TES ٹینک: ڈیٹا سینٹر کولنگ میں تھرمل اسٹوریج کے لیے ایک فوری حوالہ
سائنچ کی آج
TES ٹینکس: ڈیٹا سینٹر کولنگ میں تھرمل اسٹوریج کے لیے ایک فوری حوالہ
ایک TES ٹینک کولنگ کو یا تو سٹریٹیفائیڈ ٹھنڈے پانی میں محسوس حرارت کے طور پر، یا برف میں مخفی حرارت کے طور پر، یا فیز-چینج میٹیریل میں مخفی حرارت کے طور پر ذخیرہ کرتا ہے، اور یہ چلر پلانٹ کو چوٹی کی طلب کم کرنے یا کسی واقعے سے گزرنے دیتا ہے؛ صحیح آرکیٹیکچر دستیاب درجہ حرارت لفٹ، جگہ اور اس ڈیوٹی سے منتخب کیا جاتا ہے جو اسٹوریج کو انجام دینی ہوتی ہے۔
تعارف
ڈیٹا سینٹر کولنگ پلانٹ میں تھرمل انرجی اسٹوریج (TES) ایک ٹینک ہے جو کولنگ کو اس وقت ذخیرہ کرتا ہے جب یہ سستا یا وافر ہو اور اسے واپس اس وقت دیتا ہے جب لوڈ یا ٹیرف اس کا تقاضا کرے۔ یہ زیادہ تر کولنگ پلانٹس کے پاس چوٹی کی برقی طلب کم کرنے اور جنریٹر ایندھن کے بغیر گرڈ واقعے سے گزرنے کا سب سے بڑا واحد ذریعہ ہے، اور یہ ان چلرز کے ساتھ کام کرتا ہے جو آپ کے پاس پہلے سے موجود ہیں بجائے انہیں بدلنے کے۔
یہ ایک مختصر حوالہ ہے، کوئی ڈیزائن مینوئل نہیں۔ یہ آپ کو بتاتا ہے کہ TES ٹینک کیا ہے، عام استعمال میں تین آرکیٹیکچرز اور ہر ایک کی وضاحت کرنے والے اعداد، ذخیرہ کاری چلر پلانٹ کو کیسے نئی شکل دیتی ہے، اس کی لاگت کتنی ہے اور کیا واپسی ہوتی ہے، وہ کیسز جہاں یہ کرنا قابلِ قدر نہیں، اور وہ سوالات جو آپ کو سرمایہ لگانے سے پہلے کسی ماہر کے پاس لے جانے چاہئیں۔ طبعی بنیاد ASHRAE Handbook ہے؛ ذخیرہ کاری ٹینکوں کی کارکردگی جانچ IAPMO کے شائع کردہ یکساں جانچ کے طریقہ کار کی پیروی کرتی ہے۔
جب آپ رہنمائی حاصل کر رہے ہوں تو پہلے یہ پڑھیں، پھر آخر میں دیے گئے سوالات اس انجینئر کے پاس لے جائیں جو اصل ٹینک کا سائز متعین کرے گا۔
ایک پیراگراف میں TES ٹینک کیا ہے
TES ٹینک کولنگ صلاحیت کا ذخیرہ ہے، اس کا پیدا کرنے والا نہیں۔ یہ کسی سیال کا ایک حجم ایسے درجہ حرارت پر رکھتا ہے جو پلانٹ کے لیے مفید ہو، جسے چلرز اس وقت چارج کرتے ہیں جب فالتو صلاحیت یا سستی بجلی دستیاب ہو، اور جب بوجھ یا ٹیرف کا تقاضا ہو تو اسے کولنگ کوائل یا ڈسٹری بیوشن میں ڈسچارج کیا جاتا ہے۔ ٹینک خود کوئی کولنگ نہیں کرتا؛ یہ کولنگ بننے کے وقت کو اس کے استعمال کے وقت سے الگ کر دیتا ہے۔
