Tanques TES de Data Centers Hiperescala: Dimensionamento em Escala de Campus
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Tanques TES para Data Centers de Hiperescala: Dimensionamento em Escala de Campus
À escala do campus, o armazenamento térmico é dimensionado a partir do pico diversificado do campus, e não da soma dos picos dos salões, porque os salões não atingem o pico ao mesmo tempo. O número é faseado ao longo das fases, reduzido pelas perdas de interligação, e pode diminuir novamente se a geração ou o armazenamento no local já sustentarem o campus durante o evento da rede que o armazenamento deveria cobrir.
Introdução
Um único salão de dados dimensionou o seu armazenamento de energia térmica em função da sua própria carga e parou. Um campus de hiperescala não tem uma única carga, tem dezenas de salões cujos picos não chegam no mesmo momento, e a questão do armazenamento torna-se uma questão do campus: quanta capacidade total o campus necessita, onde se situa e como é faseada à medida que o local cresce. O edifício já não é a unidade de análise; o campus é.
O que muda à escala do campus
O que muda na escala do campus é a unidade de contabilização. Para um único pavilhão, o armazenamento térmico é dimensionado para o pico de arrefecimento desse pavilhão e para a sua janela tarifária ou de resiliência. Para um campus, os picos dos pavilhões individuais são suavizados pelo facto de não atingirem todos o máximo ao mesmo tempo, e o armazenamento serve o sinal do campus, não o pavilhão mais ruidoso.
A segunda mudança é a infraestrutura entre os tanques e a carga. À escala de um pavilhão, a perda de distribuição resume-se a alguns metros de tubagem; à escala de um campus, é uma rede em anel, energia de bombagem e um sistema de controlo que tem de equilibrar dezenas de ligações, pelo que o volume efetivo que o campus obtém de um tanque é inferior ao nominal. O pensamento à escala de campus também impõe faseamento, porque o campus é construído por fases e o armazenamento tem de chegar com a carga que serve. A economia segue o faseamento: o capital é libertado contra carga que já existe, o que é mais fácil de financiar do que capacidade construída antes de um pavilhão cujo calendário pode atrasar-se, pelo que o plano de armazenamento e o plano de construção são o mesmo plano visto de dois lados.
Diversidade de carga entre pavilhões
A diversidade de carga é a razão pela qual o número do campus é menor do que a soma dos pavilhões. Se cada um dos N pavilhões tem uma carga de arrefecimento de pico P, o pico ingénuo do campus é N vezes P, mas os pavilhões atingem esse pico sob diferentes condições internas, exposições meteorológicas e horários de TI, pelo que o pico simultâneo é N vezes P vezes um fator de diversidade k que é menor que 1.
O fator de diversidade não é adivinhado; ele é obtido a partir dos perfis de carga dos salões, seja medido em uma fase existente ou modelado a partir do plano de implantação de TI, e ele se aperta à medida que os salões se tornam mais uniformes e se afrouxa à medida que eles diferem. O armazenamento que atende ao pico do campus, portanto, escala com k vezes N vezes P, e a economia em relação à soma ingênua é todo o argumento para o dimensionamento em nível de campus em vez da aquisição salão por salão.
Dimensionamento do requisito de armazenamento do campus
O requisito de armazenamento do campus parte da função que o armazenamento desempenha: reduzir uma tarifa de demanda, atravessar um evento da rede ou deslocar o resfriamento para geração fora do horário de pico. Cada função fornece uma energia necessária em kWh de resfriamento, que se converte em um volume de água através da variação de temperatura na qual o armazenamento opera: Volume = Energia / (rho x cp x delta-T), sendo rho a densidade da água, cp seu calor específico e delta-T a diferença de temperatura entre carga e descarga.
Na escala do campus, a energia é o pico diversificado do campus multiplicado pela duração, não a soma das energias dos salões. Em seguida, aplica-se o fator de diversidade e subtrai-se o volume perdido na interconexão e distribuição, o que fornece o volume instalado que o campus deve possuir. O cálculo segue a mesma física de um único salão, mas as entradas são agregados do campus, e a sensibilidade ao fator de diversidade é o número que a equipe financeira deve ver primeiro.
