Un leader globale nell'infrastruttura dei data center si è prefissato di costruire un campus di calcolo su larga scala e ad alte prestazioni nel Sud-Centro degli Stati Uniti. Costruito per prestazioni estreme, con topologie elettriche ridondanti, backup completo dell'UPS e della batteria e densità dei rack molto elevate, l'impianto aveva bisogno di un sistema di filtrazione dell'acqua altrettanto resiliente per supportare il raffreddamento primario dell'acqua refrigerata e del chiller adiabatico.
Con una capacità di potenza multi-gigawatt, ogni sistema doveva essere progettato in base a un unico imperativo: il funzionamento continuo. Per un sito con obiettivi di tempo di attività rigidi, qualsiasi interruzione del raffreddamento potrebbe comportare sanzioni finanziarie e mettere il data center in violazione del contratto con i suoi clienti.
Sfida
Per soddisfare le esigenze dell’intelligenza artificiale e del calcolo ad alte prestazioni su larga scala, il campus remoto doveva supportare il funzionamento continuo e continuo in presenza di carichi termici estremi. I carichi di lavoro dell’IA guidano densità di rack e requisiti di dissipazione del calore senza precedenti, esercitando un’intensa pressione sui sistemi di raffreddamento e sull’infrastruttura che li supporta.
A differenza di un data center convenzionale servito dall’acqua comunale, questo campus è in grado di raccogliere l’acqua dai pozzi in loco che alimentano uno stagno di stoccaggio rivestito, da cui l’acqua viene convogliata al trattamento e poi distribuita attraverso più circuiti di raffreddamento.
La posizione e la scala del sito hanno introdotto diverse sfide:
- Vincoli di qualità dell’acqua: L’acqua non trattata del pozzo ha richiesto il condizionamento per soddisfare gli obiettivi di durezza necessari per cicli di concentrazione più elevati, consentendo il riutilizzo dell’acqua e impedendo al contempo la formazione di incrostazioni nei sistemi di raffreddamento.
- Rischio operativo durante la costruzione: I sistemi di raffreddamento dovevano essere messi in funzione prima che l'impianto di trattamento permanente potesse essere fabbricato, consegnato e installato.
- Problemi di affidabilità remota: Il proprietario ha cercato di ridurre al minimo la complessità e i punti di guasto, in particolare la dipendenza dai sistemi centralizzati ad aria compressa degli impianti che possono introdurre rischi di inattività negli ambienti remoti.
Per un data center di elaborazione ad alte prestazioni, l’affidabilità non è solo un obiettivo di progettazione, ma anche un requisito contrattuale. L'operatore aveva bisogno di una catena di approvvigionamento dell'acqua trattata in grado di funzionare in un ambiente remoto senza pressione/flusso comunale e senza aria compressa dell'impianto, eliminando il maggior numero di punti di guasto possibile, appositamente costruita per il funzionamento remoto e senza aria compressa.
Soluzione Xylem
Xylem ha collaborato con il team di progetto per fornire una strategia di trattamento dell’acqua a fasi, fornendo una soluzione ponte temporanea per proteggere il programma di costruzione insieme a un sistema di trattamento permanente progettato per garantire affidabilità e scalabilità a lungo termine.
Fase 1 – Ponte di trattamento temporaneo
Per supportare la messa in servizio anticipata e proteggere le tappe critiche, Xylem ha mobilitato rapidamente un sistema temporaneo di trattamento dell’acqua dalla sua flotta di risorse mobili. Il sistema temporaneo è stato progettato per erogare acqua di reintegro di raffreddamento trattata mentre l’apparecchiatura permanente era in fase di fabbricazione.
