Warstwowy zbiornik magazynowania ciepła: Zasady projektowania użytecznej wydajności chłodniczej
Utworzono Dzisiaj
Zbiornik magazynowania ciepła z warstwą termiczną: Zasady projektowania użytecznej wydajności chłodniczej
Użyteczna moc chłodnicza to jedyna wartość, która należy do podstaw projektowych centrum danych. Zacznij od Q = V x rho x cp x dT dla energii teoretycznej, a następnie rozłóż to na czynniki: termoklina zajmuje pasmo objętości, mieszanie w momentach ładowania i rozładowania pochłania więcej, stały zysk ciepła odbiera niewielką moc co godzinę, gdy zbiornik stoi pełny, a pasma rezerwy przy dnie i szczycie nigdy nie są dostarczalne. Zaplanuj energię teoretyczną, moc dostarczalną po obniżeniu oraz godziny rozładowania, które ta moc zapewnia przy przepływie projektowym.
Harmonogram magazynowania, który podaje wyłącznie objętość, to harmonogram czekający na spór. Ten sam zbiornik można opisać jako 8 000 m³, jako 55 000 kWh teoretycznego chłodu lub jako 41 000 kWh chłodu dostarczalnego, a zakład, który planował według środkowej wartości, a eksploatował przy ostatniej, odkryje, że okno szczytowe jest krótsze niż zakładał biznesplan.
Ta różnica nie jest zagadką. To trzy efekty fizyczne i dwa celowe zapasy, z których wszystkie można zwymiarować na papierze przed zamówieniem blachy. Brakuje jedynie określonej zasady projektowania dla każdego z nich, aby właściciel, wykonawca EPC i dostawca zbiornika stosowali te same wartości odniesienia. W tym artykule przedstawiono obliczenia w kolejności, w jakiej należy je zastosować.
Wartość teoretyczna i jej założenia
Woda magazynuje energię poprzez masę i temperaturę, a nie poprzez geometrię.
· Okno 6 K daje około 7 kWh na m³. Od 5 °C do 11 °C wartość brutto jest prosta i to właśnie tę liczbę dostawca prawdopodobnie poda.
· Równanie zakłada idealny rozdział. Przyjmuje, że każdy metr sześcienny między zimną podłogą a ciepłym sufitem może osiągnąć pełną różnicę temperatur, czego nie osiąga żaden rzeczywisty zbiornik.
· Zakłada również zamkniętą granicę. Żadne ciepło nie wnika do płaszcza, żadna ciepła woda nie wraca do zimnej warstwy, a granica faz pozostaje tam, gdzie umieściło ją obliczenie.
Oba założenia zawodzą w eksploatacji, a każde z nich ma swoją wielkość. Poniżej przedstawiono liczby, które je obrazują.
Zasada 1: Termoklina to objętość, której nie można sprzedać
W warstwowym zbiorniku ciepła granica między warstwą zimną i ciepłą ma grubość, a ta grubość to martwe metry sześcienne.
· Uwzględnij ją jako objętość, nie jako procent. Weź grubość w metrach, pomnóż przez powierzchnię rzutu, odejmij, a następnie powtórz na końcu projektowego rozładowania dla najgorszego przypadku.
· Strefa przemieszcza się. Na początku rozładowania granica faz leży wysoko, a niewykorzystana zimna woda poniżej wylotu jest niewielka; pod koniec rozładowania osiągnęła strefę wylotu i użyteczna głębokość się kurczy.
· Nie sprzedawaj termokliny. Jej funkcją jest czyste rozdzielenie, więc liczenie jej jako dostarczalnego zimna sprawia, że obniżenie wydajności wygląda korzystnie, a rozładowanie kończy się zbyt wcześnie.
Czystym sposobem wyrażenia tego jest użyteczna głębokość, a nie procent: zmierz wysokość warstwy zimnej na początku rozładowania i w momencie, gdy temperatura zasilania opuszcza swoje pasmo.
Zasada 2: Mieszanie w dwóch momentach przełączania
Strata mieszania w warstwowym zbiorniku magazynowania ciepła koncentruje się w chwilach zmiany kierunku przepływu, a nie rozkłada się równomiernie w całym cyklu.
1. Sekwencja przełączeń dysz przy niskim przepływie. Przełączenie otwartego wylotu, gdy zbiornik pracuje z pełnym przepływem, wprowadza do obiegu porcję wody o niewłaściwej temperaturze.
2. Uwzględnij opóźnienie zatrzymania pompy. Pompa pracująca przez trzydzieści sekund po zamknięciu zaworu przepycha zmagazynowany chłód przez linię, która go już nie potrzebuje.
3. Modeluj mieszanie jako stratę. Trójdrożny obejściowy zawór mieszający zasilanie zbiornika z wodą obejściową ustala temperaturę, jaką otrzymuje hala, więc dostarczona moc nie jest równa zmagazynowanej mocy.
Każdy element z osobna to niewielka objętość; razem stanowią dużą część różnicy między wartością teoretyczną a rzeczywistą.
