Serbatoi TES: un riferimento rapido per l'accumulo termico nel raffreddamento dei data center
Creato il Oggi
Serbatoi TES: un riferimento rapido per l'accumulo termico nel raffreddamento dei data center
I serbatoi TES spostano il lavoro di raffreddamento anziché crearlo. Nel raffreddamento dei data center, l'accumulo di energia termica contiene acqua refrigerata, ghiaccio o materiale a cambiamento di fase prodotto durante le ore non di punta, in modo che l'impianto frigorifero possa ridursi o restare inattivo durante il picco. I tre numeri da leggere sono la capacità utile in chilowattora, il fattore utile come percentuale del teorico e le ore di autonomia al carico di progetto. Un serbatoio d'acqua accumula circa 1,16 kWh per metro cubo per kelvin di differenza di temperatura ed è solitamente progettato al 70-90 percento di utilizzo utile. Il TES non riduce il consumo elettrico totale del sito; lo sposta e ne rimodella il profilo.
I team di approvvigionamento che si avvicinano per la prima volta all'accumulo termico di solito incontrano lo stesso vocabolario nella stessa settimana: TES, SOC, delta T, COP, PUE, N+1. Ognuno di questi termini ha un significato specifico in un impianto ad acqua refrigerata, ed è proprio una discrepanza nelle definizioni il punto in cui un progetto di accumulo va storto. Una parte cita il volume nominale del serbatoio, un'altra cita i chilowattora effettivamente erogabili, e il contratto finisce con un serbatoio che rispetta il disegno ma non la sua funzione.
Questa scheda di riferimento copre le definizioni pratiche utilizzate nei progetti di stoccaggio dei data center: quali sono le quattro vie TES, quali metriche contano in una specifica, quali convinzioni si rivelano non vere e cosa significa ogni abbreviazione. Usala prima dell'ordine del serbatoio, così i serbatoi TES sui disegni e i serbatoi TES sul programma di cantiere sono lo stesso recipiente.
Usala come base condivisa tra l'ingegnere progettista, l'appaltatore e il fornitore del serbatoio.
Le quattro vie TES in sintesi
L'acqua refrigerata sensibile è il riferimento. L'acqua viene raffreddata, mantenuta in un serbatoio isolato e restituita all'impianto. La capacità segue `Q = V x rho x cp x dT`, e la fascia di temperatura di progetto è solitamente da 5-7 °C a 12-14 °C, con un delta T di circa 6 K.
Il ghiaccio aumenta la densità tramite il calore latente. Il ghiaccio formato sulle serpentine o da un raccoglitore all'interno di un serbatoio d'acqua immagazzina circa 334 kJ per chilogrammo d'acqua trasformata in ghiaccio, che è molto più per unità di massa rispetto al raffreddamento sensibile. Il compromesso è il cortocircuito termico tra i cicli e un circuito indiretto.
Il PCM mantiene una temperatura di cambiamento di fase. Sali o paraffine incapsulati si sciolgono e si congelano a un punto prestabilito, il che consente all'accumulo di trovarsi a una temperatura diversa dal circuito dell'acqua refrigerata. Uno scambiatore di calore è sempre nel percorso.
Il termoclino è acqua con un fronte di temperatura. Due temperature dell'acqua si trovano in un unico serbatoio con un'interfaccia mobile tra loro, caricato pompando il ritorno caldo verso l'alto e l'alimentazione fredda verso il basso. Utilizza lo stesso mezzo del percorso dell'acqua refrigerata e semplifica la disposizione degli ugelli.
Percorso | Medio | Intervallo di temperatura | Circuito indiretto | Uso tipico |
Acqua refrigerata | Acqua | Da 5-7 a 12-14 °C | A volte | Peak shave, buffer, raffreddamento di emergenza |
Ghiaccio | Ghiaccio in acqua | Vicino a 0 °C | Sempre | Retrofit con spazio limitato |
PCM | Sale o paraffina incapsulati | Impostato dal punto di fase | Sempre | Servizi a banda di temperatura ristretta |
Termoclino | Acqua, due strati | Diviso dal fronte | Talvolta | Stoccaggio a lungo termine, singolo serbatoio |
Le metriche che appartengono a una specifica
Capacità utilizzabile in chilowattora. Non volume del serbatoio, non potenza nominale. Dimensionare dal carico in chilowatt moltiplicato per la finestra di stoccaggio in ore, diviso per il fattore di utilizzo, poi diviso per la densità volumetrica del mezzo scelto. Un'utenza da 5 MW su una finestra di otto ore necessita di 40 MWh di freddo erogabile prima delle perdite.
Fattore di utilizzo e perché è inferiore al 100 percento. Il collasso della stratificazione, la miscelazione all'ingresso, il cortocircuito termico e la perdita di calore ambientale riducono tutti la frazione prelevabile. La via dell'acqua è normalmente progettata al 70-90 percento della teoria; ghiaccio e PCM si attestano più in basso una volta conteggiati i loro limiti di trasferimento.
