Bồn TES: Tài liệu tham khảo nhanh về lưu trữ nhiệt trong làm mát trung tâm dữ liệu
Tạo vào Hôm nay
Bồn TES: Tài liệu tham khảo nhanh về lưu trữ nhiệt trong làm mát trung tâm dữ liệu
Bồn TES dịch chuyển công việc làm mát thay vì tạo ra nó. Trong làm mát trung tâm dữ liệu, lưu trữ năng lượng nhiệt giữ nước lạnh, băng hoặc vật liệu chuyển pha được tạo ra trong giờ thấp điểm để nhà máy chiller có thể thu nhỏ hoặc ngừng hoạt động trong giờ cao điểm. Ba con số cần đọc là dung lượng khả dụng tính bằng kilowatt-giờ, hệ số khả dụng theo phần trăm lý thuyết, và số giờ tự chủ ở tải thiết kế. Một bồn nước lưu trữ khoảng 1,16 kWh trên mét khối trên kelvin chênh lệch nhiệt độ và thường được thiết kế ở mức 70 đến 90 phần trăm khả dụng. TES không giảm tổng điện năng của toàn cơ sở; nó dịch chuyển và tái định hình điện năng đó.
Các nhóm thu mua lần đầu tiếp cận lưu trữ nhiệt thường gặp cùng một bộ từ vựng trong cùng một tuần: TES, SOC, delta T, COP, PUE, N+1. Mỗi thuật ngữ đó mang một ý nghĩa cụ thể trong nhà máy nước lạnh, và sự không khớp trong định nghĩa chính là nơi một dự án lưu trữ đi sai hướng. Một bên báo giá thể tích bồn danh nghĩa, bên khác báo giá kilowatt-giờ có thể cung cấp, và hợp đồng cuối cùng dẫn đến một bồn chứa đáp ứng bản vẽ nhưng không đạt nhiệm vụ.
Bảng tham chiếu này bao gồm các định nghĩa thực tế được sử dụng trong các dự án lưu trữ trung tâm dữ liệu: bốn tuyến TES là gì, chỉ số nào quan trọng trong một thông số kỹ thuật, niềm tin nào hóa ra không đúng, và mỗi từ viết tắt có nghĩa là gì. Hãy sử dụng nó trước khi đặt hàng bồn, để các bồn TES trên bản vẽ và các bồn TES trên tiến độ công trường là cùng một bồn.
Hãy sử dụng nó như một cơ sở chung giữa kỹ sư thiết kế, nhà thầu và nhà cung cấp bồn.
Bốn tuyến TES trong nháy mắt
Nước lạnh hợp lý là tham chiếu. Nước được làm lạnh, giữ trong bồn cách nhiệt và quay trở lại nhà máy. Công suất tuân theo `Q = V x rho x cp x dT`, và dải nhiệt độ thiết kế thường là 5-7 độ C đến 12-14 độ C, cho delta T khoảng 6 K.
Đá làm tăng mật độ nhờ ẩn nhiệt. Đá hình thành trên các cuộn dây hoặc bởi máy thu hoạch bên trong bể nước lưu trữ khoảng 334 kJ cho mỗi kilôgam nước chuyển thành đá, cao hơn nhiều trên mỗi đơn vị khối lượng so với làm lạnh hiện. Sự đánh đổi là ngắn mạch nhiệt giữa các chu kỳ và một vòng lặp gián tiếp.
PCM giữ nhiệt độ chuyển pha. Các muối hoặc parafin được bao bọc tan chảy và đông đặc tại một điểm đặt, cho phép bộ lưu trữ ở nhiệt độ khác với vòng nước lạnh. Một bộ trao đổi nhiệt luôn nằm trên đường đi.
Thermocline là nước có mặt trước nhiệt độ. Hai nhiệt độ nước nằm trong một bể với giao diện di chuyển giữa chúng, được nạp bằng cách bơm hồi lưu nóng lên trên và cấp lạnh xuống dưới. Nó sử dụng cùng môi trường như tuyến nước lạnh và đơn giản hóa bố trí vòi phun.
