Behandling och leverans av högkvalitativt tillförselvatten till datacenter

• 1. Vattenförbrukning i datacenter
• 2. Förorening av vattnet som används i datacenter
• 3. Rening av tillförselvatten till kylsystem
• 4. Slutsats

1. Vattenförbrukning i datacenter

Datacentren rymmer otaliga servrar och styrenheter, som upptar stora bebyggda ytor där det krävs stora mängder renat vatten för att kyla dem och hålla dem i gott driftsskick.

Datacenter har en hög vattenförbrukning, framför allt för kylning. I genomsnitt förbrukar datacenter cirka 2 000^m³ vatten per dag. Detta motsvarar den mängd vatten som en stad behöver för att försörja cirka 10 000 invånare.

2. Förorening av vattnet som används i datacenter

Den största föroreningen uppstår vid avtappningen av kylsystemen. Den vanligaste tekniken är kyltorn (halvslutna kretslopp).

I kyltornen uppstår vattenförluster till följd av avdunstning och medföring (ca 2 % av cirkulationsflödet) samt avtappningar (ca 3–5 %). Dessa vattenförluster innehåller koncentrerade salter, metaller och kemikalier.

Genom en lämplig vattenhantering kan man minimera vattenförbrukningen och minska dessa anläggningars miljöpåverkan.

Vattnet som tillförs systemet kan komma från det kommunala vattennätet, brunnar eller återvunnet vatten. Innan vattnet används är det nödvändigt att känna till dess fysikalisk-kemiska egenskaper för att kunna fastställa lämplig behandling.

Föroreningen orsakas av tillförsel av suspenderade fasta ämnen, organiskt material och mikroorganismer som finns i den luft som används i tornet, samt av den ökade salthalten, hårdheten och metallhalten som uppstår till följd av den koncentration som uppstår vid vattenavdunstningen.

I slutna kretslopp kan korrosionsproblem uppstå, vilket kan leda till läckage. Därför måste korrosionshämmare och reningsfilter doseras.

Följande tabell visar de genomsnittliga analysresultaten för vattnet som vi har mätt i de halvslutna kylkretsarna som används i dessa anläggningar:

Parameter	Enhet	Vattentillförsel	Kylvatten (avtappning)	Vatten som renats i kyltornet	Behandlat vatten i ett slutet kretslopp
Hårdhet	mg/lCaCO₃	150 – 500	450 – 2000	50	5
Ledningsförmåga	µS/cm	500–1 500	1 500–5 000	200–800	100
Järn	mg/l	0,3	0,5 – 5	0,1	0,05
Grumlighet	NTU	5	10	1	0,5
Biologisk förorening		Variabel	Registrering	Mycket låg	Mycket låg

3. Rening av tillförselvatten till kylsystem

Ytvattnet innehåller suspenderade fasta ämnen och organiskt material i olika koncentrationer beroende på varifrån det kommer. Därför måste vattnet karakteriseras och en fullständig analys genomföras för att identifiera dessa föroreningar och deras koncentration.

Den konventionella behandlingsmetoden består av:

• Avskiljning av grova fasta ämnen (siktning)
• Tillsättning av pH-justerande ämnen (syra, soda), vid behov
• Tillsats av koagulerings- och flockningsmedel för separering av kolloider och små partiklar
• Reningsprocess med flotation med upplöst luft (DAF)
• Filtrering med fyllnadsmaterial (dubbla filter eller flerstegsfilter)
• Filtermembran (µF/UF)

Denna behandlingsmetod gäller för två strömningar:

1. Det tillförda vattnet som tas in för att kompensera för avtappningar och avdunstning i det halvslutna kylkretsloppet.
2. Vattnet som återvinns från kyltornen efter att det har kylts ned.           

När salthalten är hög används reningsmetoder med omvänd osmosmembran eller jonbytarhartser.

Blockdiagram över vattenbehandling för vatten till datacenter

4. Slutsats

Den stora mängd tillförselvatten som krävs för att försörja datacentrens kylsystem gör det absolut nödvändigt att ha lämpliga system som gör det möjligt att återvinna och återanvända så stor del som möjligt av denna resurs. Denna strategi utgör en avgörande lösning för att säkerställa effektiviteten, tillförlitligheten och hållbarheten hos dessa anläggningars kylsystem.

Den största vattenförbrukningen sker i kylsystem som är avsedda att avleda den värme som alstras av servrar och annan IT-utrustning, vilka avger betydande mängder värmeenergi och måste drivas inom mycket snäva temperaturintervall för att fungera korrekt.

De kylsystem som används i datacenter är i huvudsak av typen slutna kretslopp och öppna kretslopp. I anläggningar med slutna kretslopp används vanligtvis korrosionshämmare och finfiltreringssystem för att upprätthålla kylvätskans kvalitet. I anläggningar som använder öppna kretslopp med kyltorn – vilket är vanligast – påverkar vattenkvaliteten direkt bildandet av avlagringar, korrosion av utrustningen, mikrobiologisk tillväxt och den totala vattenförbrukningen, varför det är nödvändigt att införa en specifik behandling.

Som en allmän lösning är en reningskedja bestående av flotation med upplöst luft (DAF), följt av ett steg med mikrofiltrering eller ultrafiltrering samt en slutlig finrening anpassad till den önskade kvaliteten särskilt lämplig. DAF-systemet gör det möjligt att avlägsna suspenderade fasta ämnen, oljor, fetter och organiskt material; membranfiltrering minskar avsevärt grumlighet, kolloider och mikroorganismer; medan finreningen – som kan omfatta avhärdning, partiell avmineralisering, kemisk justering och desinfektion – garanterar de nödvändiga förutsättningarna för en säker och effektiv drift av kyltornen.

Denna kombination av tekniker gör det möjligt att öka koncentrationscyklerna, minska rensningarna, minimera kemikalieförbrukningen och förlänga livslängden för värmeväxlare, rörledningar och kylutrustning. Dessutom underlättar den användningen av återvunnet vatten eller vatten av varierande kvalitet, vilket bidrar till att minska dricksvattenförbrukningen och förbättra datacentrens miljömässiga hållbarhet.

Följaktligen utgör integreringen av DAF-processer, membranfiltrering och finrening en robust, flexibel och tekniskt beprövad lösning för behandling av tillförselvatten i datacenter med medelstor och stor kapacitet som använder kylsystem med kyltorn.

Litteraturlista och källor

AI och vatten: vilken miljöpåverkan har datacenter?

Datacenter | Grundfos