В гонке за создание более крупных и мощных центров обработки данных — особенно тех, которые обеспечивают работу систем искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений, — охлаждение стало одной из наиболее важных инженерных задач. На долю систем охлаждения может приходиться почти 40% от общего энергопотребления объекта, поэтому повышение их эффективности является главным приоритетом.
Одним из наиболее эффективных, но при этом часто упускаемых из виду решений является насос с горизонтально разделённым корпусом. Эти насосы являются «рабочими лошадками» крупномасштабных контуров охлаждения, бесшумно обеспечивая огромные расходы воды, необходимые для поддержания оптимальной температуры серверов.
Вот как центры обработки данных используют горизонтальные насосы с раздельными корпусами для оптимизации производительности, снижения затрат на электроэнергию и повышения надежности.
Почему горизонтальные насосы с раздельными корпусами являются предпочтительным выбором для охлаждения центров обработки данных
Контурные системы охлаждения центров обработки данных — будь то системы с охлажденной водой или контурные системы с конденсаторной водой — требуют высоких расходов, непрерывной работы и безупречной надежности. Горизонтальные насосы с раздельным корпусом, такие как серия XSP компании Hunan Durafort или модели ведущих конкурентов, специально разработаны для удовлетворения этих требований. .
1. Непревзойденная гидравлическая эффективность для снижения показателя PUE
Показатель эффективности использования энергии (PUE) является ключевым показателем эффективности центра обработки данных, а охлаждение — основным фактором, влияющим на этот показатель. Насосы с горизонтальным раздельным корпусом относятся к числу наиболее гидравлически эффективных типов насосов, доступных на рынке. У ведущих моделей КПД насоса может достигать 93% (так же, как и в случае с Серия XSP) с усовершенствованными гидравлическими системами. .
Такая высокая эффективность напрямую приводит к снижению энергопотребления на единицу расхода. В центре обработки данных, где охлаждающие насосы работают круглосуточно, даже небольшое повышение эффективности на один процентный пункт может привести к годовая экономия на энергозатратах в шестизначной сумме. Высокоэффективные насосы — это конкретный шаг на пути к достижению показателя PUE ниже 1,2, что является целью для многих современных экологичных центров обработки данных. .
2. Конструкция с двойным всасыванием, обеспечивающая стабильность и низкий показатель NPSH
Отличительной особенностью горизонтального насоса с разъемным корпусом является его рабочее колесо с двойным всасыванием. Жидкость поступает в рабочее колесо с обеих сторон, что обеспечивает гидравлический баланс осевой тяги. В результате:
- Снижение вибрации и увеличение срока службы подшипников – Бесперебойная работа снижает механическую нагрузку, что позволяет увеличить интервалы между техническими обслуживаниями. .
- Требуемый минимальный чистый положительный напор всасывания (NPSHr) – Благодаря сбалансированной конструкции эти насосы менее подвержены кавитации даже при переменных режимах расхода. Это имеет решающее значение для обеспечения стабильной работы в тесных помещениях технического отделения центра обработки данных, где зачастую наблюдается нехватка места. .
3. Конструкция “Top Split” для быстрого технического обслуживания
Простой центра обработки данных обходится в миллионы долларов в минуту. Насосы с горизонтально разъемным корпусом имеют корпус, разделяющийся по горизонтали. Эти Верхнюю половину корпуса можно снять, не затрагивая трубопроводы, двигатель и не нарушая выравнивание .
Такая конструкция с “выдвижным сверху” механизмом позволяет специалистам по техническому обслуживанию быстро проводить осмотр или замену рабочего колеса и подшипников, что значительно сокращает среднее время ремонта (MTTR). Для оператора центра обработки данных это означает сокращение продолжительности плановых отключений и более быстрое восстановление работы после непредвиденных сбоев.
4. Высокая пропускная способность при компактных габаритах
Центрам обработки данных требуются огромные объемы воды — зачастую исчисляемые тысячами кубических метров в час. Например, серия XSP способна обрабатывать расходы от 135 до 38 000 м³/ч. В современных конструкциях также уделяется особое внимание компактности, при этом некоторые производители добиваются размеров до 50% без учета площади пола по сравнению со старыми моделями насосов — это важное преимущество для тесных механических помещений. .
Применение в контурах охлаждения центров обработки данных
Насосы с горизонтально разделённым корпусом выполняют две основные функции в системе терморегулирования центров обработки данных:
- Циркуляция охлажденной воды (первичный контур): Транспортировка охлажденной воды от чиллеров к вентиляционным установкам компьютерных залов (CRAH) или от чиллеров к распределительным блокам жидкостного охлаждения (CDU). Эти системы требуют высокой эффективности и точного регулирования расхода.
- Циркуляция воды в конденсаторе (вторичный контур): Перекачка воды через градирни для отвода тепла от чиллеров. Водяные насосы конденсаторов часто перекачивают большие объемы при умеренном напоре, что делает их идеальным вариантом для использования насосов с раздельными корпусами. .
Для критически важных систем на многих объектах внедряется схема резервирования N+1 или N+2 с использованием насосов с разделенным корпусом, чтобы обеспечить бесперебойную работу в режиме 100%.