ڈیٹا سینٹر کے لیے اس کی قدر دوہری ہے۔ آپریشنل طور پر یہ پلانٹ کو گرڈ کی خلل یا چلر کی خرابی کے دوران ان منٹوں یا گھنٹوں تک سہارا دیتا ہے جنہیں حرارتی کمیت پورا کر سکتی ہے، اور معاشی طور پر یہ چلرز کو رات کے وقت یا آف پیک ٹیرف کے دوران چلنے دیتا ہے تاکہ ٹینک بھرا جائے، پھر دن کے وقت زیادہ سے زیادہ برقی طلب کو کم یا اس سے بچا جائے۔ ٹینک چلرز اور بوجھ کے درمیان وقت کے لحاظ سے بفر ہے، نہ کہ صرف بہاؤ کے لحاظ سے جیسے بفر ٹینک ہوتا ہے۔
تین آرکیٹیکچرز
تین فن تعمیرات غالب ہیں۔ سطحی ٹھنڈے پانی کا ذخیرہ سب سے سادہ ہے: پانی کا ایک اونچا ٹینک جو نچلے حصے میں ٹھنڈا اور اوپری حصے میں گرم چارج کیا جاتا ہے، جسے تھرموکلائن الگ کرتا ہے، چنانچہ پلانٹ نچلے حصے سے ٹھنڈا پانی لیتا ہے اور اوپری حصے میں گرم واپس کرتا ہے۔ یہ چند ڈگری کے معمولی درجہ حرارت کے فرق پر چلتا ہے اور عام پانی کو بطور میڈیم استعمال کرتا ہے۔
آئس اسٹوریج پگھلنے کی اویکت حرارت استعمال کرتا ہے: فی حجم توانائی کی کثافت پانی سے کہیں زیادہ ہوتی ہے، اسے آئس-آن-کوئل کے طور پر بنایا جاتا ہے جہاں برائن گزرنے والی نلیوں کے گرد برف بنتی ہے، یا ایک متحرک ہارویسٹر کے طور پر جو برف کو الگ سے بناتا اور ذخیرہ کرتا ہے۔ فیز-چینج میٹیریل اسٹوریج دونوں کے درمیان آتا ہے، جو ایک نمک یا یوٹیکٹک استعمال کرتا ہے جو منتخب درجہ حرارت پر پگھلتا اور جمتا ہے، جس سے مقررہ نقطے پر اویکت اسٹوریج ملتی ہے لیکن برف کی مطلوبہ انتہائی کم برائن درجہ حرارت کے بغیر۔
وہ اعداد جو ہر آرکیٹیکچر کی تعریف کرتے ہیں
ہر آرکیٹیکچر کی وضاحت کرنے والے اعداد و شمار انرجی ڈینسٹی اور اسے درکار درجہ حرارت کی لفٹ ہیں۔ اسٹریٹیفائیڈ چلڈ واٹر ڈیلٹا-T کے فی ڈگری سیلسیس فی مکعب میٹر تقریباً 1.16 kWh ذخیرہ کرتا ہے (rho x cp x delta-T)، لہٰذا 5 ڈگری سیلسیس (9 ڈگری فارن ہائیٹ) کی تبدیلی تقریباً 5.8 kWh/m3 دیتی ہے، اور ٹینک بڑا ہوتا ہے لیکن چلرز عام چلڈ واٹر درجہ حرارت پر رہتے ہیں۔
برف نقطۂ انجماد پر تقریباً 93 kWh/m3 پوشیدہ حرارت ذخیرہ کرتی ہے، اس لیے اسی توانائی کے لیے ٹینک کہیں چھوٹا ہوتا ہے، لیکن چلرز کو 0 ڈگری سینٹی گریڈ (32 ڈگری فارن ہائیٹ) یا اس سے کم درجہ حرارت کا نمکین پانی بنانا پڑتا ہے، جس سے لفٹ اور کارکردگی پر خرچ آتا ہے۔ فیز-چینج میٹیریل اپنے پگھلنے کے درجہ حرارت پر ذخیرہ کرتا ہے، عام طور پر دسیوں kWh/m3، دونوں انتہاؤں کے درمیان۔ انتخاب ٹینک کے حجم، چلر لفٹ اور اس درجہ حرارت کا سودا ہے جو ڈسٹری بیوشن قبول کر سکے۔ انتخاب شاذ و نادر ہی اس بارے میں ہوتا ہے کہ فی مکعب میٹر سب سے زیادہ توانائی کون ذخیرہ کرتا ہے، کیونکہ پلانٹ عام طور پر ٹینک کے لیے جگہ بنا سکتا ہے؛ یہ اس چلر لفٹ کے بارے میں ہوتا ہے جس کا منتخب کردہ فن تعمیر تقاضا کرتا ہے اور اس ڈسٹری بیوشن درجہ حرارت کے بارے میں جسے موجودہ کوائلز واقعی قبول کریں گی۔
