Rambler's Top100
 
Статьи ИКС № 1 2020
Андрей ПАВЛОВ  Максим МАТВИЕНКО  Сергей НЕХОРОШЕВ  26 марта 2020

Как создать топливохранилище для ЦОДа

Строительство топливохранилища – задача, казалось бы, давно решенная, но мы помним, сколько вопросов она вызвала, когда мы столкнулись с ней впервые. Поэтому считаем, что статья может быть полезна читателю, которому ранее не приходилось участвовать в создании такого рода объекта.

Практически каждому, кто имеет отношение к проектированию или строительству центров обработки данных, рано или поздно приходится укрупнять масштаб проекта, переходить от серверных и небольших ЦОДов к бо́льшим по площади и энерговооруженности объектам. При этом он часто сталкивается с необходимостью увеличить время резервирования системы гарантированного питания и, как следствие, с необходимостью проектирования и строительства полноценного топливохранилища.
Для небольших ЦОДов многие традиционно обходятся либо встроенными в раму топливными расходными баками, либо баками, являющимися частью всепогодного контейнера. Но, как известно, емкость топливного бака, размещенного вместе с ДГУ, в общем случае законодательно ограничена 1 куб. м, что позволяет снабжать топливом дизельную установку мощностью 300–350 кВт в течение 12 ч (средний расход топлива составляет 0,16–0,19 л/(кВт•ч)). В случае повышения мощности объекта до нескольких мегаватт время резервирования системы гарантированного энергоснабжения от баков такой емкости уменьшается пропорционально.

В российской строительной практике топливохранилища разделяются по способу размещения резервуаров хранения на два основных типа: наземные и подземные. К подземным относятся топливохранилища с резервуарами, в которых уровень топлива не менее чем на 0,2 м ниже наименьшей отметки прилегающей к ним территории. Все остальные относятся к наземным. Наземные хранилища могут, в свою очередь, иметь два различных исполнения: открытый резервуар (группа резервуаров) для установки в здании и контейнерное исполнение для размещения на уличных площадках.

Рассмотрим каждый из видов топливохранилищ более подробно.

Подземные топливохранилища

У таких топливохранилищ объем отдельного резервуара может варьироваться в диапазоне 3–100 куб. м. Подача топлива к ДГУ осуществляется с помощью погружных насосов, причем в этом случае не нужно создавать насосную станцию для заправки резервуаров из автоцистерн, поскольку заправка происходит самотеком. Кроме того, при подобной схеме размещения не требуется предусматривать емкости для аварийного слива топлива.

Подземные топливохранилища (рис. 1) удобны также тем, что позволяют экономить пространство в помещениях ЦОДа. Однако при этом необходимо понимать, что площадь, которую займут в здании ЦОДа или на прилегающей к нему территории контейнерные решения и подземные топливохранилища, будет приблизительно одинаковой, поскольку над подземными сооружениями запрещено располагать элементы инфраструктуры, в том числе внешние блоки инженерных систем и проезжие полосы транспортной сети. Поэтому при разработке концепции ЦОДа, определяя потребность в прилегающих территориях и выбирая их компоновку, нужно заранее зарезервировать площади для размещения топливохранилищ.

Рис. 1. Резервуары подземного топливохранилища

Подземные хранилища обладают рядом существенных недостатков, которые обусловлены уличным расположением резервуаров. В большей части климатических зон в России зимние температуры отрицательные, что вынуждает использовать топливо, строго соответствующее сезону, во избежание его загустевания. И это необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации данного объекта. Также обязательно нужно предусмотреть подогрев топлива в резервуарах и внешних трубопроводах. 
Подземная организация топливохранилища затрудняет сведение между собой внешних сетей коммуникаций, таких как водопровод, сети теплоснабжения, электроснабжения, канализации и, соответственно, топливопроводов.

Еще одна проблема – сложность создания системы фильтрации и очистки топлива. Поскольку данную систему необходимо реализовать в условиях подземного размещения топливохранилищ, требуется строительство дополнительных подземных подогреваемых емкостей и кессонов, существенно удорожающих систему.

Кроме того, обустройство подземного хранилища закономерно сопряжено с большим объемом земляных работ, а последующая эксплуатация резервуарного оборудования – со значительными неудобствами.

Часть перечисленных недостатков присуща и контейнерным хранилищам уличного исполнения.

Наземные топливохранилища в здании

В подобных сооружениях объем одного резервуара ограничен 3–25 куб. м, что может усложнить создание системы топливохранилища в крупном ЦОДе. Для подпитки дизельных генераторов также используются поверхностные или погружные насосы, но при такой конструкции хранилищ необходимо устанавливать на­сос­ные станции для заправки резервуаров из автоцистерн и слива топлива. Кроме того, потребуются резервуары для аварийного слива, емкость которых должна быть не менее 30% объема всего топливохранилища, что может существенно удорожить систему.