5. Пример из практики: оптимизация показателя PUE в гипермасштабном центре обработки данных мощностью 50 МВт
Чтобы понять, как правильный подбор насосов влияет на реальные условия эксплуатации, рассмотрим недавнюю модернизацию системы теплоотвода в гипермасштабном центре обработки данных мощностью 50 МВт, обслуживающем высокоплотные рабочие нагрузки искусственного интеллекта.
Проблема: рост показателя PUE и риски кавитации
На объекте наблюдался резкий рост потребности в отводе тепла в связи с внедрением серверных стоек с графическими процессорами нового поколения. Имеющиеся насосы с торцевым всасыванием в контуре охлаждающей воды конденсатора работали на пределе своих механических возможностей.
Работая в условиях переменной потребности в расходе, эти старые насосы часто подвергались кавитации в период пиковых летних температур окружающей среды, что приводило к:
- Частые выходы подшипников из строя и неожиданные утечки из механических уплотнений.
- Усиление вибрации, которое создавало угрозу для устойчивости соседних трубопроводов.
- В результате локального сбоя в системе охлаждения показатель PUE подскочил до 1,45, что значительно превышает корпоративный экологический целевой показатель в 1,25.
Решение: переход на высокоэффективные горизонтальные насосы с раздельными корпусами
Инженерная команда предприятия приняла решение провести капитальный ремонт вторичного контура охлаждения, заменив неисправные агрегаты с торцевым всасыванием на резервированную конфигурацию $N+1$, состоящую из Хунань «Дурафорт» XSP Series Horizontal Split Case Pumps.
Выбранные агрегаты были оснащены корпусами из высокопрочного чугуна и изготовленными по индивидуальному заказу рабочими колесами из нержавеющей стали марки SS316L, способными выдерживать воздействие химически обработанной воды конденсатора. Модернизация была сосредоточена на двух ключевых технических параметрах:
- Более низкое значение NPSHr (требуемый чистый положительный напор всасывания): Конструкция с двойным всасыванием серии XSP позволила значительно снизить требования к высоте всасывания системы, полностью исключив риск кавитации даже при резких колебаниях расхода.
- Максимальная гидравлическая эффективность: Насосы XSP были разработаны с высокой точностью для работы при своих Точка максимальной эффективности (BEP), при этом подтвержденный гидравлический КПД составил 93%.
Результаты: ощутимая рентабельность инвестиций и стабильность операционной деятельности
После 12 месяцев непрерывной работы в режиме 24/7 в центре обработки данных было зафиксировано значительное улучшение по всем ключевым показателям эффективности:
- Энергосбережение: Благодаря высокой гидравлической эффективности модели 93% энергопотребление в контуре конденсатора снизилось на 14%, что составляет более $85 000 в годовом выражении — экономия на электроэнергии для объекта.
- Снижение показателя PUE: Оптимизированный контур охлаждения позволил снизить общий показатель PUE объекта с С 1,45 до стабильного уровня 1,21, успешно выполнив требования стандартов сертификации «зелёных» центров обработки данных.
- Полное отсутствие внеплановых простоев: Благодаря гидравлически сбалансированному рабочему колесу с двойным всасыванием вибрация, вызванная осевой тягой, была практически устранена. Температура подшипников оставалась абсолютно стабильной, и объект достиг Время безотказной работы системы охлаждения 100% в течение самых жарких месяцев года.
6. Выбор материалов для обеспечения долгосрочной надежности
Выбор материалов имеет решающее значение для контуров охлаждения, в которых могут использоваться очищенная вода, гликолевые смеси или даже коррозионно-активные жидкости в некоторых специализированных системах охлаждения. Компания «Хунань Дурафорт» предлагает серию XSP из различных металлов, подходящих для работы с водой различного качества и в различных условиях эксплуатации. В ассортименте представлены следующие варианты:
- Ковкий чугун / углеродистая сталь: Стандарт для муниципального водоснабжения и контуров чильного охлаждения.
- Нержавеющая сталь (304/316L) & Дуплекс (2205/2507): Для условий эксплуатации с коррозионной водой или при высоких температурах.
- Супердуплекс и Титан: Для агрессивных сред, требующих максимальной коррозионной стойкости.
Заключение: стратегическая инвестиция
Для владельцев и операторов центров обработки данных горизонтально-раздельные насосы — это не просто покупка товара, а стратегическая инвестиция в долгосрочную эксплуатационную эффективность. Выбрав высокоэффективный горизонтально-раздельный насос, изготовленный из подходящих материалов и отличающийся удобством в обслуживании, предприятия могут значительно сократить затраты на электроэнергию, обеспечить надежное охлаждение ИТ-нагрузок высокой плотности и достичь целей в области устойчивого развития.
При оценке компонентов системы охлаждения отдавайте предпочтение насосам, которые отличаются подтвержденной высокой эффективностью (свыше 90%), низким показателем NPSHr и удобным доступом для технического обслуживания — эти характеристики обеспечивают ощутимую окупаемость инвестиций на протяжении всего срока службы оборудования.
Вам нужно модернизировать систему охлаждения вашего центра обработки данных? Связаться с провинцией Хунань Свяжитесь с инженерной командой Durafort, чтобы обсудить оптимальную конфигурацию насоса XSP с разъемным корпусом с учетом ваших конкретных требований к расходу, напору и перекачиваемому материалу.