یہ چلر پلانٹ کو کیسے بدلتا ہے
اسٹوریج چلر پلانٹ کو اس طرح بدلتی ہے کہ اسے فوری لوڈ کے بجائے ٹینک کے خلاف چلنے دیتی ہے۔ چارج موڈ میں چلرز ٹینک کو بھرتے ہیں، جس کا سائز چارج ونڈو کے دوران اوسط لوڈ کے مطابق ہوتا ہے نہ کہ زیادہ سے زیادہ لوڈ کے مطابق، لہٰذا ایک چھوٹا یا سست چلر پلانٹ اسٹوریج کے بغیر ممکنہ صلاحیت سے زیادہ بڑا زیادہ سے زیادہ لوڈ پورا کر سکتا ہے۔
ڈسچارج موڈ میں ٹینک کولنگ کا کچھ حصہ یا سارا حصہ فراہم کرتا ہے، لہٰذا چلرز کو پیک یا ایونٹ کے دوران تھروٹل یا بند کیا جا سکتا ہے۔ پلانٹ کنٹرول کو ایک درجہ آزادی ملتا ہے: کولنگ کب بنائی جائے اور کب استعمال کی جائے، یہ ٹیرف، گرڈ سگنل یا ریزیلیئنس پلان سے طے ہوتا ہے نہ کہ لائیو کوائل ڈیمانڈ سے۔ یہی آزادی اصل اثاثہ ہے؛ ٹینک وہ ہارڈ ویئر ہے جو اسے تھامے رکھتا ہے۔
اس کی لاگت کتنی ہے اور کتنی بچت ہوتی ہے
اس کی لاگت میں ٹینک، اضافی پمپ اور ڈسٹری بیوشن، اور اسے چارج اور ڈسچارج کرنے کے کنٹرولز شامل ہیں؛ اس سے جو بچت ہوتی ہے وہ پیک برقی ڈیمانڈ، اس سے وابستہ ڈیمانڈ چارج، اور بعض مارکیٹوں میں جنریٹر سے بچنے یا اس کا ایندھن کم کرنے کی صلاحیت ہے۔ منافع ٹیرف کے ڈھانچے اور اس بات کا فعل ہے کہ پیک واقعی کتنی بار کم کیا جاتا ہے، کوئی مقررہ فیصد نہیں۔
سچی بات یہ ہے کہ بچت کا انحصار ڈیوٹی پر ہوتا ہے: ایک پلانٹ جو کسی کھڑی ڈیمانڈ چارج کے خلاف سختی سے عروج پر پہنچتا ہے، وہ فلیٹ پروفائل والے پلانٹ کے مقابلے میں ٹینک کو تیزی سے بحال کرتا ہے، اور ایک کیمپس جو گرڈ واقعات کے دوران استحکام چاہتا ہے، ٹینک کی قدر اس ride-through کے لیے کرتا ہے جو وہ فراہم کرتا ہے، قطع نظر ٹیرف کے۔ سرمایہ لگانے سے پہلے ڈیمانڈ میں کمی اور استحکام کی قدر دونوں کا تعین کریں، کیونکہ عام طور پر ان میں سے ایک ہی معاملہ ثابت کرتا ہے۔
جب یہ معنی نہیں رکھتا
تھرمل اسٹوریج اس وقت کرنا قابلِ قدر نہیں ہوتا جب لوڈ پروفائل پہلے ہی فلیٹ ہو، ٹیرف میں کوئی ڈیمانڈ چارج قابلِ کمی نہ ہو، یا سائٹ میں جگہ نہ ہو اور منتخب کردہ آرکیٹیکچر کے لیے درکار چلر لفٹ کو برداشت کرنے کی گنجائش نہ ہو۔ ایسا پلانٹ جو چارج کے مقابلے میں کبھی عروج پر نہ پہنچے، اس کے پاس ٹینک کے ہموار کرنے کے لیے کچھ نہیں ہوتا، اور سرمایہ بے کار پڑا رہتا ہے۔