Наземные топливохранилища внутреннего исполнения отличают простота организации системы фильтрации и очистки топлива, которую можно расположить в том же объеме обогреваемого помещения, что и сами резервуары. Это же обусловливает и удобство эксплуатации резервуарного оборудования, к которому имеется открытый доступ со всех сторон (рис. 2, 3).

Рис. 2. Наземное топливохранилище внутренней установки

Рис. 3. Насосная станция внутренней установки

Контейнерные топливохранилища наземной установки 

Основное достоинство контейнеров заключается в том, что они являются изделиями полной заводской готовности, в них уже встроены насосы и вся необходимая арматура как для заправки самого резервуара, так и для выдачи топлива (рис. 4). Зачастую данные изделия комплектуются встроенной системой автоматики, требующей лишь частичной донастройки под конкретный объект.

Рис. 4.  Контейнерные топливохранилища

Недостатком же контейнеров являются более жесткие требования к их размещению на территории, прилегающей к ЦОДу, – согласно нормативным документам, все расстояния между элементами инфраструктуры контейнерного топливохранилища в два раза больше, чем у подземных. Кроме того, к недостаткам относятся перечисленные выше сложности, связанные с наружным размещением резервуаров. 

Примеры организации размещения систем топливоснабжения

Рассмотрим создание топливохранилища емкостью 80 куб. м, которое способно в течение 12 ч обеспечивать топливом ЦОД расчетной мощностью 7,3 МВт. Площадь для него составит примерно 140 кв. м. Сюда входят как площади для размещения резервуарного парка и вспомогательного оборудования, так и прилегающая территория – площадка для автоцистерны, подъездные пути для ее проезда и маневрирования. Планировочное решение данного объекта, которое было реализовано на практике, приведено на рис. 5.

Рис. 5. Генплан территории сооружений ЦОДа

На другом объекте было построено топливохранилище подземного типа, рассчитанное на 15 куб. м топлива и способное обеспечивать работу ЦОДа мощностью 1,9 МВт в течение 24 ч. Оно располагалось внутри здания и площадь для него составила порядка 80 кв. м.

Дополнительное проектирование и пожарная безопасность

При проектировании системы топливоснабжения нельзя забывать о сопутствующих объектах, проектировочные решения для которых должны быть включены в смежные разделы документации. Так, в разделе, посвященном железобетонным конструкциям, должны быть предусмотрены основы для крепления топливных резервуаров, а в случае необходимости – системы лотков для прокладки топливопроводов. Могут потребоваться металлические конструкции для размещения вспомогательных расходных баков внутри помещения. Следует помнить и об электроснабжении оборудования топливохранилища, а именно насосного оборудования, системы автоматики и системы подогрева резервуаров и топливопроводов. 

В проектную документацию системы топливоснабжения необходимо также включить раздел, посвященный автоматизации системы топливоснабжения, управлению насосным оборудованием, системой фильтрации и рециркуляции. В этом разделе должны быть определены мероприятия по защите хранимого топлива от расслоения, загрязнения и загустевания. Кроме того, требуется реализовать систему защиты от перелива и предупреждения об уровне топлива в резервных емкостях. 

Плотность компоновки оборудования на площадке ЦОДа зачастую делает невозможным соблюдение всех требуемых нормами противопожарной безопасности расстояний между зданиями и сооружениями и заставляет от этих норм и правил отступать с обязательным обоснованием таких отступлений. Обоснование сводится либо к выпуску специальных технических условий (СТУ) по пожарной безопасности, описывающих вынужденные отступления и компенсирующие их мероприятия, либо к выполнению расчета пожарного риска.

Кроме того, топливохранилище должно в обязательном порядке пройти регистрацию как опасный производственный объект. Согласно Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 № 116-ФЗ, топливохранилище в составе ЦОДа является опасным производственным объектом, на котором горючие жидкости используются в технологическом процессе. Данные объекты подлежат регистрации в государственном реестре в порядке, установленном Правительством РФ.

Поэтому, чтобы избежать серьезных проблем с размещением топливохранилища или выпуском сложных СТУ, мы настоятельно рекомендуем на самых ранних этапах проектирования либо выработки концепции ЦОДа привлекать к созданию планировочных решений прилегающих территорий компании, специализирующиеся на подобных объектах инфраструктуры.

Андрей Павлов, генеральный директор, «ДатаДом»
Сергей Нехорошев, генеральный директор, «Генпроект»
Максим Матвиенко, главный инженер проекта, «ДатаДом»
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!