مرکز داده مخزن ذخیره آب سرد: نحوه کار شارژ و دشارژ
ساخته شده در امروز
مخزن ذخیره آب سرد مرکز داده: نحوه کار شارژ و دشارژ
یک مرکز داده مجهز به مخزن ذخیره آب سرد، با پمپاژ آب ۵ تا ۶ درجه سانتی‌گراد از طریق یک پخش‌کننده کم‌سرعت به داخل پوسته، شارژ می‌شود و اجازه می‌دهد توده سرد فرو نشیند و یک ترموکلاین شکل بگیرد، سپس با کاهش سطح و پایین آمدن ترموکلاین، از نازل پایینی تخلیه می‌شود. دبی شارژ توسط ظرفیت چیلر تعیین می‌شود، دبی تخلیه توسط بار فناوری اطلاعات، و هر دو توسط همان معادله انرژی. ظرفیت قابل استفاده واقعی پس از تلفات ناشی از اختلاط و ماندگی، بین ۷۰٪ تا ۹۰٪ ظرفیت نظری قرار می‌گیرد. آنچه تعیین می‌کند دمای تأمین در محدوده مجاز باقی می‌ماند یا نه، جابه‌جایی بین این دو فاز است، نه حجم مخزن.
اپراتورها به ندرت در روز راه‌اندازی مخزن، ظرفیت ذخیره را از دست می‌دهند. آنها به تدریج آن را از دست می‌دهند، همزمان با پهن‌تر شدن ترموکلاین و فعال شدن منطق سوئیچینگ در نقطه اشتباه، تا جایی که همان پوسته به جای چهار ساعت، دو ساعت اوج را تحویل می‌دهد. این افت یک مشکل شارژ است، نه یک مشکل مخزن.
این دو فاز به‌تنهایی ساده هستند؛ دشواری در گذار است، و این واقعیت که مخزنی که با شارژ جزئی وارد دشارژ می‌شود، رفتاری متفاوت از مخزنی دارد که با شارژ کامل وارد می‌شود. آنچه در ادامه می‌آید هر دو فاز، محاسبات پشت نرخ‌های جریان، و منطقی که تصمیم می‌گیرد چه زمانی بین آنها جابجا شود را توصیف می‌کند.
شارژ: پر کردن پوسته بدون تخریب لایه‌ها
شارژ یک عملیات آهسته و کم‌سرعت است. چیلرها آب سرد تولید می‌کنند، پمپ نیروگاه آن را به داخل پوسته منتقل می‌کند، و لایه‌بندی بقیه کار را انجام می‌دهد.
۱. جریان بار از ظرفیت چیلر تبعیت می‌کند. Q = m × cp × ΔT آن را تعیین می‌کند؛ چیلری که ۳ مگاوات به آبی با cp ۴.۱۸۶ kJ/kg·K و افزایش ۵ کلوین تولید می‌کند، به حدود ۱۴۳ کیلوگرم بر ثانیه، تقریباً ۵۱۵ مترمکعب بر ساعت نیاز دارد.
۲. از طریق دیفیوزر وارد شوید. ورودی باید با سرعت ۰.۵ تا ۱ متر بر ثانیه تخلیه شود تا جت سرد کل پوسته را هم نزند. جتی که از لایه گرم فرو می‌رود همه چیز را مخلوط می‌کند و حجم قابل استفاده چرخه بعدی را از بین می‌برد.
۳. ترموکلاین را در وسط نگه دارید. آب سرد چگال‌تر است، بنابراین ته‌نشین می‌شود؛ برگشت گرم شناور می‌ماند. نوار بین این دو، ترموکلاین، جایی است که اختلاط رخ می‌دهد، و ترموکلاین نازک به معنای مخزنی است که سرمای قابل استفاده بیشتری می‌دهد.
۴. بر اساس سطح توقف کنید، نه بر اساس زمان. شارژ در نقطه تنظیم بالا پایان می‌یابد و یک ذخیره بالایی باقی می‌گذارد تا ترموکلاین هرگز به ورودی نرسد.
چیلری که نمی‌تواند در یک روز گرم به ۴-۶ درجه سانتی‌گراد برسد، مخزن را پر نمی‌کند؛ شارژ به سادگی در سطح گرم‌تری متوقف می‌شود و نیروگاه طوری رفتار می‌کند که گویی مخزن کوچک‌تر است.
