Zbiornik magazynowania energii cieplnej dla centrum danych: Architektura systemu i integracja
Utworzono Dzisiaj
Zbiornik magazynowania energii cieplnej dla centrum danych: architektura systemu i integracja
Podłączenie zbiornika magazynowania energii cieplnej do centrum danych powinno znajdować się na wspólnym rurociągu między chłodziarkami a rozdzielaczem, równolegle do chłodziarek. Takie umiejscowienie utrzymuje ciśnienie w zbiorniku niezależnie od ciśnienia w parowniku i zamienia przełączenie w zmianę wartości zadanej. Umieszczenie zbiornika magazynowania energii cieplnej przed chłodziarkami zawęża wahania temperatury na wlocie, ale wymusza przepływ całego systemu przez zbiornik. Rozwiązanie to determinuje liczbę zaworów, charakterystykę pompy oraz to, czy temperatura zasilania pozostaje w zakresie akceptowanym przez obciążenie IT.
Większość projektów chłodzenia trafia do zbiornika magazynowego późno, po złożeniu zamówienia na instalację chłodniczą, i wtedy okazuje się, że przyłącze zbiornika wymaga zestawu zaworów, którego schemat nie przewidywał. Sam zbiornik nie jest interesujący pod względem hydraulicznym. O tym, czy działa, decyduje jego miejsce w obiegu i to, co robi system sterowania przy każdej zmianie stanu.
Instalacja magazynująca chłód wymaga od swojego systemu sterowania jednego: utrzymania stałej temperatury zasilania podczas przełączania między agregatem chłodniczym wytwarzającym chłód a zbiornikiem oddającym go z powrotem.
Ten przegląd obejmuje węzły łańcucha chłodzenia, różnicę między rozmieszczeniem równoległym a szeregowym, maszynę stanów stojącą za cyklem ładowania i rozładowania oraz szczegóły zaworów powodujące zwarcia.
Węzły łańcucha chłodzenia
Zbiornik magazynowania energii cieplnej w centrum danych styka się z czterema komponentami, z których każdy ma własne ciśnienie projektowe i zestaw zaworów.
· Elektrownia chłodnicza. Chillery chłodzone wodą z ich pętlą skraplacza i wieżami. Podczas ładowania instalacja wytwarza wodę o temperaturze 4-6 °C; w oknie rozładowania może całkowicie się zatrzymać.
· Wspólna rura lub kolektor. Jedyny punkt, w którym spotykają się chillery, zbiornik i dystrybucja, oraz punkt odniesienia ciśnienia dla każdego zaworu odcinającego zbiornika.
· Zbiornik magazynowy. Sam zbiornik, atmosferyczny lub wewnątrz granicy ciśnieniowej, z dyfuzorem wlotowym, przyrządami poziomu i izolacją.
· Dystrybucja do jednostek końcowych. Pompy, sieć odgałęzień oraz wężownice CRAH lub CRAC, które odbierają ciepło IT i zwracają cieplejszą wodę do kolektora.
Jednostki końcowe nigdy nie mają styczności ze zbiornikiem magazynowania energii cieplnej, dlatego prawidłowa integracja poprawia zachowanie instalacji bez ingerencji w projekt po stronie pomieszczenia.
Rozmieszczenie równoległe i szeregowe
W praktyce występują trzy układy. Wybór zależy od ochrony parownika, dostępnej wysokości podnoszenia i kontroli, jakiej chce operator, a zmiana na papierze jest tania, a na miejscu kosztowna.
Układ | Ścieżka przepływu | Zaleta | Wada |
Równolegle na wspólnym rurociągu | Chillery i zbiornik każdy zasilają kolektor przez zawory odcinające i zwrotne | Ciśnienie w zbiorniku niezależne od ciśnienia parownika | Duży zbiornik wymaga dużego przyłącza |
Szeregowo przed chillerami | Woda powrotna i rozładowanie zbiornika mieszają się przed parownikami | Węższy parownik wchodzi w zakres wahań | Pełny przepływ systemu przechodzi przez dyfuzor |
Równoległe połączenie na wspólnym rurociągu odpowiada większości dużych zbiorników, ponieważ grubość ścianki i konstrukcja króćców pozostają proste, a płaszcz można skontrolować od wewnątrz. Zestaw pomp po stronie dystrybucji pobiera z dowolnej kombinacji wybranej przez układ sterowania.
Szeregowe połączenie powyżej daje jedną realną korzyść: mieszanka w parownikach jest stabilna, co pozwala agregatowi chłodniczemu pracować w pobliżu punktu projektowego. Oznacza to również, że zbiornik magazynowania energii cieplnej musi przepuszczać cały przepływ obiegu, więc dyfuzor i króćce stają się większe.
