Спецификации воды для вторичного контура охлаждения
Крайне важно, чтобы вода, подаваемая в теплообменник, соответствовала требованиям, перечисленным в этом разделе. Перед настройкой системы жидкостного охлаждения обязательно выполните эти требования.
Если вода, подаваемая в теплообменник, не соответствует требованиям, описанным в этом разделе, могут возникать сбои системы в результате любой из следующих проблем:
- Утечки из-за коррозии и образования ржавчины на металлических компонентах теплообменника или системы подачи воды.
- Образование накипи внутри теплообменника, что может привести к следующим проблемам:
- Снижение способности теплообменника охлаждать воздух, выходящий из стойки.
- Выход из строя механического оборудования, например быстроразъемной муфты шланга.
- Органическое загрязнение, например бактерии, грибки или водоросли. Это загрязнение может привести к тем же проблемам, что и накипь.
Кондиционирование вторичного контура охлаждения и управление им
Для заполнения, повторного заполнения и подачи в теплообменник должна использоваться деионизированная или дистиллированная вода без частиц с соответствующими средствами контроля для предотвращения следующих проблем:
- Коррозия металла
- Бактериальное загрязнение
- Накипь
Материалы для использования во вторичных контурах
Используйте любой из следующих материалов в трубопроводах подачи, патрубках, коллекторах, насосах и любом другом оборудовании, из которого состоит система подачи воды с замкнутым контуром:
- Медь
- Латунь с содержанием цинка менее 30 %
- Нержавеющая сталь 303 или 316
- Вулканизированный пероксид этилен-пропилен-диенового каучука (EPDM), не содержащий металлических оксидов
Материалы, которые не следует использовать во вторичных контурах
Не применяйте следующие материалы в каких-либо частях системы подачи воды:
- Окисляющие биоциды, такие как хлор, бром и диоксид хлора
- Алюминий
- Латунь с содержанием цинка более 30 %
- Железо (нержавеющая сталь)
Требования к подаче воды для вторичных контуров
В этом разделе приведены конкретные характеристики системы подачи холодной обработанной воды в теплообменник.
Температура
Теплообменник, а также его подающий и возвратный шланги не изолированы. Избегайте любых условий, которые могут привести к образованию конденсата. Температура воды внутри подающего шланга, возвратного шланга и теплообменника должна быть выше точки росы в помещении, в котором используется теплообменник.
ВниманиеОбычно вода в первичном контуре охлаждения слишком холодная для этой цели, поскольку температура воды в системе подачи холодной воды здания может достигать 4 °C – 6 °C (39 °F – 43 °F).Важное замечаниеСистема подачи охлаждающей воды должна быть способна измерять точку росы в помещении и автоматически регулировать температуру воды в соответствии с этим. В противном случае температура воды должна быть выше максимальной точки росы для этой установки центра обработки данных. Например, необходимо поддерживать следующую минимальную температуру воды:- 18 °C ±1 °C (64,4 °F ±1,8 °F). Это применимо в соответствии со спецификацией условий работы ASHRAE класса 1, согласно которой максимальная точка росы должна составлять 17 °C (62,6 °F).
- 22 °C ±1 °C (71,6 °F ±1,8 °F). Это применимо в соответствии со спецификацией условий работы ASHRAE класса 2, согласно которой максимальная точка росы должна составлять 21 °C (69,8 °F).
См. документ ASHRAE Руководства по температуре для сред обработки данных. Сведения о получении этого документа см. по адресу https://www.techstreet.com/ashrae/products/1909403.
Давление
Давление воды во вторичном контуре должно быть меньше 690 кПа (100 фунтов/кв. дюйм). Нормальное рабочее давление в теплообменнике не должно превышать 414 кПа (60 фунтов/кв. дюйм).
Расход
Расход воды в системе должен быть в пределах 23 – 57 литров (6 – 15 галлонов) в минуту. Перепад давления в зависимости от расхода для теплообменников (включая быстроразъемные муфты) составляет приблизительно 103 кПа (15 фунтов/кв. дюйм) при расходе 57 литров (15 галлонов) в минуту.
Ограничения по объему воды
Теплообменник вмещает примерно 9 литров (2,4 галлона). Пятнадцать метров (50 футов) подающего и возвратного шлангов диаметром 19 мм (0,75 дюйма) вмещают примерно 9,4 литра (2,5 галлона). Чтобы свести к минимуму затопление в случае утечек, вся система охлаждения продукта (теплообменник, подающий и возвратный шланги), за исключением резервуара, должна содержать не более 18,4 литра (4,8 галлона) воды. Это предостережение, а не функциональное требование. Также рассмотрите возможность использования методов обнаружения утечек во вторичном контуре, который подает воду в теплообменник.
Контакт с воздухом
Вторичный контур охлаждения представляет собой замкнутый контур без постоянного контакта с воздухом в помещении. После заполнения контура удалите из него весь воздух. В верхней части коллектора теплообменника предусмотрен клапан отбора воздуха для полного удаления воздуха из системы.