Zasada 3: Stały zysk ciepła i granica izolacji
Zbiornik, który stoi pełny, wciąż traci chłód, a przy wielodniowym przestoju ta strata jest warta obliczenia.
· Straty rosną wraz z czasem postoju. Przez weekend górna warstwa się ogrzewa, a strefa przejściowa gęstnieje; wydajność użytkowa spada, zanim ktokolwiek otworzy zawór.
· W przypadku przestojów stosuj wartość z końca okna czasowego. Jeśli magazyn musi przetrwać przestój, użyteczna wydajność chłodnicza w szóstej godzinie jest niższa niż w pierwszej, a projekt powinien przyjmować późniejszą wartość.
· Traktuj płaszcz jako część programu wodnego. Otwarty obieg z wieżą chłodniczą wymaga biocydu, inhibitora i kontroli osadów; nieuzdatniony płaszcz osadza się na powierzchni, od której zależy strefa przejściowa.
Ta strata jest niewielka w porównaniu z mieszaniem, ale jest jedyną, która narasta z czasem, a nie z przepływem.
Rejestr rezerw: Wolumen brutto staje się obowiązkiem dostarczalnym
Rezerwy są zamierzone i należą do pozycji bilansowych, a nie do jednego współczynnika korygującego.
Pozycja rejestru | Co reprezentuje | Jak jest wymiarowana |
Zimna woda zasilająca przy ładowaniu | Zimna woda dodana podczas ładowania | Przepływ ładowania pomnożony przez okno ładowania |
Ciepły powrót podczas rozładowania | Ciepła woda zawrócona z pętli | Przepływ powrotny pętli pomnożony przez czas rozładowania |
Energia teoretyczna | V × 1,163 × użyteczna ΔT | Pełne okno temperaturowe w całej objętości |
Objętość termokliny | Sam pas graniczny | Grubość granicy pomnożona przez powierzchnię rzutu, w najgorszym przypadku |
Rezerwa dolna | Zimna objętość poniżej wylotu | Wystarczająca, aby osad nigdy nie dotarł do pompy |
Strata mieszania przy przełączaniu | Zimno tracone na pióropusze i transfer slug | Mierzone w teście ładowania i rozładowania |
Stojący zysk ciepła w okresie przetrzymywania | Ciepło wnikające przez granicę | Wartość U izolacji razy powierzchnia razy godziny |
Obowiązek dostarczalny | Co zakład może pobrać | Teoretyczne minus każda linia powyżej |
Ten formularz usuwa większość sporów, ponieważ każda linia prowadzi do rysunku lub testu. Pojedynczy procentowy współczynnik obniżenia jest nie do obrony w żadnym kierunku.
Specyfikacja techniczna
Parametr | Typowa wartość lub wybór | Wpływ na użyteczną moc chłodniczą |
Użyteczny ułamek teoretycznego | 70-90% dla dobrze uwarstwionej powłoki | Wymagana objętość brutto dla danego obciążenia |
Grubość termokliny | Kontrolowana przez prędkość wlotową przy 0,5-1 m/s | Usuwa pasmo objętości ze strefy użytkowej |
Rezerwa dolna | Kilka procent objętości | Nie dodaje mocy dostarczalnej, chroni wylot |
Dodatek na straty postojowe | Wyższy dla długich okresów przetrzymywania | Obniża moc na końcu okna przerwy |
Przypadek projektowy
Nasza dostarczona praca referencyjna w sektorze wodno-ściekowym obejmuje spawane płaszcze ze stali węglowej dostarczane według tych samych standardów, według których zaprojektowano zakres TES dla centrów danych, w tym projekt poniżej.
Podsumowanie studium przypadku projektu
Projekt | Produkt | Pojemność | Wymiary | Zakończenie |
Chiny (Henan) - ścieki z hodowli zwierząt (P-H) | Zbiornik ze stali węglowej spawanej 05 | 4 691 m³ łącznie | Trzy zbiorniki o różnych rozmiarach | kwiecień 2022 |
Trzy spawane zbiorniki o mieszanej pojemności na jednym stanowisku to miejsce, w którym rejestr obniżenia wydajności warstwowego zbiornika magazynowania ciepła zyskuje swoje znaczenie. Spawany zbiornik jest wykonany z walcowanej blachy, a nie z fabrycznie powlekanych paneli, więc jego wewnętrzna powierzchnia i tolerancja wymiarowa zależą od praktyki walcowania i spawania. Utrzymanie rzeczywistego pola powierzchni w planie zapewnia pasmo styku przewidywane przez geometrię, dlatego podstawę projektową w kilowatogodzinach należy sprawdzić względem faktycznie zbudowanego płaszcza.
