चिल्ड वॉटर थर्मल स्टोरेज टैंक: चिल्ड वॉटर, आइस और फेज़ चेंज की तुलना
बना गयी अवज्ञ
चिल्ड वॉटर थर्मल स्टोरेज टैंक: चिल्ड वॉटर, बर्फ, और चरण परिवर्तन की तुलना
अधिकांश डेटा सेंटरों के लिए चिल्ड वॉटर थर्मल स्टोरेज टैंक सही विकल्प है। संवेदनशील पानी 5-7 K विंडो के भीतर प्रति घन मीटर लगभग 6-8 kWh धारण करता है, इसमें किसी चरण परिवर्तन की आवश्यकता नहीं होती और इसकी लागत टैंक से थोड़ी अधिक ही होती है; बर्फ प्रति घन मीटर कई गुना अधिक संग्रह करती है लेकिन इसे मशीन ऊर्जा से बनाया जाना चाहिए और फिर पिघलाया जाना चाहिए, जबकि PCM घनत्व को और बढ़ाता है और इसे चार्ज करने के लिए अभी भी कॉइल या जैकेट की आवश्यकता होती है। माध्यम का निर्णय फर्श क्षेत्र, पीक विंडो की लंबाई और संयंत्र को अनुमत COP बजट से होता है, न कि सुर्खियों में दिखने वाले ऊर्जा घनत्व से। एक चिल्ड वॉटर थर्मल स्टोरेज टैंक शीतलन क्षमता को बर्फ या चरण परिवर्तन सामग्री के बजाय ठंडे पानी के रूप में धारण करता है, जिससे संयंत्र का हाइड्रोलिक डिज़ाइन अपरिवर्तित रहता है और शेल वायुमंडलीय दबाव पर रहता है।
भंडारण का प्रश्न वास्तव में फर्श क्षेत्र का प्रश्न है जिसने ऊर्जा का वेश धारण किया है। समान कूलिंग लोड वाले दो हॉल अलग-अलग आवरणों के साथ समान पीक-शिफ्टिंग परिणाम प्राप्त कर सकते हैं, क्योंकि अंदर का माध्यम तय करता है कि कितने घन मीटर की आवश्यकता है, उन्हें भरने के लिए चिलर कितनी देर चलता है और जिस सुबह टैंक तैयार नहीं होता उस सुबह संयंत्र कैसा व्यवहार करता है।
महत्वपूर्ण सुविधाओं में स्थापित आधार का अधिकांश भाग तीन माध्यम वहन करते हैं: संवेदी रूप से धारण किया गया ठंडा पानी, आंतरिक कॉइल पर बनाई गई बर्फ, और एक बंडल में चरण परिवर्तन सामग्री। प्रत्येक उच्च घनत्व प्राप्त करता है लेकिन इसकी कीमत यांत्रिक डिज़ाइन में कहीं और चुकानी पड़ती है, आमतौर पर विद्युत शक्ति, वाल्व स्वचालन या रखरखाव घंटों में। यह लेख उन मात्राओं पर उन्हें साथ-साथ रखता है जिन्हें मालिक के इंजीनियर को उचित ठहराना होता है।
संवेदी जल: वह आधार जिसके विरुद्ध हर अन्य माध्यम को मापा जाता है
जल संदर्भ मामला है, क्योंकि इसका भंडारण तंत्र भी पाइप द्रव है।
· घनत्व तापमान विंडो से आता है। cp ≈ 4.186 kJ/kg·K और ρ ≈ 1000 kg/m³ पर, एक घन मीटर में प्रति केल्विन लगभग 1.163 kWh होता है, इसलिए 6 K की विंडो डीरेटिंग से पहले प्रति m³ लगभग 7 kWh देती है।
· उपयोगी उपलब्धता समझी जाती है। एक चिल्ड वॉटर थर्मल स्टोरेज टैंक सामान्यतः सैद्धांतिक का 70-90% प्रदान करता है, कमी थर्मोक्लाइन और प्रत्येक सिरे पर रखे गए रिज़र्व के कारण होती है।
