Вие сте инженер на објект со сала за податоци од 1 MW: чилери, круг на студена вода, UPS-батерии и резервен агрегат. Топлината тече од серверите кон воздухот, водата и надвор — а секој ват што го трошите на ладење се гледа во PUE.
Што ќе научите
Како топлината се движи низ објектот и зошто кругот на студена вода ви дава минути во криза.
Зошто чилерите стануваат помалку ефикасни во жешки денови (Карно COP) и што навистина мерат PUE и WUE.
Како UPS-батериите и агрегатите си ја предаваат работата при прекин на мрежното напојување.
Симулатор
Време 0 мин
Влез < 24 °C
Влез ≥ 27 °C
Влез ≥ 32 °C
◎Чилерот работи
⟳Чилерот се вклучува (5 мин)
✕Чилер исклучен (заклучен до ресетирање)
Контроли
Чилер #1…#n. На нововклучен чилер му требаат 5 мин пред да лади.
Потопла вода = подобра ефикасност на чилерот, но потопол воздух на влезот во серверите.
Пакетни задачи одложени за подоцна: сега помалку топлина и снага.
Користи студен надворешен воздух преку суво ладилно тело кога е доволно студено.
Испарува вода за ладење на воздухот на кондензаторот: подобра ефикасност, но потрошувачка на вода.
Потребно само ако автоматското стартување не успее. Трае 3 мин.
Го брише безбедносното исклучување на чилерот откако дефектот ќе се провери; се прифаќа од 15 min по исклучувањето.
Показатели
Температура на влезниот воздух во серверите
22,4°C
нормално
PUE
1,34
нормално
Снага на објектот
1076kW
UPS-батерија
100%
нормално
Температура на студената вода
14,0 °C
COP на чилерот
5,1
IT-оптоварување
803 kW
Чилери во работа
2
Достапни чилери (неисклучени)
3
Исклучени чилери (заклучени)
0
Ресетирање на исклучувањето можно за
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Емисии на CO₂
484 kg/h
Тренд
Кризни сценарија
Ниво 1 · Откажување на чилер во врв
Жешко попладне, 32 °C надвор. IT влече 850 kW на два од три чилери, а студената вода работи на 16 °C за да се штеди енергија — со што на влезот во серверите им остануваат само околу 2 K до препорачаната граница на ASHRAE. Еден од чилерите е пред исклучување. Одржете го влезниот воздух во препорачаниот опсег, нека IT-работата продолжи и вратете ја постројката на целосна редундантност.
Влезот никогаш над 27 °C
Влез ≤ 25 °C на крајот (назад во нормала)
Просечно IT-оптоварување ≥ 750 kW (не исклучувајте ги серверите само така)
Сите три чилери повторно достапни на крајот (исклучената единица ресетирана)
Ниво 2 · Топлотен бран и повик за одговор на побарувачка
Надворешната температура се качува од 30 °C на 42 °C. Чилерите губат капацитет и ефикасност. Потоа операторот на мрежата поднесува барање за одговор на побарувачка (demand response): одржувајте ја снагата на овој објект под 900 kW половина час.
Влезот никогаш над 27 °C
Просечна снага на објектот ≤ 900 kW за време на барањето
Просечно IT-оптоварување ≥ 720 kW во текот на сценариото
Ниво 3 · Прекин на мрежата, агрегатот не стартува
Мрежата паѓа. Агрегатот треба да преземе во рок од десет секунди — овојпат не презема. Серверите работат на UPS-батерии со приближно десет минути енергија, а чилерите не работат.
Без IT-прекин
Батеријата никогаш под 72 %
Влезот никогаш над 25 °C
Основа — моделот зад бројките
Секоја релација што ја користи симулаторот, со својот извор. Константите означени како претпоставки се илустративни калибрации.
Енергетски биланс на воздушниот јазол: серверите го загреваат воздухот, ладилните калеми ја пренесуваат топлината во студената вода.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Претпоставка: капацитетите, спроводливоста на калемот, големината на чилерот и енергијата на батеријата се илустративни вредности за сала од 1 MW.
Енергетски биланс на водениот јазол: термичката маса на кругот ја амортизира разликата меѓу топлинското оптоварување и капацитетот на чилерот.
Ефикасноста на чилерот како фиксен дел од границата на Карно — опаѓа кога надворешниот воздух станува потопол. Температурата на испарувачот ја следи вистинската температура на кругот на студена вода (2 K под неа), а не зададената вредност, па круг што се загрева по исклучување накратко го зголемува 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]Претпоставка: капацитетите, спроводливоста на калемот, големината на чилерот и енергијата на батеријата се илустративни вредности за сала од 1 MW.
Ефективност на потрошувачката на енергија: вкупна снага на објектот поделена со IT-снагата (1,0 е идеалот).
Енергијата на UPS-батеријата се празни со заштитеното оптоварување додека агрегатот не преземе.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Претпоставка: капацитетите, спроводливоста на калемот, големината на чилерот и енергијата на батеријата се илустративни вредности за сала од 1 MW.
По секое префрлање на напојувањето чилерите запираат и мора повторно да се стартуваат.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Емисии од интензитетот на мрежната струја или од дизел кога работи агрегатот.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Други работни константи што ги користи моделот.
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 %Претпоставка: капацитетите, спроводливоста на калемот, големината на чилерот и енергијата на батеријата се илустративни вредности за сала од 1 MW.
Случајност: генератор mulberry32 со зрно; користени распределби — рамномерна, експоненцијална (инверзна CDF), нормална (Box–Muller), Поасонова (Knuth). Зрното е прикажано и може да се сподели.