Vi ste inženjer objekta podatkovne dvorane od 1 MW: rashladnici, krug ohlađene vode, UPS baterije i pričuvni agregat. Toplina putuje od poslužitelja u zrak, zatim u vodu i na kraju van, a svaki vat koji potrošite na hlađenje vidi se u PUE-u.
Što ćete naučiti
Kako se toplina kreće kroz objekt i zašto vam krug ohlađene vode u krizi kupuje minute.
Zašto rashladnici postaju manje učinkoviti na vruće dane (Carnotov COP) i što PUE i WUE zapravo mjere.
Kako se UPS baterije i agregati primopredaju tijekom ispada mreže.
Simulator
Vrijeme 0 min
Ulaz < 24 °C
Ulaz ≥ 27 °C
Ulaz ≥ 32 °C
◎Rashladnik radi
⟳Rashladnik se pokreće (5 min)
✕Rashladnik u ispadu (zaključan do reseta)
Kontrole
Rashladnik #1…#n. Tek pokrenutom rashladniku treba 5 min prije nego počne hladiti.
Toplija voda = bolja učinkovitost rashladnika, ali topliji ulazi poslužitelja.
Skupni poslovi odgođeni za kasnije: sada manje topline i snage.
Koristi hladan vanjski zrak preko suhog hladnjaka kada je dovoljno hladno.
Isparava vodu radi hlađenja zraka kondenzatora: bolja učinkovitost, ali potrošnja vode.
Potrebno samo ako automatsko pokretanje zakaže. Traje 3 min.
Poništava sigurnosni ispad rashladnika nakon što je kvar provjeren; prihvaća se od 15 min nakon ispada.
Pokazatelji
Ulazna temperatura poslužitelja
22,4°C
normalno
PUE
1,34
normalno
Snaga objekta
1076kW
UPS baterija
100%
normalno
Temperatura ohlađene vode
14,0 °C
COP rashladnika
5,1
IT opterećenje
803 kW
Rashladnici u radu
2
Raspoloživi rashladnici (bez ispada)
3
Rashladnici u ispadu (zaključani)
0
Reset ispada moguć za
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emisije CO₂
484 kg/h
Trend
Krizni scenariji
Razina 1 · Ispad rashladnika u vršnom opterećenju
Vruće poslijepodne, vani 32 °C. IT troši 850 kW na dva od tri rashladnika, a ohlađena voda radi na 16 °C radi uštede energije — zbog čega su ulazi poslužitelja samo oko 2 K ispod ASHRAE preporučene granice. Jedan rashladnik uskoro će ispasti. Držite ulaze unutar preporučenog raspona, održite IT poslove u radu i vratite postrojenje na punu redundanciju.
Ulaz nikad iznad 27 °C
Ulaz ≤ 25 °C na kraju (povratak u normalu)
Prosječno IT opterećenje ≥ 750 kW (ne gasite samo poslužitelje)
Sva tri rashladnika opet raspoloživa na kraju (ispala jedinica resetirana)
Razina 2 · Toplinski val i poziv na odgovor potražnje
Vanjska temperatura raste s 30 °C na 42 °C. Rashladnici gube kapacitet i učinkovitost. Zatim operator mreže izdaje zahtjev za odgovor potražnje: držite snagu objekta ove lokacije ispod 900 kW pola sata.
Ulaz nikad iznad 27 °C
Prosječna snaga objekta ≤ 900 kW tijekom zahtjeva
Prosječno IT opterećenje ≥ 720 kW tijekom scenarija
Razina 3 · Ispad mreže, agregat se ne pokreće
Mreža ispada. Agregat bi trebao preuzeti u deset sekundi, ali ovaj put ne. Poslužitelji rade na UPS baterijama s otprilike deset minuta energije, a rashladnici su ugašeni.
Bez IT ispada
Baterija nikad ispod 72 %
Ulaz nikad iznad 25 °C
Osnova: model iza brojeva
Svaki odnos koji simulator koristi, s izvorom. Konstante označene kao pretpostavke ilustrativne su kalibracije.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Pretpostavka: toplinski kapaciteti, vodljivost izmjenjivača, veličina rashladnika i energija baterije ilustrativne su vrijednosti za dvoranu od 1 MW.
Energetska bilanca vodenog čvora: toplinska masa kruga amortizira razliku između toplinskog opterećenja i kapaciteta rashladnika.
Učinkovitost rashladnika kao stalni dio Carnotove granice — pada kako vanjski zrak postaje topliji. Temperatura isparivača prati stvarnu temperaturu kruga ohlađene vode (2 K ispod nje), a ne zadanu vrijednost, pa krug koji se nakon ispada zagrije 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: toplinski kapaciteti, vodljivost izmjenjivača, veličina rashladnika i energija baterije ilustrativne su vrijednosti za dvoranu od 1 MW.
Učinkovitost korištenja energije: ukupna snaga objekta podijeljena s IT snagom (1,0 je idealno).
Energija UPS baterije troši se zaštićenim opterećenjem dok agregat ne preuzme.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Pretpostavka: toplinski kapaciteti, vodljivost izmjenjivača, veličina rashladnika i energija baterije ilustrativne su vrijednosti za dvoranu od 1 MW.
Nakon svakog prebacivanja napajanja rashladnici se zaustave i moraju se ponovno pokrenuti.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisije iz intenziteta ugljika električne energije iz mreže, odnosno iz dizela kad radi agregat.
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: toplinski kapaciteti, vodljivost izmjenjivača, veličina rashladnika i energija baterije ilustrativne su vrijednosti za dvoranu od 1 MW.
Slučajnost: seedirani generator mulberry32; korištene razdiobe: uniformna, eksponencijalna (inverzna CDF), normalna (Box–Muller), Poissonova (Knuth). Seed se prikazuje i može se dijeliti.