Gli elementi chiave della fase temporanea includevano:
- Sistemi mobili di filtrazione multimediale e di trattamento a membrana dimensionati per supportare le operazioni di raffreddamento
- Alimentazione chimica integrata per il controllo di incrostazioni e corrosione
- Monitoraggio continuo e supervisione del sistema
- Supporto completo per operazioni e manutenzione, compresa la gestione dei materiali di consumo e la manutenzione delle membrane
Assumendosi la responsabilità operativa del sistema temporaneo, Xylem ha trasferito il rischio di esecuzione e di qualità dell’acqua lontano dal proprietario, consentendo al team del sito di concentrarsi sulla costruzione, l’energia elettrica e la messa in servizio del sistema di raffreddamento.
Fase 2 – Sistema di trattamento permanente
In parallelo, Xylem ha progettato e fornito una soluzione di trattamento fissa e a lungo termine progettata in base all’idrogeologia del sito, ai requisiti di raffreddamento e agli obiettivi di affidabilità.
Il sistema permanente comprende:
- Pompaggio di aspirazione autoadescante per spostare l’acqua dallo stagno di stoccaggio al trattamento senza fare affidamento sull’aria compressa dell’impianto
- Filtrazione multimediale Triplex per la rimozione dei solidi in sospensione e la stabilità pre-trattamento
- Trattamento di nanofiltrazione (NF) per ridurre selettivamente la durezza e gli ioni bivalenti
- Valvole ad azionamento elettrico e controlli basati su PLC, che eliminano la dipendenza dall’infrastruttura pneumatica centralizzata
- Alimentazione chimica integrata e strumentazione per un monitoraggio costante delle prestazioni
Il sistema è stato progettato per produrre in modo affidabile acqua di reintegro di raffreddamento con livelli di durezza inferiori a 30 ppm (come CaCO3), supportando cicli di concentrazione più elevati e un consumo d’acqua complessivo ridotto all’interno dei sistemi di raffreddamento.
Perché è stato selezionato Xylem
Il cliente era alla ricerca di un partner in grado di:
- Supporto di programmi di costruzione e messa in servizio aggressivi
- Progettazione di un sistema di trattamento compatibile con le sorgenti idriche remote e non comunali
- Ridurre i rischi operativi semplificando le dipendenze meccaniche e delle utenze
- Scalare l’infrastruttura di trattamento man mano che il campus si espande
Xylem si è differenziata combinando soluzioni temporanee e permanenti in una strategia di esecuzione unificata, coordinando il pompaggio, la filtrazione, il trattamento delle membrane, i controlli e le operazioni in un modello di erogazione coesivo. La stretta collaborazione con il team di progettazione del progetto ha garantito che la soluzione potesse essere integrata in modo pulito nella progettazione generale dell'impianto, pur mantenendo la flessibilità per la crescita futura.
Risultati
Soprattutto, la soluzione ponte ha protetto la pianificazione del progetto, mantenendo le operazioni di raffreddamento continuo mentre il sistema permanente era stato fabbricato e installato. Ciò ha permesso all’operatore di evitare danni liquidati, proteggendo da sanzioni che potevano raggiungere 20.000 USD al giorno e mantenendo intatte le tappe fondamentali della messa in servizio.
Altri vantaggi includono:
- Protezione del programma: Il ponte di trattamento temporaneo ha permesso la messa in servizio continua del sistema di raffreddamento mentre le apparecchiature permanenti sono state prodotte e installate, riducendo l’esposizione ai ritardi edilizi e ai potenziali danni liquidati.
- Continuità operativa: L’acqua trattata è stata disponibile durante il passaggio dai sistemi temporanei a quelli permanenti senza interrompere le operazioni di raffreddamento.
- Efficienza di raffreddamento migliorata: Grazie al controllo costante della durezza, il sistema permanente supporta cicli di concentrazione più elevati e un riutilizzo dell’acqua più sostenibile.
- Complessità ridotta: Il design permanente riduce al minimo la dipendenza dall’aria compressa centralizzata utilizzando l’azionamento elettrico e il pompaggio autoadescante, eliminando i punti di guasto comuni nelle installazioni remote.
Supportato dalle continue capacità di assistenza e supporto di Xylem, il sistema completo fornisce una solida base per l’affidabilità del raffreddamento a lungo termine, mentre il campus continua a crescere.