مخزن ذخیره‌سازی انرژی حرارتی برای مرکز داده: معماری سیستم و یکپارچه‌سازی
ساخته شده در امروز
مخزن ذخیره انرژی حرارتی برای مرکز داده: معماری سیستم و یکپارچه‌سازی
اتصال مرکز داده مخزن ذخیره‌سازی انرژی حرارتی باید روی لوله مشترک بین نیروگاه چیلر و هدر توزیع، به‌صورت موازی با چیلرها قرار گیرد. این جایگذاری فشار مخزن را مستقل از فشار اواپراتور نگه می‌دارد و تحویل را به تغییر نقطه تنظیم تبدیل می‌کند. قرار دادن مخزن ذخیره‌سازی انرژی حرارتی در بالادست چیلرها نوسان دمای ورودی را کاهش می‌دهد اما جریان کل سیستم را مجبور به عبور از مخزن می‌کند. این چیدمان تعداد شیرها، منحنی پمپ و اینکه آیا دمای عرضه در محدوده قابل قبول بار IT باقی می‌ماند یا خیر را تعیین می‌کند.
بیشتر طرح‌های خنک‌کننده دیر به مخزن ذخیره‌سازی می‌رسند، یعنی پس از ثبت سفارش نیروگاه چیلر، و آنگاه متوجه می‌شوند که اتصال مخزن به مجموعه‌ای شیر نیاز دارد که نقشه شماتیک آن را پیش‌بینی نکرده بود. خود مخزن از نظر هیدرولیکی جالب نیست. آنچه تعیین می‌کند که کار می‌کند یا نه، جایگاه آن در حلقه و کاری است که سیستم کنترل در هر تغییر وضعیت انجام می‌دهد.
نیروگاهی که سرما را ذخیره می‌کند، یک چیز از سیستم کنترل خود می‌خواهد: دمای عرضه را در حین جابه‌جایی بین چیلری که سرما تولید می‌کند و مخزنی که آن را بازمی‌گرداند، ثابت نگه دارد.
این بررسی گره‌های زنجیره خنک‌کننده، تفاوت بین قرارگیری موازی و سری، ماشین حالت پشت یک چرخه شارژ و دشارژ، و جزئیات شیرهایی که باعث اتصال کوتاه می‌شوند را پوشش می‌دهد.
گره‌های زنجیره خنک‌کننده
یک مرکز داده با مخزن ذخیره‌سازی انرژی حرارتی با چهار جزء در تماس است که هر کدام فشار طراحی و مجموعه شیر مخصوص خود را دارند.
· نیروگاه چیلر. چیلرهای آب‌خنک با حلقه کندانسور و برج‌های خنک‌کننده آن‌ها. در حین شارژ، نیروگاه آب را در دمای ۴-۶ درجه سانتی‌گراد تولید می‌کند؛ در طول پنجره تخلیه ممکن است کاملاً متوقف شود.
· لوله یا هدر مشترک. نقطه واحد تلاقی چیلرها، مخزن و توزیع، و مرجع فشار برای هر شیر جداسازی مخزن.
· مخزن ذخیره‌سازی. خود مخزن، اتمسفریک یا داخل مرز فشار، با دیفیوزر ورودی، ابزارهای سطح و عایق‌بندی.
· توزیع به واحدهای پایانه. پمپ‌ها، شبکه انشعاب و کویل‌های CRAH یا CRAC که گرمای IT را جذب کرده و آب گرم‌تر را به هدر بازمی‌گردانند.
واحدهای پایانه هرگز مخزن ذخیره انرژی حرارتی را نمی‌بینند، به همین دلیل یکپارچه‌سازی صحیح رفتار نیروگاه را بدون دست زدن به طراحی سمت اتاق بهبود می‌بخشد.
چیدمان موازی و سری
سه آرایش در عمل ظاهر می‌شود. انتخاب به محافظت از اواپراتور، هد موجود و کنترلی که اپراتور می‌خواهد بستگی دارد، و تغییر آن روی کاغذ ارزان و در سایت گران است.
