Термические накопители TES для гипермасштабных центров обработки данных: расчёт размера на уровне кампуса
Создано Сегодня
Резервуары TES для гипермасштабных дата-центров: выбор размера в масштабе кампуса
В масштабе кампуса тепловое хранилище рассчитывается исходя из диверсифицированного пика кампуса, а не из суммы пиков отдельных залов, поскольку залы не достигают пика одновременно. Значение разбивается по этапам, уменьшается на потери в соединительных сетях и может снова сократиться, если местная генерация или хранилище уже обеспечивают прохождение кампусом того события в электросети, для покрытия которого предназначалось хранилище.
Введение
Один дата-зал рассчитал своё тепловое хранилище исходя из собственной нагрузки и на этом остановился. Гипермасштабный кампус не имеет одной нагрузки — у него десятки залов, пики которых не наступают в один момент, и вопрос хранилища становится вопросом кампуса: сколько суммарной ёмкости нужно кампусу, где она размещается и как она разбивается по этапам по мере роста площадки. Единицей анализа больше не является здание; это кампус.
Что меняется в масштабе кампуса
Что меняется в масштабе кампуса — так это единица учёта. Для одного зала тепловой аккумулятор рассчитывается под пик охлаждения этого зала и его тарифное или резервное окно. Для кампуса пики отдельных залов сглаживаются тем, что они не все достигают максимума одновременно, и накопитель обслуживает сигнал кампуса, а не самый громкий зал.
Второе изменение касается инфраструктуры между резервуарами и нагрузкой. В масштабе зала потери при распределении составляют несколько метров трубы; в масштабе кампуса это кольцевая магистраль, энергия насосов и система управления, которая должна балансировать десятки подключений, поэтому эффективный объём, который кампус фактически получает от резервуара, меньше номинального. Мышление в масштабе кампуса также вынуждает к поэтапности, поскольку кампус строится очередями, и накопитель должен появляться вместе с обслуживаемой им нагрузкой. Экономика следует за этапностью: капитал высвобождается под уже существующую нагрузку, которую легче финансировать, чем мощность, построенную заранее под зал, чей график может сдвинуться, поэтому план накопителя и план строительства — это один и тот же план, рассматриваемый с двух сторон.
Разнообразие нагрузок между залами
Разнообразие нагрузок — причина того, что показатель кампуса меньше суммы по залам. Если каждый из N залов имеет пиковую нагрузку охлаждения P, наивный пик кампуса составляет N умножить на P, но залы достигают этого пика при разных внутренних условиях, погодных воздействиях и графиках ИТ, поэтому одновременный пик равен N умножить на P умножить на коэффициент разнообразия k, который меньше 1.
Коэффициент разнородности не угадывается; он берётся из профилей нагрузки залов, либо измеренных на существующей фазе, либо смоделированных по плану развёртывания ИТ, и он ужесточается по мере того, как залы становятся более однородными, и ослабляется по мере того, как они различаются. Таким образом, хранилище, обслуживающее пик кампуса, масштабируется как k умножить на N умножить на P, и экономия по сравнению с наивной суммой является всем аргументом в пользу планирования на уровне кампуса, а не закупок зал за залом.
Расчёт потребности кампуса в системе хранения
Потребность кампуса в системе хранения определяется задачей, которую выполняет накопитель: снижение платы за мощность, прохождение события в энергосети или перенос охлаждения на генерацию в непиковые часы. Каждая задача задаёт требуемую энергию в кВт·ч охлаждения, которая переводится в объём воды через температурный диапазон, в котором работает накопитель: Объём = Энергия / (rho x cp x delta-T), где rho — плотность воды, cp — её удельная теплоёмкость, а delta-T — разность температур между зарядом и разрядом.
В масштабе кампуса энергия равна диверсифицированному пику кампуса, умноженному на длительность, а не сумме энергий отдельных залов. Затем применяется коэффициент диверсификации и вычитается объём, потерянный на межсоединениях и распределении, что даёт установленный объём, которым должен обладать кампус. Расчёт основан на той же физике, что и для одного зала, но входными данными являются агрегаты кампуса, и чувствительность к коэффициенту диверсификации — это число, которое финансовая команда должна увидеть в первую очередь.
