Центры обработки данных (ЦОД) выполняют важнейшую задачу – обеспечивают бесперебойную работу серверного оборудования в круглосуточном режиме. И небольшие, и крупногабаритные дата-центры требуют надежного резервирования централизованного питания с использованием генераторов, проектирования и строительства полноценных топливохранилищ. Ошибки в проектировании этих важнейших узлов сводят на нет все инвестиции в создание системы резервного электроснабжения.
Что такое топливохранилище для ЦОД
Это достаточно сложный комплекс инженерных сооружений. Его назначение – прием, хранение оперативного и стратегического запаса жидкого топлива, бесперебойная подача горючего к генераторам. Узел интегрируется в общую инфраструктуру объекта.
Наличие современного топливохранилища обеспечивает:
- Автономную работу ЦОДа в случае отключения централизованного электропитания на период, установленный стандартами или бизнес-требованиями.
- Долговременную автономию. В случае природных катаклизмов подвоз топлива может быть невозможен в течение длительного времени.
- Стабильность подачи. Перед подачей в двигатель топливо очищается, что позволяет предотвратить засоры форсунок.
- Экономическую эффективность. Топливо приобретается крупными партиями, причем закупки можно делать в периоды низких цен.
- Пожарную безопасность. Легковоспламеняющиеся жидкости хранятся в соответствии с нормативами.
В отличие от бытовых резервуаров, системы хранения топлива для дата-центров должны соответствовать повышенным требованиям к надежности, степени автоматизации, безопасности.
Компоненты
Топливохранилище, обеспечивающее бесперебойную деятельность ЦОДов, – сложный инженерный организм, каждый элемент которого дублируется для исключения отказа.
Система трубопроводов
Трубопроводы в топливохранилищах делятся на всасывающие, напорные, линии возврата. Для ЦОДов хорошо подходят трубы с двойными стенками. Если применяются одинарные трубы, их прокладывают в герметичных лотках. Обустройство таких трубопроводов исключает попадание топлива в грунт при разгерметизации.
Трубы изготавливаются из высокопрочных марок стали или специальных полимеров, стойких к воздействию нефтепродуктов. Схема прокладки должна исключать застойные зоны, где может скапливаться вода и размножаться микроорганизмы.
Насосное оборудование
Насосы обеспечивают подачу топлива к ДГУ и циркуляцию нефтепродукта в резервуарах. Циркуляция горючего обеспечивает его очистку и предотвращает расслоение. Важный элемент насосного оборудования – клапаны с электроприводом, предназначенные для дистанционного переключения потоков.
Система контроля уровня топлива
Автоматическая система учета топлива (АСУТ) включает точные датчики, установленные в каждом резервуаре. Система в реальном времени показывает объем, массу, температуру горючего, уровень подтоварной воды, что позволяет планировать дозаправки и выявлять хищения.
Система пожарной безопасности
Пожаробезопасность топливохранилища ЦОД обеспечивают:
- дыхательные клапаны и огнепреградители;
- система пенного пожаротушения или водяного охлаждения стенок резервуаров;
- кольцевые оросители, установленные по периметру резервуарного парка.
Автоматическая пожарная сигнализация объединяется с клапанами отсечки топлива, что позволяет мгновенно перекрыть магистрали при возгорании.
Система предотвращения утечек
В двустенных резервуарах используется вакуумный контроль межстенного пространства или устанавливаются датчики утечки. Периметр площадки оснащается дренажной системой с нефтемаслоуловителем.
Автоматизация и диспетчеризация
В современных топливохранилищах контроллеры собирают данные с датчиков уровня давления в трубопроводах, состояния насосов и клапанов. Система автоматизации управляет включением насосов подкачки, переключением на резервные линии, отправляет аварийные сигналы в BMS дата-центра. Наличие средств автоматизации и диспетчеризации позволяет свести к минимуму вероятность человеческой ошибки.
Виды
При выборе подходящего типа топливохранилища учитывают множество факторов – условия размещения, объем резервуаров, региональные экологические требования и многое другое.
Подземные
К подземным относятся топливохранилища с резервуарами, в которых зеркало топлива располагается ниже прилегающей территории не менее чем на 0,2 м. Подача топлива от подземного резервуара к ДГУ осуществляется с помощью погружных насосов.
Плюсы:
- экономия места на поверхности;
- стабильный температурный режим топлива (меньше испарений и парафинизации);
- высокая пожаробезопасность;
- защита от внешних повреждений.
Важно! Над подземными сооружениями запрещено располагать элементы инфраструктуры, в том числе внешние блоки инженерных систем и автомагистрали.
Минусы подземного вида топливохранилищ для ЦОДов:
- высокая стоимость земляных работ;
- необходимость в усиленной антикоррозийной защите металлических элементов;
- усложненный ремонт.
Это решение подходит при наличии плотной городской застройки и строгих требованиях к ландшафтному дизайну.
Наземные
В подобных сооружениях объем одного резервуара ограничен 3-25 м3, что усложняет организацию системы топливохранилища в крупных дата-центрах. Классический вариант: вертикальные или горизонтальные стальные резервуары, установленные на бетонное основание.
Плюсы:
- простота монтажа,
- возможность визуального контроля состояния стенок,
- простота обслуживания и очистки,
- относительно невысокая стоимость строительства.
Минусы:
- занимают много полезной площади;
- уязвимы для внешних воздействий (подтопление, ураган, диверсия);
- требуют мощной системы молниезащиты;
- топливо летом перегревается, а зимой переохлаждается.
Наземные сооружения актуальны при необходимости хранить небольшие объемы топлива, наличии крупногабаритной территории и отсутствии жестких архитектурных ограничений.
