Tangki TES: Referensi Cepat untuk Penyimpanan Termal dalam Pendinginan Pusat Data
Dibuat pada Hari ini
Tangki TES: Referensi Cepat Untuk Penyimpanan Termal Dalam Pendinginan Pusat Data
Tangki TES menyimpan pendinginan sebagai panas sensibel dalam air dingin berlapis, panas laten dalam es, atau panas laten dalam bahan perubahan fase, dan memungkinkan pabrik chiller mengurangi permintaan puncak atau melewati suatu peristiwa; arsitektur yang tepat dipilih dari kenaikan suhu yang tersedia, ruang, dan beban yang harus dilakukan oleh penyimpanan.
Pendahuluan
Penyimpanan energi termal (TES) dalam pabrik pendingin pusat data adalah tangki yang menyimpan pendinginan saat murah atau melimpah dan mengembalikannya saat beban atau tarif menuntutnya. Ini adalah tuas terbesar yang dimiliki sebagian besar pabrik pendingin untuk memangkas permintaan listrik puncak dan untuk melewati peristiwa jaringan tanpa bahan bakar generator, dan ini bekerja dengan chiller yang sudah Anda miliki alih-alih menggantikannya.
Ini adalah referensi ringkas, bukan panduan desain. Dokumen ini menjelaskan apa itu tangki TES, tiga arsitektur yang umum digunakan dan angka-angka yang mendefinisikan masing-masing, bagaimana penyimpanan mengubah tata letak pabrik chiller, berapa biayanya dan apa imbal hasilnya, kasus-kasus di mana hal itu tidak layak dilakukan, dan pertanyaan-pertanyaan yang harus Anda bawa kepada spesialis sebelum Anda menginvestasikan modal. Dasar fisiknya adalah ASHRAE Handbook; pengujian kinerja tangki penyimpanan mengikuti prosedur pengujian seragam yang diterbitkan oleh IAPMO.
Bacalah ini terlebih dahulu saat Anda sedang melakukan orientasi, lalu bawalah pertanyaan-pertanyaan di bagian akhir kepada insinyur yang akan menentukan ukuran tangki sebenarnya.
Apa itu tangki TES dalam satu paragraf
Tangki TES adalah penyimpanan kapasitas pendinginan, bukan penghasilnya. Tangki ini menampung sejumlah volume fluida pada suhu yang berguna bagi pabrik, diisi oleh chiller ketika ada kapasitas cadangan atau daya murah dan dilepaskan ke koil pendingin atau distribusi ketika beban atau tarif membutuhkannya. Tangki itu sendiri tidak melakukan pendinginan; tangki memisahkan waktu pendinginan dibuat dari waktu pendinginan digunakan.
Untuk pusat data, nilainya ada dua. Secara operasional, tangki membawa pabrik melewati gangguan jaringan atau chiller trip selama menit atau jam yang dapat ditutupi oleh massa termal, dan secara ekonomis memungkinkan chiller beroperasi pada malam hari atau selama tarif di luar jam sibuk untuk mengisi tangki, lalu memangkas atau menghindari permintaan listrik puncak pada siang hari. Tangki adalah penyangga antara chiller dan beban dalam waktu, bukan hanya dalam aliran seperti yang dilakukan tangki penyangga.
Tiga arsitektur
Tiga arsitektur mendominasi. Penyimpanan air dingin berlapis adalah yang paling sederhana: tangki air tinggi yang diisi dingin di bagian bawah dan hangat di bagian atas, dipisahkan oleh termoklin, sehingga pabrik mengambil air dingin dari bagian bawah dan mengembalikan air hangat ke bagian atas. Sistem ini beroperasi pada kenaikan suhu yang moderat hanya beberapa derajat dan menggunakan air biasa sebagai medium.
Penyimpanan es menggunakan panas laten peleburan: kepadatan energi per volume yang jauh lebih besar daripada air, dibangun sebagai ice-on-coil di mana es terbentuk di sekitar tabung yang dialiri brine, atau sebagai pemanen dinamis yang membuat dan menyimpan es secara terpisah. Penyimpanan material perubahan fase berada di antara keduanya, menggunakan garam atau eutektik yang meleleh dan membeku pada suhu tertentu, memberikan penyimpanan laten pada titik setel tanpa suhu brine yang sangat rendah yang dibutuhkan es.
Angka-angka yang mendefinisikan setiap arsitektur
Angka-angka yang mendefinisikan setiap arsitektur adalah kepadatan energi dan kenaikan suhu yang dibutuhkannya. Penyimpanan air dingin berlapis menyimpan sekitar 1,16 kWh per meter kubik per derajat Celsius delta-T (rho x cp x delta-T), sehingga ayunan 5 derajat C (9 derajat F) menghasilkan sekitar 5,8 kWh/m3, dan tangki menjadi besar tetapi chiller tetap pada suhu air dingin normal.
Es menyimpan sekitar 93 kWh/m3 panas laten pada titik bekunya, sehingga tangki jauh lebih kecil untuk energi yang sama, tetapi chiller harus menghasilkan brine mendekati 0 derajat C (32 derajat F) atau lebih rendah, yang membutuhkan lift dan efisiensi. Material perubahan fase menyimpan pada suhu lelehnya, biasanya puluhan kWh/m3, di antara kedua ekstrem tersebut. Pemilihan ini merupakan trade-off antara volume tangki, lift chiller, dan suhu yang dapat diterima oleh distribusi. Pilihan ini jarang tentang mana yang menyimpan energi paling banyak per meter kubik, karena pabrik biasanya dapat menyediakan ruang untuk tangki; ini tentang lift chiller yang dibutuhkan oleh arsitektur yang dipilih dan suhu distribusi yang benar-benar dapat diterima oleh koil yang ada.