Tuyến đường | Trung bình | Dải nhiệt độ | Vòng tuần hoàn gián tiếp | Mục đích sử dụng điển hình |
Nước lạnh | Nước | 5-7 đến 12-14 độ C | Đôi khi | Cắt đỉnh, đệm, làm mát khẩn cấp |
Đá | Đá trong nước | Gần 0 độ C | Luôn luôn | Cải tạo hạn chế không gian |
PCM | Muối hoặc parafin được bao bọc | Đặt theo điểm pha | Luôn luôn | Nhiệm vụ dải nhiệt độ hẹp |
Lớp đẳng nhiệt | Nước, hai tầng | Chia tách theo mặt trước | Đôi khi | Lưu trữ lâu dài, một bình chứa |
Các chỉ số thuộc về một đặc tả kỹ thuật
Dung lượng khả dụng tính bằng kilowatt-giờ. Không phải thể tích bồn chứa, không phải công suất danh định. Kích thước từ tải tính bằng kilowatt nhân với cửa sổ lưu trữ tính bằng giờ, chia cho hệ số khả dụng, sau đó chia cho mật độ thể tích của môi trường đã chọn. Một hội trường 5 MW trong cửa sổ tám giờ cần 40 MWh lạnh có thể cung cấp trước khi có tổn thất.
Hệ số khả dụng và lý do tại sao nó dưới 100 phần trăm. Sự sụp đổ phân tầng, trộn lẫn tại đầu vào, đoản mạch nhiệt và rò rỉ nhiệt môi trường đều làm giảm phần có thể rút ra. Lộ trình nước thường được thiết kế ở mức 70 đến 90 phần trăm lý thuyết; băng và PCM nằm thấp hơn một khi các giới hạn truyền nhiệt của chúng được tính đến.
Số giờ tự chủ và trường hợp hỏng hóc. Dung lượng lưu trữ mua cho đỉnh lưới khác với dung lượng lưu trữ mua cho khởi động máy phát. Một bể được ghi có, chẳng hạn, bốn giờ tự chủ ở tải một phần là một bình chứa rất khác so với một bể được ghi có đầy đủ một tầng thời gian chạy.
1. Năng lượng lưu trữ: megawatt-giờ làm mát khả dụng ở nhiệt độ hồi lưu thiết kế.
2. Cửa sổ lưu trữ: số giờ mỗi ngày mà nhà máy dự kiến chạy bằng lưu trữ.
3. Tốc độ nạp và xả: kilowatt vào và ra, quyết định kích thước vòi phun, diện tích khuếch tán và nhiệm vụ bơm.
4. Tổn thất chờ: phần trăm điện tích bị mất mỗi ngày, được thay thế vào lần nạp tiếp theo.
5. Hệ số khả dụng: phần trăm dung lượng lý thuyết thực sự có thể rút ra.
Những hiểu lầm phổ biến
"TES giúp giảm hóa đơn tiền điện của tôi bằng cách lưu trữ lạnh miễn phí." Nó không tạo ra lạnh. Máy làm lạnh vẫn sản xuất mỗi kilowatt-giờ, một phần trong số đó hiệu quả hơn vào giờ thấp điểm khi nhiệt độ môi trường thấp hơn. Khoản tiết kiệm đến từ cấu trúc biểu giá và phí công suất, không phải từ năng lượng miễn phí.
"Bể lớn hơn luôn tốt hơn." Bể trữ không bao giờ được nạp đầy là trọng lượng chết. Thời gian nạp và công suất dự phòng của máy làm lạnh phải khớp với kích thước bể, nếu không bể sẽ đầy đến 60 phần trăm mỗi sáng và cung cấp 60 phần trăm.
"Đá luôn vượt trội hơn nước về diện tích." Chỉ khi vòng tuần hoàn gián tiếp, chiều cao phòng máy và nhiệm vụ xả băng được tính đến. Lợi ích về mật độ là có thật; công suất cung cấp sau tổn thất cần được kiểm tra.
"Bể cần điện để giữ lạnh." Một bể cách nhiệt tốt giữ nhiệt độ trong nhiều ngày. Thứ cần điện là tuần hoàn, không phải trữ, đó là lý do tại sao bể nước áp suất khí quyển giúp ích trong quá trình khởi động máy phát.
Các từ viết tắt trên Lịch Làm Lạnh
TES lưu trữ năng lượng nhiệt; trong trung tâm dữ liệu, lạnh được tạo ra ngoài giờ cao điểm và giữ trong bồn chứa.
SOC trạng thái sạc tính theo phần trăm dung lượng khả dụng, cùng ý tưởng như pin.
dT hoặc delta T chênh lệch giữa cấp và hồi tính bằng kelvin hoặc degC; yếu tố dẫn đến dung lượng nước.
