TES टैंक: डेटा सेंटर कूलिंग में थर्मल स्टोरेज के लिए एक त्वरित संदर्भ
बना गयी अवज्ञ
TES टैंक: डेटा सेंटर कूलिंग में थर्मल स्टोरेज के लिए एक त्वरित संदर्भ
एक TES टैंक शीतलन को स्तरीकृत ठंडे पानी में संवेदनशील ऊष्मा के रूप में, बर्फ में गुप्त ऊष्मा के रूप में, या चरण-परिवर्तन सामग्री में गुप्त ऊष्मा के रूप में संग्रहीत करता है, और यह चिलर प्लांट को शिखर मांग कम करने या किसी घटना से गुजरने की सुविधा देता है; सही आर्किटेक्चर उपलब्ध तापमान लिफ्ट, स्थान और उस ड्यूटी से चुना जाता है जो भंडारण को पूरा करना होता है।
परिचय
डेटा सेंटर कूलिंग प्लांट में थर्मल एनर्जी स्टोरेज (TES) एक टैंक है जो शीतलन को तब संग्रहीत करता है जब यह सस्ता या प्रचुर हो और इसे तब वापस देता है जब लोड या टैरिफ की मांग हो। यह अधिकांश कूलिंग प्लांटों के पास शिखर विद्युत मांग को कम करने और जनरेटर ईंधन के बिना ग्रिड घटना से गुजरने के लिए सबसे बड़ा एकल लीवर है, और यह उन चिलरों के साथ काम करता है जो आपके पास पहले से हैं, उन्हें बदलने के बजाय।
यह एक संक्षिप्त संदर्भ है, डिज़ाइन मैनुअल नहीं। यह आपको बताता है कि TES टैंक क्या है, सामान्य उपयोग में तीन आर्किटेक्चर और प्रत्येक को परिभाषित करने वाली संख्याएँ, भंडारण चिलर प्लांट को कैसे पुनर्आकार देता है, इसकी लागत क्या है और इसका रिटर्न क्या है, वे मामले जहाँ यह करना लाभदायक नहीं है, और वे प्रश्न जो आपको पूंजी लगाने से पहले किसी विशेषज्ञ के पास ले जाने चाहिए। भौतिक आधार ASHRAE Handbook है; भंडारण टैंकों का प्रदर्शन परीक्षण IAPMO द्वारा प्रकाशित समान परीक्षण प्रक्रियाओं का पालन करता है।
जब आप दिशा-निर्देश कर रहे हों तो पहले इसे पढ़ें, फिर अंत में दिए गए प्रश्न उस इंजीनियर के पास ले जाएँ जो वास्तविक टैंक का आकार निर्धारित करेगा।
एक अनुच्छेद में TES टैंक क्या है
एक TES टैंक शीतलन क्षमता का भंडार है, उसका उत्पादक नहीं। यह किसी तरल पदार्थ की एक मात्रा को ऐसे तापमान पर रखता है जो संयंत्र के लिए उपयोगी होता है, जिसे चिलर द्वारा तब चार्ज किया जाता है जब अतिरिक्त क्षमता या सस्ती बिजली उपलब्ध हो, और जब भार या टैरिफ की मांग हो तो इसे कूलिंग कॉइल या वितरण में डिस्चार्ज किया जाता है। टैंक स्वयं कोई शीतलन नहीं करता; यह शीतलन बनने के समय को उसके उपयोग के समय से अलग करता है।
एक डेटा सेंटर के लिए इसका मूल्य दोहरा है। परिचालन की दृष्टि से यह संयंत्र को ग्रिड व्यवधान या चिलर ट्रिप के दौरान उन मिनटों या घंटों तक संभाले रखता है जितने समय तक तापीय द्रव्यमान कवर कर सकता है, और आर्थिक दृष्टि से यह चिलरों को रात में या ऑफ-पीक टैरिफ के दौरान चलाकर टैंक भरने देता है, फिर दिन के दौरान चरम विद्युत मांग को घटाता या टालता है। टैंक चिलरों और भार के बीच समय में बफर है, न कि केवल प्रवाह में जैसा कि एक बफर टैंक करता है।
तीन आर्किटेक्चर
तीन आर्किटेक्चर प्रमुख हैं। स्तरीकृत चिल्ड वाटर स्टोरेज सबसे सरल है: पानी की एक ऊँची टंकी जिसमें नीचे ठंडा और ऊपर गर्म पानी भरा जाता है, जिन्हें एक थर्मोक्लाइन द्वारा अलग रखा जाता है, इसलिए प्लांट नीचे से ठंडा पानी लेता है और ऊपर गर्म पानी वापस करता है। यह कुछ डिग्री के मामूली तापमान अंतर पर चलता है और माध्यम के रूप में साधारण पानी का उपयोग करता है।