دشارژ: کشیدن سرمای از پایین
دشارژ جهت جریان را معکوس می‌کند، و سرمای مفید از پایین پوسته خارج می‌شود در حالی که سطح پایین می‌آید.
· جریان دشارژ از بار پیروی می‌کند. برای همان ۳ مگاوات با ΔT قابل استفاده ۶ کلوین، حلقه به حدود ۶۰۰ متر مکعب در ساعت نیاز دارد. اگر پمپ نتواند این جریان را از یک پوسته سرد حفظ کند، دمای رفت در بدترین ساعت اوج افزایش می‌یابد.
· ذخیره بالایی اهمیت بیشتری دارد. فقط سرمای زیر ترموکلاین قابل استفاده است، بنابراین مخزنی که به یک پوسته خالی تخلیه می‌شود، آخرین ساعت خود را صرف آب مخلوط می‌کند.
· دمای خروجی را زیر نظر بگیرید، نه سطح را. دو سنسور، یکی نزدیک پایین و یکی در بالای ناحیه سرد، به اپراتور می‌گویند که سرمای قابل استفاده تقریباً تمام شده است.
کنترل سوئیچینگ و حاشیه ترکیب
انتقال بین دو فاز بخشی است که بیشتر نیروگاه‌ها اشتباه انجام می‌دهند و توسط نقاط تنظیم تصمیم‌گیری می‌شود نه توسط سخت‌افزار.
· ورود به تخلیه بر اساس دمای تأمین. یک باند مرده ۱-۲ کلوین حول نقطه تنظیم تأمین، محرک است، با هیسترزیس تا نیروگاه هر چند دقیقه بین فازها نوسان نکند.
· قبل از تخلیه چیلر باز کنید. حرکت دادن شیر تخلیه و بالا بردن نقطه تنظیم چیلر در همان اسکن چیزی است که باعث افت می‌شود؛ ترتیب دادن آنها و حفظ ۲ کلوین حاشیه ترکیب در لوله مشترک چیزی است که از آن جلوگیری می‌کند.
· شیرهای ایزوله را قفل‌به‌هم‌بند نگه دارید. چیلری که در حال کار است در حالی که مسیر تخلیه باز است، آب گرم را به پوسته برمی‌گرداند و یک شب شارژ را باطل می‌کند.
در شرایط خرابی، منطق مشابهی بدون چیلرها اعمال می‌شود: مخزن در برابر بار تخلیه می‌شود در حالی که ژنراتورها شروع به کار می‌کنند، و عمق قابل استفاده تعیین می‌کند که تأمین تا چه مدت در محدوده مجاز باقی می‌ماند.
تلفات اختلاط، تلفات سکون و کسر قابل استفاده
سه مکانیزم ظرفیت را از مقدار نظری کاهش می‌دهند و هر کدام راه‌حل متفاوتی دارند.
مکانیزم تلفات | اثر معمول | چه چیزی آن را کاهش می‌دهد |
اختلاط شارژ و دشارژ | ۱۰-۲۵٪ مقدار نظری | سرعت ورودی پایین، دیفیوزر مناسب، ذخیره کافی بالا و پایین |
افزایش حرارت سکون از طریق پوسته | در هر چرخه کم، در نگهداری‌های طولانی بیشتر | عایق ضخیم‌تر، روکش پیوسته، جزئیات پل حرارتی در تکیه‌گاه‌ها |
رشد ترموکلاین در طول نگهداری | با زمان نگهداری رشد می‌کند | نگهداری‌های کوتاه‌تر، آب ساکن، بدون جریان از مسیر بیکار |
کسر قابل استفاده یک خروجی طراحی است. یک مرکز داده با مخزن ذخیره آب سرد با ورودی ۰.۵ متر بر ثانیه و دیفیوزر مناسب نزدیک به بالای باند ۷۰-۹۰٪ قرار می‌گیرد؛ یک پوسته بلند با چیلر پرتوان نزدیک به پایین قرار می‌گیرد. عایق‌کاری چیزی است که اپراتورها ابتدا متوجه آن می‌شوند، زیرا پوسته‌ای که در تکیه‌گاه‌ها عرق می‌کند یا یخ می‌زند، قبلاً استدلال تلفات ایستا خود را از دست داده است.
