مخزن ذخیره‌سازی حرارتی آب سرد: مقایسه آب سرد، یخ و تغییر فاز
ساخته شده در امروز
مخزن ذخیره حرارتی آب سرد: مقایسه آب سرد، یخ و تغییر فاز
برای بیشتر مراکز داده، مخزن ذخیره‌سازی حرارتی آب سرد گزینه درست است. آب محسوس حدود ۶ تا ۸ کیلووات‌ساعت در هر متر مکعب را در یک بازه ۵ تا ۷ کلوینی نگه می‌دارد، نیازی به تغییر فاز ندارد و هزینه‌اش کمی بیشتر از خود مخزن است؛ یخ چند برابر بیشتر در هر متر مکعب ذخیره می‌کند اما باید با انرژی ماشین ساخته و سپس ذوب شود، در حالی که PCM چگالی را بیشتر بالا می‌برد و هنوز به یک کویل یا جاکت برای شارژ نیاز دارد. این محیط بر اساس مساحت کف، طول بازه اوج و بودجه COP مجاز نیروگاه تعیین می‌شود، نه بر اساس چگالی انرژی عنوان‌شده. مخزن ذخیره‌سازی حرارتی آب سرد، ظرفیت سرمایش را به صورت آب سرد نگه می‌دارد نه به صورت یخ یا ماده تغییر فاز، که طراحی هیدرولیکی نیروگاه را بدون تغییر نگه می‌دارد و پوسته را در فشار اتمسفر قرار می‌دهد.
یک پرسش ذخیره‌سازی در واقع یک پرسش مساحت زیربناست که لباس انرژی پوشیده است. دو سالن با بار سرمایشی یکسان می‌توانند با پوسته‌های متفاوت به نتیجه یکسان جابه‌جایی اوج برسند، زیرا محیط داخل تعیین می‌کند چند متر مکعب لازم است، چیلر چه مدت کار می‌کند تا آن‌ها را پر کند و نیروگاه صبح روزی که مخزن آماده نیست چگونه رفتار می‌کند.
سه محیط بیشترین سهم نصب‌شده در تأسیسات حیاتی را دارند: آب سرد نگه‌داشته‌شده به‌صورت محسوس، یخ تشکیل‌شده روی کویل داخلی، و مواد تغییر فاز در یک بسته. هر کدام چگالی بالاتری را با جریمه‌ای می‌خرند که در جای دیگری از طراحی مکانیکی ظاهر می‌شود، معمولاً در توان الکتریکی، در اتوماسیون شیر یا در ساعت‌های نگهداری. این مقاله آن‌ها را بر اساس کمیت‌هایی که مهندس مالک باید از آن دفاع کند، کنار هم می‌گذارد.
آب محسوس: خط پایه‌ای که هر محیط دیگر با آن سنجیده می‌شود
آب مورد مرجع است، زیرا مکانیزم ذخیره‌سازی آن همان سیال لوله است.
· چگالی از پنجره دما ناشی می‌شود. در cp ≈ ۴٫۱۸۶ kJ/kg·K و ρ ≈ ۱۰۰۰ kg/m³، یک متر مکعب حدود ۱٫۱۶۳ کیلووات‌ساعت بر کلوین را نگه می‌دارد، بنابراین یک پنجره ۶ کلوینی تقریباً ۷ کیلووات‌ساعت بر متر مکعب را قبل از کاهش راندمان می‌دهد.
· دسترس‌پذیری قابل استفاده درک شده است. یک مخزن ذخیره‌سازی حرارتی آب سرد معمولاً ۷۰ تا ۹۰ درصد مقدار نظری را تحویل می‌دهد، و کسری آن مربوط به ترموکلاین و ذخایر نگه‌داشته‌شده در هر دو انتها است.
· خرابی پر سر و صدا است نه خاموش. یک شیر گیرکرده در عرض چند دقیقه به صورت افزایش دمای عرضه ظاهر می‌شود؛ همان عیب در یک محیط منجمد طی چند ساعت محو می‌شود.
هزینه آن سادگی، حجم است، به همین دلیل مطالعه قطعه زمین باید قبل از نهایی شدن انتخاب محیط آغاز شود.
ذخیره‌سازی یخ: چگالی به بهای انرژی ماشین
یخ با استفاده از گرمای نهان به جای گرمای محسوس چگالی را افزایش می‌دهد، و هزینه آن در کمپرسور پرداخت می‌شود.