Ore di autonomia e il caso di guasto. Lo stoccaggio acquistato per il picco della rete è diverso dallo stoccaggio acquistato per l'avvio di un generatore. Un serbatoio accreditato con, diciamo, quattro ore di autonomia a carico parziale è un recipiente molto diverso da uno accreditato con un livello completo di autonomia operativa.
1. Energia immagazzinata: megawattora di raffreddamento erogabile alla temperatura di ritorno di progetto.
2. Finestra di stoccaggio: ore al giorno in cui l'impianto prevede di funzionare a stoccaggio.
3. Velocità di carica e scarica: kilowatt in entrata e in uscita, che determinano la dimensione degli ugelli, l'area del diffusore e il carico della pompa.
4. Perdita in standby: percentuale di carica persa al giorno, reintegrata alla carica successiva.
5. Fattore utilizzabile: percentuale della capacità teorica effettivamente prelevabile.
Idee sbagliate comuni
"Il TES riduce la mia bolletta elettrica immagazzinando freddo gratuito." Non crea freddo. Il chiller produce comunque ogni chilowattora, parte del quale in modo più efficiente fuori punta quando la temperatura ambiente è più bassa. Il risparmio deriva dalla struttura tariffaria e dagli oneri di domanda, non dall'energia gratuita.
"Un serbatoio più grande è sempre meglio." Un accumulo che non viene mai caricato completamente è peso morto. Il tempo di carica e il margine del chiller devono corrispondere alla dimensione del serbatoio, altrimenti il recipiente si riempie al 60 percento ogni mattina e fornisce il 60 percento.
"Il ghiaccio batte sempre l'acqua per ingombro." Solo se si contano il circuito indiretto, l'altezza del locale macchine e il carico di sbrinamento. Il guadagno di densità è reale; la capacità erogata dopo le perdite va verificata.
"Il serbatoio ha bisogno di energia per rimanere freddo." Un recipiente ben isolato mantiene la temperatura per giorni. Ciò che necessita di energia è la circolazione, non l'accumulo, motivo per cui un serbatoio d'acqua atmosferico aiuta durante l'avvio di un generatore.
Abbreviazioni su un programma di raffreddamento
TES accumulo di energia termica; in un data center il freddo prodotto fuori picco e mantenuto in un serbatoio.
SOC stato di carica come percentuale della capacità utilizzabile, lo stesso concetto di una batteria.
dT o delta T la differenza tra mandata e ritorno in kelvin o degC; il fattore determinante della capacità dell'acqua.
COP coefficiente di prestazione, resa frigorifera rispetto all'energia elettrica assorbita per un chiller.
PUE efficacia nell'uso dell'energia, energia totale del sito rispetto all'energia IT.
CHW / CW acqua refrigerata di mandata e circuito dell'acqua di condensazione.
N+1 / 2N configurazione di ridondanza del gruppo frigorifero.
Specifica tecnica
Voce | Valore o opzione |
Funzione | Riduzione dei picchi, ridimensionamento del chiller o autonomia di raffreddamento di emergenza |
Medio | Acqua refrigerata, ghiaccio, PCM o acqua a stratificazione termica |
Mandata / ritorno | 5-7 degC di mandata, 12-14 degC di ritorno come intervallo di partenza |
Delta T | 4-6 K conservativo, 5-7 K tipico per l'acqua |
Densità (acqua) | Circa 1,163 kWh per m3 per K, circa 7 kWh/m3 a 6 K |
Fattore utilizzabile | 70-90 percento per l'acqua, inferiore per ghiaccio e PCM |
Condizione del serbatoio | Vicino alla pressione atmosferica, o bassa pressione relativa se progettato come confine di pressione |
Isolamento | Lana minerale dimensionata per mantenere la superficie sopra il punto di rugiada |
Conferma utilizzabile | Capacità misurata al confine dell'impianto su un ciclo completo |
Caso di progetto
Campo | Valore |
Progetto | Stoccaggio di acqua potabile in Namibia (P-A) |
Prodotto | 01 Serbatoio in acciaio vetrificato |
Capacità | 44.900 m3 totali |
Dimensioni | 4 serbatoi, diametro 41,26 m, altezza 8,4 m |
Completamento | Settembre 2022 |
Sebbene i nostri progetti di riferimento consegnati nel settore idrico e delle acque reflue includano questo ambito potabile, l'ambito TES per data center è progettato secondo gli stessi standard. Quattro serbatoi bullonati da 41,26 m di diametro costituiscono il riferimento per come un grande serbatoio d'acqua quasi atmosferico viene pannellizzato, spedito e assemblato in cantiere, che è la stessa base costruttiva che un serbatoio TES utilizza per il suo mantello e il suo rivestimento.