· विफलता मौन की बजाय प्रबल होती है। एक अटका हुआ वाल्व कुछ ही मिनटों में बढ़ते आपूर्ति तापमान के रूप में दिखाई देता है; जमे हुए माध्यम में वही खराबी घंटों में धीरे-धीरे प्रकट होती है।
उस सरलता की कीमत आयतन है, यही कारण है कि माध्यम का चयन अंतिम रूप देने से पहले प्लॉट अध्ययन शुरू होना चाहिए।
बर्फ भंडारण: मशीन ऊर्जा से खरीदी गई घनत्व
बर्फ संवेदी ऊष्मा के बजाय गुप्त ऊष्मा का उपयोग करके घनत्व बढ़ाती है, और इसकी कीमत कंप्रेसर पर चुकाई जाती है।
· पिघलने का पथ एक सतह जोड़ता है। डिस्चार्ज एक आंतरिक कॉइल या मेल्ट हीट एक्सचेंजर के माध्यम से होता है, और दर संग्रहीत आयतन के बजाय उस सतह से सीमित होती है।
· दैनिक साइक्लिंग संचालन का सामान्य तरीका है। चार्ज विंडो लगभग हर दिन दोहराई जाती है, जिससे कॉइल, डीफ्रॉस्ट लॉजिक और सक्शन नियंत्रण नियमित थर्मल साइक्लिंग के अधीन हो जाते हैं।
· जहाँ स्थान सीमित हो, वहाँ आयतन तेज़ी से घटता है। एक शहरी साइट पर जहाँ यांत्रिक कक्ष का क्षेत्र पहले से ही हॉलों को समर्पित है, वही कार्य जल आयतन के एक अंश की आवश्यकता रखता है।
बर्फ एक परियोजना से तब हट जाती है जब मालिक अतिरिक्त चार्ज ऊर्जा को उचित नहीं ठहरा सकता, या जब संयंत्र में मेल्ट कॉइल के लिए स्थान नहीं होता जिसे साफ रखना आवश्यक है।
चरण परिवर्तन सामग्री: उच्चतम घनत्व, सर्वाधिक एकीकरण कार्य
PCM ऊर्जा को एक सामग्री में संग्रहीत करता है जो आपूर्ति जल तापमान के निकट अवस्था परिवर्तित करती है।
· ऊष्मा स्थानांतरण सतह ही समस्या बन जाती है। ठंडक को कैप्सूल या पैक में चालन के माध्यम से प्रवेश और निकास करना होता है, इसलिए डिस्चार्ज शक्ति पंप प्रवाह के बजाय पैक ज्यामिति का अनुसरण करती है।
· चार्ज माध्यम को किसी भी स्थिति में एक कॉइल की आवश्यकता होती है। जल, ग्लाइकॉल या रेफ्रिजरेंट को ऊष्मा अंदर और बाहर ले जाना होता है, और वह उपकरण उस कमरे पर कब्जा कर लेता है जिसे PCM को राहत देने के लिए बनाया गया था।
· सुपरकूलिंग और सैटलिंग मायने रखती है। एक PCM जो कभी न्यूक्लिएट नहीं होता, या जो खड़े रहने पर अलग हो जाता है, चुपचाप एक संपत्ति को बिना किसी उपयोगी ड्यूटी वाले ब्लॉक में बदल देता है।
पीसीएम एक समृद्ध संयंत्र पर एक विश्वसनीय उत्तर है, और ऐसी सुविधा के लिए खराब उत्तर है जो ऐसा टैंक चाहती है जिसमें एक तकनीशियन चलकर जा सके और थर्मामीटर से सत्यापित कर सके।
घनत्व से नहीं, परिणाम से चुनाव
यह निर्णय इस बात से निकलता है कि प्रत्येक माध्यम शेष डिज़ाइन को क्या करने के लिए बाध्य करता है।