Logika sterowania i maszyna stanów przekazania
W centrum danych z zbiornikiem magazynowania energii cieplnej układ sterowania traktuje zbiornik jako zmienną stanu, za którą stoi maszyna stanów. Zespoły, które to pomijają, kończą na ładowaniu, gdy budynek potrzebuje chłodu, albo na rozładowywaniu do obiegu, który już go nie potrzebuje.
1. Stan ładowania. Wchodzi się do niego, gdy poziom spadnie poniżej górnego punktu nastawy i zakład jest dostępny. Zakład dąży do dostarczania w zakresie 4-6 °C przy otwartym zaworze ładowania i zamkniętym zaworze rozładowania; ładowanie kończy poziom, a nie zegar.
2. Stan rozładowania. Wchodzi się do niego, gdy zasilanie zbliża się do górnej granicy zakresu lub gdy okno taryfowe czyni to opłacalnym. Zawór rozładowania otwiera się przed podniesieniem punktu nastawy chłodnicy, więc mieszanie odbywa się we wspólnej rurze.
3. Powrót do ładowania. Zbiornik magazynowania energii cieplnej jest napełniany ponownie dopiero po odzyskaniu temperatury przez obieg, co zapobiega mieszaniu ciepłej wody powrotnej z całą powłoką jednocześnie.
Kroki 2 i 3 są źródłem uciążliwych wyłączeń. Otwarty zrzut do ciepłego obiegu i spadki temperatury zasilania, jednostki końcowe żądają większego przepływu, a pompy gonią wartość zadaną, której zbiornik nie może utrzymać.
Orurowanie, zawory i zwarcie
Zbiornik jest tak dobry, jak jego połączenia. Trzy szczegóły odpowiadają za większość niedoborów w działających zakładach.
· Odcięcie i kontrola na każdym połączeniu. Ładowanie, rozładowanie i powrót — każde z nich wymaga po jednym z każdego; bez kontroli pracująca chłodziarka wtłacza ciepłą wodę z powrotem do płaszcza przez nieaktywną ścieżkę.
· Prędkości w króćcach. Utrzymuj orurowanie połączeń w pobliżu 1-2 m/s i pozwól dyfuzorowi rozprowadzić przepływ; wysoka prędkość wlotowa wypłukuje termoklinę i niszczy użyteczną pojemność w jednym cyklu ładowania. Filtry na połączeniach zbiornika również tutaj należą, ponieważ zanieczyszczenia ze świeżej pętli osadzają się w dyfuzorze.
Specyfikacja techniczna
To jest zestaw parametrów, który inżynier właściciela powinien ustalić przed zamówieniem, ponieważ każda linia zmienia listę zaworów lub krzywą pompy.
Pozycja | Typowa wartość lub wybór | Dlaczego jest to określone |
Układ połączeń | Równolegle na wspólnej rurze lub szeregowo zgodnie z analizą zakładu | Określa parametry dysz i liczbę odcięć |
Granica zbiornika | Atmosferyczny montowany na miejscu lub wewnątrz granicy ciśnieniowej systemu | Określa grubość płaszcza, otwory i zabezpieczenia |
Temperatura ładowania i rozładowania | Ładowanie 4-6 °C, rozładowanie 6-8 °C | Utrzymuje temperaturę wlotu IT w zakresie podczas mieszania |
Zakres użytkowego poziomu | Pełny płaszcz minus rezerwa termokliny | Określa użytkowy ułamek, do którego może rościć sobie prawo sterowanie |
Izolacja | Wełna mineralna, bariera pogodowa, ciągła okładzina | Ogranicza zyski ciepła między cyklami |
Przypadek projektu
Nasze zrealizowane prace referencyjne w sektorze wodociągów i kanalizacji obejmują zbiorniki skręcane z ich górnymi obudowami, takie jak instalacja poniżej. Zakres TES dla centrów danych jest projektowany według tych samych standardów.
Podsumowanie przypadku projektu
Projekt | Produkt | Pojemność | Wymiary | Zakończenie |
Chiny (Syczuan) - magazynowanie wody przeciwpożarowej (P-C) | 01 Zbiornik GFS skręcany szkło-emalia | 8 930 m³ łącznie, 2 zbiorniki | 2 × φ19 870 mm × 14 400 mm | Listopad 2023 |
Dwie powłoki tej wielkości zostały dostarczone jako panele fabrycznie powlekane i zmontowane na miejscu, z dostępem i odpowietrzeniem wymaganym dla zbiornika, który musi pozostawać w eksploatacji. To są czynności, które przejmuje zbiornik magazynowania energii cieplnej: obsługa uszczelek, inspekcja wykładziny panel po panelu oraz górna obudowa, która utrzymuje wnętrze w czystości.