مشخصات فنی
پارامتر | مقدار یا انتخاب معمول | دلیل مشخص شدن |
دمای آب تغذیه شارژ | ۴-۶ درجه سانتی‌گراد از چیلرها | نزدیکی چیلر و IPLV |
دمای آب تغذیه تخلیه | ۶-۸ درجه سانتی‌گراد | دمای ورودی IT را در محدوده نگه می‌دارد |
ΔT قابل استفاده در یک چرخه | ۵-۷ کلوین | انرژی بر متر مکعب را تعیین می‌کند |
دبی شارژ | از ظرفیت چیلر و ΔT | ابعاد ورودی و دیفیوزر را تعیین می‌کند |
سرعت ورودی از طریق دیفیوزر | ۰.۵-۱ متر بر ثانیه | از ترموکلاین محافظت می‌کند |
ذخیره بالا و پایین | چند درصد از حجم پوسته در هر بار | ترموکلاین را از نازل‌ها دور نگه می‌دارد |
کسر قابل استفاده ادعا شده | ۷۰-۹۰٪ از مقدار نظری | حجم ناخالص را کنترل می‌کند |
هدف تلفات ایستا | بر حسب کیلووات بیان شود، نه فقط ضخامت | بسته عایق‌بندی را تأیید می‌کند |
مطالعه موردی پروژه
کارهای مرجع تحویل‌شده ما در بخش آب و فاضلاب شامل پوسته‌های پیچ‌ومهره‌ای با قطر بزرگ است که برای عمر سرویس طولانی ساخته شده‌اند، مانند نصب زیر. محدوده TES مرکز داده با همان استانداردها مهندسی شده است.
خلاصه مطالعه موردی پروژه
پروژه | محصول | ظرفیت | ابعاد | تکمیل |
نامیبیا - ذخیره‌سازی آب آشامیدنی (P-A) | ۰۱ مخزن فولادی با شیشه ذوب‌شده پیچ‌ومهره‌ای GFS | ۴۴,۹۰۰ مترمکعب مجموع، ۴ مخزن | ۴ × φ۴۱,۲۶۰ میلی‌متر × ۸,۴۰۰ میلی‌متر | سپتامبر ۲۰۲۲ |
یک پوسته در آن تأسیسات تقریباً ۱۱٬۰۰۰ مترمکعب نگه می‌دارد، همان مرتبه بزرگی که یک نیروگاه مرکز داده برای دو تا چهار ساعت اوج مصرف با آن شروع می‌کند. آنچه به یک مرکز داده با مخزن ذخیره آب سرد منتقل می‌شود، رفتار پوسته است: دیواره‌های پوشش‌داده‌شده با لعاب با زبری کمتر از Ra 0.8 µm، یک پوشش بازرسی‌شده پنل به پنل، و عمر ۳۰ ساله زیر عایق.
قابلیت مهندسی مینای مرکزی
سنتر انامل (شرکت فناوری شيجياژوانگ ژنگژونگ) از سال ۲۰۰۸ مخازن ذخیره‌سازی پیچ‌ومهره‌ای را طراحی و تولید کرده است. این شرکت به‌عنوان نخستین تولیدکننده مخازن شیشه-ذوب‌شده-به-فولاد (GFS) در چین، نزدیک به ۲۰۰ اختراع مرتبط با انامل دارد، سالانه حدود ۳۰۰,۰۰۰ ورق فولادی پوشش‌داده‌شده با انامل تولید می‌کند، بیش از ۳۰,۰۰۰ پروژه نصب‌شده را تکمیل کرده و مخازن خود را به بیش از ۱۰۰ کشور عرضه می‌کند. پایگاه تولید جدید ۱۵۰,۰۰۰ مترمربعی برای افزایش ظرفیت تولید اضافه شد و مخازن تک‌واحدی تا ظرفیت ۶۰,۰۰۰ مترمکعب عرضه می‌شوند. تولید تحت استانداردهای ISO 9001 و ISO 45001 انجام می‌شود، با گواهینامه‌های محصول شامل NSF/ANSI 61، WRAS، FDA، LFGB، CE (EN 1090)، ISO 28765، FM، BSCI و EUROCODE، و طراحی با ارجاع به AWWA D103-09، AWWA C550 و NFPA در مواردی که کاربرد ایجاب می‌کند.