Zdolność inżynieryjna Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) projektuje i wytwarza zbiorniki magazynowe skręcane od 2008 roku. Jako pierwszy w Chinach producent zbiorników ze szkła emaliowanego na stal (GFS), firma posiada blisko 200 patentów związanych z emalią, produkuje około 300 000 stalowych płyt pokrytych emalią rocznie, zrealizowała ponad 30 000 zainstalowanych projektów i dostarcza swoje zbiorniki do ponad 100 krajów. Nowa baza produkcyjna o powierzchni 150 000 m² została dodana w celu zwiększenia zdolności produkcyjnych, a pojedyncze zbiorniki są dostarczane o pojemności do 60 000 m³. Produkcja odbywa się zgodnie z ISO 9001 i ISO 45001, z certyfikacją produktów obejmującą NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI i EUROCODE, a projektowanie opiera się na AWWA D103-09, AWWA C550 i NFPA, gdy wymaga tego zastosowanie.
Pojemność użytkowa i integralność płaszcza
· Pojemność użytkowa jest wartością pochodną, a nie objętością zbiornika: odejmuje martwą strefę poniżej wlotu zimnej wody, strefę mieszania oraz straty postojowe w oknie rozładowania, dlatego jakość stratyfikacji bezpośrednio zmienia okres zwrotu.
· Grubsza izolacja i wyższa rura pionowa ograniczają wnikanie ciepła, a przewymiarowany dyfuzor utrzymuje cienką strefę mieszania, więc te dwa wybory projektowe razem decydują o wartości, którą możemy zagwarantować.
· Spawane płaszcze ze stali węglowej w naszej dokumentacji, takie jak trio akwakultury w Henan o pojemności 4 691 m³ (2022-04), są monolityczne i są odporne na odkształcenia płaszcza, które uszkodziłyby warstwę termokliny przy bardzo dużych średnicach.
Często zadawane pytania
P1: Dlaczego podaje się zarówno teoretyczną, jak i użytkową wydajność chłodzenia?
A1: Odpowiadają na różne pytania. Teoretyczna pojemność określa rozmiar zbiornika i fundamentu, użytkowa pojemność określa przesunięte okno obciążenia. Podanie jednej z nich zaprasza do sporu przy odbiorze, który tanio rozstrzygnąć na papierze.
P2: Czy współczynnik użytkowy 70-90% wystarczy do projektu?
A2: To zwykły przedział dla dobrze uwarstwionej powłoki, ale przedział ukrywa to, co jest specyficzne dla projektu. Oddzielne uwzględnienie strat termokliny, mieszania i strat postojowych daje wartość możliwą do sprawdzenia względem profilu odbioru.
P3: Która strata dominuje przy długim przestoju?
A3: Stały zysk ciepła rośnie z czasem, podczas gdy straty związane z mieszaniem nie, więc w przypadku wielodniowego przetrzymywania decyduje granica izolacji i projekt powinien wykorzystywać użyteczną wartość na koniec okna.
P4: Czy użyteczna frakcja może się poprawić po uruchomieniu?
A4: Częściowo, poprzez prędkość wlotową, sekwencjonowanie ładowania i wyłączanie przełączników dysz przy dużym przepływie. Płaszcz, którego dyfuzor został dobrany do średniego, a nie ładującego przepływu, nie może zostać skorygowany operacyjnie.
P5: Czy spawane i panelowe płaszcze zachowują się inaczej w warstwowaniu?
A5: Fizyka jest taka sama. Różnica polega na dokładności wymiarowej: powłoka zbudowana z paneli jest wymiarowana na podstawie fabrycznie wyciętych płyt, a spawana — na podstawie kontroli walcowania i spawania, plus wykończenie wewnętrzne zapewniane przez wykładzinę.
Q6: Co powinno znaleźć się w harmonogramie obok objętości?
A6: Obowiązek dostarczenia w kilowatogodzinach przy przepływie projektowym, godziny rozładowania, które to zapewnia, oraz użyteczna głębokość w metrach na początku i na końcu rozładowania. Te trzy elementy pokazują operatorowi, że zbiornik kończy zimną wodę przed alarmem.
Warstwowy zbiornik magazynujący ciepło powinien być projektowany w oparciu o dwie wartości: ile teoretycznie może pomieścić oraz ile faktycznie dostarczy, gdy instalacja tego zażąda. Różnica między nimi to termoklina, mieszanie w momentach przełączania, stały przyrost ciepła w okresie przetrzymywania oraz dwa celowe zapasy. Zapisz je jako pozycje kosztorysowe, określ wielkość każdej z nich, a procentowa korekta przestanie być przedmiotem negocjacji i stanie się obliczeniem, które rozruch albo potwierdzi, albo skoryguje.
Porozmawiaj z inżynierem
Prześlij nam szczytowe obciążenie chłodnicze, projektowe temperatury zasilania i powrotu, wymagane przesunięte godziny oraz okno awaryjne do pokrycia. Zwrócimy użyteczne opracowanie zdolności chłodniczej dla proponowanej geometrii: energię teoretyczną, objętość termokliny przy zamierzonej prędkości wlotowej, rezerwy i straty mieszania jako osobne pozycje, moc użytkową, godziny rozładowania przy przepływie projektowym oraz średnicę i wysokość prostą, które je spełniają.
WhatsApp