Capacità ingegneristica di Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) progetta e fabbrica serbatoi di stoccaggio bullonati dal 2008. In qualità di primo produttore cinese di serbatoi in vetro-smaltato-acciaio (GFS), l'azienda detiene quasi 200 brevetti relativi allo smalto, produce circa 300.000 lastre in acciaio smaltato all'anno, ha completato più di 30.000 progetti installati e fornisce i suoi serbatoi a oltre 100 paesi. Il nuovo stabilimento produttivo di 150.000 m² è stato aggiunto per aumentare la capacità produttiva, e i serbatoi singoli vengono forniti fino a 60.000 m³. La produzione opera secondo ISO 9001 e ISO 45001, con certificazioni di prodotto tra cui NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI ed EUROCODE, e la progettazione fa riferimento ad AWWA D103-09, AWWA C550 e NFPA dove l'applicazione lo richiede.
Terminologia mappata all'hardware
· TES è un termine ombrello e, per un data center, la suddivisione utile è per mezzo di stoccaggio e per classe di pressione, non per denominazione di marketing; i requisiti del mantello seguono tale suddivisione.
· Definizioni da fissare precocemente in un progetto: capacità utile (dopo zone miste e morte), perdita stazionaria, velocità di carica/scarica e classe di pressione (atmosferica rispetto a confine pressurizzato).
· I nostri serbatoi atmosferici bullonati per lo stoccaggio di acqua di massa, forniti fino a 60.000 m³ per serbatoio, sono la controparte fisica dietro la maggior parte di quelle definizioni nella pratica.
Domande frequenti
D1: I serbatoi TES riducono il PUE?
A1: Non direttamente. Una temperatura di condensazione più bassa di notte e ore di funzionamento più lunghe del chiller al punto di progetto possono migliorare l'efficienza della macchina, e il beneficio principale è sul lato del costo energetico. Calcolare la variazione del COP della macchina rispetto alla variazione delle perdite del serbatoio prima di dichiarare un guadagno di PUE.
D2: Qual è un delta T ragionevole per un serbatoio di acqua refrigerata?
A2: Cinque-sette kelvin sono tipici per una banda da 6 a 12 °C; quattro-sei è la scelta conservativa quando si prevede un'elevata perdita per stratificazione. Una banda più ampia riduce il volume richiesto per gli stessi kilowattora accumulati.
Q3: Come viene mostrato lo stato di carica su una schermata di controllo del data center?
A3: Come percentuale della capacità utilizzabile, dalle temperature di mandata e ritorno misurate, dal volume accumulato e dal fattore di utilizzabilità. Impostare i limiti superiore e inferiore in modo che l'impianto non prometta mai più freddo di quanto il serbatoio contenga.
Q4: Un serbatoio TES deve essere un recipiente in pressione?
A4: No, di solito no. Un serbatoio d'acqua quasi a pressione atmosferica si trova al di fuori del limite di pressione, quindi il codice applicabile e la progettazione sono quelli specificati nelle specifiche di progetto e nel contratto. Una progettazione in pressione sposta il recipiente, le sue aperture e il suo regime di ispezione in un ambito diverso.
Q5: Un solo serbatoio può servire sia come tampone che come accumulo?
A5: Sì. Il buffer a breve termine per gli arresti del chiller e i transitori delle pompe e lo stoccaggio a lungo termine possono condividere un unico serbatoio, a condizione che la disposizione degli ugelli e dei diffusori lo supporti e che l'operatore comprenda lo stato di carica combinato.
D6: Perché la capacità utilizzabile è inferiore al valore teorico?
A6: La stratificazione, la miscelazione all'ingresso, la perdita di calore ambientale e la fascia di temperatura di uscita riducono ciò che può essere prelevato. I progettisti applicano dal 70 al 90 percento per l'acqua e misurano il risultato al confine dell'impianto.
D7: Cosa dovrebbe misurare il test di accettazione?
R7: Chilowattora erogabili al confine dell'impianto su un ciclo completo di carica e scarica, più il tempo di carica, la perdita in standby e la temperatura di uscita raggiunta alla portata di scarica di progetto. Un contratto per un serbatoio TES che cita solo metri cubi lascia il test di accettazione a discussioni successive.
Leggi il progetto di accumulo come un insieme di definizioni prima che diventi un insieme di disegni. Esistono quattro percorsi, cinque metriche contano, e le abbreviazioni devono significare la stessa cosa per il cliente, il progettista e il fornitore. I serbatoi TES non fanno consumare meno elettricità a un data center; spostano quell'elettricità verso le ore più economiche, riducono l'impianto di refrigerazione e danno all'impianto la possibilità di superare un'interruzione. Definisci correttamente i termini e il dimensionamento del serbatoio ne consegue.
Parla con un ingegnere
Comunica il carico IT di progetto, la finestra di accumulo target, le temperature di mandata e ritorno del refrigeratore e l'ingombro disponibile. Restituiremo il calcolo alla base di questo riferimento: chilowattora accumulati, metri cubi richiesti, il fattore utilizzabile applicato e la specifica preliminare di ugelli, diffusori e isolamento. Se stai confrontando i percorsi, richiedi lo stesso calcolo per ghiaccio e PCM in modo che il confronto sia effettuato sulla capacità effettivamente fornibile.
WhatsApp