آرایش | مسیر جریان | مزیت | جریمه |
موازی روی لوله مشترک | چیلرها و مخزن هر کدام از طریق شیرهای ایزوله و یک‌طرفه به هدر تغذیه می‌کنند | فشار مخزن مستقل از فشار اواپراتور | مخزن بزرگ نیاز به اتصال بزرگ دارد |
سری بالادست چیلرها | ترکیب آب برگشتی و تخلیه مخزن قبل از اواپراتورها | ورود اواپراتور باریک‌تر به نوسان | جریان کامل سیستم از دیفیوزر عبور می‌کند |
آرایش موازی روی لوله مشترک برای بیشتر مخازن بزرگ مناسب است، زیرا ضخامت جداره و طراحی نازل ساده می‌ماند و پوسته از داخل قابل بازرسی است. یک مجموعه پمپ سمت توزیع از هر ترکیبی که کنترل انتخاب کرده باشد، آب می‌کشد.
آرایش سری در بالادست یک مزیت واقعی دارد: مخلوط در اواپراتورها پایدار است و به چیلر اجازه می‌دهد نزدیک نقطه طراحی خود کار کند. همچنین به این معناست که مخزن ذخیره انرژی حرارتی باید کل جریان حلقه را عبور دهد، بنابراین دیفیوزر و نازل‌ها بزرگ‌تر می‌شوند.
منطق کنترل و ماشین حالت تحویل
در یک مرکز داده با مخزن ذخیره انرژی حرارتی، سیستم کنترل مخزن را به عنوان یک متغیر حالت با یک ماشین حالت پشت آن در نظر می‌گیرد. تیم‌هایی که آن را نادیده می‌گیرند، در نهایت زمانی شارژ می‌کنند که ساختمان به سرمایش نیاز دارد، یا زمانی تخلیه می‌کنند که حلقه دیگر آن را نمی‌خواهد.
۱. حالت شارژ. زمانی وارد می‌شود که سطح زیر نقطه تنظیم بالا بیفتد و نیروگاه در دسترس باشد. نیروگاه تأمین را به سمت ۴-۶ درجه سانتی‌گراد با شیر شارژ باز و شیر تخلیه بسته هدایت می‌کند؛ سطح، نه ساعت، شارژ را پایان می‌دهد.
۲. حالت تخلیه. زمانی وارد می‌شود که تأمین به حد بالایی باند نزدیک شود، یا زمانی که پنجره تعرفه آن را به‌صرفه کند. شیر تخلیه قبل از افزایش نقطه تنظیم چیلر باز می‌شود، بنابراین اختلاط در لوله مشترک انجام می‌شود.
۳. بازگشت به شارژ. مخزن ذخیره انرژی حرارتی تنها پس از بازیابی دمای مدار دوباره پر می‌شود، که از اختلاط آب برگشتی گرم با کل پوسته به‌طور یکجا جلوگیری می‌کند.
مراحل ۲ و ۳ همان جایی است که تریپ‌های مزاحم ناشی می‌شوند. تخلیه باز به مدار گرم و افت دمای تغذیه، واحدهای پایانه‌ای تقاضای جریان بیشتر می‌کنند و پمپ‌ها به دنبال نقطه تنظیمی می‌افتند که مخزن قادر به حفظ آن نیست.
لوله‌کشی، شیرها و اتصال کوتاه
مخزن تنها به اندازه اتصالاتش خوب است. سه جزئیات بیشترین کسری را در نیروگاه‌های عملیاتی توضیح می‌دهند.
· جداسازی و بررسی روی هر اتصال. شارژ، تخلیه و برگشت هر کدام یکی از هر کدام را می‌گیرند؛ بدون بررسی، چیلر در حال کار آب گرم را از طریق مسیر بیکار به پوسته بازمی‌گرداند.
· سرعت نازل. لوله‌کشی اتصال را نزدیک 1-2 متر بر ثانیه نگه دارید و اجازه دهید دیفیوزر جریان را پخش کند؛ سرعت ورودی بالا ترموکلاین را می‌شوید و ظرفیت قابل استفاده را در یک چرخه شارژ از بین می‌برد. صافی‌ها روی اتصالات مخزن نیز به اینجا تعلق دارند، زیرا زباله‌های یک حلقه تازه در دیفیوزر ته‌نشین می‌شوند.
