Είστε ο μηχανικός εγκατάστασης μιας αίθουσας δεδομένων 1 MW: ψύκτες, ένα κύκλωμα παγωμένου νερού, μπαταρίες UPS και μια εφεδρική γεννήτρια. Η θερμότητα ρέει από τους διακομιστές στον αέρα, στο νερό και στο εξωτερικό περιβάλλον — και κάθε watt που ξοδεύετε στην ψύξη φαίνεται στο PUE.
Τι θα μάθετε
Πώς κινείται η θερμότητα μέσα σε μια εγκατάσταση και γιατί το κύκλωμα παγωμένου νερού σας κερδίζει λεπτά σε μια κρίση.
Γιατί οι ψύκτες γίνονται λιγότερο αποδοτικοί τις ζεστές μέρες (COP Carnot) και τι μετρούν πραγματικά το PUE και το WUE.
Πώς παραδίδουν η μία στην άλλη οι μπαταρίες UPS και οι γεννήτριες σε μια διακοπή του δικτύου.
Προσομοιωτής
Χρόνος 0 min
Είσοδος < 24 °C
Είσοδος ≥ 27 °C
Είσοδος ≥ 32 °C
◎Ψύκτης σε λειτουργία
⟳Ο ψύκτης εκκινεί (5 min)
✕Ψύκτης σε πτώση (μανδαλωμένος μέχρι την επαναφορά)
Χειριστήρια
Ψύκτης αρ. 1…n. Ένας ψύκτης που μόλις ξεκίνησε χρειάζεται 5 min πριν ψύξει.
Θερμότερο νερό = καλύτερη απόδοση ψύκτη, αλλά θερμότερες εισόδους διακομιστών.
Εργασίες δέσμης που αναβάλλονται για αργότερα: λιγότερη θερμότητα και ισχύς τώρα.
Χρησιμοποιεί κρύο εξωτερικό αέρα μέσω ξηρού ψύκτη όταν κάνει αρκετό κρύο.
Εξατμίζει νερό για να ψύξει τον αέρα του συμπυκνωτή: καλύτερη απόδοση, αλλά κατανάλωση νερού.
Χρειάζεται μόνο αν αποτύχει η αυτόματη εκκίνηση. Διαρκεί 3 min.
Αίρει την πτώση ασφαλείας ενός ψύκτη αφού ελεγχθεί η βλάβη· γίνεται δεκτή από 15 min μετά την πτώση.
Δείκτες
Θερμοκρασία εισόδου διακομιστών
22,4°C
κανονικό
PUE
1,34
κανονικό
Ισχύς εγκατάστασης
1076kW
Μπαταρία UPS
100%
κανονικό
Θερμοκρασία παγωμένου νερού
14,0 °C
COP ψύκτη
5,1
Φορτίο IT
803 kW
Ψύκτες σε λειτουργία
2
Διαθέσιμοι ψύκτες (όχι σε πτώση)
3
Ψύκτες σε πτώση (μανδαλωμένοι)
0
Επαναφορά πτώσης δυνατή σε
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Εκπομπές CO₂
484 kg/h
Τάση
Σενάρια κρίσεων
Επίπεδο 1 · Βλάβη ψύκτη στην αιχμή
Ένα ζεστό απόγευμα, 32 °C έξω. Το IT απορροφά 850 kW με δύο από τους τρεις ψύκτες, και το παγωμένο νερό κυκλοφορεί στους 16 °C για εξοικονόμηση ενέργειας — κάτι που αφήνει τις εισόδους των διακομιστών μόνο περίπου 2 K κάτω από το συνιστώμενο όριο ASHRAE. Ένας ψύκτης πρόκειται να πέσει. Κρατήστε τις εισόδους εντός του συνιστώμενου εύρους, κρατήστε την εργασία IT σε λειτουργία και επαναφέρετε την εγκατάσταση σε πλήρη εφεδρεία.
Η είσοδος ποτέ πάνω από 27 °C
Είσοδος ≤ 25 °C στο τέλος (πίσω στο κανονικό)
Μέσο φορτίο IT ≥ 750 kW (μην απλώς κλείνετε διακομιστές)
Και οι τρεις ψύκτες ξανά διαθέσιμοι στο τέλος (η μονάδα που έπεσε επαναφέρθηκε)
Επίπεδο 2 · Καύσωνας και κλήση απόκρισης ζήτησης
Η εξωτερική θερμοκρασία ανεβαίνει από 30 °C σε 42 °C. Οι ψύκτες χάνουν ικανότητα και απόδοση. Έπειτα ο διαχειριστής του δικτύου εκδίδει αίτημα απόκρισης ζήτησης: κρατήστε την ισχύ της εγκατάστασης αυτού του χώρου κάτω από 900 kW για μισή ώρα.