Поэтапное размещение и ввод резервуаров
Резервуары размещаются поэтапно, поскольку кампус строится поэтапно. Для первой очереди залов требуется первый блок хранения, рассчитанный на диверсифицированную нагрузку этой очереди, а последующие очереди добавляют блоки по мере поступления их собственных нагрузок, вместо того чтобы закупать весь конечный объём в первый день и наблюдать, как он частично пустует, пока капитал не приносит дохода.
Поэтапность также снижает риски оценки. Коэффициент разнородности для первой очереди можно измерить, а последующие блоки настроить по наблюдаемому значению вместо модельного, так что каждое добавление корректирует предыдущее. Компромисс в том, что поэтапно вводимые резервуары требуют пропускной способности соединений для будущих блоков, поэтому кольцевая магистраль и напоры насосов рассчитаны на конечное состояние, даже когда установлены только первые резервуары, иначе последующее подключение превратится в модернизацию.
Потери на соединениях и распределении
Потери при соединении и распределении — это разница между паспортной мощностью резервуара и охлаждением, которое получает кампус. Перекачка воды из хранилища в удалённые залы требует энергии, что проявляется в повышении температуры или падении давления, а кольцо труб теряет тепло в окружающую среду, поэтому часть запасённого холода так и не доходит до теплообменника.
Влияние на выбор размера двоякое: вы добавляете запас к объёму кампуса для покрытия потерь и можете выбрать размещение хранилища ближе к обслуживаемым залам, а не в одном центральном парке, обменивая землю и строительные работы на снижение потерь при распределении. Потери при распределении оцениваются по длине кольца, расходу и стандарту изоляции, и это отдельная строка в расчёте кампуса, а не сноска, поскольку на расстояниях кампуса они уже не пренебрежимо малы.
Ограничения площадки: занимаемая площадь, доступ и логистика
Ограничения площадки определяют компоновку в той же мере, что и энергия. Централизованная ферма хранения требует площади и оценки нагрузки на пол или плиту для полностью заполненных водой резервуаров, а также доступа для крана и грузовиков для доставки и последующих блоков. Распределённая компоновка требует тех же условий на нескольких меньших площадках и взаимосвязи между ними.
Логистика — это та часть, которая удивляет планировщиков кампусов в первую очередь: несколько больших резервуаров прибывают за небольшое число тяжёлых подъёмов, тогда как множество малых умножает количество доставок и перекрытий дорог. Площадь на единицу запасаемой энергии обычно лучше у больших резервуаров, но на площадке может не оказаться единой свободной площадки, поэтому ограничением становится то, какая конфигурация подходит для земли, которая реально есть у кампуса, а не то, какая теоретически наиболее эффективна.
Когда локальная генерация меняет ответ
Локальная генерация меняет ответ, когда накопитель был рассчитан на прохождение события в сети, которое локальная генерация уже покрывает. Если у кампуса достаточно генерации за счётчиком или батареи, чтобы провести охлаждающую нагрузку через отключение или скачок цен, то тепловой накопитель, рассчитанный на то же событие, частично избыточен.
Решение состоит не в том, чтобы удалить хранилище, а в том, чтобы перераспределить его. Хранилище, которое обеспечивало устойчивость, может сократиться, в то время как хранилище, которое обслуживает управление пиковым спросом по другому сигналу, растёт, поэтому общий объём кампуса перемещается, а не исчезает. Порог — это точка, в которой локальный ресурс покрывает обязанность хранилища в течение большей части года, чем это экономически выгодно делать хранилищу, и это сравнение диспетчеризации, а не эмпирическое правило.
Представление кейса кампуса
Представление кейса кампуса означает показать финансовой команде цифру и чувствительность за ней. Основной график — это диверсифицированный пик кампуса в сравнении с наивной суммой по залам, с коэффициентом диверсификации в качестве рычага, за которым следуют поэтапный план объёмов, допуск на потери при распределении и компенсация за счёт локальной генерации.