बर्फ भंडारण संलयन की गुप्त ऊष्मा का उपयोग करता है: प्रति आयतन में ऊर्जा घनत्व पानी की तुलना में बहुत अधिक होता है, इसे आइस-ऑन-कॉइल के रूप में बनाया जाता है जहाँ बर्फ उन ट्यूबों के चारों ओर बनती है जिनसे ब्राइन बहता है, या एक गतिशील हार्वेस्टर के रूप में जो बर्फ को अलग से बनाता और संग्रहीत करता है। चरण-परिवर्तन सामग्री भंडारण दोनों के बीच स्थित है, एक नमक या यूटेक्टिक का उपयोग करता है जो चुने गए तापमान पर पिघलता और जमता है, जिससे बर्फ की मांग वाले बहुत कम ब्राइन तापमान के बिना एक निर्धारित बिंदु पर गुप्त भंडारण मिलता है।
प्रत्येक आर्किटेक्चर को परिभाषित करने वाली संख्याएँ
प्रत्येक आर्किटेक्चर को परिभाषित करने वाली संख्याएँ ऊर्जा घनत्व और उसे आवश्यक तापमान लिफ्ट हैं। स्तरीकृत ठंडा पानी प्रति घन मीटर प्रति डिग्री सेल्सियस डेल्टा-टी पर लगभग 1.16 kWh संग्रहीत करता है (rho x cp x delta-T), इसलिए 5 डिग्री सेल्सियस (9 डिग्री फ़ारेनहाइट) के उतार-चढ़ाव से लगभग 5.8 kWh/m3 मिलता है, और टैंक बड़ा होता है लेकिन चिलर सामान्य ठंडे पानी के तापमान पर रहते हैं।
बर्फ अपने हिमांक पर लगभग 93 kWh/m3 गुप्त ऊष्मा संग्रहीत करती है, इसलिए समान ऊर्जा के लिए टैंक बहुत छोटा होता है, लेकिन चिलर को 0 डिग्री सेल्सियस (32 डिग्री फ़ारेनहाइट) के आसपास या उससे नीचे ब्राइन बनाना पड़ता है, जिससे लिफ्ट और दक्षता पर खर्च आता है। चरण-परिवर्तन सामग्री अपने गलनांक पर संग्रहीत करती है, आमतौर पर दसियों kWh/m3, दोनों चरम सीमाओं के बीच। चयन टैंक की मात्रा, चिलर लिफ्ट और वितरण जिस तापमान को स्वीकार कर सकता है, का सौदा है। चुनाव शायद ही कभी इस बारे में होता है कि कौन प्रति घन मीटर सबसे अधिक ऊर्जा संग्रहीत करता है, क्योंकि संयंत्र आमतौर पर टैंक के लिए जगह बना सकता है; यह उस चिलर लिफ्ट के बारे में है जिसकी चुनी गई संरचना मांग करती है और वितरण तापमान के बारे में है जिसे मौजूदा कॉइल वास्तव में स्वीकार करेंगे।
यह चिलर प्लांट को कैसे बदलता है
भंडारण चिलर प्लांट को इस प्रकार बदलता है कि यह तात्कालिक लोड के बजाय टैंक के विरुद्ध चल सके। चार्ज मोड में चिलर टैंक को भरते हैं, जिसका आकार शिखर के बजाय चार्ज विंडो के औसत लोड के अनुसार होता है, इसलिए एक छोटा या धीमा चिलर प्लांट भंडारण के बिना संभव से अधिक बड़े शिखर लोड की सेवा कर सकता है।
डिस्चार्ज मोड में टैंक आंशिक या पूर्ण शीतलन प्रदान करता है, इसलिए पीक या इवेंट के दौरान चिलर को थ्रॉटल या बंद किया जा सकता है। प्लांट नियंत्रण को एक स्वतंत्रता की डिग्री प्राप्त होती है: कब शीतलन करना है बनाम कब इसका उपयोग करना है, जिसे टैरिफ, ग्रिड सिग्नल या लचीलापन योजना द्वारा तय किया जाता है, न कि लाइव कॉइल मांग द्वारा। वह स्वतंत्रता ही संपत्ति है; टैंक वह हार्डवेयर है जो इसे धारण करता है।
इसकी लागत क्या है और यह क्या बचाता है
इसकी लागत टैंक, अतिरिक्त पंप और वितरण, तथा इसे चार्ज और डिस्चार्ज करने के नियंत्रण हैं; यह जो बचाता है वह है पीक विद्युत मांग, संबंधित मांग शुल्क, और कुछ बाजारों में जनरेटर से बचने या उसके ईंधन को कम करने की क्षमता। रिटर्न टैरिफ संरचना और इस बात का फलन है कि पीक वास्तव में कितनी बार कम किया जाता है, न कि कोई निश्चित प्रतिशत।
