Sei l'ingegnere di impianto di una sala dati da 1 MW: chiller, un circuito di acqua refrigerata, batterie UPS e un generatore di riserva. Il calore fluisce dai server all'aria, all'acqua, all'esterno, e ogni watt speso per il raffreddamento si vede nel PUE.
Cosa imparerai
Come si muove il calore in un impianto e perché il circuito di acqua refrigerata ti fa guadagnare minuti in una crisi.
Perché i chiller rendono meno nelle giornate calde (COP di Carnot) e cosa misurano davvero PUE e WUE.
Come UPS e generatori si danno il cambio durante un'interruzione di rete.
Simulatore
Tempo 0 min
Ingresso < 24 °C
Ingresso ≥ 27 °C
Ingresso ≥ 32 °C
◎Chiller in funzione
⟳Chiller in avvio (5 min)
✕Chiller scattato (bloccato fino al ripristino)
Comandi
Chiller n. 1…n. Un chiller appena avviato impiega 5 min prima di raffreddare.
Acqua più calda = migliore efficienza del chiller, ma ingressi dei server più caldi.
Job batch rimandati a dopo: meno calore e potenza adesso.
Usa l'aria fredda esterna attraverso un dry cooler quando fa abbastanza freddo.
Evapora acqua per raffreddare l'aria del condensatore: migliore efficienza, ma consuma acqua.
Serve solo se l'avvio automatico fallisce. Richiede 3 min.
Annulla lo scatto di sicurezza di un chiller dopo che il guasto è stato verificato; accettato a partire da 15 min dopo lo scatto.
Indicatori
Temperatura ingresso server
22,4°C
normale
PUE
1,34
normale
Potenza dell'impianto
1076kW
Batteria UPS
100%
normale
Temperatura acqua refrigerata
14,0 °C
COP del chiller
5,1
Carico IT
803 kW
Chiller in funzione
2
Chiller disponibili (non scattati)
3
Chiller scattati (bloccati)
0
Ripristino dello scatto possibile tra
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emissioni di CO₂
484 kg/h
Andamento
Scenari di crisi
Livello 1 · Scatto del chiller al picco
Un pomeriggio caldo, 32 °C all'esterno. L'IT assorbe 850 kW con due chiller su tre e l'acqua refrigerata è a 16 °C per risparmiare energia, il che lascia gli ingressi dei server solo circa 2 K sotto il limite raccomandato ASHRAE. Uno dei chiller sta per scattare. Mantieni gli ingressi nell'intervallo raccomandato, mantieni in funzione il lavoro IT e riporta l'impianto alla piena ridondanza.
Ingresso mai sopra 27 °C
Ingresso ≤ 25 °C alla fine (ritorno alla normalità)
Carico IT medio ≥ 750 kW (non limitarti a spegnere i server)
Tutti e tre i chiller di nuovo disponibili alla fine (unità scattata ripristinata)
Livello 2 · Ondata di caldo e richiesta di demand response
La temperatura esterna sale da 30 °C a 42 °C. I chiller perdono capacità ed efficienza. Poi il gestore della rete invia una richiesta di demand response: mantieni la potenza dell'impianto sotto i 900 kW per mezz'ora.
Ingresso mai sopra 27 °C
Potenza media dell'impianto ≤ 900 kW durante la richiesta
Carico IT medio ≥ 720 kW nello scenario
Livello 3 · Interruzione di rete, il generatore non parte
La rete salta. Il generatore dovrebbe subentrare entro dieci secondi, ma stavolta non lo fa. I server sono sulle batterie UPS con circa dieci minuti di energia e i chiller sono spenti.
Nessuna interruzione IT
Batteria mai sotto il 72 %
Ingresso mai sopra 25 °C
Base: il modello dietro i numeri
Ogni relazione usata dal simulatore, con la sua fonte. Le costanti indicate come ipotesi sono tarature illustrative.
Bilancio energetico del nodo aria: i server riscaldano l'aria, le batterie di raffreddamento trasferiscono il calore all'acqua refrigerata.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Ipotesi: capacità termiche, conduttanza delle batterie, taglia dei chiller ed energia delle batterie sono valori illustrativi per una sala da 1 MW.
Bilancio energetico del nodo acqua: la massa termica del circuito attenua il divario tra carico termico e capacità del chiller.
Efficienza del chiller come frazione fissa del limite di Carnot: diminuisce al crescere della temperatura esterna. La temperatura dell'evaporatore segue la temperatura effettiva del circuito di acqua refrigerata (2 K sotto di essa), non il setpoint, quindi un circuito che si scalda dopo uno scatto alza brevemente il 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]Ipotesi: capacità termiche, conduttanza delle batterie, taglia dei chiller ed energia delle batterie sono valori illustrativi per una sala da 1 MW.
Power usage effectiveness: potenza totale dell'impianto sulla potenza IT (1,0 è l'ideale).
L'energia della batteria UPS si esaurisce con il carico protetto finché il generatore non subentra.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Ipotesi: capacità termiche, conduttanza delle batterie, taglia dei chiller ed energia delle batterie sono valori illustrativi per una sala da 1 MW.
Dopo qualsiasi trasferimento di alimentazione i chiller si fermano e devono ripartire.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emissioni dall'intensità elettrica della rete, o dal diesel quando il generatore è in funzione.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Altre costanti operative usate dal modello.
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 %Ipotesi: capacità termiche, conduttanza delle batterie, taglia dei chiller ed energia delle batterie sono valori illustrativi per una sala da 1 MW.
Casualità: un generatore mulberry32 con seed; distribuzioni usate: uniforme, esponenziale (CDF inversa), normale (Box–Muller), Poisson (Knuth). Il seed è mostrato e condivisibile.