Bagaimana hal ini mengubah pabrik chiller
Penyimpanan mengubah pabrik chiller dengan memungkinkannya beroperasi terhadap tangki alih-alih terhadap beban sesaat. Dalam mode pengisian, chiller mengisi tangki, yang ukurannya disesuaikan dengan beban rata-rata selama jendela pengisian alih-alih beban puncak, sehingga pabrik chiller yang lebih kecil atau lebih lambat dapat melayani beban puncak yang lebih besar daripada yang bisa dilakukannya tanpa penyimpanan.
Dalam mode pelepasan, tangki memasok sebagian atau seluruh pendinginan, sehingga chiller dapat diturunkan atau dihentikan selama periode puncak atau peristiwa tertentu. Kontrol pabrik memperoleh derajat kebebasan: kapan harus membuat pendinginan versus kapan harus menggunakannya, diputuskan oleh tarif, sinyal jaringan, atau rencana ketahanan daripada oleh permintaan koil secara langsung. Kebebasan itu adalah asetnya; tangki adalah perangkat keras yang menampungnya.
Berapa biayanya dan apa yang dihemat
Biayanya adalah tangki, pompa tambahan dan distribusi, serta kontrol untuk mengisi dan melepaskannya; yang dihemat adalah permintaan listrik puncak, biaya permintaan terkait, dan di beberapa pasar kemampuan untuk menghindari generator atau mengurangi bahan bakarnya. Pengembaliannya adalah fungsi dari struktur tarif dan seberapa sering puncak benar-benar dipangkas, bukan persentase tetap.
Pernyataan yang jujur adalah bahwa penghematan bergantung pada beban: pabrik yang puncaknya tajam terhadap biaya permintaan yang curam memulihkan tangki lebih cepat daripada yang profilnya datar, dan kampus yang membutuhkan ketahanan melalui peristiwa jaringan menghargai tangki karena ride-through yang diberikannya terlepas dari tarif. Kuantifikasi pengurangan permintaan dan nilai ketahanan sebelum modal dikomitmenkan, karena salah satu atau yang lain biasanya menopang kasus tersebut.
Ketika hal itu tidak masuk akal
Penyimpanan termal tidak layak dilakukan ketika profil beban sudah datar, tarif tidak memiliki biaya permintaan yang cukup besar untuk dipangkas, atau lokasi tidak memiliki ruang dan tidak ada toleransi terhadap kenaikan chiller yang dibutuhkan arsitektur yang dipilih. Pabrik yang tidak pernah mencapai puncak terhadap biaya tidak memiliki apa pun untuk dihaluskan oleh tangki, dan modalnya menganggur.
Ini juga gagal ketika distribusi tidak dapat menggunakan suhu penyimpanan: air dingin terstratifikasi membutuhkan delta-T yang diterima kumparan, es membutuhkan pabrik brine yang tidak akan dioperasikan pemilik, dan perubahan fase membutuhkan titik setel yang benar-benar dilewati sistem. Jika satu-satunya cara untuk menggunakan pendinginan yang tersimpan adalah dengan membangun ulang distribusi, penyimpanan adalah investasi pertama yang salah. Sesuaikan arsitektur dengan pabrik yang Anda miliki sebelum menentukan ukuran tangki.
Pertanyaan untuk dibawa ke spesialis
Bawa daftar singkat dan spesifik ke spesialis agar percakapan berfokus pada angka, bukan kategori. Pertanyaannya adalah tentang beban, suhu, ruang, dan biaya, dan masing-masing membatasi arsitektur yang dapat dipertahankan.
· Beban apa yang harus dijalankan tangki: pemangkasan permintaan, ride-through, atau keduanya, dan untuk berapa lama?
· Berapa delta-T yang benar-benar dapat digunakan oleh distribusi, dan berapa chiller lift yang dapat diterima untuk membuat penyimpanan tersebut?
· Berapa volume dan jejak yang tersedia di lokasi, dan berapa rating beban slab atau lantai?
· Bagaimana struktur tarifnya, dan berapa biaya permintaan atau nilai ketahanan yang akan dipulihkan oleh tangki?
· Arsitektur mana yang cocok dengan suhu dan ruang, dan berapa biaya terpasang versus nilai yang dipulihkan selama umur pabrik?
Istilah dan standar utama
Beberapa istilah dan standar menjadi kerangka setiap diskusi TES. Termoklin adalah batas bertingkat antara air hangat dan air dingin dalam tangki berlapis; pengisian penuh menjaganya tetap tajam. Kalor laten peleburan adalah energi yang disimpan oleh es atau material perubahan fase pada suhu konstan saat membeku atau mencair, berbeda dari kalor sensibel yang disimpan oleh perubahan suhu.
Referensi tekniknya adalah ASHRAE Handbook - HVAC Systems and Equipment untuk fisika pabrik dan prosedur pengujian seragam IAPMO untuk tangki penyimpanan termal untuk cara kinerjanya diukur. Sebuah tangki ditentukan oleh kapasitas energinya dalam kWh pendinginan, delta-T operasinya, laju pengisian dan pengosongannya, serta suhu yang diterima distribusi; pertahankan keempatnya pada setiap gambar dan pilihan arsitektur tetap jujur.
Perbandingan Arsitektur TES: Media, Kepadatan Energi, Chiller Lift
WhatsApp