1. स्थान को उसके वैकल्पिक उपयोग के विरुद्ध जाँचें। एक शेल जो हॉल का स्थान घेरता है या ऊँची संरचना को बाध्य करता है, उसकी कीमत से अधिक महँगा पड़ता है।
2. देखें कि रखरखाव दल किसकी सेवा कर सकता है। पानी को उपचार चाहिए; बर्फ को कॉइल स्वच्छता और डीफ्रॉस्ट लॉजिक चाहिए; पीसीएम को ऐसा आपूर्तिकर्ता चाहिए जो पाँच वर्ष के चक्रण के बाद पैक के पीछे खड़ा रहे।
3. प्रति भंडारण ट्रेन एक माध्यम रखें। एक हेडर पर पानी की टंकी और पीसीएम पात्र मिलाने से एक मोड-परिवर्तन लॉजिक जुड़ जाता है जिसे कमीशनिंग के दौरान सिद्ध करना कठिन होता है।
जहाँ संयंत्र में जगह है, वहाँ ठंडे पानी का तापीय भंडारण टैंक सबसे कम जोखिम वाला मार्ग बना रहता है: भंडारण द्रव ही परिसंचारी द्रव है, माप एक थर्मामीटर और एक प्रवाह मीटर से होता है, और डीरेटिंग कारक वही हैं जो उद्योग ने दशकों से दर्ज किए हैं।
तकनीकी विशिष्टता
मद | ठंडा पानी (संवेदी) | कॉइल पर बर्फ | चरण परिवर्तन सामग्री |
भंडारण तंत्र | तरल पानी का संवेदी शीतलन | आंतरिक कॉइल पर पानी का गुप्त संलयन | डिज़ाइन किए गए मिश्र धातु या हाइड्रेट का गुप्त संलयन |
सैद्धांतिक ऊर्जा घनत्व | ≈ 1.163 kWh प्रति m³ प्रति K; 6 K पर लगभग 7 kWh प्रति m³ | बर्फ की गुप्त ऊष्मा, पानी की मात्रा से कई गुना | सामग्री की संलयन ऊष्मा द्वारा निर्धारित |
प्रयोग करने योग्य निकासी अंश | सैद्धांतिक का 70-90% | मेल्ट कॉइल सतह और पिघलने की दर से सीमित | पैक चालन और संपर्क क्षेत्र से सीमित |
अतिरिक्त चार्ज ऊर्जा | सामान्य चिलर संचालन के अलावा कोई नहीं | संलयन की गुप्त ऊष्मा और कम वाष्पीकरण तापमान | चार्ज माध्यम ऊर्जा और जैकेट दृष्टिकोण |
शेल के अंदर गतिशील भाग | कोई नहीं | कॉइल, संभवतः आंदोलक | कोई नहीं, लेकिन पैक को सहारा देना होगा |
मुख्य रखरखाव मद | बायोसाइड, अवरोधक, स्केल नियंत्रण, आवधिक सफाई | कॉइल स्वच्छता, डीफ्रॉस्ट और सक्शन नियंत्रण | कैप्सूल अखंडता, पैक बैठना, न्यूक्लिएशन |
विफलता हस्ताक्षर | आपूर्ति तापमान मिनटों में ऊपर की ओर बढ़ता है | डिस्चार्ज विंडो में क्षमता कम हो जाती है | जब पैक साइक्लिंग बंद कर देता है तो ड्यूटी ध्वस्त हो जाती है |
विशिष्ट फिट | यार्ड स्थान वाले परिसर, 2-6 घंटे की शिफ्ट | शहरी स्थल जहां फर्श क्षेत्र सीमित है | छोटी जगहों में लंबे घंटे चाहिए |
प्रोजेक्ट केस
जल और अपशिष्ट जल क्षेत्र में हमारे द्वारा प्रदान किए गए संदर्भ कार्य में बड़े बहु-टैंक प्रतिष्ठान शामिल हैं, जिन्हें उन्हीं मानकों पर सौंपा गया है जिन पर डेटा-सेंटर TES कार्यक्षेत्र को अभियांत्रिक किया गया है, जिसमें नीचे दिया गया प्रोजेक्ट भी शामिल है।
प्रोजेक्ट केस सारांश
प्रोजेक्ट | उत्पाद | क्षमता | आयाम | पूर्णता |
