Zastosowanie nVent SCHROFF pozwala z powodzeniem chronić i chłodzić urządzenia akceleratora w Europejskim Źródle Spalacyjnym, najpotężniejszym na świecie źródle neutronów
Podsumowanie:
Lokalizacja: Lund, Szwecja
Sytuacja: Europejskie Źródło Spalacyjne (ESS), multidyscyplinarny ośrodek badawczy, oparty na najpotężniejszym na świecie akceleratorze liniowym protonów, poszukiwał najbardziej zaawansowanego technologicznie rozwiązania w zakresie systemów ograniczania i chłodzenia, aby chronić system sterowania przyspieszaczem.
Rozwiązanie: Rozwiązania zastosowane w szafach na urządzenia elektryczne/elektroniczne używane do sterowania przyspieszaczem
Wyniki: Kompleksowe rozwiązanie spełniało wszystkie specyfikacje i wymagania dotyczące ograniczania i zostało ukończone na czas oraz w ramach budżetu.
SYTUACJA
W Europejskim Źródle Spalacyjnym (ESS) postanowiono zbudować wiodący na świecie multidyscyplinarny ośrodek badawczy. Po pełnym uruchomieniu obiekt oparty na najjaśniejszym na świecie źródle neutronów, będący niezwykle zaawansowaną i złożoną maszyną, umożliwi dokonywanie przełomowych odkryć naukowych w badaniach poświęconych materiałom, energii, zdrowiu i środowisku.
Projekt obiektu obejmuje najpotężniejszy liniowy akcelerator protonów, jaki kiedykolwiek zbudowano, gdzie rozpoczyna się proces spalacji, mający na celu generowanie neutronów do badań. Wysokie wymagania akceleratora ESS mają zapewnić impuls protonowy o długości 2,86 ms przy 2 GeV przy częstotliwości powtarzania 14 Hz. Oznacza to średnią moc wiązki na poziomie 5 MW przy 4% cyklu pracy na obiekcie docelowym. W ESS używane jest wolframowe koło docelowe chłodzone helem, 15 najbardziej zaawansowanych technologicznie przyrządów badawczo-pomiarowych wykorzystujących neutrony, laboratoria zaawansowanych technologii oraz systemy zarządzania danymi i oprogramowanie wykorzystujące możliwości superkomputerowe. Skomplikowane systemy sterowania monitorują i zarządzają dziesiątkami tysięcy urządzeń oraz integrują działanie wszystkich układów infrastrukturalnych obiektu za pośrednictwem sieci sprzętowych, programowych i konfiguracyjnych baz danych.
Do realizacji tego niesamowitego osiągnięcia nauki i inżynierii placówka badawcza poszukiwała najbardziej zaawansowanego technologicznie rozwiązania w zakresie systemów ograniczania i chłodzenia, aby podłączyć i chronić złożony sprzęt elektryczny i elektroniczny do sterowania akceleratorem. Zespół nVent SCHROFF z chęcią podjął wyzwanie i odpowiedział na bardzo konkurencyjne zaproszenie do składania ofert w 2017 roku.
„Dla wielu z nas ten ambitny projekt jest szansą, która pojawia się tylko raz w życiu” — mówi Ulf Broome, regionalny menedżer ds. klientów w nVent SCHROFF. „Ponadto dzięki doświadczeniu nabytemu w innych kluczowych instytutach nauk fizycznych i większych centrach badawczych byliśmy pewni, że nasz rozległy zespół i rozbudowane zasoby mogą spełnić potrzeby ESS w zakresie projektowania, instalacji i dostawy. Byliśmy zachwyceni, gdy dowiedzieliśmy się, że otrzymaliśmy kontrakt!”