Спецификации подачи воды для вторичных контуров
В этом разделе описываются различные аппаратные компоненты, составляющее вторичный контур системы подачи, который обеспечивает подачу холодной обработанной воды в теплообменник. Система подачи состоит из трубок, шлангов и необходимых фитингов для подключения шлангов к теплообменнику. Также приводится описание организации шлангов в помещениях с фальшполом и без него.
Теплообменник может отводить 100 % и более тепловой нагрузки отдельной стойки при работе в оптимальных условиях.
Первичным контуром охлаждения считается система подачи холодной воды здания или модульная холодильная установка. Запрещается использовать первичный контур в качестве прямого источника охлаждающей жидкости для теплообменника.
Основная цель этого раздела — предоставить примеры типовых методов установки вторичного контура и эксплуатационных характеристик, необходимых для обеспечения безопасной подачи воды в теплообменник в достаточном объеме.
- Должно соответствовать стандарту ISO 4126-1 (сведения о получении этого документа см. по адресу https://webstore.ansi.org/Standards/ISO/ISO41262013. Выполните поиск по номеру документа ISO 4126-1).
- Должно быть установлено таким образом, чтобы к нему можно было легко получить доступ для осмотра, обслуживания и ремонта.
- Должно быть подключено как можно ближе к устройству, для защиты которого предназначено.
- Регулировка должна выполняться только с использованием инструмента.
- Выпускное отверстие должно быть направлено таким образом, чтобы сливаемая вода или жидкость не создавали опасности и не были направлены на человека.
- Обладать достаточной пропускной способностью для обеспечения того, чтобы не превышалось максимальное рабочее давление.
- Между устройством защиты от избыточного давления и защищаемым устройством не должен быть установлен запорный клапан.
- Необходимо использовать средство мониторинга и настройки общего расхода жидкости, подаваемой во все теплообменники. Это может быть дискретный расходомер, встроенный в контур потока, или расходомер во вторичном контуре блока распределения охлаждающей жидкости (CDU).
- После настройки общего расхода для всех теплообменников с помощью расходомера, как описано выше, важно спроектировать трубопровод так, чтобы он обеспечивал необходимый расход для каждого теплообменника и позволял проверить этот расход. На рисунках 5 – 8 (стр. 16 – 19) показано использование откалиброванных балансировочных клапанов для регулировки расхода каждого теплообменника. Другие средства, такие как встроенные или внешние расходомеры, могут обеспечить более точную настройку расхода за счет отдельных запорных клапанов.
- Спроектируйте контур потока таким образом, чтобы свести к минимуму общий перепад давления в контуре потока. Быстроразъемные муфты Eaton, которые применяются в теплообменнике, не могут использоваться в качестве дополнительного быстроразъемного соединения с низким сопротивлением (см. рисунки 5 – 8 на стр. 16 – 19), поскольку возникает избыточный перепад давления при прохождении через четыре пары быстросъемных муфт, расположенных последовательно. Следует использовать быстроразъемные соединения с очень низким, близким к 0, сопротивлением потоку. Кроме того, эти быстроразъемные соединения можно исключить и заменить штуцером шланга.
Первичный и вторичный контуры охлаждения
Рис. 1. Первичный и вторичный контуры охлаждения
На этом рисунке показано типичное решение для охлаждения и обозначены компоненты первичного и вторичного контуров охлаждения.
Блок распределения охлаждающей жидкости с решением, разработанным под конкретные требования
Рис. 2. Блок распределения охлаждающей жидкости с решением, разработанным под конкретные требования
На этом рисунке показан пример решения, разработанного под конкретные требования. Фактическое количество теплообменников, подключенных ко вторичному контуру, зависит от производительности блока распределения охлаждающей жидкости, который управляет этим контуром.
Блок распределения охлаждающей жидкости с готовыми решениями от поставщиков
Рис. 3. Блок распределения охлаждающей жидкости с готовыми решениями от поставщиков
Прим.Рекомендуемые функции блока распределения охлаждающей жидкости (CDU) от поставщика:- Измерение температуры и расхода (мониторинг)
- Обнаружение утечек или измерение уровня воды и завершение работы
- Локальный и дистанционный мониторинг и управление
- Входное отверстие для заполнения и обработки воды
На этом рисунке показан пример готового модульного блока распределения охлаждающей жидкости. Фактическое количество теплообменников, подключенных ко вторичному контуру, зависит от производительности блока распределения охлаждающей жидкости, который управляет этим контуром.