Faseamento e escalonamento dos vasos
Os vasos são escalonados porque o campus também é. Uma primeira fase de salas precisa do primeiro bloco de armazenamento dimensionado para a carga diversificada dessa fase, e as fases posteriores acrescentam blocos à medida que as suas próprias cargas chegam, em vez de comprar o volume total do estado final no primeiro dia e vê-lo ficar parcialmente vazio enquanto o capital não rende nada.
O escalonamento também reduz o risco da estimativa. O fator de diversidade da primeira fase pode ser medido e os blocos posteriores ajustados ao valor observado em vez do modelado, de modo que cada adição corrige a anterior. A contrapartida é que os vasos escalonados precisam de capacidade de interligação para blocos futuros, pelo que o anel principal e as cabeças das bombas são dimensionados para o estado final mesmo quando apenas os primeiros tanques estão instalados, ou a ligação posterior torna-se uma adaptação.
Perdas de interligação e distribuição
As perdas de interconexão e distribuição são a diferença entre a placa de identificação do tanque e o resfriamento que o campus recebe. Bombear a água de armazenamento para salas distantes custa energia que se manifesta como um aumento de temperatura ou uma queda de pressão, e o anel de tubulação perde calor para o ambiente, de modo que parte do resfriamento armazenado nunca chega a uma serpentina.
O efeito no dimensionamento é duplo: você adiciona margem ao volume do campus para cobrir a perda, e pode optar por localizar o armazenamento mais perto das salas que ele atende, em vez de em uma única fazenda central, trocando terreno e obras civis por menor perda de distribuição. A perda de distribuição é estimada a partir do comprimento do anel, da vazão e do padrão de isolamento, e é uma linha no cálculo do campus, não uma nota de rodapé, porque nas distâncias do campus ela deixa de ser desprezível.
Restrições do local: pegada, acesso e logística
As restrições do local decidem o layout tanto quanto a energia. Uma fazenda de armazenamento central precisa de uma pegada e de uma classificação de carga de piso ou laje para tanques cheios de água, além de acesso para guindaste e caminhão para entrega e os blocos posteriores. Um layout distribuído precisa dessas mesmas coisas em vários locais menores e da interconexão entre eles.
A logística é a parte que surpreende primeiro os planejadores de campus: alguns tanques grandes chegam em um pequeno número de içamentos pesados, enquanto muitos tanques pequenos multiplicam as entregas e os fechamentos de vias. A pegada por unidade de energia armazenada geralmente é melhor para tanques grandes, mas o local pode não ter a única plataforma livre, então a restrição passa a ser qual configuração se encaixa no terreno que o campus realmente tem, e não qual é teoricamente mais eficiente.
Quando a geração no local muda a resposta
A geração no local muda a resposta quando o armazenamento foi dimensionado para suportar um evento da rede que a geração no local já cobre. Se o campus tiver geração atrás do medidor ou bateria suficiente para sustentar a carga de refrigeração durante a interrupção ou o pico de preço, o armazenamento térmico dimensionado para esse mesmo evento é parcialmente redundante.
A decisão não é eliminar o armazenamento, mas realocá-lo. O armazenamento que servia à resiliência pode encolher, enquanto o armazenamento que serve à gestão da carga de demanda em um sinal diferente cresce, de modo que o volume total do campus se desloca em vez de desaparecer. O limiar é o ponto em que o recurso no local cobre a função do armazenamento por mais tempo no ano do que o armazenamento o faz economicamente, e isso é uma comparação de despacho, não uma regra empírica.
Apresentando o caso do campus
Apresentar o caso do campus significa mostrar à equipe financeira o número e a sensibilidade por trás dele. O gráfico central é o pico diversificado do campus versus a soma ingênua dos halls, com o fator de diversidade como alavanca, seguido pelo plano de volume escalonado, a margem para perdas de distribuição e a compensação da geração no local.
