Vi ste inženjer objekta dvorane podataka od 1 MW: čileri, petlja ohlađene vode, UPS baterije i rezervni generator. Toplina ide od servera ka zraku, vodi i napolje — a svaki vat potrošen na hlađenje vidi se u PUE.
Šta ćete naučiti
Kako se toplina kreće kroz objekat i zašto vam petlja ohlađene vode u krizi kupuje minute.
Zašto čileri postaju manje efikasni po vrućem danu (Carnotov COP) i šta PUE i WUE zaista mjere.
Kako se UPS baterije i generatori primopredaju pri ispadu mreže.
Simulator
Vrijeme 0 min
Ulaz < 24 °C
Ulaz ≥ 27 °C
Ulaz ≥ 32 °C
◎Čiler radi
⟳Čiler se pokreće (5 min)
✕Čiler u ispadu (zaključan do reseta)
Kontrole
Čiler #1…#n. Novopokrenutom čileru treba 5 min prije nego počne hladiti.
Toplija voda = bolja efikasnost čilera, ali topliji ulazi servera.
Batch poslovi odgođeni za kasnije: sada manje topline i snage.
Koristi hladan vanjski zrak preko suhog hladnjaka kad je dovoljno hladno.
Isparava vodu da ohladi zrak kondenzatora: bolja efikasnost, potrošnja vode.
Potrebno samo ako automatsko pokretanje zakaže. Traje 3 min.
Poništava sigurnosni ispad čilera nakon što je kvar provjeren; prihvata se od 15 min nakon ispada.
Pokazatelji
Ulazna temperatura servera
22,4°C
normalno
PUE
1,34
normalno
Snaga objekta
1076kW
UPS baterija
100%
normalno
Temperatura ohlađene vode
14,0 °C
COP čilera
5,1
IT opterećenje
803 kW
Čileri u radu
2
Raspoloživi čileri (bez ispada)
3
Čileri u ispadu (zaključani)
0
Reset ispada moguć za
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emisije CO₂
484 kg/h
Trend
Krizni scenariji
Nivo 1 · Ispad čilera u vršnom opterećenju
Vruće poslijepodne, vani 32 °C. IT troši 850 kW na dva od tri čilera, a ohlađena voda radi na 16 °C radi uštede energije — zbog čega su ulazi servera samo oko 2 K ispod preporučene ASHRAE granice. Jedan čiler će uskoro ispasti. Držite ulaze unutar preporučenog raspona, održite IT posao u radu i vratite postrojenje na punu redundantnost.
Ulaz nikad iznad 27 °C
Ulaz ≤ 25 °C na kraju (povratak u normalu)
Prosječno IT opterećenje ≥ 750 kW (nemojte jednostavno gasiti servere)
Sva tri čilera ponovo raspoloživa na kraju (ispala jedinica resetovana)
Nivo 2 · Toplotni talas i poziv za odziv potražnje
Vanjska temperatura raste s 30 °C na 42 °C. Čileri gube kapacitet i efikasnost. Zatim operator mreže izdaje zahtjev za odziv potražnje: držite snagu ovog objekta ispod 900 kW pola sata.
Ulaz nikad iznad 27 °C
Prosječna snaga objekta ≤ 900 kW tokom zahtjeva
Prosječno IT opterećenje ≥ 720 kW tokom scenarija
Nivo 3 · Ispad mreže, generator se ne pokreće
Mreža ispada. Generator bi trebao preuzeti u deset sekundi — ovaj put ne preuzima. Serveri rade na UPS baterijama s energijom za otprilike deset minuta, a čileri su ugašeni.
Bez IT zastoja
Baterija nikad ispod 72 %
Ulaz nikad iznad 25 °C
Osnova — model iza brojeva
Svaka relacija koju simulator koristi, s njenim izvorom. Konstante označene kao pretpostavke su ilustrativne kalibracije.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Pretpostavka: kapaciteti, provodljivost izmjenjivača, veličina čilera i energija baterije su ilustrativne vrijednosti za dvoranu od 1 MW.
Energetski bilans vodnog čvora: toplotna masa petlje ublažava razliku između toplotnog opterećenja i kapaciteta čilera.
Efikasnost čilera kao fiksni dio Carnotove granice — pada kako vanjski zrak postaje topliji. Temperatura isparivača prati stvarnu temperaturu petlje ohlađene vode (2 K ispod nje), a ne zadanu vrijednost, pa petlja koja se zagrije nakon ispada nakratko podiže 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]Pretpostavka: kapaciteti, provodljivost izmjenjivača, veličina čilera i energija baterije su ilustrativne vrijednosti za dvoranu od 1 MW.
Efikasnost korištenja energije: ukupna snaga objekta u odnosu na IT snagu (1,0 je idealno).
Energija UPS baterije troši se sa zaštićenim opterećenjem dok generator ne preuzme.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Pretpostavka: kapaciteti, provodljivost izmjenjivača, veličina čilera i energija baterije su ilustrativne vrijednosti za dvoranu od 1 MW.
Nakon svakog prebacivanja napajanja čileri staju i moraju se ponovo pokrenuti.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisije iz intenziteta mrežne električne energije ili iz dizela kad generator radi.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Ostale radne konstante koje model koristi.
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 %Pretpostavka: kapaciteti, provodljivost izmjenjivača, veličina čilera i energija baterije su ilustrativne vrijednosti za dvoranu od 1 MW.
Nasumičnost: mulberry32 generator sa seedom; korištene raspodjele — uniformna, eksponencijalna (inverzna CDF), normalna (Box–Muller), Poissonova (Knuth). Seed se prikazuje i može se dijeliti.