Bồn Lưu Trữ Năng Lượng Nhiệt cho Trung Tâm Dữ Liệu: Kiến Trúc Hệ Thống và Tích Hợp
Tạo vào Hôm nay
Bồn lưu trữ năng lượng nhiệt cho trung tâm dữ liệu: Kiến trúc hệ thống và tích hợp
Kết nối trung tâm dữ liệu của bồn tích trữ năng lượng nhiệt thuộc về đường ống chung giữa nhà máy làm lạnh và ống góp phân phối, song song với các máy làm lạnh. Vị trí đó giữ áp suất bồn độc lập với áp suất thiết bị bay hơi và biến việc chuyển giao thành một thay đổi điểm đặt. Đặt bồn tích trữ năng lượng nhiệt ở phía thượng nguồn các máy làm lạnh thu hẹp dao động nhiệt độ đầu vào nhưng buộc toàn bộ lưu lượng hệ thống phải đi qua bồn. Cách bố trí này chi phối số lượng van, đường cong bơm và liệu nhiệt độ cấp có nằm trong dải mà tải CNTT chấp nhận hay không.
Hầu hết các thiết kế làm mát đều tiếp cận bình chứa muộn, sau khi đơn hàng nhà máy làm lạnh được đặt, và sau đó phát hiện ra rằng kết nối bồn cần một bộ van mà sơ đồ không cho phép. Bản thân bình chứa không thú vị về mặt thủy lực. Điều quyết định nó có hoạt động hay không là vị trí của nó trong vòng lặp và hệ thống điều khiển làm gì tại mỗi lần thay đổi trạng thái.
Một nhà máy lưu trữ lạnh chỉ yêu cầu một điều ở hệ thống điều khiển của nó: giữ nhiệt độ cấp ổn định trong khi chuyển đổi giữa máy làm lạnh đang tạo lạnh và bồn đang trả lại lạnh.
Bài đánh giá này bao gồm các nút của chuỗi làm mát, sự khác biệt giữa đặt song song và nối tiếp, máy trạng thái đằng sau một chu kỳ sạc và xả, và các chi tiết van gây ra đoản mạch.
Các Nút của Chuỗi Làm Mát
Một bồn lưu trữ năng lượng nhiệt trong trung tâm dữ liệu tiếp xúc với bốn thành phần, mỗi thành phần có áp suất thiết kế và bộ van riêng.
· Nhà máy làm lạnh. Máy làm lạnh giải nhiệt nước với vòng tuần hoàn ngưng tụ và tháp giải nhiệt. Trong khi nạp, nhà máy sản xuất nước ở 4-6 °C; trong khoảng thời gian xả, nó có thể dừng hoàn toàn.
· Ống chung hoặc ống góp. Điểm duy nhất nơi máy làm lạnh, bồn chứa và hệ thống phân phối gặp nhau, và là điểm tham chiếu áp suất cho mọi van cách ly bồn chứa.
· Bình chứa. Bản thân bồn chứa, áp suất khí quyển hoặc bên trong ranh giới áp suất, với bộ khuếch tán đầu vào, thiết bị đo mức và lớp cách nhiệt.
· Phân phối đến các thiết bị đầu cuối. Bơm, mạng nhánh và các cuộn dây CRAH hoặc CRAC thu nhiệt từ IT và đưa nước ấm hơn trở lại ống góp.
Các thiết bị đầu cuối không bao giờ tiếp xúc với bồn tích trữ năng lượng nhiệt, đó là lý do tại sao tích hợp đúng cách cải thiện hoạt động của nhà máy mà không cần thay đổi thiết kế phía phòng.
Bố trí song song và nối tiếp
Ba cách bố trí xuất hiện trong thực tế. Việc lựa chọn phụ thuộc vào bảo vệ dàn bay hơi, cột áp khả dụng và mức độ kiểm soát mà người vận hành mong muốn, và việc thay đổi thì rẻ trên giấy tờ nhưng tốn kém tại công trường.
Cách bố trí | Đường dòng chảy | Ưu điểm | Nhược điểm |
Song song trên đường ống chung | Máy làm lạnh và bồn mỗi bên cấp vào ống góp thông qua van cách ly và van một chiều | Áp suất bồn độc lập với áp suất thiết bị bay hơi | Bồn lớn cần kết nối lớn |
Mắc nối tiếp phía trước máy làm lạnh | Nước hồi và dòng xả bồn trộn lẫn trước thiết bị bay hơi | Thiết bị bay hơi hẹp hơn khi dao động đầu vào | Toàn bộ dòng hệ thống đi qua bộ khuếch tán |
Song song trên đường ống chung phù hợp với hầu hết các bình lớn, vì độ dày thành và thiết kế vòi phun vẫn đơn giản và vỏ có thể được kiểm tra từ bên trong. Một bộ bơm phía phân phối hút từ bất kỳ tổ hợp nào mà hệ thống điều khiển đã chọn.