Контейнерные
Контейнерные топливохранилища представляют собой модульные решения, где резервуар, насосное оборудование и система управления размещаются внутри стандартного транспортного контейнера или специального утепленного блок-модуля.
Плюсы:
- максимальная скорость организации объекта;
- мобильность;
- заводское качество сборки;
- компактные габариты, позволяющие устанавливать оборудование в стесненных условиях.
Минусы:
- ограниченный объем единичного модуля (обычно до 30 м3);
- высокая стоимость хранения литра горючего;
- частая дозаправка при необходимости больших объемов топлива;
- жесткие нормативные требования к размещению на территории, прилегающей к дата-центру.
Контейнерные топливохранилища востребованы при необходимости оперативного развертывания системы хранения, на временных площадках, в модульных ЦОДах.
Централизованные и распределенные системы
Создатели топливохранилища должны сделать принципиальный архитектурный выбор между централизованной и распределенной системами хранения топлива.
При централизованной системе имеется одно большое хранилище на весь объект. Плюс этого решения – простота заправки и обслуживания. Минус – уязвимость. Повреждение единственного трубопровода или насосной установки оставляет без топлива все генераторы, обеспечивающие резервирование электропитания.
При распределенной системе резервуары (чаще всего контейнерные) расположены непосредственно у каждого блока ДГУ. Преимущество – высочайшая степень неуязвимости, отсутствие длинных внешних трасс. Недостаток – сложность логистики заправки, необходимость в нескольких точках контроля.
Как создать топливохранилище для дата-центра – основные этапы
Создание топливохранилища – процесс, требующий соблюдения законодательных актов и нормативных документов.
1. Расчет необходимого запаса топлива и прогноз времени работы.
Исходные данные: суммарная электрическая мощность, потребляемая ЦОДом от ДГУ, и удельный расход топлива генераторами. В соответствии со стандартом Tier III (система оценки надежности и отказоустойчивости центров обработки данных (ЦОД), признанная в международных масштабах), генераторы должны проработать не менее 12 часов полной нагрузки без дозаправки. На практике закладывают от 24 до 72 часов автономной работы дата-центра, а для удаленных регионов – до 8 суток.
2. Расчет объема резервуаров.
Для определения необходимого объема резервуаров к расчетному объему добавляется аварийный запас. Важно предусмотреть возможность расширения дата-центра в будущем.
Если по расчету требуется 40 м3 резервуарного оборудования, чаще всего ставят не один резервуар на 50 м3, а три по 20 м3 для удобства обслуживания. Например, можно вывести один резервуар в ремонт без остановки всей системы.
3. Выбор типа топливохранилища.
Тип системы хранения выбирается в зависимости от вида грунтов, свободной площади и архитектурной концепции. Для ЦОДов высокого уровня надежности предпочтительны двустенные резервуары с системой контроля протечек.
4. Разработка проекта.
Проектная документация включает разделы:
- КМ (конструкции);
- ТХ (технология);
- АТХ (автоматизация);
- ЭС (электроснабжение);
- ПБ (пожарная безопасность).
В проекте прорабатывается схема трубопроводной обвязки, устройства фильтрации топлива, возможность выдачи топлива к ДГУ с заданным давлением.
5. Реализация системы безопасности.
Необходимо запроектировать:
- молниезащиту и заземление;
- газоанализаторы в насосных станциях;
- систему пенного пожаротушения с автоматическим пуском.
6. Организация эксплуатации и обслуживания.
При создании топливохранилища необходимо предусмотреть:
- ежемесячную проверку работы насосного оборудования и устройств автоматики;
- сезонную очистку топлива от воды и механических примесей;
- микробиологический контроль;
- регулярное обновление топлива, так как нефтепродукты хранятся без потери свойств лишь определенное время.
Типичные ошибки при создании топливохранилища
Даже крупные ЦОДы иногда допускают ошибки в организации топливохранилищ, которые выявляются только во время реальных аварий.
Недостаточный запас топлива
Ошибка в расчетах нагрузки или неучет ухудшения эксплуатационных характеристик генераторов с большим рабочим периодом. Старая генераторная установка потребляет больше топлива.
Отсутствие резервирования насосов
При отказе единственного насоса подкачки без автоматического ввода резерва (АВР) топливо не поступает в расходные баки ДГУ, несмотря на полные основные резервуары.
Ненормативные условия хранения топлива
Если в топливохранилище не предусмотрены системы осушки и фильтрации, в резервуарах неизбежно образуется конденсат, накапливается вода, развиваются бактерии. Попадание такого горючего в топливную аппаратуру современного генератора приводит к его выходу из строя в самый неподходящий момент. Топливо должно быть чистым всегда, а не только в момент заливки.
Недостаточный контроль утечек
Экономия на датчиках межстенного пространства или отказ от системы обнаружения утечек в трубопроводных лотках приводит к тому, что медленные утечки топлива в грунт остаются незамеченными годами, пока уровень в резервуаре не упадет критически. Последствия: внезапные простои генераторов, загрязнение окружающей среды, возникновение пожароопасных ситуаций.
Ошибки при размещении резервуаров
Если наземные резервуары располагают в низине без обустройства эффективной дренажной системы, во время ливня резервуары всплывают, трубопроводы деформируются. Установка дыхательных клапанов без учета главного направления ветра приводит к тому, что пары топлива затягиваются в воздухозаборники системы вентиляции ЦОДа.
Обеспечение бесперебойного резервного электроснабжения ЦОДов – важнейший вклад в безопасность серверного оборудования. Квалифицированные специалисты помогут выбрать подходящий вид топливохранилища для дата-центра, разработают проект, проконтролируют проведение строительных работ, проведут пусконаладочные мероприятия.