Η είσοδος ποτέ πάνω από 27 °C
Μέση ισχύς εγκατάστασης ≤ 900 kW κατά τη διάρκεια του αιτήματος
Μέσο φορτίο IT ≥ 720 kW σε όλο το σενάριο
Επίπεδο 3 · Διακοπή δικτύου, η γεννήτρια δεν ξεκινά
Το δίκτυο πέφτει. Η γεννήτρια θα έπρεπε να αναλάβει σε δέκα δευτερόλεπτα — αυτή τη φορά δεν το κάνει. Οι διακομιστές είναι σε μπαταρίες UPS με περίπου δέκα λεπτά ενέργειας, και οι ψύκτες είναι σβηστοί.
Καμία διακοπή IT
Η μπαταρία ποτέ κάτω από 72 %
Η είσοδος ποτέ πάνω από 25 °C
Βάση — το μοντέλο πίσω από τους αριθμούς
Κάθε σχέση που χρησιμοποιεί ο προσομοιωτής, με την πηγή της. Οι σταθερές που σημειώνονται ως παραδοχές είναι ενδεικτικές βαθμονομήσεις.
Ενεργειακό ισοζύγιο του κόμβου αέρα: οι διακομιστές θερμαίνουν τον αέρα, τα στοιχεία ψύξης μεταφέρουν θερμότητα στο παγωμένο νερό.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Παραδοχή: οι θερμοχωρητικότητες, η αγωγιμότητα των στοιχείων, το μέγεθος του ψύκτη και η ενέργεια της μπαταρίας είναι ενδεικτικές τιμές για μια αίθουσα 1 MW.
Ενεργειακό ισοζύγιο του κόμβου νερού: η θερμική μάζα του κυκλώματος απορροφά τη διαφορά μεταξύ θερμικού φορτίου και ικανότητας του ψύκτη.
Απόδοση του ψύκτη ως σταθερό κλάσμα του ορίου Carnot — μειώνεται όσο ο εξωτερικός αέρας θερμαίνεται. Η θερμοκρασία του εξατμιστή ακολουθεί την πραγματική θερμοκρασία του κυκλώματος παγωμένου νερού (2 K κάτω από αυτήν), όχι το σημείο ρύθμισης, οπότε ένα κύκλωμα που θερμαίνεται μετά από πτώση ανεβάζει για λίγο το 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]Παραδοχή: οι θερμοχωρητικότητες, η αγωγιμότητα των στοιχείων, το μέγεθος του ψύκτη και η ενέργεια της μπαταρίας είναι ενδεικτικές τιμές για μια αίθουσα 1 MW.
Power usage effectiveness: συνολική ισχύς της εγκατάστασης προς την ισχύ IT (το 1,0 είναι το ιδανικό).
Η ενέργεια της μπαταρίας UPS εξαντλείται με το προστατευόμενο φορτίο μέχρι να αναλάβει η γεννήτρια.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Παραδοχή: οι θερμοχωρητικότητες, η αγωγιμότητα των στοιχείων, το μέγεθος του ψύκτη και η ενέργεια της μπαταρίας είναι ενδεικτικές τιμές για μια αίθουσα 1 MW.
Μετά από κάθε μεταφορά ισχύος οι ψύκτες σταματούν και πρέπει να επανεκκινηθούν.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Εκπομπές από την ένταση του ηλεκτρισμού του δικτύου ή από πετρέλαιο όταν λειτουργεί η γεννήτρια.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Άλλες σταθερές λειτουργίας που χρησιμοποιεί το μοντέλο.
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 %Παραδοχή: οι θερμοχωρητικότητες, η αγωγιμότητα των στοιχείων, το μέγεθος του ψύκτη και η ενέργεια της μπαταρίας είναι ενδεικτικές τιμές για μια αίθουσα 1 MW.
Τυχαιότητα: γεννήτρια mulberry32 με seed· κατανομές που χρησιμοποιούνται — ομοιόμορφη, εκθετική (αντίστροφη CDF), κανονική (Box–Muller), Poisson (Knuth). Το seed εμφανίζεται και μπορεί να κοινοποιηθεί.
Εκπαιδευτικό μοντέλο — όχι για επιχειρησιακές αποφάσεις. Οι πραγματικές εγκαταστάσεις βαθμονομούν κάθε σταθερά με βάση τον δικό τους εξοπλισμό και δεδομένα.