Nối tiếp phía thượng nguồn mang lại một lợi ích thực sự: hỗn hợp tại các thiết bị bay hơi ổn định, cho phép máy làm lạnh chạy gần điểm thiết kế. Điều đó cũng có nghĩa là bồn lưu trữ năng lượng nhiệt phải cho toàn bộ lưu lượng vòng lặp đi qua, do đó bộ khuếch tán và vòi phun sẽ lớn hơn.
Logic điều khiển và máy trạng thái bàn giao
Trong trung tâm dữ liệu có bồn lưu trữ năng lượng nhiệt, hệ thống điều khiển coi bồn này như một biến trạng thái với một máy trạng thái đằng sau nó. Các nhóm bỏ qua điều đó cuối cùng sẽ nạp trong khi tòa nhà cần lạnh, hoặc xả vào một vòng lặp không còn cần nó nữa.
1. Trạng thái nạp. Được kích hoạt khi mức giảm xuống dưới điểm đặt cao và nhà máy sẵn sàng. Nhà máy điều khiển nguồn cấp về 4-6 °C với van nạp mở và van xả đóng; mức, không phải đồng hồ, kết thúc quá trình nạp.
2. Trạng thái xả. Được kích hoạt khi nguồn cấp tiến gần giới hạn trên của dải, hoặc khi khung giá điện khiến việc này trở nên đáng làm. Van xả mở trước khi điểm đặt của máy làm lạnh được nâng lên, do đó việc pha trộn diễn ra trong đường ống chung.
3. Quay lại nạp. Bồn tích trữ nhiệt năng chỉ được nạp lại sau khi vòng tuần hoàn phục hồi nhiệt độ, điều này ngăn nước hồi ấm trộn lẫn toàn bộ vỏ bồn cùng một lúc.
Bước 2 và 3 là nơi phát sinh các sự cố ngắt không mong muốn. Xả mở vào vòng tuần hoàn ấm và nhiệt độ cấp giảm, các thiết bị đầu cuối yêu cầu lưu lượng lớn hơn, và máy bơm đuổi theo điểm đặt mà bồn không thể duy trì.
Đường ống, van và ngắn mạch
Bình chứa chỉ tốt bằng các kết nối của nó. Ba chi tiết giải thích phần lớn sự thiếu hụt trong các nhà máy đang vận hành.
· Cách ly và kiểm tra trên mọi kết nối. Nạp, xả và hồi lưu mỗi cái đều cần một cái mỗi loại; nếu không có kiểm tra, máy làm lạnh đang chạy sẽ đẩy nước ấm trở lại vỏ qua đường không hoạt động.
· Vận tốc đầu phun. Giữ đường ống kết nối gần 1-2 m/s và để bộ khuếch tán phân tán dòng chảy; vận tốc đầu vào cao sẽ xói mòn lớp nhiệt và phá hủy dung tích khả dụng trong một chu kỳ nạp. Lưới lọc trên các kết nối bể cũng thuộc về đây, vì mảnh vụn từ vòng lặp mới lắng đọng trong bộ khuếch tán.
Thông số kỹ thuật
Đây là bộ thông số mà kỹ sư của chủ sở hữu nên xác định trước khi đặt hàng, vì mỗi dòng thay đổi danh sách van hoặc đường cong máy bơm.
Mục | Giá trị hoặc lựa chọn điển hình | Tại sao nó được chỉ định |
Bố trí kết nối | Song song trên đường ống chung, hoặc nối tiếp theo nghiên cứu nhà máy | Đặt định mức vòi phun và số lượng cách ly |
Ranh giới bể chứa | Dạng khí quyển lắp đặt tại hiện trường, hoặc bên trong ranh giới áp suất hệ thống | Quy định độ dày vỏ, lỗ mở và van xả |
Nhiệt độ sạc và xả | Nạp 4-6 °C, xả 6-8 °C | Giữ nhiệt độ đầu vào IT trong dải cho phép trong khi pha trộn |
Dải mức sử dụng được | Toàn bộ vỏ trừ phần dự trữ thermocline | Xác định phần khả dụng mà hệ thống điều khiển có thể khai thác |
Cách nhiệt | Bông khoáng, rào cản thời tiết, lớp phủ liên tục | Cắt giảm lượng nhiệt xâm nhập giữa các chu kỳ |
Trường hợp dự án
Công trình tham chiếu đã bàn giao của chúng tôi trong lĩnh vực nước và nước thải bao gồm các bồn lắp ghép bằng bu lông được dựng cùng với vỏ bao che phía trên, chẳng hạn như công trình lắp đặt dưới đây. Phạm vi TES cho trung tâm dữ liệu được thiết kế theo cùng tiêu chuẩn.
