خزان مياه التبريد المبردة خارج أوقات الذروة: كيف تحقق تعريفات الوقت المحدد للاستخدام وفورات
تم إنشاؤها اليوم
خزان المياه المبردة خارج أوقات الذروة: كيف تؤدي تعريفات وقت الاستخدام إلى تحقيق وفورات
يتيح خزان تخزين المياه المبردة خارج أوقات الذروة للمنشأة تشغيل المبردات بكامل طاقتها خلال ساعات الليل حيث تكون الكهرباء رخيصة، ثم تلبية ذروة بعد الظهر من البرودة المخزنة. يأتي التوفير من الفارق بين أسعار وقت الوادي وأسعار وقت الذروة، ومن تقليص سعة المبردات المتصلة حيث تكون التعريفة محفزة لذلك. حدد حجم المخزن بحيث ينتهي الشحن قبل ارتفاع السعر، واعتبر الحجم القابل للاستخدام ما بين 70 و90 بالمئة من القيمة النظرية. تتبع فترة الاسترداد فارق السعر، وليس حجم الوعاء وحده.
تحتل التبريد أكبر شريحة في فاتورة الكهرباء بعد حمل تقنية المعلومات، وهو الجزء القابل للنقل. لا يلزم تشغيل المبرد في اللحظة التي تظهر فيها الحرارة إذا صُنعت البرودة مسبقًا واحتُفظ بها. هذا هو أساس ترتيب بطارية حرارية لمركز بيانات قائم على تخزين المياه المبردة، وهو لا يجدي إلا حيث تسعّر المرافق الكهرباء حسب وقت اليوم.
تحدد التعريفة الجمركية ما إذا كانت الحالة موجودة. فالسعر التجاري الثابت لا يوفر سبباً يُذكر للتخزين، لأن الساعة الثالثة فجراً والسادسة مساءً يكلفان الشيء نفسه. أما تعريفة الوقت المحدد مع فجوة واسعة بين وقت الذروة ووقت انخفاض الطلب فتحوّل التخزين إلى مراجحة مباشرة، وحيثما تُطبَّق رسوم الطلب يصبح الطلب في وقت الذروة أهم من الطاقة. وفي كلتا الحالتين تكون الإجابة واحدة: أنتج التبريد في النافذة الرخيصة ودع الخزان يحمل النافذة الغالية. ويتناول ما يلي قراءة التعريفة، وجدول الشحن والتفريغ، وحساباً عملياً، والحدود المفروضة على مقدار الحمل الذي يمكن نقله.
قراءة التعريفة قبل تحديد أي حجم
تظهر ثلاث رسوم في معظم اتفاقيات التوريد، وكل منها يتفاعل مع التخزين بشكل مختلف.
الرسم | ما يقيسه | تأثير التخزين |
رسم الطاقة | كيلوواط-ساعة في كل فترة | ينخفض إذا انتقل الحمل إلى نافذة الوادي |
رسوم الطلب | أعلى كيلوواط مستمر في فترة الفوترة | ينخفض إذا تم تقليص ذروة المبرد بواسطة المخزن |
رسوم القدرة التفاعلية أو معامل القدرة | kVA أو معامل القدرة عند الذروة | لا يتأثر بتخزين التبريد |
عادةً ما تكون نافذة الوادي ليلاً وفي عطلات نهاية الأسبوع؛ بينما يغطي الذروة عادةً فترة ما بعد الظهر المتأخرة في الصيف. الفارق هو ما يدفع ثمن الخزان، وينبغي أن يأتي من اتفاقية التوريد بدلاً من متوسط منشور. قد تفرض بند السقاطة رسومًا على طلب الاحتياطي بنسبة من أعلى ذروة شهرية، مما يغير قيمة التقليص، وبعض التعريفات تطبق السعر الأعلى فقط في أيام محددة، لذا فإن تحليل أسبوع الصيف أكثر أمانًا من المتوسط السنوي.
بناء جدول الشحن والتفريغ
نمط التشغيل هو نفسه في كل مكان، فقط الأرقام تختلف.