· مسیر ذوب یک سطح اضافه می‌کند. تخلیه از طریق یک کویل داخلی یا یک مبدل حرارتی ذوب انجام می‌شود، و نرخ آن به جای حجم ذخیره‌شده، به آن سطح محدود می‌شود.
· چرخه روزانه هنجار عملیاتی است. پنجره شارژ تقریباً هر روز تکرار می‌شود و کویل، منطق یخ‌زدایی و کنترل مکش را تحت چرخه حرارتی معمول قرار می‌دهد.
· وقتی فضا محدود باشد، حجم به شدت کاهش می‌یابد. در یک سایت شهری که مساحت اتاق مکانیکی از قبل به سالن‌ها اختصاص یافته است، همان وظیفه به کسری از حجم آب نیاز دارد.
یخ زمانی از یک پروژه حذف می‌شود که مالک نتواند انرژی اضافی شارژ را توجیه کند، یا زمانی که نیروگاه فضایی برای کویل ذوب که باید تمیز بماند نداشته باشد.
مواد تغییر فاز: بالاترین چگالی، بیشترین کار یکپارچه‌سازی
PCM انرژی را در ماده‌ای ذخیره می‌کند که نزدیک دمای آب تغذیه تغییر حالت می‌دهد.
· سطح انتقال حرارت به مشکل تبدیل می‌شود. سرما باید از طریق هدایت وارد و خارج از کپسول یا بسته شود، بنابراین توان تخلیه از هندسه بسته پیروی می‌کند نه از جریان پمپ.
· محیط شارژ در هر صورت به کویل نیاز دارد. آب، گلیکول یا مبرد باید گرما را وارد و خارج کند، و آن تجهیزات فضایی را اشغال می‌کند که PCM قرار بود آن را آزاد کند.
· فوق‌سرد شدن و ته‌نشینی اهمیت دارند. یک PCM که هرگز هسته‌زایی نمی‌کند، یا در حالت سکون جدا می‌شود، بی‌صدا یک دارایی را به بلوکی بدون کاربرد مفید تبدیل می‌کند.
PCM پاسخی معتبر روی یک گیاه غنی است، و پاسخی ضعیف برای تأسیساتی که می‌خواهد مخزنی داشته باشد که یک تکنسین بتواند وارد آن شود و با دماسنج آن را بررسی کند.
انتخاب بر اساس پیامد، نه بر اساس چگالی
این تصمیم از آنچه هر محیط بقیه طراحی را به انجام آن وادار می‌کند ناشی می‌شود.
۱. فضا را در برابر استفاده جایگزین آن بررسی کنید. پوسته‌ای که فضای سالن را اشغال می‌کند یا سازه‌ای بلندتر را تحمیل می‌کند، بیش از قیمت ظاهری‌اش هزینه دارد.
۲. به آنچه تیم تعمیر و نگهداری می‌تواند سرویس دهد نگاه کنید. آب نیاز به تصفیه دارد؛ یخ نیاز به بهداشت کویل و منطق دیفراست دارد؛ PCM نیاز به تأمین‌کننده‌ای دارد که پس از پنج سال چرخه، پشت بسته بایستد.
۳. در هر خط ذخیره‌سازی یک محیط را نگه دارید. مخلوط کردن یک مخزن آب و یک ظرف PCM روی یک هدر، منطق تغییر حالت را اضافه می‌کند که اثبات آن در زمان راه‌اندازی دشوار است.
جایی که نیروگاه جا دارد، مخزن ذخیره‌سازی حرارتی آب سرد کم‌ریسک‌ترین گزینه باقی می‌ماند: سیال ذخیره‌سازی همان سیال در گردش است، اندازه‌گیری با دماسنج و فلومتر انجام می‌شود، و عوامل کاهش ظرفیت همان‌هایی هستند که صنعت برای دهه‌ها ثبت کرده است.