Блок распределения охлаждающей жидкости с холодильной установкой для подачи обработанной воды
Рис. 4. Блок распределения охлаждающей жидкости с готовыми решениями от поставщиков
Прим.Необходимые функции холодильной установки от поставщика:- Измерение температуры и расхода (мониторинг)
- Обнаружение утечек или измерение уровня воды и завершение работы
- Локальный и дистанционный мониторинг и управление
- Входное отверстие для заполнения и обработки воды
На этом рисунке показан пример холодильной установки, подающей обработанную воду в один или несколько теплообменников. Это должна быть закрытая система (без контакта воды с воздухом), соответствующая всем спецификациям в отношении материалов, а также качества, обработки, температуры и расхода воды, определенным в этом документе. Холодильная установка считается приемлемой альтернативой для использования в качестве источника холодной воды здания для отвода тепла из Rear Door Heat eXchanger.
Коллекторы и трубопроводы
Коллекторы, к которым подключаются подающие трубы большого диаметра от насосной установки, являются предпочтительным методом разделения потока воды по трубкам или шлангам меньшего диаметра, ведущим к отдельным теплообменникам. Коллекторы должны быть изготовлены из материалов, совместимых с насосной установкой и соответствующими трубопроводами. Коллекторы должны обеспечивать достаточное количество точек подключения для подключения соответствующего числа подающих и возвратных трубопроводов. Мощность коллекторов должна соответствовать номинальной мощности насосов и теплообменника контура (между вторичным контуром охлаждения и источником холодной воды здания). Зафиксируйте или закрепите все коллекторы, чтобы обеспечить необходимую поддержку и избежать перемещения при подключении быстроразъемных муфт к коллекторам.
Примеры размеров подающих трубок коллектора
- Используйте подающую трубку диаметром 50,8 мм (2 дюйма) или больше, чтобы обеспечить правильный поток к трем подающим шлангам диаметром 19 мм (0,75 дюйма) с блоком распределения охлаждающей жидкости (CDU) мощностью 100 кВт.
- Используйте подающую трубку диаметром 63,5 мм (2,50 дюйма) или больше, чтобы обеспечить правильный поток к четырем подающим шлангам диаметром 19 мм (0,75 дюйма) с блоком распределения охлаждающей жидкости (CDU) мощностью 120 кВт.
- Используйте подающую трубку диаметром 88,9 мм (3,50 дюйма) или больше, чтобы обеспечить правильный поток к девяти подающим шлангам диаметром 19 мм (0,75 дюйма) с блоком распределения охлаждающей жидкости (CDU) мощностью 300 кВт.
Чтобы остановить поток воды на отдельных участках нескольких контуров, установите запорные клапаны для каждого подающего и возвратного трубопровода. Это позволит выполнять обслуживание и замену отдельных теплообменников, не нарушая работу других теплообменников в контуре.
Для обеспечения соблюдения спецификаций воды и оптимального отвода тепла необходимо измерять температуру и расход (мониторинг) во вторичных контурах.
Зафиксируйте или закрепите все коллекторы и трубки, чтобы обеспечить необходимую поддержку и избежать перемещения при подключении быстроразъемных муфт к коллекторам.
Гибкие шланги и соединения, ведущие к коллекторам и теплообменникам
Конфигурации трубок и шлангов могут отличаться. Чтобы определить оптимальную конфигурацию для установки, проанализируйте потребности объекта. Также этот анализ может предоставить представитель по подготовке объекта.
Для подачи и возврата воды между жесткими трубопроводами (коллекторами и блоками распределения охлаждающей жидкости) и теплообменником необходимы гибкие шланги, обеспечивающие необходимую подвижность при открытии и закрытии задней дверцы стойки.
Доступны шланги, которые обеспечивают подачу воды с приемлемыми характеристиками перепада давления и помогают предотвратить истощение некоторых ингибиторов коррозии. Эти шланги должны быть изготовлены из вулканизированного пероксидом этилен-пропилен-диенового каучука (EPDM), не содержащего металлических оксидов, и иметь на одном конце шаровой клапан быстроразъемного соединения Eaton с функцией самосоединения для подключения к теплообменнику. На другом конце шланг должен быть оснащен либо быстроразъемной муфтой с низким сопротивлением, либо не иметь соединений, чтобы его можно было подключить к штуцеру. Шаровые клапаны Eaton, описанные в этом разделе, совместимы с муфтами теплообменников. Доступны шланги длиной от 3 до 15 метров (от 10 до 50 футов) с шагом 3 метра (10 футов). Шланги длиной более 15 метров (50 футов) могут вызывать недопустимые потери давления во вторичном контуре и снижать расход воды, уменьшая эффективность отвода тепла теплообменником.
Для присоединения шлангов к теплообменникам используйте быстроразъемные муфты. Муфты шлангов, которые подключаются к теплообменнику, должны иметь следующие характеристики:
- Муфты должны быть изготовлены из нержавеющей стали 303 и иметь размер 25 мм (1 дюйм).
- Шланги должны иметь номер компонента Eaton FD83-2046-16-16 или аналогичный.
- Если на противоположном (коллекторном) конце шланга используется быстроразъемная муфта с низким сопротивлением, используйте механизмы принудительной блокировки, чтобы предотвратить потерю воды при отключении шлангов. Соединения должны сводить к минимуму утечку воды и попадание воздуха в систему при их отключении.