Oled 1 MW andmesaali rajatiseinsener: jahutusmasinad, jahutusveeringlus, UPS-akud ja varugeneraator. Soojus liigub serveritest õhku, õhust vette ja sealt välja — ning iga vatt, mille jahutusele kulutad, kajastub PUE-s.
Mida sa õpid
Kuidas soojus rajatises liigub ja miks jahutusveeringlus annab kriisis minuteid juurde.
Miks jahutusmasinad kuumadel päevadel vähem tõhusaks muutuvad (Carnot’ COP) ning mida PUE ja WUE tegelikult mõõdavad.
Kuidas UPS-akud ja generaatorid võrgukatkestuse ajal teineteiselt üle võtavad.
Simulaator
Aeg 0 min
Sisselase < 24 °C
Sisselase ≥ 27 °C
Sisselase ≥ 32 °C
◎Jahutusmasin töötab
⟳Jahutusmasin käivitub (5 min)
✕Jahutusmasin rakendunud (lukus kuni lähtestamiseni)
Juhtimine
Jahutusmasin nr 1…n. Äsja käivitatud jahutusmasin vajab 5 min, enne kui ta jahutab.
Soojem vesi = parem jahutusmasina tõhusus, kuid soojemad serverite sisselaskeavad.
Hilisemaks lükatud pakkülesanded: praegu vähem soojust ja võimsust.
Kasutab külma välisõhku kuivjahuti kaudu, kui on piisavalt külm.
Aurustab vett kondensaatori õhu jahutamiseks: parem tõhusus, kuid veekasutus.
Vajalik ainult siis, kui automaatkäivitus ebaõnnestub. Võtab 3 min.
Tühistab jahutusmasina kaitse rakendumise, kui rike on kontrollitud; aktsepteeritakse alates 15 min pärast rakendumist.
Näitajad
Serveri sisselasketemperatuur
22,4°C
normaalne
PUE
1,34
normaalne
Rajatise võimsus
1076kW
UPS-aku
100%
normaalne
Jahutusvee temperatuur
14,0 °C
Jahutusmasina COP
5,1
IT-koormus
803 kW
Töötavad jahutusmasinad
2
Saadaolevad jahutusmasinad (rakendumata)
3
Rakendunud jahutusmasinad (lukustatud)
0
Aega rakendumise lähtestamiseni
0 min
WUE
0,00 L/kWh
CO₂ heide
484 kg/h
Trend
Kriisistsenaariumid
Tase 1 · Jahutusmasina rike tipukoormusel
Kuum pärastlõuna, väljas 32 °C. IT tarbib 850 kW kolmest jahutusmasinast kahel ja jahutusvesi ringleb energia säästmiseks 16 °C juures — mis jätab serverite sisselaske vaid umbes 2 K allapoole ASHRAE soovitatud piiri. Üks jahutusmasin on kohe rakendumas. Hoia sisselase soovitatud vahemikus, hoia IT-töö käigus ja too süsteem tagasi täieliku reservini.
Sisselase kunagi üle 27 °C
Sisselase ≤ 25 °C lõpus (tagasi normaalseks)
Keskmine IT-koormus ≥ 750 kW (ära lihtsalt lülita servereid välja)
Kõik kolm jahutusmasinat lõpus taas saadaval (rakendunud seade lähtestatud)
Tase 2 · Kuumalaine ja nõudluse reguleerimise taotlus
Välistemperatuur tõuseb 30 °C-lt 42 °C-ni. Jahutusmasinad kaotavad võimsust ja tõhusust. Seejärel esitab võrguoperaator nõudluse reguleerimise taotluse: hoia selle rajatise võimsus pooleks tunniks alla 900 kW.
Sisselase kunagi üle 27 °C
Keskmine rajatise võimsus ≤ 900 kW taotluse ajal
Keskmine IT-koormus ≥ 720 kW kogu stsenaariumi jooksul
Tase 3 · Võrgukatkestus, generaator ei käivitu
Võrk kaob. Generaator peaks kümne sekundi jooksul üle võtma — seekord ei võta. Serverid töötavad UPS-akudel, mille energiat jätkub umbes kümneks minutiks, ja jahutusmasinad seisavad.
IT-katkestust pole
Aku kunagi alla 72 %
Sisselase kunagi üle 25 °C
Alus — arvude taga olev mudel
Kõik seosed, mida simulaator kasutab, koos allikaga. Eeldustena märgitud konstandid on illustratiivsed kalibreeringud.
Õhusõlme energiabilanss: serverid soojendavad õhku, jahutusradiaatorid kannavad soojuse jahutusvette.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Eeldus: mahtuvused, radiaatori soojusjuhtivus, jahutusmasina suurus ja aku energia on illustratiivsed väärtused 1 MW saali jaoks.
Veesõlme energiabilanss: ringi soojusmass tasandab vahe soojuskoormuse ja jahutusmasina võimsuse vahel.
Jahutusmasina tõhusus Carnot’ piiri kindla osana — see langeb, kui välisõhk läheb soojemaks. Aurusti temperatuur järgib jahutusveeringluse tegelikku temperatuuri (2 K sellest madalamal), mitte seadeväärtust, nii et pärast rakendumist soojenev ringlus tõstab COP-d korraks.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Eeldus: mahtuvused, radiaatori soojusjuhtivus, jahutusmasina suurus ja aku energia on illustratiivsed väärtused 1 MW saali jaoks.
Energiakasutuse tõhusus (PUE): rajatise kogu võimsus jagatud IT-võimsusega (1,0 on ideaal).
UPS-aku energia kuluneb kaitstud koormusega, kuni generaator üle võtab.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Eeldus: mahtuvused, radiaatori soojusjuhtivus, jahutusmasina suurus ja aku energia on illustratiivsed väärtused 1 MW saali jaoks.
Pärast iga toitelülitust jahutusmasinad seiskuvad ja need tuleb uuesti käivitada.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Heide elektrivõrgu elektri süsinikumahukusest või diislikütusest, kui generaator töötab.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Muud mudelis kasutatavad tööpõhimõtete konstandid.
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 %Eeldus: mahtuvused, radiaatori soojusjuhtivus, jahutusmasina suurus ja aku energia on illustratiivsed väärtused 1 MW saali jaoks.
Juhuslikkus: seemnega mulberry32 generaator; kasutatud jaotused — ühtlane, eksponentsiaalne (pöördkumulatiivne jaotusfunktsioon), normaal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Seeme on nähtav ja jagatav.