नामीबिया - पेयजल (P-A) | 01 GFS बोल्टेड टैंक | कुल 44,900 m³ | φ41,260 × 8,400 मिमी पर चार टैंक | सितंबर 2022 |
इस व्यास के चार शेल जल मार्ग की एक कमजोरी और एक ताकत का प्रमाण हैं: ताकत यह है कि इस आकार का शेल वर्षों तक खड़े रहने पर भी तापमान को लगभग अपरिवर्तित बनाए रखता है, कमजोरी यह है कि उस ठंडक को बनाए रखने के लिए मात्रा चाहिए। उसी तर्क पर आकार दिया गया चिल्ड वाटर थर्मल स्टोरेज टैंक अपने थर्मोक्लाइन को वहीं बनाए रखता है जहाँ डिफ्यूज़र उसे छोड़ता है, और चार मेल खाते टैंकों के लिए निर्माण क्रम वही अनुशासन है जिसका उपयोग बहु-इकाई भंडारण फार्म को चरणों में ऑनलाइन लाने के लिए किया जाता है।
सेंटर एनामेल इंजीनियरिंग क्षमता
सेंटर एनामेल (शिजियाझुआंग झेंगझोंग टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड) ने 2008 से बोल्टेड स्टोरेज टैंकों का डिज़ाइन और निर्माण किया है। चीन में पहले ग्लास-फ्यूज्ड-टू-स्टील (GFS) टैंक निर्माता के रूप में, कंपनी के पास लगभग 200 एनामेल-संबंधित पेटेंट हैं, प्रति वर्ष लगभग 300,000 एनामेल-लेपित स्टील प्लेटों का उत्पादन करती है, 30,000 से अधिक स्थापित परियोजनाएं पूरी कर चुकी है और 100 से अधिक देशों को अपने टैंक आपूर्ति करती है। उत्पादन क्षमता बढ़ाने के लिए नया 150,000 वर्ग मीटर उत्पादन आधार जोड़ा गया, और एकल टैंक 60,000 घन मीटर तक आपूर्ति किए जाते हैं। निर्माण ISO 9001 और ISO 45001 के अंतर्गत संचालित होता है, उत्पाद प्रमाणन में NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI और EUROCODE शामिल हैं, और डिज़ाइन AWWA D103-09, AWWA C550 और NFPA के संदर्भ में किया जाता है जहां अनुप्रयोग की आवश्यकता होती है।
माध्यम और शेल का चयन
· भंडारण माध्यम के रूप में पानी लूप को वायुमंडलीय दबाव पर रखता है, जो एक बड़े हॉल के लिए कई घंटों की कूलिंग रखने का सबसे सस्ता और सबसे कम जोखिम वाला तरीका है; बर्फ और PCM ऊर्जा घनत्व बढ़ाते हैं लेकिन शेल के अंदर कॉइल, हेडर या कैप्सूल ज्यामिति जोड़ते हैं।
· एनामेल और फ्यूजन-बॉन्डेड एपॉक्सी शेल उपचारित पानी के प्रति निष्क्रिय होते हैं, और एनामेल मार्ग को 1500 V DC हॉलिडे टेस्ट और 0.25-0.45 मिमी फायर्ड लेयर के साथ सत्यापित किया जाता है।
· हमारा जल-टंकी वितरण रिकॉर्ड, नामीबिया 44,900 m³ योजना से लेकर कुछ सौ घन मीटर की बहु-टंकी औद्योगिक संयंत्रों तक, उपयोगिता-स्तरीय और हॉल-स्तरीय दोनों भंडारणों का समर्थन करता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न 1: क्या डेटा सेंटर के लिए ठंडा पानी वास्तव में सबसे कम जोखिम वाला माध्यम है?