1. نافذة الشحن. تعمل المبردات عند الحمل الكامل أو قريبًا منه بينما تكون التعريفة منخفضة، مما يحول الماء المبرد عند 5 إلى 7 درجات مئوية إلى المخزن. يتجاوز إنتاج المحطة الحمل لأن جزءًا منه يذهب إلى الكتلة الحرارية.
2. مرحلة التخزين. بعد إغلاق النافذة الرخيصة، تخفض المبردات سرعتها أو تتوقف؛ الفواقد الساكنة على مدى بضع ساعات هي جزء من درجة.
3. مرحلة التفريغ. يُسحب البرد إلى الحمل، وترتفع درجة حرارة العودة إلى 12 درجة مئوية أو أعلى، ويغذي المخزن الغرفة حتى يصل إلى مستوى البقايا الخاص به.
4. إعادة التعبئة. تعيد نافذة الوادي التالية ملء المخزن قبل الذروة، مما يحدد متطلبات الشحن اليومية.
يحدد رقمان عملية تحديد الحجم. الطاقة القابلة للاستخدام تبلغ حوالي 1.163 كيلوواط ساعة لكل متر مكعب لكل كلفن، لذا فإن فارق درجة حرارة أوسع من 6 °م إلى 13 °م يحتفظ ببرودة أكثر من حلقة أضيق دون وعاء أكبر. السعة القابلة للاستخدام تبلغ فقط 70 إلى 90 بالمائة من الرقم النظري عند احتساب الطبقات الحرارية وخلط الناشر.
حساب توفير عملي
خذ حمل تبريد متوسط قدره 2,000 كيلوواط، وسعر فترة الوادي 40 وسعر فترة الذروة 120 وحدة نقدية لكل ميغاواط ساعة، مع رسوم طلب على أعلى 15 دقيقة كيلوواط.
الفترة | الساعات | إجراء المحطة | نطاق السعر |
الوادي، 23:00 إلى 07:00 | 8 | المبردات بأقصى إنتاج، المخزن يمتلئ | منخفض |
فترة الصباح الانتقالية | 4 | المبردات في وضع متابعة الحمل | متوسط |
الذروة، 11:00 إلى 17:00 | 6 | المبردات متوقفة أو مخفضة، المخزن يُفرغ | مرتفع |
فترة المساء الانتقالية | 5 | المحطة تعكس من المخزن إلى الحمل | متوسط |
5. تبلغ طاقة التبريد اليومية 2,000 كيلوواط لمدة 23 ساعة، أي 46,000 كيلوواط ساعة.
6. شحن جزء من ذلك في المخزن خلال فترة الوادي يضيف ما يقرب من 3,500 إلى 4,500 كيلوواط ساعة من المدخلات الكهربائية، اعتمادًا على كفاءة المبرد.
7. ينتقل الحجم المُزاح من سعر الذروة إلى سعر الوادي. عند فارق 80 وحدة لكل ميغاواط ساعة، فإن إزاحة 10,000 كيلوواط ساعة توفر 800 وحدة يوميًا.
8. إذا قلّص المخزن ذروة المحطة بمقدار 400 كيلوواط، تنخفض رسوم الطلب بهذا المقدار للشهر، وغالبًا ما تكون مماثلة لتوفير الطاقة.
9. الحجم المطلوب لـ 10,000 كيلوواط ساعة عند فرق درجة حرارة قابل للاستخدام 7 كلفن وجزء قابل للاستخدام 0.8 هو 10,000 / (1.163 × 7 × 0.8) = 1,529 م3.
تتراكم هذه الأرقام اليومية على مدار العام، ويعطي الحساب نفسه على أسبوع صيفي الرقم الذي يمكن عرضه على لجنة مالية. تتبع النتيجة فارق الأسعار وساعات الذروة، وليس تكلفة الخزان.
ما الذي يحد من خزان مياه التبريد خارج ساعات الذروة
تغييرات التخزين حجم المحطة بدلاً من إزالتها، وتنطبق خمسة حدود قصوى.
10. المساحة والحمل الإنشائي. مخزن بهذا الحجم يشغل بصمة تعادل عدة أضعاف محتواه المائي عند تضمين العزل والوصول وتحميل البلاطة.