O caso vence quando é expresso como um cálculo defensável em vez de uma alegação de capacidade: declare a demanda, o delta-T, o fator de diversidade e sua fonte, a margem de perdas e o escalonamento, e mostre como o volume se altera se qualquer um dos insumos mudar. Esse é o documento que um revisor pode aprovar e um auditor pode revisitar, e é o que transforma uma intuição de campus em um número de capital.
Planilha de Dimensionamento do Campus: Insumo, Base, Efeito no Volume
Insumo | Base | Efeito no volume |
Carga de pico do salão P | Modelado ou medido por salão | Dimensiona a soma |
Número de salas N | Plano de implantação do campus | Dimensiona a soma |
Fator de diversidade k | A partir dos perfis de carga das salas | Reduz o pico abaixo de N x P |
Duração | Definição de dever | Multiplica a energia |
Delta-T | Carga e descarga do armazenamento | Inverso em volume |
Perda de distribuição | Comprimento do anel, caudal, isolamento | Adiciona margem |
Compensação no local | A geração cobre a demanda | Realoca o volume |
Critérios de decisão de escalonamento: Pergunta, Gatilho, Ação
Pergunta | Gatilho | Ação |
Correspondência de fases | Salas construídas em fases | Volume da fase com carga |
Diversidade conhecida | Primeira fase medida | Ajustar blocos posteriores |
Pad único | Existe um local claro | Tanques grandes centrais |
Distribuído | Nenhuma plataforma única | Vários locais menores |
A geração cobre a função | Recurso no local presente | Armazenamento de resiliência à redução |
Perda alta | Ramal de anel longo | Localizar salões mais próximos |
Referência do Projeto
Nenhum registro de projeto verificado corresponde a este tópico em escala de campus na biblioteca. Em vez de apresentar um caso inventado, este artigo baseia-se na análise técnica, na estrutura de seleção e na planilha de dimensionamento do campus apresentada abaixo para fundamentar a decisão de armazenamento.
Sobre Center Enamel
A Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) projeta e fabrica tanques de armazenamento de aço aparafusado, tanques de aço soldado, tanques com revestimento epóxi fundido, tanques galvanizados, vasos de aço inoxidável, vasos de pressão, telhados de cúpula geodésica de alumínio e telhados flutuantes. A empresa possui mais de 30 anos de experiência em produção e já forneceu equipamentos para projetos em mais de 100 países. Os telhados de cúpula geodésica de alumínio são projetados e fabricados de acordo com a API 650 Apêndice G, AWWA D108, o Manual de Design em Alumínio, ASCE 7 e IBC, e a empresa desenvolveu e exportou um telhado de cúpula de alumínio com 72 m de diâmetro em 2023. Engenharia, fabricação, revestimento, controle de qualidade e serviço em campo são tratados como um único escopo, e é por isso que os desenhos, a base de cálculo e o hardware entregue podem ser reconciliados entre si.
Perguntas frequentes
Como o dimensionamento do TES é diferente em hiperescala?
Ele é dimensionado a partir do pico diversificado do campus, e não da soma dos picos individuais das salas, porque as salas não atingem a carga máxima todas ao mesmo tempo. Aplica-se um fator de diversidade à carga agregada das salas, converte-se a energia resultante em um volume de água por meio da variação de temperatura do armazenamento e, em seguida, considera-se as perdas de interconexão e distribuição. A unidade de análise é o sinal do campus, portanto o armazenamento atende ao pico suavizado que todo o site realmente vê.
Quanto armazenamento um campus de hiperescala precisa?
Não existe um valor único; é a carga de arrefecimento máxima diversificada do campus multiplicada pela duração necessária, convertida em volume por Volume = Energia / (rho x cp x delta-T). À escala do campus, a energia utiliza o fator de diversidade entre os edifícios, não a soma dos edifícios, e o volume instalado acrescenta uma margem para perdas de interligação e distribuição. O número é determinado pela carga, pela variação de temperatura e pela diversidade observada ou modelada, pelo que é calculado por campus em vez de ser indicado.
Os tanques devem ser instalados por fases?