مشخصات فنی
این مجموعه پارامترهایی است که مهندس مالک باید قبل از سفارش مشخص کند، زیرا هر خط لیست شیر یا منحنی پمپ را تغییر می‌دهد.
آیتم | مقدار یا انتخاب معمول | چرا مشخص شده است |
ترتیب اتصال | موازی روی لوله مشترک، یا سری بر اساس مطالعه کارخانه | امتیازات نازل و تعداد جداسازی را تعیین می‌کند |
مرز مخزن | در فشار اتمسفر نصب شده در محل، یا داخل مرز فشار سیستم | ضخامت پوسته، بازشوها و شیر اطمینان را کنترل می‌کند |
دمای شارژ و تخلیه | شارژ ۴-۶ درجه سانتی‌گراد، تخلیه ۶-۸ درجه سانتی‌گراد | ورودی IT را در محدوده مجاز نگه می‌دارد در حین اختلاط |
محدوده سطح قابل استفاده | پوسته کامل منهای ذخیره ترموکلاین | کسر قابل استفاده‌ای را تعریف می‌کند که کنترل می‌تواند ادعا کند |
عایق‌کاری | پشم معدنی، مانع جوی، روکش پیوسته | کاهش جذب گرما بین سیکل‌ها |
مطالعه موردی پروژه
کار مرجع تحویل‌شده ما در بخش آب و فاضلاب شامل مخازن پیچ‌ومهره‌ای نصب‌شده با محفظه‌های بالایی آن‌ها است، مانند نصب زیر. محدوده TES مرکز داده با همان استانداردها مهندسی شده است.
خلاصه مورد پروژه
پروژه | محصول | ظرفیت | ابعاد | تکمیل |
چین (سیچوان) - ذخیره‌سازی آب آتش‌نشانی (P-C) | ۰۱ مخزن فولادی با شیشه ذوب‌شده پیچ‌شده GFS | ۸,۹۳۰ متر مکعب مجموع، ۲ مخزن | ۲ × φ۱۹,۸۷۰ میلی‌متر × ۱۴,۴۰۰ میلی‌متر | نوامبر ۲۰۲۳ |
دو پوسته با این اندازه به‌صورت پانل‌های پوشش‌داده‌شده در کارخانه تحویل داده شدند و در محل مونتاژ شدند، همراه با دسترسی و دریچه‌ای که برای یک مخزن در حال بهره‌برداری لازم است. این‌ها فعالیت‌هایی هستند که مخزن ذخیره‌سازی انرژی حرارتی به ارث می‌برد: جابه‌جایی واشر، بازرسی پوشش پانل به پانل، و یک محفظه بالایی که فضای داخلی را تمیز نگه می‌دارد.
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 به مساحت ۱۵۰,۰۰۰ مترمربع 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.
پوسته پیچ‌ومهره‌ای و محفظه بالایی
· مخازن ساخته‌شده با اتصال پیچی، پوسته‌های تانک را به‌صورت صفحات پیش‌ساخته کارخانه‌ای برای مونتاژ در محل ارسال می‌کنند، که دامنه کار در سایت را به پیچ‌بندی و آب‌بندی محدود می‌کند، نه بتن‌ریزی حجیم یا جوشکاری در محل.
· سقف مخازن می‌تواند به‌صورت پوشش‌های لعابی، پوشش‌های تخت آلومینیومی یا سقف‌های گنبدی آلومینیومی متناسب با بار سقف و محفظه آب‌وهوایی اتاق تأسیسات ارائه شود.
· برنامه آب آتش‌نشانی پاناما و آب آشامیدنی اندونزی (φ۴۲٫۰۴ متر × ۱۵٫۲ متر، ۲۱٬۰۹۹ مترمکعب، ۲۰۲۵-۰۶) همان دامنه پوسته پیچی به‌همراه گنبد آلومینیومی را نشان می‌دهند که برای خدمات آب با قطر بزرگ استفاده می‌شود.