COP hệ số hiệu suất, đầu ra làm mát trên đầu vào điện năng đối với máy làm lạnh.
PUE hiệu quả sử dụng điện năng, tổng năng lượng tại chỗ trên năng lượng CNTT.
CHW / CW nước lạnh cấp và vòng nước ngưng tụ.
N+1 / 2N bố trí dự phòng của nhà máy làm lạnh.
Thông số kỹ thuật
Mục | Giá trị hoặc tùy chọn |
Nhiệm vụ | Cắt đỉnh, giảm tải máy làm lạnh, hoặc tự chủ làm mát khẩn cấp |
Trung bình | Nước lạnh, đá, PCM, hoặc nước phân tầng nhiệt |
Cấp / hồi | Cấp 5-7 degC, hồi 12-14 degC như dải khởi đầu |
Delta T | 4-6 K thận trọng, 5-7 K điển hình cho nước |
Mật độ (nước) | Khoảng 1.163 kWh trên m3 trên K, khoảng 7 kWh/m3 ở 6 K |
Hệ số khả dụng | 70-90 phần trăm đối với nước, thấp hơn đối với băng và PCM |
Tình trạng bồn chứa | Gần áp suất khí quyển, hoặc áp suất đo thấp nếu được thiết kế làm ranh giới áp suất |
Cách nhiệt | Len khoáng có kích thước để giữ bề mặt trên điểm sương |
Xác nhận khả dụng | Công suất đo được tại ranh giới nhà máy trong một chu kỳ đầy đủ |
Trường hợp dự án
Hiện trường | Giá trị |
Dự án | Lưu trữ nước uống Namibia (P-A) |
Sản phẩm | 01 Bồn thép tráng men nung chảy |
Dung tích | Tổng 44.900 m3 |
Kích thước | 4 bể, đường kính 41,26 m, chiều cao 8,4 m |
Hoàn thành | Tháng 9 năm 2022 |
Trong khi các dự án tham chiếu đã bàn giao của chúng tôi trong lĩnh vực nước và nước thải bao gồm phạm vi nước uống này, phạm vi TES cho trung tâm dữ liệu được thiết kế theo cùng tiêu chuẩn. Bốn bồn chứa bulong với đường kính 41,26 m là tham chiếu cho cách một bồn chứa nước lớn gần áp suất khí quyển được phân tấm, vận chuyển và lắp ráp tại công trường, đây cũng là cơ sở thi công mà bồn TES sử dụng cho vỏ và lớp phủ của nó.
Năng lực Kỹ thuật của Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) đã thiết kế và chế tạo bồn chứa lắp ghép bằng bu lông từ năm 2008. Là nhà sản xuất bồn thép tráng men nung chảy (GFS) đầu tiên tại Trung Quốc, công ty sở hữu gần 200 bằng sáng chế liên quan đến men, sản xuất khoảng 300.000 tấm thép phủ men mỗi năm, đã hoàn thành hơn 30.000 dự án lắp đặt và cung cấp bồn chứa của mình đến hơn 100 quốc gia. Cơ sở sản xuất mới rộng 150.000 m² được bổ sung để nâng cao năng lực sản xuất, và các bồn đơn lẻ được cung cấp lên đến 60.000 m³. Hoạt động sản xuất diễn ra theo ISO 9001 và ISO 45001, với chứng nhận sản phẩm bao gồm NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI và EUROCODE, và thiết kế tham chiếu theo AWWA D103-09, AWWA C550 và NFPA khi ứng dụng yêu cầu.
Thuật ngữ gắn với phần cứng
· TES là một thuật ngữ bao quát, và đối với trung tâm dữ liệu, cách phân chia hữu ích là theo môi trường lưu trữ và theo cấp áp suất, không phải theo cách đặt tên tiếp thị; các yêu cầu về vỏ bồn tuân theo cách phân chia đó.
· Các định nghĩa cần được xác định sớm trong dự án: dung tích khả dụng (sau khi trừ vùng hỗn hợp và vùng chết), tổn thất đứng, tốc độ nạp/xả, và cấp áp suất (áp suất khí quyển so với ranh giới có áp suất).
· Các bồn chứa bằng bu lông kiểu khí quyển của chúng tôi dùng để trữ nước với khối lượng lớn, được cung cấp tới 60.000 m³ mỗi bồn, chính là đối tác vật lý đằng sau hầu hết các định nghĩa đó trên thực tế.
Các câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Bồn TES có làm giảm PUE không?