उत्तर 1: यह सबसे कम जोखिम वाला है जहाँ स्थान उपलब्ध हो और शिखर अवधि छोटी हो। पानी परिसंचारी माध्यम के समान ही तरल है, इसकी कोई आंतरिक पिघलती सतह नहीं होती और इसके अपवर्गन कारक अच्छी तरह प्रलेखित हैं, जिससे कमीशनिंग परीक्षण को सिद्ध करना आसान हो जाता है।
प्रश्न 2: संग्रहीत प्रति किलोवाट-घंटा आइस स्टोरेज कितनी अधिक ऊर्जा खपत करता है?
उत्तर 2: अधिक, और यह दावे के बजाय प्लांट ऊर्जा संतुलन में शामिल होना चाहिए। बर्फ बनाने में संलयन की गुप्त ऊष्मा और एवापोरेटर अप्रोच जुड़ती है; इसकी तुलना उस शिफ्ट से होने वाली पीक डिमांड और टैरिफ बचत से करें।
प्रश्न 3: क्या चिल्ड वॉटर थर्मल स्टोरेज टैंक आइस सिस्टम के साथ एक ही प्लांट साझा कर सकता है?
उत्तर 3: वे एक सामान्य हेडर साझा कर सकते हैं, लेकिन तब तर्क को यह तय करना होगा कि लूप को कौन सा माध्यम सेवा देगा, और रुकावट के दौरान उस पर निर्भर रहने से पहले उस मोड बदलाव का परीक्षण किया जाना चाहिए।
प्रश्न 4: पानी और बर्फ प्रत्येक कितने स्टोरेज घंटे उचित ठहराते हैं?
उत्तर 4: पानी दो से छह घंटे के स्थानांतरित लोड के लिए आरामदायक है और मात्रा के साथ और बढ़ता है; बर्फ और PCM अपने अतिरिक्त उपकरण तब उचित ठहराते हैं जब आवश्यक घंटे पानी की मात्रा को अनुपलब्ध भूखंड में धकेल देते हैं।
प्रश्न 5: कौन सा माध्यम सबसे चुपचाप विफल होता है?
A5: सघन माध्यम। एक जल टैंक तेजी से बढ़ते आपूर्ति तापमान को दर्शाता है, जबकि एक जमा हुआ या चरण-परिवर्तनशील पैक डिस्चार्ज विंडो में धीरे-धीरे क्षमता छोड़ता है, इसलिए परीक्षण डिज़ाइन ड्यूटी के अनुसार चलाया जाना चाहिए और रिकॉर्ड किया जाना चाहिए।
Q6: क्या माध्यम शेल विनिर्देश को बदलता है?
A6: शेल की मूल बातें वही रहती हैं: वायुमंडलीय या सिस्टम दबाव सीमा के भीतर, इंसुलेटेड, नियंत्रित इनलेट और आउटलेट के साथ और पानी के अनुरूप लाइनिंग लगी होती है। बर्फ और PCM आवरण के बजाय आंतरिक समर्थन, कॉइल प्रवेश और नोज़ल लेआउट को बदलते हैं।
चिल्ड वाटर, बर्फ और फेज़ चेंज मटेरियल की तुलना इस बात पर निर्भर करती है कि परियोजना कौन सा दंड सहन कर सकती है। पानी आयतन का दंड लाता है, बर्फ कंप्रेसर ऊर्जा और पिघलने की सतह का दंड लाती है, और PCM एकीकरण तथा दीर्घकालिक पैक व्यवहार का दंड लाता है। उपयोगी मैकेनिकल यार्ड वाली अधिकांश महत्वपूर्ण सुविधाओं के लिए, चिल्ड वाटर थर्मल स्टोरेज टैंक सबसे कम नए विफलता मोड के साथ स्थानांतरित भार प्रदान करता है, यही कारण है कि इसे पहले निर्दिष्ट करना उचित है।
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