Sim, e por duas razões: o campus é construído em fases, pelo que o armazenamento deve chegar com a carga que serve, e o faseamento permite medir o fator de diversidade na primeira fase e ajustar os blocos posteriores ao valor observado. Compre o primeiro bloco para a carga diversificada da primeira fase e adicione blocos à medida que os pavilhões entram em funcionamento. A interligação e as bombas são dimensionadas para o estado final, mesmo quando apenas os primeiros tanques estão instalados.
Como é que as perdas de interligação afetam o armazenamento do campus?
As perdas de interligação e distribuição reduzem o volume efetivo que o campus recebe: o bombeamento consome energia que aparece como perda de temperatura ou pressão, e a rede principal em anel perde calor para o ambiente. Você adiciona uma margem ao volume do campus para cobrir isso, e pode colocar o armazenamento mais próximo dos pavilhões que ele atende para reduzir a perda ao custo de mais obras civis distribuídas. A perda é estimada a partir do comprimento do anel, da vazão e do isolamento e é uma linha no cálculo do campus, não negligenciável nas distâncias do campus.
Que pegada precisa o armazenamento à escala do campus?
A pegada depende de o armazenamento ser centralizado ou distribuído. Uma central de armazenamento precisa de uma base e de uma classificação de carga do piso ou laje para tanques cheios de água, além de acesso para gruas e camiões; o armazenamento distribuído precisa do mesmo em vários locais mais pequenos, além da interligação. Os tanques grandes costumam proporcionar uma melhor pegada por unidade armazenada, mas exigem uma base livre, enquanto muitos tanques pequenos multiplicam as entregas. O local que o campus realmente tem, e não a eficiência teórica, define o layout.
Quando é que a geração no local torna o armazenamento redundante?
A geração no local torna o armazenamento redundante quando o armazenamento foi dimensionado para atravessar um evento da rede que o recurso no local já cobre. Se a geração atrás do medidor ou a bateria suporta a carga de refrigeração durante a interrupção ou o pico de preço, o armazenamento térmico para esse mesmo evento é parcialmente redundante. O campus então realoca o volume em vez de excluí-lo, reduzindo o armazenamento de resiliência e ampliando o armazenamento para encargos de demanda, decidido por uma comparação de despacho no limiar em que o recurso no local cobre a demanda por mais tempo no ano.
Como apresentar um caso de armazenamento para o campus?
Apresente-o como um cálculo defensável: pico do campus diversificado versus a soma ingênua dos halls com o fator de diversidade como alavanca, o plano de volume escalonado, a margem de perda de distribuição e a compensação por geração no local. Declare a demanda, o delta-T, o fator de diversidade e sua fonte, a margem de perda e o escalonamento, e mostre como o volume se altera se qualquer entrada mudar. Um revisor pode aprovar isso e um auditor pode revisitar, o que é o que transforma uma intuição de campus em um número de capital.
À escala do campus, o número do armazenamento térmico é um agregado, não um múltiplo. O pico diversificado do campus, obtido através da variação de temperatura do armazenamento e corrigido para as perdas de interligação e distribuição, dá o volume que o local deve possuir, e escalonar esse volume com as fases de construção mantém o capital a trabalhar em vez de ficar parado. O caso do campus ganha-se mostrando a sensibilidade, não afirmando uma capacidade: o fator de diversidade e a sua fonte, a margem de perdas, o escalonamento e a compensação da geração no local. Quando a geração atrás do contador já cobre um serviço de armazenamento, o volume realoca-se em vez de desaparecer. Envie-nos os perfis de carga do pavilhão, o serviço e as restrições do local, e devolveremos um cálculo de armazenamento do campus com o escalonamento e a margem de perdas explicitados.
Fale com nossa equipe de engenharia
Envie a demanda, a base de volume, o código aplicável e as restrições do local, e nossa equipe de engenharia retornará com uma especificação que um fornecedor pode precificar e um revisor pode aprovar. Também lhe diremos claramente quando um tipo diferente de tanque ou um escopo diferente for a melhor resposta.
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