essere in acciaio inossidabile 303 con dimensioni di 25 mm (1 pollice).
  • I tubi devono avere il numero di parte Eaton FD83-2046-16-16 o equivalente.
  • Se si utilizza un raccordo rapido a bassa impedenza all'estremità opposta (collettore) del tubo, utilizzare meccanismi di bloccaggio positivo per evitare la perdita di acqua quando i tubi sono scollegati. I collegamenti devono ridurre al minimo la fuoriuscita di acqua e l'inclusione di aria nel sistema quando sono scollegati.