11. ساعات تشغيل المبرد. التشغيل المستمر طوال الليل يقصر الفترة بين عمليات الصيانة الشاملة.
12. كفاءة الحمل الجزئي. المحطة المصممة لتقلب يومي كبير تقضي جزءاً من وقتها عند حمل منخفض، لذا فإن تقليل الذروة ليس مجانياً.
13. طول نافذة الشحن. يجب أن يكتمل الملء قبل ارتفاع السعر؛ إذا كانت النافذة أقصر من زمن الملء، لا تُغلق الحالة.
14. احتياطي الفشل. الخزان المستخدم فقط لتحويل التعريفة لا يتبقى فيه برودة عند تعطل المبرد، لذا تحتفظ معظم التصاميم بطبقة متبقية لتلك الحالة.
غالباً ما تكون هذه النقطة الأخيرة هي نقطة التفاوض: الخزان المصمم فقط للتعريفة قد يكون أصغر من الذي يغطي أيضاً عطل المبرد.
المواصفات الفنية
البند | القيمة أو الخيار النموذجي | ملاحظة |
فرق درجة الحرارة القابل للاستخدام | 6 إلى 13 °م، أو 5 إلى 7 °م في حلقة أضيق | فرق درجة حرارة أوسع يقلل الحجم المطلوب |
النسبة القابلة للاستخدام | 70 إلى 90 بالمائة | يراعي الطبقات والخلط |
نقطة ضبط الشحن | ماء مبرد 5 إلى 7 °م | يتوافق مع خرج المحطة العادي |
العزل | صوف معدني مع تغليف من الألومنيوم أو الفولاذ الملون | يحد من الفقد الثابت أثناء التخزين |
فئة ضغط الخزان | ضغط جوي أو مضغوط | يحدد سمك الجدار وتصميم الفوهة |
حالة مشروع
بينما تشمل مشاريعنا المرجعية المسلّمة في قطاع المياه والصرف الصحي تخزيناً كبيراً لمياه الشرب، فإن نطاق TES لمراكز البيانات مصمم وفق المعايير نفسها. ومن المراجع ذات الصلة منشأة لتخزين مياه الشرب في ناميبيا.
العنصر | التفصيل |
المشروع | ناميبيا — تخزين مياه الشرب |
المنتج | 01 GFS، خزان مثبت بمسامير من الفولاذ المطلي بالزجاج المنصهر |
السعة | 44,900 م3 إجمالاً عبر 4 خزانات |
الأبعاد | phi 41.26 م × 8.4 م، 4 وحدات |
الإنجاز | 2022-09 |
يمنح هذا النوع من الأوعية مساحة المخطط وهندسة الطبقة الباردة التي يحتاجها المخزن الحراري، حيث يحتفظ خزان تخزين المياه المبردة خارج أوقات الذروة بالبرودة معظم عمره بدلاً من نقلها.
قدرة Center Enamel الهندسية
مركز المينا (شركة شيجياتشوانغ تشنغتشونغ للتكنولوجيا المحدودة) تقوم بتصميم وتصنيع خزانات التخزين المثبتة بالبراغي منذ عام 2008. وباعتبارها أول شركة مصنعة لخزانات الفولاذ المدمج بالمينا (GFS) في الصين، تمتلك الشركة ما يقرب من 200 براءة اختراع متعلقة بالمينا، وتنتج حوالي 300,000 لوح فولاذي مطلي بالمينا سنويًا، وقد أكملت أكثر من 30,000 مشروع مركب وتورّد خزاناتها إلى أكثر من 100 دولة. تمت إضافة قاعدة الإنتاج الجديدة التي تبلغ مساحتها 150,000 متر مربع لرفع الطاقة الإنتاجية، ويتم توريد الخزانات الفردية حتى 60,000 متر مكعب. تتم عمليات التصنيع وفقًا لمعايير ISO 9001 وISO 45001، مع شهادات المنتجات بما في ذلك NSF/ANSI 61 وWRAS وFDA وLFGB وCE (EN 1090) وISO 28765 وFM وBSCI وEUROCODE، والتصميم مستند إلى AWWA D103-09 وAWWA C550 وNFPA حيثما يتطلب التطبيق ذلك.
