Je bent de facility engineer van een datazaal van 1 MW: koelmachines, een koelwaterlus, UPS-batterijen en een noodgenerator. Warmte stroomt van servers naar lucht, naar water en naar buiten — en elke watt die je aan koeling besteedt, zie je terug in de PUE.
Wat je gaat leren
Hoe warmte door een locatie stroomt en waarom de koelwaterlus je in een crisis minuten oplevert.
Waarom koelmachines op hete dagen minder efficiënt worden (Carnot-COP) en wat PUE en WUE echt meten.
Hoe UPS-batterijen en generatoren elkaar aflossen bij een stroomstoring.
Simulator
Tijd 0 min
Inlaat < 24 °C
Inlaat ≥ 27 °C
Inlaat ≥ 32 °C
◎Koelmachine draait
⟳Koelmachine start op (5 min)
✕Koelmachine uitgevallen (vergrendeld tot reset)
Bediening
Koelmachine nr. 1…n. Een net gestarte koelmachine heeft 5 min nodig voordat hij koelt.
Warmer water = betere efficiëntie van de koelmachine, maar warmere serverinlaten.
Batchtaken die naar later worden verschoven: nu minder warmte en vermogen.
Gebruikt koude buitenlucht via een droge koeler als het koud genoeg is.
Verdampt water om de condensorlucht te koelen: betere efficiëntie, maar meer waterverbruik.
Alleen nodig als de automatische start mislukt. Duurt 3 min.
Heft een veiligheidsuitschakeling van een koelmachine op zodra de storing is gecontroleerd; geaccepteerd vanaf 15 min na de uitschakeling.
Indicatoren
Inlaattemperatuur server
22,4°C
normaal
PUE
1,34
normaal
Vermogen locatie
1076kW
UPS-batterij
100%
normaal
Koelwatertemperatuur
14,0 °C
COP koelmachine
5,1
IT-belasting
803 kW
Koelmachines in bedrijf
2
Beschikbare koelmachines (niet uitgevallen)
3
Uitgevallen koelmachines (vergrendeld)
0
Reset na uitval mogelijk over
0 min
WUE
0,00 L/kWh
CO₂-uitstoot
484 kg/h
Trend
Crisisscenario’s
Niveau 1 · Koelmachine valt uit tijdens piek
Een hete middag, 32 °C buiten. IT trekt 850 kW met twee van de drie koelmachines, en het koelwater draait op 16 °C om energie te besparen — waardoor de serverinlaten maar ongeveer 2 K onder de door ASHRAE aanbevolen grens zitten. Eén koelmachine staat op het punt uit te vallen. Houd de inlaten binnen het aanbevolen bereik, houd het IT-werk draaiende en breng de installatie terug naar volledige redundantie.
Inlaat nooit boven 27 °C
Inlaat ≤ 25 °C aan het eind (terug naar normaal)
Gemiddelde IT-belasting ≥ 750 kW (zet servers niet gewoon uit)
Alle drie de koelmachines weer beschikbaar aan het eind (uitgevallen eenheid gereset)
Niveau 2 · Hittegolf en een demand-response-verzoek
De buitentemperatuur loopt op van 30 °C naar 42 °C. De koelmachines verliezen capaciteit en efficiëntie. Dan stuurt de netbeheerder een demand-response-verzoek: houd het vermogen van deze locatie een half uur onder 900 kW.
Inlaat nooit boven 27 °C
Gemiddeld vermogen locatie ≤ 900 kW tijdens het verzoek
Gemiddelde IT-belasting ≥ 720 kW over het scenario
Niveau 3 · Netuitval, generator start niet
Het net valt uit. De generator hoort binnen tien seconden over te nemen — dit keer gebeurt dat niet. De servers draaien op UPS-batterijen met grofweg tien minuten energie, en de koelmachines staan uit.
Geen IT-uitval
Batterij nooit onder 72 %
Inlaat nooit boven 25 °C
Grondslag — het model achter de getallen
Elk verband dat de simulator gebruikt, met bron. Constanten die als aanname zijn gemarkeerd, zijn illustratieve kalibraties.
Energiebalans van het luchtknooppunt: servers verwarmen de lucht, koelbatterijen brengen warmte over naar het koelwater.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Aanname: capaciteiten, warmtegeleiding van de koelbatterij, grootte van de koelmachine en batterij-energie zijn illustratieve waarden voor een zaal van 1 MW.
Energiebalans van het waterknooppunt: de thermische massa van de lus vangt het verschil tussen warmtebelasting en koelmachinecapaciteit op.
Efficiëntie van de koelmachine als vast deel van de Carnot-limiet — ze daalt naarmate de buitenlucht warmer wordt. De verdampertemperatuur volgt de werkelijke temperatuur van de koelwaterlus (2 K eronder), niet het setpoint, dus een lus die na een uitval opwarmt, verhoogt de COP kortstondig.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Aanname: capaciteiten, warmtegeleiding van de koelbatterij, grootte van de koelmachine en batterij-energie zijn illustratieve waarden voor een zaal van 1 MW.
Power usage effectiveness: totaal vermogen van de locatie gedeeld door het IT-vermogen (1,0 is het ideaal).
De UPS-batterij loopt leeg met de beschermde belasting totdat de generator het overneemt.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Aanname: capaciteiten, warmtegeleiding van de koelbatterij, grootte van de koelmachine en batterij-energie zijn illustratieve waarden voor een zaal van 1 MW.
Na elke stroomoverschakeling stoppen de koelmachines en moeten ze opnieuw starten.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emissies uit de koolstofintensiteit van netstroom, of uit diesel wanneer de generator draait.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Overige bedrijfsconstanten die het model gebruikt.
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 %Aanname: capaciteiten, warmtegeleiding van de koelbatterij, grootte van de koelmachine en batterij-energie zijn illustratieve waarden voor een zaal van 1 MW.
Willekeur: een mulberry32-generator met seed; gebruikte verdelingen — uniform, exponentieel (inverse CDF), normaal (Box–Muller), Poisson (Knuth). De seed wordt getoond en kan worden gedeeld.