Tóm tắt trường hợp dự án
Dự án | Sản phẩm | Dung tích | Kích thước | Hoàn thành |
Trung Quốc (Tứ Xuyên) - bể chứa nước chữa cháy (P-C) | 01 Bồn thép tráng men nung kết nối bu lông GFS | Tổng 8.930 m³, 2 bồn | 2 × φ19.870 mm × 14.400 mm | Tháng 11 năm 2023 |
Hai lớp vỏ có kích thước này được giao dưới dạng tấm panel đã được phủ sẵn tại nhà máy và được lắp ráp tại công trường, với lối vào và lỗ thông hơi cần thiết cho một bồn chứa phải duy trì hoạt động liên tục. Đó là những hoạt động mà bồn trữ năng lượng nhiệt kế thừa: xử lý gioăng, kiểm tra lớp lót từng tấm panel, và một vỏ bao trên đỉnh giữ cho bên trong sạch sẽ.
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 với dung tích 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.
Vỏ bắt bu lông và vỏ bao trên đỉnh
· Kết cấu bắt bu lông vận chuyển vỏ bồn dưới dạng tấm đúc sẵn tại nhà máy để lắp ráp tại công trường, giúp giới hạn phạm vi thi công tại hiện trường chỉ còn bắt bu lông và làm kín thay vì khối lượng lớn công việc bê tông hoặc hàn tại chỗ.
· Nắp bồn có thể được cung cấp dưới dạng nắp tráng men, nắp phẳng nhôm hoặc mái vòm nhôm để phù hợp với tải trọng mái và kết cấu che chắn thời tiết của phòng máy.
· Chương trình nước chữa cháy Panama và nước uống Indonesia (φ42,04 m × 15,2 m, 21.099 m³, 2025-06) cho thấy cùng phạm vi vỏ bắt bu lông cộng mái vòm nhôm được sử dụng cho các dịch vụ nước đường kính lớn.
Câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Bể chứa nên kết nối ở đâu trong trung tâm dữ liệu bể lưu trữ năng lượng nhiệt, trước hay sau máy bơm?
A1: Thượng nguồn của máy làm lạnh có nghĩa là máy làm lạnh thấy hỗn hợp và bồn thấy dòng chảy đầy đủ. Thượng nguồn của bơm phân phối đặt bình chứa ở phía cấp và bên trong ranh giới áp suất. Hầu hết các bình chứa khí quyển lớn nằm trên đường ống chung song song, điều này tránh cả hai.
Q2: Bồn lưu trữ năng lượng nhiệt cần bao nhiêu van cách ly?
A2: Ít nhất một van cho mỗi kết nối, vì vậy nạp, xả và hồi lưu mỗi cái cần một van cách ly và một van một chiều. Van cách ly động cơ là thông thường khi máy trạng thái chuyển đổi đường dẫn tự động, vì van thủ công cuối cùng sẽ bị để ở vị trí sai.
Q3: Điều gì ngăn máy làm lạnh đang chạy đẩy nước ấm vào bồn?
A3: Một van một chiều trên mỗi kết nối, được hỗ trợ bởi van cách ly động cơ mà bộ điều khiển đóng bất cứ khi nào bồn ngừng hoạt động. Nới lỏng khóa liên động đó là nguyên nhân phổ biến khiến vỏ bồn ấm lên qua một đêm nạp.
Q4: Bộ điều khiển có cần mức dầu trong bồn đáng tin cậy không?
A4: Có, lý tưởng nhất là dự phòng và được đối chiếu chéo với đồng hồ đo lưu lượng của nhà máy. Một điểm đo chênh áp duy nhất sẽ bị trôi khi lớp nhiệt (thermocline) đi qua nó, và khi đó bộ điều khiển sẽ bắt đầu và dừng việc nạp nhiên liệu sai thời điểm.
Q5: Tại sao nhiệt độ cấp lại giảm khi bàn giao?
A5: Van xả mở trước khi vòng lặp hồi phục, vì vậy nước bể lạnh gặp dòng hồi ấm trong đường ống chung và hỗn hợp giảm xuống dưới điểm đặt. Thay đổi điểm đặt trước khi di chuyển van, và giữ biên độ pha trộn 2 K, sẽ tránh được điều đó.
Tích hợp, không phải bể chứa, quyết định kết quả. Một hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt cho trung tâm dữ liệu hoạt động khi bố trí kết nối được giải quyết sớm, khi máy trạng thái xử lý sạc, xả và hồi lưu theo thứ tự đó, và khi mỗi vòi phun đều có cách ly và van một chiều. Bỏ qua những điều đó và một bể lưu trữ năng lượng nhiệt cho trung tâm dữ liệu được xây dựng tốt vẫn cung cấp ít hơn dung lượng khả dụng tính toán của nó.
Nói chuyện với Kỹ sư
Gửi cho chúng tôi sơ đồ đơn tuyến, nhiệt độ cấp và hồi của chiller, đường cong bơm và biểu đồ phụ tải IT. Chúng tôi sẽ xem xét kết nối cùng bạn, cho biết vị trí bố trí nào phù hợp với cột áp và ranh giới áp suất của bạn, đồng thời gửi lại bảng thông số bồn chứa kèm danh sách vòi phun, van cách ly, thiết bị đo mức và phạm vi vỏ bọc phía trên. Hãy thảo luận về cách bố trí với các kỹ sư của chúng tôi trước khi lịch trình van được chốt.
WhatsApp