سعة نافذة الشحن
· الشحن خارج أوقات الذروة لا يستحق التكلفة إلا إذا كانت فجوة التعريفة كبيرة بما يكفي لتغطية وقت تشغيل المبرد الإضافي والفقد الثابت، لذا يتبع حجم الخزان شكل التعريفة بقدر ما يتبع حمل التبريد.
· خزان أكبر يتيح للمبرد العمل بأقصى طاقة خلال نافذة السعر المنخفض بدلاً من التبديل الدوري، وهو نمط التشغيل الذي يحقق التوفير.
· غلاف السعة لدينا من خزانات فردية تصل إلى 60,000 م³، وعمليات التسليم مثل مشروع ناميبيا بسعة 44,900 م³، هو الهامش المتاح لشحن وردية كاملة دفعة واحدة.
الأسئلة الشائعة
س1: هل يستحق التخزين البناء على تعريفة ثابتة؟
A1: نادراً ما يكون الاعتماد على رسوم الطاقة وحدها كافياً. تحتاج الحالة عادةً إلى رسم الطلب أو ذروة يمكن قصّها، لذا اقرأ اتفاقية التوريد قبل معدل الوحدة الرئيسي.
Q2: كم عدد ساعات التخزين المعتادة؟
A2: النطاق الشائع هو من ساعتين إلى ثماني ساعات من حمل التبريد الكامل. يأتي هذا الرقم من طول فترة الذروة ومن مقدار الذروة التي تتركها المحطة للمخزن.
Q3: هل يقلل الخزان من حجم المبرد المطلوب؟
A3: يمكنه ذلك، حيث يتم قياس الطلب لكل منشأة وتدعمه نافذة الشحن. أما حيث يتم فوترة الطلب على مستوى الموقع بأكمله، فقد يظل المبرد بحاجة إلى السعة الكاملة.
س4: ماذا يحدث للكفاءة عندما تعمل المبردات طوال الليل؟
A4: المبردات عند الحمل الكامل المستقر تكون فعالة، لكن ساعات الحمل الجزئي وطاقة الضخ يجب أن تُدرج في الحساب، وإلا يتم المبالغة في التوفير.
Q5: هل يمكن لخزان واحد أن يخدم تحويل التعريفة والاحتياطي عند الأعطال؟
A5: نعم. تحتفظ معظم التصاميم بطبقة متبقية فوق إنذار المستوى المنخفض لتعطل المبرد وتملأ الباقي وفق جدول التعريفة.
Q6: كم من الوقت يحتفظ المخزن بالبرودة دون استخدام؟
A6: مع عزل الصوف المعدني والكسوة السليمة، يفقد المخزن الثابت جزءاً من درجة مئوية في الساعة، مما يجعل الدورة اليومية عملية.
خزان تخزين المياه المبردة خارج أوقات الذروة يسترد تكلفته حيث تكون الفجوة بين أسعار وقت الذروة وخارجها واسعة، ويستردها أسرع عندما تكافئ رسوم الطلب قدرة إنتاجية أقل في الذروة. الطريقة موجزة: انقل الطاقة إلى النافذة الرخيصة، وحدّد الحجم من فرق درجة الحرارة القابل للاستخدام ومعامل التخفيض الناتج عن التطبق الحراري، وتأكد من انتهاء الشحن قبل تغيّر التعرفة. أعد تشغيل الأرقام موسميًا، لأن الفارق يتغير بين الشتاء والصيف. النتيجة الجديرة بأن تُطرح في اجتماع تصميمي هي ثلاثة أرقام: الأمتار المكعبة المطلوبة، وساعات الإزاحة التي يدعمها هيكل التعرفة، والتوفير السنوي بالأسعار الحالية.
تحدث إلى مهندس
أرسل جدول التعريفة الخاص بك مع نوافذ الوادي والكتف والذروة، ومنحنى حمل التبريد، وما إذا كانت رسوم الطلب تنطبق. سنعيد الحجم المطلوب، وساعات التحويل، وحساب التوفير السنوي، والمواصفات المصممة حسب نافذة الشحن.
واتساب