Вие сте инженерът на съоръжение — дата зала от 1 MW: чилъри, контур с охладена вода, UPS батерии и резервен генератор. Топлината тръгва от сървърите към въздуха, водата и навън — и всеки ват, похарчен за охлаждане, се отразява в PUE.
Какво ще научите
Как топлината се движи през съоръжението и защо контурът с охладена вода ви печели минути в криза.
Защо чилърите стават по-малко ефективни в горещи дни (COP по Карно) и какво всъщност измерват PUE и WUE.
Как UPS батериите и генераторите си предават товара при спиране на мрежата.
Симулатор
Време 0 мин
Вход < 24 °C
Вход ≥ 27 °C
Вход ≥ 32 °C
◎Чилърът работи
⟳Чилърът стартира (5 мин)
✕Чилърът е изключен (блокиран до нулиране)
Управление
Чилър №1…№n. Новостартиран чилър се нуждае от 5 мин, преди да охлажда.
По-топла вода = по-добра ефективност на чилъра, но по-топли входове на сървърите.
Пакетни задачи, отложени за по-късно: сега по-малко топлина и мощност.
Използва студен външен въздух през сух охладител, когато е достатъчно студено.
Изпарява вода, за да охлади въздуха на кондензатора: по-добра ефективност, разход на вода.
Нужно е само ако автоматичният старт се провали. Отнема 3 мин.
Изчиства защитното изключване на чилъра, след като повредата е проверена; приема се от 15 min след изключването.
Показатели
Входна температура на сървъра
22,4°C
нормално
PUE
1,34
нормално
Мощност на съоръжението
1076kW
UPS батерия
100%
нормално
Температура на охладената вода
14,0 °C
COP на чилъра
5,1
IT натоварване
803 kW
Работещи чилъри
2
Налични чилъри (неизключени)
3
Изключени чилъри (блокирани)
0
Нулиране на изключването възможно след
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Емисии на CO₂
484 kg/h
Тенденция
Кризисни сценарии
Ниво 1 · Изключване на чилър в пика
Горещ следобед, навън 32 °C. IT консумира 850 kW на два от три чилъра, а охладената вода работи на 16 °C, за да се пести енергия — което оставя входовете на сървърите само около 2 K под препоръчаната граница по ASHRAE. Един чилър е на път да изключи. Дръжте входовете в препоръчания диапазон, поддържайте IT работата и върнете инсталацията към пълно резервиране.
Входът никога над 27 °C
Вход ≤ 25 °C накрая (обратно към нормалното)
Средно IT натоварване ≥ 750 kW (не изключвайте просто сървърите)
И трите чилъра отново налични накрая (изключилият агрегат нулиран)
Ниво 2 · Гореща вълна и повикване за управление на потреблението
Външната температура се качва от 30 °C до 42 °C. Чилърите губят капацитет и ефективност. После операторът на мрежата подава заявка за управление на потреблението: дръжте мощността на този обект под 900 kW за половин час.
Входът никога над 27 °C
Средна мощност на съоръжението ≤ 900 kW по време на заявката
Средно IT натоварване ≥ 720 kW през сценария
Ниво 3 · Спиране на мрежата, генераторът не стартира
Мрежата пада. Генераторът трябва да поеме до десет секунди — този път не поема. Сървърите са на UPS батерии с енергия за около десет минути, а чилърите са спрели.
Без IT прекъсване
Батерията никога под 72 %
Входът никога над 25 °C
Основа — моделът зад числата
Всяка зависимост, която симулаторът използва, с нейния източник. Константите, отбелязани като допускания, са илюстративни калибрации.
Енергиен баланс на въздушния възел: сървърите загряват въздуха, охлаждащите серпентини пренасят топлината във водата.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Допускане: капацитетите, проводимостта на серпентината, размерът на чилъра и енергията на батерията са илюстративни стойности за зала от 1 MW.
Енергиен баланс на водния възел: топлинната маса на контура изглажда разликата между топлинното натоварване и капацитета на чилъра.
Ефективност на чилъра като постоянна част от границата на Карно — пада, когато външният въздух се затопля. Температурата на изпарителя следва действителната температура на контура с охладена вода (2 K под нея), а не заданието, така че контур, който се затопли след изключване, за кратко повишава COP.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Допускане: капацитетите, проводимостта на серпентината, размерът на чилъра и енергията на батерията са илюстративни стойности за зала от 1 MW.
Ефективност на използване на енергията: общата мощност на съоръжението спрямо IT мощността (1,0 е идеалът).
Енергията на UPS батерията се изразходва със защитеното натоварване, докато генераторът поеме.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Допускане: капацитетите, проводимостта на серпентината, размерът на чилъра и енергията на батерията са илюстративни стойности за зала от 1 MW.
След всяко превключване на захранването чилърите спират и трябва да се рестартират.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Емисии от интензивността на мрежовото електричество или от дизела, когато работи генераторът.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Други работни константи, използвани от модела.
chillers 3 × 450 kW, derate 2.5 %/K above 35 °C · adiabatic effectiveness 70 % · loop P-gain 150 kW/K · IT shutdown at 40 °C inlet · manual generator start 3 min · chiller trip reset accepted 15 min after the trip · battery 150 kWh (≈10 min at full load), recharge 10 %/h · UPS η 95 %Допускане: капацитетите, проводимостта на серпентината, размерът на чилъра и енергията на батерията са илюстративни стойности за зала от 1 MW.
Случайност: генератор mulberry32 със seed; използвани разпределения — равномерно, експоненциално (обратна CDF), нормално (Box–Muller), на Поасон (Knuth). Seed се показва и може да се споделя.