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 stali powlekanej szkłem (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.
Skręcana powłoka i górna obudowa
· W konstrukcji skręcanej zbiorniki są dostarczane jako prefabrykowane płyty fabryczne do montażu na miejscu, co ogranicza zakres prac na budowie do skręcania i uszczelniania zamiast wielkogabarytowych prac betonowych lub spawalniczych na miejscu.
· Wierzchy zbiorników mogą być dostarczane jako pokrywy emaliowane, płaskie pokrywy aluminiowe lub aluminiowe dachy kopułowe, dopasowane do obciążenia dachu i obudowy pogodowej pomieszczenia technicznego.
· Program wody przeciwpożarowej w Panamie i wody pitnej w Indonezji (φ42,04 m × 15,2 m, 21 099 m³, 2025-06) pokazują ten sam zakres skręcanej powłoki i aluminiowej kopuły stosowany dla usług wodnych o dużej średnicy.
Często zadawane pytania
P1: Gdzie należy podłączyć zbiornik w centrum danych ze zbiornikiem magazynowania energii cieplnej, przed czy za pompami?
A1: Przed chillerami oznacza, że chillery widzą mieszaninę, a zbiornik widzi pełny przepływ. Przed pompami dystrybucyjnymi umieszcza naczynie po stronie zasilania i wewnątrz granicy ciśnieniowej. Większość dużych naczyni atmosferycznych znajduje się na wspólnej rurze równolegle, co pozwala uniknąć obu tych sytuacji.
P2: Ile zaworów odcinających potrzebuje zbiornik magazynowania energii cieplnej?
A2: Co najmniej jeden na każde połączenie, więc ładowanie, rozładowanie i powrót wymagają po jednym odcięciu i jednym zaworze zwrotnym. Zawory odcinające z napędem silnikowym są zwykle stosowane tam, gdzie maszyna stanów automatycznie przełącza ścieżki, ponieważ zawór ręczny w końcu zostanie pozostawiony w niewłaściwym położeniu.
P3: Co powstrzymuje pracujący chiller przed wpychaniem ciepłej wody do zbiornika?
A3: Zawór zwrotny na każdym połączeniu, wspierany przez odcięcie z napędem silnikowym, które sterowanie zamyka, gdy zbiornik jest wyłączony z eksploatacji. Poluzowanie tego blokady jest częstą przyczyną nagrzewania się płaszcza przez całą noc ładowania.
P4: Czy sterownik potrzebuje wiarygodnego poziomu w zbiorniku?
O4: Tak, najlepiej z redundancją i weryfikacją krzyżową z przepływomierzem instalacji. Pojedynczy punkt pomiaru różnicy ciśnień dryfuje, gdy termoklina go przekroczy, a sterownik wtedy rozpoczyna i zatrzymuje ładowanie w niewłaściwych momentach.
P5: Dlaczego temperatura zasilania spada przy przekazaniu?
A5: Zawór spustowy otwiera się, zanim pętla zdąży się zregenerować, więc zimna woda ze zbiornika spotyka się z ciepłym powrotem we wspólnej rurze i mieszanka spada poniżej wartości zadanej. Zmiana wartości zadanej przed przestawieniem zaworu i utrzymanie 2 K marginesu mieszania pozwala tego uniknąć.
O wyniku decyduje integracja, a nie sam zbiornik. Instalacja centrum danych z magazynowaniem energii cieplnej działa, gdy układ połączeń zostanie ustalony na wczesnym etapie, gdy maszyna stanów obsługuje ładowanie, rozładowanie i powrót w tej kolejności oraz gdy każda dysza ma odcięcie i zawór zwrotny. Ich brak sprawia, że nawet dobrze zbudowane centrum danych z magazynowaniem energii cieplnej dostarcza mniej niż obliczona pojemność użytkowa.
Porozmawiaj z inżynierem
Prześlij nam schemat jednokreskowy, temperatury zasilania i powrotu agregatu chłodniczego, krzywe pomp oraz profil obciążenia IT. Przeanalizujemy z Tobą podłączenie, wskażemy, które umiejscowienie odpowiada Twojej granicy ciśnienia i wysokości podnoszenia, a następnie zwrócimy arkusz specyfikacji zbiornika z listą króćców, zaworami odcinającymi, oprzyrządowaniem poziomu i zakresem górnej obudowy. Omów układ z naszymi inżynierami, zanim harmonogram zaworów zostanie zatwierdzony.
WhatsApp