پوشش شارژ و دشارژ
· شارژ و دشارژ مخزن را بین وظیفه ورودی و خروجی جابه‌جا می‌کند در حالی که پوسته، عایق و سطح لعابی بدون تغییر می‌مانند، بنابراین عملیات یک توالی شیرآلات و کنترل است نه یک تغییر فرآیندی.
· پوسته‌های پیچ‌ومهره‌ای اتمسفریک معمولاً با بالای لعابی یا آلومینیومی مشخص می‌شوند، که مخزن را از تجهیزات الکتریکی که یک مخزن تحت فشار برای کنترل فضای گاز نیاز دارد، دور نگه می‌دارد.
· مخازن بزرگ تک‌پوسته اتمسفریک در سابقه تحویل ما، مانند جفت مخزن آب آتش‌نشانی سیچوان با ابعاد φ19.87 متر × 14.4 متر (8,930 مترمکعب، 2023-11)، سال‌ها در حال کار پیوسته با همان پوشش اجرا می‌شوند.
سوالات متداول
س1: چرا مخزن به ذخیره بالایی نیاز دارد؟
پ1: زیرا با پر شدن پوسته، ترموکلاین بالا می‌رود. اگر به ورودی برسد، آب سرد تازه‌شارژ شده مستقیماً به خروجی می‌رود و نیروگاه آب مخلوط می‌کشد. حفظ چند درصد بالاتر از سطح عملیاتی، لایه‌ها را جدا نگه می‌دارد.
Q2: پمپ تخلیه باید برای چه دبی طراحی شود؟
A2: بار اوج تقسیم بر ΔT قابل استفاده، برگرفته از همان معادله انرژی که برای شارژ استفاده می‌شود، به‌علاوه حاشیه‌ای برای واحدهای پایانه‌ای که همزمان فراخوانی می‌شوند. طراحی بر اساس بار میانگین باعث می‌شود که نیروگاه‌ها در آخرین ساعت اوج، دبی تأمین را در حال انحراف ببینند.
Q3: چرا مخزن امسال کمتر از سال گذشته سرمایش تحویل داد؟
A3: یا سرعت ورودی افزایش یافته که ترموکلاین را پهن‌تر می‌کند، یا شارژ به‌دلیل نرسیدن چیلرها به ۴-۶ درجه سانتی‌گراد ناقص مانده است. ابتدا منحنی شارژ و دیفیوزر را بررسی کنید.
Q4: چگونه کسر قابل استفاده را قبل از راه‌اندازی بدانم؟
A4: آن را مدل‌سازی کنید، سپس تأیید کنید. از هر فروشنده عمق قابل استفاده، حجم‌های ذخیره و درصد حاصل را بخواهید و سرعت ورودی و نوع دیفیوزر را تأیید کنید.
Q5: آیا می‌توان مخزن را بدون کارکردن پمپ‌ها تخلیه کرد؟
A5: فقط با هد استاتیک کافی و مسیر باز به سمت بار، که در یک نیروگاه توزیع‌شده غیرمعمول است. بیشتر طرح‌ها پمپ‌ها را در حال کار نگه می‌دارند تا جریان، فیلتراسیون و کنترل دما در طول پنجره تخلیه قابل پیش‌بینی بمانند.
شارژ و تخلیه یک سیستم با دو نرخ جریان هستند. جریان شارژ از ظرفیت چیلر می‌آید، جریان تخلیه از بار IT، و سرمای قابل استفاده بین آنها از عمق ترموکلاین و نظم منطق سوئیچینگ. دیفیوزر، ذخایر و باند مرده را مشخص کنید، و یک مخزن ذخیره آب سرد شده در مرکز داده ظرفیت قابل استفاده محاسبه‌شده خود را برای عمر پوسته حفظ خواهد کرد.
با یک مهندس صحبت کنید
ظرفیت چیلر، پروفیل بار IT و دمای رفت و برگشت را برای ما ارسال کنید. ما نرخ جریان شارژ و دشارژ را با شما بررسی می‌کنیم، عمق قابل استفاده برای هندسه پیشنهادی را نشان می‌دهیم و یک برگه مشخصات شامل سرعت ورودی، ذخایر، ابزار دقیق سطح و بسته عایق‌کاری را بازمی‌گردانیم. در جایی که نیروگاه یک فصل کار کرده است، منحنی شارژ را بیاورید و ما بررسی خواهیم کرد که کسر قابل استفاده در کجا از دست می‌رود.
واتس‌اپ