سوالات متداول
س1: مخزن در یک مرکز داده مخزن ذخیره انرژی حرارتی کجا باید متصل شود، قبل از پمپ‌ها یا بعد از آن‌ها؟
A1: بالادست چیلرها به این معناست که چیلرها یک ترکیب را می‌بینند و مخزن جریان کامل را می‌بیند. بالادست پمپ‌های توزیع، مخزن را در سمت تأمین و داخل مرز فشار قرار می‌دهد. بیشتر مخازن بزرگ اتمسفریک روی لوله مشترک به صورت موازی قرار می‌گیرند که از هر دو حالت اجتناب می‌کند.
Q2: مخزن ذخیره انرژی حرارتی به چند شیر ایزوله نیاز دارد؟
A2: حداقل یکی برای هر اتصال، بنابراین شارژ، تخلیه و برگشت هر کدام به یک ایزوله و یک شیر یک‌طرفه نیاز دارند. ایزوله موتوری معمولاً جایی استفاده می‌شود که ماشین حالت مسیرها را به‌طور خودکار تغییر می‌دهد، زیرا یک شیر دستی در نهایت در موقعیت اشتباه رها می‌شود.
Q3: چه چیزی مانع از آن می‌شود که یک چیلر در حال کار آب گرم را به داخل مخزن براند؟
A3: یک شیر یک‌طرفه روی هر اتصال، که توسط یک ایزوله موتوری پشتیبانی می‌شود و کنترل هر زمان که مخزن خارج از سرویس باشد آن را می‌بندد. شل کردن آن اینترلاک، علت شایع گرم شدن پوسته در طول یک شب شارژ است.
سوال ۴: آیا کنترل به سطح قابل‌اعتماد مخزن نیاز دارد؟
پاسخ ۴: بله، نیاز دارد؛ ideally به‌صورت افزونه و متقابلاً بررسی‌شده با فلومتر کارخانه. یک شیر اختلاف فشار واحد زمانی که ترموکلاین از آن عبور می‌کند دچار انحراف می‌شود و کنترل سپس شارژها را در زمان‌های نادرست شروع و متوقف می‌کند.
سوال ۵: چرا دمای عرضه در زمان تحویل افت می‌کند؟
A5: شیر تخلیه قبل از بازیابی حلقه باز می‌شود، بنابراین آب سرد مخزن با برگشت گرم در لوله مشترک برخورد می‌کند و مخلوط زیر نقطه تنظیم می‌افتد. تغییر نقطه تنظیم قبل از حرکت شیر، و حفظ ۲ کلوین حاشیه اختلاط، از این امر جلوگیری می‌کند.
یکپارچگی، نه مخزن، نتیجه را تعیین می‌کند. نصب مرکز داده مخزن ذخیره انرژی حرارتی زمانی کار می‌کند که چیدمان اتصال زودتر مشخص شود، زمانی که ماشین حالت شارژ، تخلیه و برگشت را به ترتیب مدیریت کند، و زمانی که هر نازل دارای جداسازی و شیر یک‌طرفه باشد. اگر این موارد از قلم بیفتند، یک مرکز داده مخزن ذخیره انرژی حرارتی خوب ساخته شده باز هم کمتر از ظرفیت قابل استفاده محاسبه شده خود تحویل می‌دهد.
با یک مهندس صحبت کنید
نمودار تک‌خطی، دمای رفت و برگشت چیلر، منحنی‌های پمپ و پروفایل بار IT را برای ما ارسال کنید. ما اتصال را با شما بررسی خواهیم کرد، بیان می‌کنیم که کدام چیدمان با محدوده هد و فشار شما سازگار است، و یک برگه مشخصات مخزن همراه با لیست نازل‌ها، شیرهای ایزوله، ابزار دقیق سطح و محدوده محفظه بالایی بازمی‌گردانیم. ترتیب را قبل از نهایی شدن برنامه شیرها با مهندسان ما بحث کنید.
واتس‌اپ