مشخصات فنی
آیتم | آب سرد (محسوس) | یخ روی کویل | مواد تغییر فاز |
سازوکار ذخیره‌سازی | سرمایش محسوس آب مایع | ذوب نهان آب در کویل داخلی | ذوب نهان یک آلیاژ یا هیدرات طراحی‌شده |
چگالی انرژی نظری | ≈ ۱٫۱۶۳ کیلووات‌ساعت بر مترمکعب بر کلوین؛ حدود ۷ کیلووات‌ساعت بر مترمکعب در ۶ کلوین | گرمای نهان یخ، چندین برابر حجم آب | توسط گرمای ذوب مواد تعیین می‌شود |
کسر برداشت قابل استفاده | ۷۰-۹۰٪ نظری | محدود شده توسط سطح کویل ذوب و نرخ ذوب | محدود شده توسط هدایت بسته و سطح تماس |
انرژی شارژ اضافی | هیچ فراتر از عملکرد عادی چیلر | گرمای نهان ذوب به‌علاوه دمای تبخیر پایین‌تر | انرژی متوسط شارژ به‌علاوه رویکرد ژاکت |
قطعات متحرک داخل پوسته | هیچ‌کدام | کویل، احتمالاً همزن‌ها | هیچ‌کدام، اما بسته باید پشتیبانی شود |
قلم اصلی تعمیر و نگهداری | بیوساید، بازدارنده، کنترل رسوب، تمیزکاری دوره‌ای | بهداشت کویل، دیفراست و کنترل مکش | یکپارچگی کپسول، ته‌نشینی بسته، هسته‌زایی |
امضای خرابی | دمای عرضه در عرض چند دقیقه بالا می‌رود | ظرفیت در طول پنجره تخلیه کاهش می‌یابد | وظیفه زمانی که بسته از چرخه باز می‌ایستد فرو می‌ریزد |
تناسب معمول | محوطه‌های دانشگاهی با فضای حیاط، شیفت ۲-۶ ساعته | سایت‌های شهری که مساحت طبقه محدود شده است | زمین‌های تنگ که نیاز به ساعات طولانی در حجم کوچک دارند |
مطالعه موردی پروژه
کار مرجع تحویل‌شده ما در بخش آب و فاضلاب شامل تأسیسات بزرگ چندمخزنی است که با همان استانداردهایی تحویل داده شده‌اند که محدوده TES مرکز داده بر اساس آن‌ها مهندسی شده است، از جمله پروژه زیر.
خلاصه مورد پروژه
پروژه | محصول | ظرفیت | ابعاد | تکمیل |
نامیبیا - آب آشامیدنی (P-A) | ۰۱ مخزن پیچ‌ومهره‌ای GFS | مجموع ۴۴,۹۰۰ متر مکعب | چهار مخزن با قطر ۴۱,۲۶۰ × ۸,۴۰۰ میلی‌متر | سپتامبر ۲۰۲۲ |
چهار پوسته با این قطر، اثبات یک ضعف و یک قوت مسیر آب است: قوت این است که پوسته‌ای با این اندازه، دما را طی سال‌ها ماندن تقریباً بدون تغییر نگه می‌دارد؛ ضعف این است که حفظ آن سرما نیازمند حجم است. مخزن ذخیره‌سازی حرارتی آب سرد که بر اساس همین منطق طراحی شده باشد، ترموکلاین خود را هر جا که دیفیوزر آن را رها کند نگه می‌دارد، و توالی نصب چهار مخزن همسان، همان نظمی است که برای راه‌اندازی مرحله‌ای یک مزرعه ذخیره‌سازی چندواحدی به کار می‌رود.
قابلیت مهندسی Center Enamel
سنتر انامل (شرکت فناوری شیه‌جیاژوانگ 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 آن را ایجاب کند.
انتخاب محیط و پوسته
· آب به عنوان محیط ذخیره‌سازی، حلقه را در فشار اتمسفر نگه می‌دارد، که ارزان‌ترین و کم‌ریسک‌ترین راه برای نگهداری چندین ساعت سرمایش برای یک سالن بزرگ است؛ یخ و PCM چگالی انرژی را افزایش می‌دهند اما هندسه کویل، هدر یا کپسول را در داخل پوسته اضافه می‌کنند.
· پوسته‌های مینا و اپوکسی پیوندی ذوبی در برابر آب تصفیه‌شده بی‌اثر هستند، و مسیر مینا با آزمون هالیدی 1500 ولت DC و لایه پخته‌شده 0.25-0.45 میلی‌متر تأیید می‌شود.
· سابقه تحویل مخزن آب ما، از طرح ۴۴٬۹۰۰ مترمکعبی نامیبیا تا کارخانه‌های صنعتی چندمخزنی با چند صد مترمکعب، از ذخیره‌سازی در مقیاس شهری و مقیاس سالن پشتیبانی می‌کند.