Дело выигрывает, когда оно выражено как защищаемый расчёт, а не как заявление о мощности: укажите нагрузку, дельту-T, коэффициент разнородности и его источник, допуск на потери и этапность, и покажите, как изменяется объём, если изменится любой из входных параметров. Именно такой документ рецензент может утвердить, а аудитор — перепроверить, и именно он превращает интуицию кампуса в капитальную цифру.
Рабочий лист расчёта кампуса: входные данные, обоснование, влияние на объём
Входные данные | Обоснование | Влияние на объём |
Пиковая нагрузка зала P | Смоделированная или измеренная для каждого зала | Масштабирует сумму |
Количество залов N | План развертывания кампуса | Масштабирует сумму |
Коэффициент разнообразия k | Из профилей нагрузки залов | Снижает пик ниже N x P |
Продолжительность | Определение нагрузки | Умножает энергию |
Delta-T | Заряд и разряд накопителя | Обратная величина по объёму |
Потери при распределении | Длина кольца, расход, изоляция | Добавляет запас |
Компенсация за счёт собственной генерации | Генерация покрывает нагрузку | Перераспределяет объём |
Критерии поэтапного решения: вопрос, триггер, действие
Вопрос | Триггер | Действие |
Соответствие этапам | Залы, построенные поэтапно | Объём этапа с нагрузкой |
Разнородность известна | Первая фаза измерена | Настроить последующие блоки |
Единая площадка | Существует одна чёткая площадка | Центральные большие резервуары |
Распределённые | Нет единой площадки | Несколько объектов меньшего размера |
Генерация покрывает обязанность | Наличие местного ресурса | Резервное хранение на случай сокращения |
Высокие потери | Длинная кольцевая магистраль | Разместить ближе к залам |
Ссылка на проект
В библиотеке нет проверенной записи проекта, соответствующей этой теме масштаба кампуса. Вместо того чтобы представлять вымышленный случай, данная статья опирается на технический анализ, структуру выбора и рабочий лист расчёта кампуса, приведённые ниже, для обоснования решения о хранении.
О Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) проектирует и изготавливает сборные резервуары из болтовых стальных конструкций, сварные стальные резервуары, резервуары с эпоксидным покрытием методом наплавления, оцинкованные резервуары, сосуды из нержавеющей стали, сосуды под давлением, алюминиевые геодезические купольные крыши и плавающие крыши. Компания имеет более чем 30-летний производственный опыт и поставляла оборудование для проектов в более чем 100 странах. Алюминиевые геодезические купольные крыши проектируются и изготавливаются в соответствии с API 650 Приложение G, AWWA D108, Руководством по проектированию алюминиевых конструкций, ASCE 7 и IBC, а в 2023 году компания разработала и экспортировала алюминиевую купольную крышу диаметром 72 м. Проектирование, изготовление, нанесение покрытий, контроль качества и сервис на месте выполняются в рамках единого объёма работ, что обеспечивает взаимную согласованность чертежей, расчётной базы и поставленного оборудования.
Часто задаваемые вопросы
Чем отличается расчет мощности TES в гипермасштабе?
Он рассчитывается по диверсифицированному пику кампуса, а не по сумме пиков отдельных залов, поскольку залы не все одновременно достигают максимальной нагрузки. Вы применяете коэффициент разнообразия к агрегированной нагрузке залов, преобразуете полученную энергию в объем воды через колебание температуры хранения, а затем учитываете потери на межсоединениях и распределении. Единицей анализа является сигнал кампуса, поэтому накопитель обслуживает сглаженный пик, который фактически видит весь объект.
Сколько хранилища нужно гипермасштабному кампусу?
Единого значения нет; это диверсифицированная пиковая нагрузка охлаждения кампуса, умноженная на требуемую продолжительность, преобразованная в объём по формуле Объём = Энергия / (rho x cp x delta-T). В масштабе кампуса энергия использует коэффициент диверсификации по корпусам, а не сумму по корпусам, а установленный объём добавляет запас на потери в соединительных сетях и распределении. Значение определяется нагрузкой, колебанием температуры и наблюдаемой или смоделированной диверсификацией, поэтому оно рассчитывается для каждого кампуса отдельно, а не приводится как справочное.
Следует ли устанавливать резервуары поэтапно?