A1: Không trực tiếp. Nhiệt độ ngưng tụ thấp hơn vào ban đêm và thời gian chạy máy lạnh dài hơn tại điểm thiết kế có thể cải thiện hiệu suất máy, và lợi ích chính nằm ở phía chi phí năng lượng. Hãy tính toán sự thay đổi của COP máy so với sự thay đổi tổn thất bồn chứa trước khi tuyên bố có lợi ích PUE.
Q2: Delta T hợp lý cho bồn nước lạnh là bao nhiêu?
A2: Năm đến bảy kelvin là điển hình cho dải 6 đến 12 độ C; bốn đến sáu là lựa chọn thận trọng khi dự kiến tổn thất phân tầng cao. Dải rộng hơn làm giảm thể tích cần thiết cho cùng số kilowatt-giờ lưu trữ.
Q3: Trạng thái sạc được hiển thị như thế nào trên màn hình điều khiển trung tâm dữ liệu?
A3: Dưới dạng phần trăm của dung lượng khả dụng, từ nhiệt độ cấp và hồi đo được, thể tích lưu trữ và hệ số khả dụng. Đặt giới hạn trên và dưới sao cho nhà máy không bao giờ cam kết nhiều lạnh hơn mức bồn chứa.
Q4: Bồn TES có cần phải là bình chịu áp không?
A4: Không, thường thì không. Bồn nước gần áp suất khí quyển nằm ngoài ranh giới áp suất, vì vậy quy chuẩn và thiết kế áp dụng là những quy định trong đặc tả dự án và hợp đồng. Thiết kế chịu áp sẽ đưa bình chứa, các lỗ mở và chế độ kiểm tra của nó vào một phạm vi khác.
Q5: Một bồn có thể vừa làm bộ đệm vừa làm kho lưu trữ không?
A5: Có. Bộ đệm ngắn hạn cho sự cố máy làm lạnh và quá độ bơm cùng với lưu trữ dài hạn có thể dùng chung một bồn, miễn là bố trí vòi phun và bộ khuếch tán hỗ trợ điều đó và người vận hành hiểu trạng thái tích trữ kết hợp.
Q6: Tại sao dung tích khả dụng lại thấp hơn con số lý thuyết?
A6: Sự phân tầng, trộn lẫn tại đầu vào, rò rỉ nhiệt môi trường xung quanh và dải nhiệt độ đầu ra làm giảm lượng có thể khai thác. Các nhà thiết kế áp dụng 70 đến 90 phần trăm đối với nước và đo kết quả tại ranh giới nhà máy.
Q7: Bài kiểm tra nghiệm thu nên đo lường những gì?
A7: Số kilowatt-giờ có thể bàn giao tại ranh giới nhà máy trong một chu kỳ sạc và xả đầy đủ, cộng với thời gian sạc, tổn thất khi chờ và nhiệt độ đầu ra đạt được ở tốc độ xả thiết kế. Một hợp đồng bể TES chỉ ghi mét khối sẽ để bài kiểm tra nghiệm thu trở thành tranh cãi sau này.
Hãy đọc dự án lưu trữ như một tập hợp các định nghĩa trước khi nó trở thành một tập hợp các bản vẽ. Có bốn lộ trình, năm chỉ số quan trọng và các từ viết tắt phải có cùng ý nghĩa đối với khách hàng, nhà thiết kế và nhà cung cấp. Bồn TES không làm cho trung tâm dữ liệu sử dụng ít điện hơn; chúng chuyển lượng điện đó sang những giờ rẻ hơn, thu nhỏ hệ thống làm lạnh và cho hệ thống cơ hội vượt qua sự cố mất điện. Xác định đúng các định nghĩa thì việc định cỡ bồn sẽ theo sau.
Trao đổi với Kỹ sư
Hãy gửi phụ tải IT thiết kế, cửa sổ lưu trữ mục tiêu, nhiệt độ cấp và hồi của hệ thống làm lạnh cùng diện tích sẵn có. Chúng tôi sẽ gửi lại phép tính đằng sau tài liệu tham chiếu này: kilowatt-giờ lưu trữ, mét khối yêu cầu, hệ số khả dụng được áp dụng, cùng đặc tả sơ bộ về vòi phun, bộ khuếch tán và cách nhiệt. Nếu bạn đang so sánh các lộ trình, hãy yêu cầu cùng phép tính cho đá và PCM để việc so sánh được thực hiện trên công suất có thể bàn giao.
WhatsApp