सच्ची बात यह है कि बचत इस बात पर निर्भर करती है कि ड्यूटी क्या है: जो संयंत्र तीव्र मांग शुल्क के विरुद्ध कड़ी चोटी बनाता है, वह सपाट प्रोफ़ाइल वाले संयंत्र की तुलना में टैंक को तेज़ी से वसूल करता है, और जिस परिसर को ग्रिड घटनाओं के दौरान लचीलापन चाहिए, वह टैरिफ की परवाह किए बिना राइड-थ्रू के लिए टैंक को महत्व देता है। पूंजी लगाने से पहले मांग में कमी और लचीलापन मूल्य दोनों को मात्रात्मक रूप से मापें, क्योंकि आमतौर पर इनमें से एक ही मामले को आगे बढ़ाता है।
जब यह समझ में नहीं आता
थर्मल स्टोरेज तब करना उचित नहीं होता जब लोड प्रोफ़ाइल पहले से ही सपाट हो, टैरिफ में कोई ऐसा डिमांड चार्ज न हो जिसे कम करना फायदेमंद हो, या साइट पर जगह न हो और चुनी गई आर्किटेक्चर के लिए आवश्यक चिलर लिफ्ट के प्रति कोई सहनशीलता न हो। ऐसा प्लांट जो कभी चार्ज के विरुद्ध पीक पर नहीं जाता, उसके लिए टैंक के पास स्मूद करने को कुछ नहीं होता, और पूंजी निष्क्रिय पड़ी रहती है।
यह तब भी विफल होता है जब डिस्ट्रिब्यूशन स्टोरेज तापमान का उपयोग नहीं कर सकता: स्ट्रेटिफाइड चिल्ड वाटर के लिए ऐसा डेल्टा-टी चाहिए जिसे कॉइल स्वीकार करें, आइस के लिए ऐसा ब्राइन प्लांट चाहिए जिसे मालिक संचालित न करे, और फेज़-चेंज के लिए ऐसा सेट पॉइंट चाहिए जिसे सिस्टम वास्तव में पार करे। यदि संग्रहीत कूलिंग का उपयोग करने का एकमात्र तरीका डिस्ट्रिब्यूशन को फिर से बनाना है, तो स्टोरेज गलत पहला निवेश है। टैंक का आकार निर्धारित करने से पहले आर्किटेक्चर को अपने मौजूदा प्लांट से मिलाएं।
विशेषज्ञ से पूछने के लिए प्रश्न
विशेषज्ञ के पास एक छोटी, विशिष्ट सूची ले जाएं ताकि बातचीत श्रेणियों के बजाय संख्याओं पर हो। प्रश्न ड्यूटी, तापमान, स्थान और धन के बारे में हैं, और प्रत्येक वह आर्किटेक्चर सीमित करता है जो टिकाऊ रहता है।
· टैंक को कौन सी ड्यूटी पूरी करनी है: डिमांड शेव, राइड-थ्रू, या दोनों, और कितने समय के लिए?
· वितरण वास्तव में किस डेल्टा-टी का उपयोग कर सकता है, और भंडारण बनाने के लिए कौन सा चिलर लिफ्ट स्वीकार्य है?
· साइट पर कितनी मात्रा और फुटप्रिंट उपलब्ध है, और स्लैब या फ्लोर लोड रेटिंग क्या है?
· टैरिफ संरचना क्या है, और टैंक किस डिमांड चार्ज या रेज़िलिएंस मूल्य को वसूल करेगा?
· कौन सा आर्किटेक्चर तापमान और स्थान में फिट बैठता है, और प्लांट जीवनकाल में वसूल किए गए मूल्य की तुलना में स्थापित लागत क्या है?
मुख्य शब्द और मानक
कुछ शब्द और मानक हर TES चर्चा को परिभाषित करते हैं। थर्मोक्लाइन एक स्तरीकृत टंकी में गर्म और ठंडे पानी के बीच की क्रमिक सीमा है; पूर्ण चार्जिंग इसे तीक्ष्ण बनाए रखती है। संलयन की गुप्त ऊष्मा वह ऊर्जा है जो बर्फ या कोई फेज़-चेंज मटेरियल जमने या पिघलने के दौरान स्थिर तापमान पर संग्रहित करता है, जो तापमान परिवर्तन द्वारा संग्रहित संवेद्य ऊष्मा से भिन्न है।
इंजीनियरिंग संदर्भ प्लांट भौतिकी के लिए ASHRAE Handbook - HVAC Systems and Equipment और थर्मल स्टोरेज टैंकों के लिए IAPMO समान परीक्षण प्रक्रियाएँ हैं ताकि प्रदर्शन कैसे मापा जाता है। एक टैंक को शीतलन के kWh में इसकी ऊर्जा क्षमता, इसके ऑपरेटिंग डेल्टा-T, इसकी चार्ज और डिस्चार्ज दरों, और वितरण द्वारा स्वीकार किए जाने वाले तापमान द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है; उन चारों को हर ड्राइंग पर रखें और आर्किटेक्चर का चयन ईमानदार रहता है।
TES आर्किटेक्चर तुलना: माध्यम, ऊर्जा घनत्व, चिलर लिफ्ट
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