پرسش‌های متداول
پ۱: آیا آب سرد واقعاً کم‌ریسک‌ترین محیط برای یک مرکز داده است؟
پ۱: در جایی که فضا وجود دارد و پنجره اوج کوتاه است، کم‌ریسک‌ترین گزینه است. آب همان سیال محیط گردشی است، سطح ذوب داخلی ندارد و عوامل کاهش ظرفیت آن به‌خوبی ثبت شده‌اند، که اثبات آزمون راه‌اندازی را آسان‌تر می‌کند.
س۲: ذخیره‌سازی یخ به ازای هر کیلووات‌ساعت ذخیره‌شده چقدر انرژی بیشتری مصرف می‌کند؟
پ۲: بیشتر، و این موضوع به تراز انرژی نیروگاه تعلق دارد نه به یک ادعا. تولید یخ گرمای نهان ذوب به‌علاوه نزدیک‌شدن اواپراتور را اضافه می‌کند؛ آن را با صرفه‌جویی اوج تقاضا و تعرفه‌ای که جابه‌جایی ایجاد می‌کند مقایسه کنید.
س۳: آیا یک مخزن ذخیره‌سازی حرارتی آب سرد می‌تواند با یک سیستم یخ در یک نیروگاه سهیم شود؟
پ۳: آن‌ها می‌توانند یک هدر مشترک داشته باشند، اما منطق باید تصمیم بگیرد کدام محیط حلقه را سرویس می‌دهد، و آن تغییر حالت باید قبل از اتکا به آن در هنگام قطعی آزمایش شود.
س۴: آب و یخ هر کدام چه ساعات ذخیره‌سازی را توجیه می‌کنند؟
پ۴: آب برای دو تا شش ساعت بار جابه‌جاشده راحت است و با حجم بیشتر گسترش می‌یابد؛ یخ و مواد تغییر فازدهنده تجهیزات اضافی خود را زمانی به دست می‌آورند که ساعات مورد نیاز حجم آب را به محدوده‌ای غیرقابل‌دسترس سوق دهد.
س۵: کدام محیط آرام‌ترین شکست را دارد؟
A5: رسانه متراکم. یک مخزن آب افزایش سریع دمای منبع را نشان می‌دهد، در حالی که یک بسته منجمد یا تغییرفازدهنده ظرفیت را به تدریج در طول پنجره تخلیه آزاد می‌کند، بنابراین آزمایش باید بر اساس وظیفه طراحی اجرا و ثبت شود.
Q6: آیا محیط مشخصات پوسته را تغییر می‌دهد؟
A6: اصول اولیه پوسته ثابت می‌ماند: اتمسفری یا در محدوده فشار سیستم، عایق‌بندی شده، با ورودی و خروجی کنترل‌شده و پوششی متناسب با آب. یخ و PCM پشتیبانی داخلی، نفوذ کویل و چیدمان نازل را تغییر می‌دهند نه پوشش بیرونی را.
مقایسه آب سرد، یخ و مواد تغییر فاز دهنده به این بستگی دارد که پروژه کدام هزینه را می‌تواند تحمل کند. آب حجم را حمل می‌کند، یخ انرژی کمپرسور و سطح ذوب را حمل می‌کند، و PCM یکپارچگی و رفتار بلندمدت بسته را حمل می‌کند. برای اکثر تأسیسات حیاتی با یک محوطه مکانیکی قابل استفاده، مخزن ذخیره‌سازی حرارتی آب سرد، بار جابه‌جاشده را با کمترین حالت‌های خرابی جدید ارائه می‌دهد، به همین دلیل ارزش دارد که ابتدا مشخص شود.
با یک مهندس صحبت کنید
اوج بار IT، ساعاتی که نیاز به جابجایی دارید، فضای مکانیکی موجود و ساختار تعرفه را برای ما ارسال کنید. ما یک مقایسه متوسط بر اساس اعداد شما ارائه خواهیم داد: چگالی انرژی و حجم ناخالص برای آب، یخ و PCM، انرژی شارژ اضافی که هر کدام نیاز دارند، کسر قابل استفاده مورد انتظار و قطر و ارتفاع پوسته که با زمین شما متناسب است. برای یک طرح آب، ما با یک برگه مشخصات شامل پوشش داخلی، عایق‌کاری، هندسه ورودی و نازل‌ها ادامه می‌دهیم.
واتس‌اپ