ROZWIĄZANIE
W ramach procesu przetargowego ESS dostarczył zespołowi inżynierów nVent SCHROFF specyfikacje 19-calowych szaf serwerowych oraz jednostek do chłodzenia i dystrybucji mocy (PDU) używanych w 500-metrowym budynku z tunelem. Założono wyposażenie tunelu w 20 szaf z gorącymi korytarzami, zawierających 900 19-calowych szaf serwerowych, 200 chłodnic rzędowych i około 900 jednostek do dystrybucji zasilania. Sprzęt wymagał przechowywania i skutecznego chłodzenia — zapobieganie wahaniom temperatury w szafach na urządzenia elektroniczne jest podstawowym wymogiem w bardzo złożonych zastosowaniach fizycznych. Dodatkowym wyzwaniem było rozpraszanie ciepła, które różniło się zależnie od zamontowanych modułów, a należy pamiętać, że niektóre określone obszary wymagają szczególnie wąskich zakresów temperatur. (Ilustracja 1)
W oparciu o specyfikacje zespół inżynierów SCHROFF obliczył wydajność chłodzenia każdego pojedynczego pomieszczenia lub rzędu regałów, wykorzystując informacje dotyczące obciążenia cieplnego podane przez ESS, a także uwzględnił najgorsze scenariusze. Konieczne było sięgnięcie po najnowocześniejsze strategie projektowe oraz wykonanie szczegółowej walidacji proponowanego rozwiązania, w zdolności do zarządzania chłodzeniem, poprzez testowanie symulacyjne. (Ilustracja 2)
Rozwiązanie opiera się na odpowiednich konfiguracjach układu ograniczania gorących korytarzy szaf serwerowych, w których znajduje się sprzęt elektroniczny i elektryczny. Odpowiednie rozmieszczenie chłodnic rzędowych pozwala utrzymywać stały przepływ powietrza przed każdą szafą serwerową, a ponadto zadbano o zapewnienie marginesu bezpieczeństwa wydajności chłodnic rzędowych. Rozwiązanie pozwala również dostosowywać prędkość pracy wentylatora do różnych obciążeń cieplnych w różnych sektorach i zapewnia opcje nastawione na oszczędzanie energii. Wszystkie produkty ujęte w specyfikacji pochodzą z bogatej oferty standardowych produktów nVent SCHROFF, które zostały zaprojektowane specjalnie z myślą o umożliwieniu inżynierom konfigurowania unikalnych, wysoce dostępnych i opłacalnych systemów.
Dzięki kompleksowemu rozwiązaniu, które spełnia wszystkie wymagania podane w warunkach przetargu, firma nVent SCHROFF dostarczyła rysunki z proponowanymi produktami oraz symulacje przygotowane do zatwierdzenia przez ESS.
W trakcie procesu oryginalne specyfikacje podane w dokumentach przetargowy ulegały wielokrotnym zmianom, ponieważ szczegóły projektowe różnych układów przyspieszacza ewoluowały podczas wieloletniej budowy. Przy każdej zmianie elastycznie działający zespół nVent SCHROFF uważnie słuchał wytycznych dotyczących nowego kierunku, odpowiednio dostosowywał konfiguracje produktów oraz przeprowadzał nowe obliczenia i symulacje w celu dostosowania i dostarczenia zmodyfikowanego rozwiązania.
W ostatecznej wersji rozwiązania wprowadzono symetryczne konfiguracje szaf w każdym rzędzie oraz chłodnice z marginesem bezpieczeństwa wydajności w celu utrzymania jednorodnego przepływu powietrza. Umożliwiono również dostosowywanie prędkości pracy wentylatora do różnych obciążeń cieplnych w różnych sektorach i uwzględniono opcje nastawione na oszczędzanie energii. (Ilustracja 3)
WYNIKI
Ostateczna wersja rozwiązania obejmuje 20 ograniczeń gorących korytarzy, w tym ponad 900 19-calowych szaf serwerowych Schroff Varistar, około 200 jednostek chłodniczych Varistar SHX i blisko 900 jednostek dystrybucji mocy (PDU). Zespół SCHROFF zrealizował wszystkie wyznaczone zadania — od projektu przez dostawę, instalację i uruchomienie — zgodnie z ustalonym harmonogramem i budżetem.
„Jest to wieloaspektowy, żywy projekt, dlatego cieszymy się, że możemy być elastyczni i zwinni w naszych procesach wsparcia, zwłaszcza ze względu na poprawki wprowadzane w odpowiedzi na potrzeby społeczności naukowej” — mówi w imieniu nVent Carsten Müller, główny inżynier projektu. „Cieszymy się, że możemy zapewnić odpowiednią jakość projektu i instalacji ESS oraz odpowiednio funkcjonalne rozwiązania. Możliwość wzięcia udziału w tym projekcie naukowym przyniosła nam ogromną radość.”
Patrząc w przyszłość, zespół SCHROFF jest przygotowany do dalszego wspierania ESS w różnych obszarach.
Kontakt dla mediów w firmie nVent:
Jasmin Goelzenleuchter
menedżer ds. marketingu
nVent
+31 638 324 143
Jasmin.Goelzenleuchter