یہ اُس وقت بھی ناکام ہوتا ہے جب ڈسٹری بیوشن اسٹوریج کے درجہ حرارت کو استعمال نہ کر سکے: اسٹریٹیفائیڈ چلڈ واٹر کے لیے ایسا ڈیلٹا-T درکار ہوتا ہے جو کوائلز قبول کریں، آئس کے لیے برائن پلانٹ چاہیے ہوتا ہے جسے مالک چلانا نہ چاہے، اور فیز چینج کے لیے ایسا سیٹ پوائنٹ چاہیے جسے سسٹم واقعی عبور کرے۔ اگر ذخیرہ شدہ کولنگ استعمال کرنے کا واحد راستہ ڈسٹری بیوشن کو دوبارہ تعمیر کرنا ہو، تو اسٹوریج پہلی سرمایہ کاری کے طور پر غلط ہے۔ ٹینک کا سائز متعین کرنے سے پہلے آرکیٹیکچر کو اُس پلانٹ سے ہم آہنگ کریں جو آپ کے پاس موجود ہے۔
ماہر سے پوچھنے کے لیے سوالات
ماہر کے پاس ایک مختصر، مخصوص فہرست لے کر جائیں تاکہ گفتگو اعداد و شمار کے بارے میں ہو، اقسام کے بارے میں نہیں۔ سوالات ڈیوٹی، درجہ حرارت، جگہ اور رقم کے بارے میں ہیں، اور ہر ایک اس آرکیٹیکچر کو محدود کرتا ہے جو باقی رہتا ہے۔
· ٹینک کو کون سی ڈیوٹی انجام دینی ہے: ڈیمانڈ شیو، رائیڈ تھرو، یا دونوں، اور کتنی دیر کے لیے؟
· ڈسٹری بیوشن اصل میں کتنا ڈیلٹا-T استعمال کر سکتی ہے، اور اسٹوریج بنانے کے لیے کون سا چلر لفٹ قابل قبول ہے؟
· سائٹ پر کتنا حجم اور فٹ پرنٹ دستیاب ہے، اور سلیب یا فرش لوڈ ریٹنگ کیا ہے؟
· ٹیرف کا ڈھانچہ کیا ہے، اور ٹینک کون سی ڈیمانڈ چارج یا لچک کی قیمت بحال کرے گا؟
· کون سا آرکیٹیکچر درجہ حرارت اور جگہ کے مطابق ہے، اور پلانٹ کی زندگی کے دوران بحال شدہ قیمت کے مقابلے میں نصب شدہ لاگت کیا ہے؟
کلیدی اصطلاحات اور معیارات
چند اصطلاحات اور معیارات ہر TES بحث کی بنیاد ہیں۔ تھرموکلائن سطحی ٹینک میں گرم اور ٹھنڈے پانی کے درمیان درجہ بند حد ہے؛ مکمل چارجنگ اسے تیز رکھتی ہے۔ فیوژن کی اویکت حرارت وہ توانائی ہے جو برف یا فیز-چینج میٹریل جمتے یا پگھلتے وقت مستقل درجہ حرارت پر ذخیرہ کرتا ہے، جو درجہ حرارت کی تبدیلی سے ذخیرہ ہونے والی محسوس حرارت سے الگ ہے۔
انجینئرنگ حوالہ جات پلانٹ فزکس کے لیے ASHRAE Handbook - HVAC Systems and Equipment اور تھرمل اسٹوریج ٹینکوں کے لیے IAPMO کے یکساں جانچ کے طریقہ کار ہیں تاکہ یہ معلوم ہو سکے کہ کارکردگی کیسے ماپی جاتی ہے۔ ایک ٹینک کی تفصیل اس کی کولنگ کی kWh میں توانائی کی گنجائش، اس کے آپریٹنگ ڈیلٹا-T، اس کی چارج اور ڈسچارج کی شرح، اور وہ درجہ حرارت جسے ڈسٹری بیوشن قبول کرتا ہے، سے کی جاتی ہے؛ ان چاروں کو ہر ڈرائنگ پر رکھیں اور آرکیٹیکچر کا انتخاب دیانت دار رہے گا۔
TES آرکیٹیکچر کا موازنہ: میڈیم، انرجی ڈینسٹی، چلر لفٹ
واٹس ایپ