Да, и по двум причинам: кампус строится поэтапно, поэтому накопитель должен появляться вместе с нагрузкой, которую он обслуживает, а поэтапный ввод позволяет измерить коэффициент несовпадения максимумов на первом этапе и настроить последующие блоки под наблюдаемое значение. Покупайте первый блок под совмещённую нагрузку первого этапа и добавляйте блоки по мере ввода корпусов в эксплуатацию. Мощность соединений и насосов рассчитана на конечное состояние, даже когда установлены только первые резервуары.
Как потери в соединительных линиях влияют на накопитель кампуса?
Потери при передаче и распределении уменьшают эффективный объём, получаемый кампусом: перекачка затрачивает энергию, которая проявляется как потеря температуры или давления, а магистральное кольцо отдаёт тепло окружающей среде. Вы добавляете запас к объёму кампуса, чтобы покрыть это, и можете разместить хранилище ближе к обслуживаемым корпусам, чтобы сократить потери ценой более распределённых инженерных сетей. Потери оцениваются по длине кольца, расходу и изоляции и являются строкой в расчёте кампуса, не пренебрежимо малой на расстояниях кампуса.
Какой след требуется для накопителей энергии в масштабе кампуса?
След зависит от того, централизовано ли хранение или распределено. Централизованная площадка требует площадки и плиты или оценки нагрузки на пол для полностью заполненных водой резервуаров, а также доступа для крана и грузовиков; распределённое хранение требует того же на нескольких меньших площадках плюс межсоединения. Большие резервуары обычно дают лучший след на единицу хранения, но требуют одной чистой площадки, тогда как множество малых резервуаров увеличивает количество поставок. Планировку определяет фактически имеющаяся у кампуса площадка, а не теоретическая эффективность.
Когда собственная генерация делает накопитель избыточным?
Генерация на месте делает накопитель избыточным, когда накопитель был рассчитан на то, чтобы пережить событие в сети, которое уже покрывается местным ресурсом. Если генерация за счётчиком или батарея несёт нагрузку охлаждения через перерыв в электроснабжении или скачок цен, тепловой накопитель для того же события частично избыточен. Тогда кампус перераспределяет объём, а не удаляет его, сокращая накопитель для устойчивости и наращивая накопитель для платы за мощность, что определяется сравнением диспетчеризации на пороге, где местный ресурс покрывает нагрузку большую часть года.
Как представить обоснование накопителя для кампуса?
Представьте это как обоснованный расчёт: диверсифицированный пик кампуса против наивного суммирования по залам с коэффициентом разнообразия в качестве рычага, поэтапный план объёмов, допуск на потери при распределении и компенсацию за счёт собственной генерации. Укажите нагрузку, дельту-T, коэффициент разнообразия и его источник, допуск на потери и этапность, и покажите, как меняется объём при изменении любого входного параметра. Рецензент может это утвердить, а аудитор — вернуться к этому, и именно это превращает интуицию о кампусе в капитальную цифру.
В масштабе кампуса число теплового накопления является агрегатом, а не кратным. Диверсифицированный пик кампуса, взятый через колебание температуры накопления и скорректированный на потери в межсоединениях и распределении, даёт объём, которым площадка должна владеть, а поэтапное введение этого объёма в соответствии с фазами строительства позволяет капиталу работать, а не простаивать. Дело кампуса выигрывается демонстрацией чувствительности, а не утверждением о мощности: коэффициент разнообразия и его источник, допуск на потери, поэтапность и компенсация за счёт собственной генерации. Там, где генерация за счёт счётчика уже покрывает обязанность по накоплению, объём перераспределяется, а не исчезает. Пришлите нам профили нагрузки залов, обязанность и ограничения площадки, и мы вернём расчёт накопления для кампуса с явно указанными поэтапностью и допуском на потери.
Свяжитесь с нашей инженерной командой
Отправьте нагрузку, основу для расчёта объёма, действующие нормы и ограничения площадки, и наша инженерная команда вернётся со спецификацией, которую поставщик сможет оценить, а рецензент — утвердить. Мы также прямо скажем вам, когда другой тип резервуара или другой объём работ будет лучшим решением.
WhatsApp