Es o enxeñeiro de instalacións dunha sala de datos de 1 MW: chillers, un circuíto de auga refrixerada, baterías de SAI e un xerador de reserva. A calor vai dos servidores ao aire, do aire á auga e da auga ao exterior — e cada vatio que gastas en refrixeración aparece no PUE.
O que aprenderás
Como se move a calor por unha instalación e por que o circuíto de auga refrixerada che gaña minutos nunha crise.
Por que os chillers perden eficiencia nos días quentes (COP de Carnot) e que miden realmente o PUE e o WUE.
Como se pasan o relevo as baterías de SAI e os xeradores durante un corte da rede.
Simulador
Tempo 0 min
Entrada < 24 °C
Entrada ≥ 27 °C
Entrada ≥ 32 °C
◎Chiller en marcha
⟳Chiller arrancando (5 min)
✕Chiller disparado (bloqueado ata o rearme)
Controis
Chiller n.º 1…n. Un chiller recén arrancado necesita 5 min antes de refrixerar.
Auga máis quente = mellor eficiencia do chiller, pero entradas de servidores máis quentes.
Traballos por lotes aprazados para máis tarde: menos calor e potencia agora.
Usa aire exterior frío a través dun arrefriador seco cando está o bastante frío.
Evapora auga para arrefriar o aire do condensador: mellor eficiencia, pero consumo de auga.
Só é necesario se falla o arranque automático. Leva 3 min.
Borra o disparo de seguridade dun chiller unha vez revisada a avaría; acéptase a partir de 15 min despois do disparo.
Indicadores
Temperatura de entrada dos servidores
22,4°C
normal
PUE
1,34
normal
Potencia da instalación
1076kW
Batería do SAI
100%
normal
Temperatura da auga refrixerada
14,0 °C
COP do chiller
5,1
Carga de TI
803 kW
Chillers en marcha
2
Chillers dispoñibles (non disparados)
3
Chillers disparados (bloqueados)
0
Rearme posible dentro de
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emisións de CO₂
484 kg/h
Tendencia
Escenarios de crise
Nivel 1 · Disparo dun chiller na punta
Unha tarde calorosa, 32 °C fóra. A TI consome 850 kW en dous dos tres chillers, e a auga refrixerada circula a 16 °C para aforrar enerxía — o que deixa as entradas dos servidores só uns 2 K por debaixo do límite recomendado por ASHRAE. Un chiller está a piques de dispararse. Mantén as entradas dentro do rango recomendado, mantén o traballo de TI en marcha e devolve a instalación á redundancia completa.
Entrada nunca por riba de 27 °C
Entrada ≤ 25 °C ao final (de volta á normalidade)
Carga media de TI ≥ 750 kW (non te limites a apagar servidores)
Os tres chillers dispoñibles de novo ao final (unidade disparada rearmada)
Nivel 2 · Onda de calor e unha chamada de resposta á demanda
A temperatura exterior sobe de 30 °C a 42 °C. Os chillers perden capacidade e eficiencia. Despois o operador da rede emite unha solicitude de resposta á demanda: manter a potencia desta instalación por baixo de 900 kW durante media hora.
Entrada nunca por riba de 27 °C
Potencia media da instalación ≤ 900 kW durante a solicitude
Carga media de TI ≥ 720 kW ao longo do escenario
Nivel 3 · Corte da rede, o xerador non arranca
Cae a rede. O xerador debería tomar o relevo en dez segundos — esta vez non o fai. Os servidores están con baterías de SAI cunha enerxía duns dez minutos, e os chillers están apagados.
Sen interrupción de TI
Batería nunca por baixo do 72 %
Entrada nunca por riba de 25 °C
Base — o modelo detrás dos números
Todas as relacións que usa o simulador, coa súa fonte. As constantes marcadas como suposicións son calibracións ilustrativas.
Balance de enerxía do nodo de aire: os servidores quentan o aire, as baterías de refrixeración pasan a calor á auga refrixerada.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Suposición: as capacitancias, a condutancia das baterías, o tamaño dos chillers e a enerxía das baterías son valores ilustrativos para unha sala de 1 MW.
Balance de enerxía do nodo de auga: a masa térmica do circuíto amortece a diferenza entre a carga térmica e a capacidade dos chillers.
Eficiencia do chiller como fracción fixa do límite de Carnot: diminúe a medida que o aire exterior se quenta. A temperatura do evaporador segue a temperatura real do circuíto de auga refrixerada (2 K por debaixo dela), non a consigna, así que un circuíto que se quenta tras un disparo eleva o COP brevemente.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Suposición: as capacitancias, a condutancia das baterías, o tamaño dos chillers e a enerxía das baterías son valores ilustrativos para unha sala de 1 MW.
Eficacia no uso da enerxía (PUE): potencia total da instalación sobre a potencia de TI (1,0 é o ideal).
A enerxía da batería do SAI esgótase coa carga protexida ata que o xerador toma o relevo.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Suposición: as capacitancias, a condutancia das baterías, o tamaño dos chillers e a enerxía das baterías son valores ilustrativos para unha sala de 1 MW.
Despois de calquera transferencia de alimentación, os chillers paran e deben reiniciarse.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisións a partir da intensidade da electricidade da rede, ou do gasóleo cando funciona o xerador.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Outras constantes de funcionamento que usa o modelo.
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 %Suposición: as capacitancias, a condutancia das baterías, o tamaño dos chillers e a enerxía das baterías son valores ilustrativos para unha sala de 1 MW.
Aleatoriedade: un xerador mulberry32 con semente; distribucións usadas — uniforme, exponencial (CDF inversa), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). A semente móstrase e pódese compartir.