Du er anleggsingeniør for en datahall på 1 MW: kjølemaskiner, en kjølevannskrets, UPS-batterier og en reservegenerator. Varmen flyter fra serverne til luften, til vannet og ut i det fri — og hver watt du bruker på kjøling vises i PUE.
Dette lærer du
Hvordan varme beveger seg gjennom et anlegg, og hvorfor kjølevannskretsen gir deg minutter å rutte med i en krise.
Hvorfor kjølemaskiner blir mindre effektive på varme dager (Carnot-COP), og hva PUE og WUE egentlig måler.
Hvordan UPS-batterier og generatorer overtar for hverandre ved strømbrudd.
Simulator
Tid 0 min
Inntak < 24 °C
Inntak ≥ 27 °C
Inntak ≥ 32 °C
◎Kjølemaskin i drift
⟳Kjølemaskin starter (5 min)
✕Kjølemaskin utløst (låst til tilbakestilling)
Kontroller
Kjølemaskin #1…#n. En nystartet kjølemaskin trenger 5 min før den kjøler.
Varmere vann = bedre effektivitet for kjølemaskinen, men varmere luftinntak på serverne.
Batchjobber utsettes til senere: mindre varme og effekt nå.
Bruker kald uteluft gjennom en tørrkjøler når det er kaldt nok.
Fordamper vann for å kjøle kondensatorluften: bedre effektivitet, men vannforbruk.
Trengs bare hvis den automatiske starten svikter. Tar 3 min.
Fjerner en sikkerhetsutløsning på en kjølemaskin når feilen er kontrollert; godtas fra 15 min etter utløsningen.
Indikatorer
Serverinntakstemperatur
22,4°C
normal
PUE
1,34
normal
Anleggseffekt
1076kW
UPS-batteri
100%
normal
Kjølevannstemperatur
14,0 °C
Kjølemaskin-COP
5,1
IT-last
803 kW
Kjølemaskiner i drift
2
Tilgjengelige kjølemaskiner (ikke utløst)
3
Utløste kjølemaskiner (låst)
0
Tilbakestilling av utløsning mulig om
0 min
WUE
0,00 L/kWh
CO₂-utslipp
484 kg/h
Trend
Krisescenarioer
Nivå 1 · Kjølemaskinutfall ved toppbelastning
En varm ettermiddag, 32 °C ute. IT trekker 850 kW på to av tre kjølemaskiner, og kjølevannet går på 16 °C for å spare energi — noe som gir serverinntakene bare omtrent 2 K margin til ASHRAEs anbefalte grense. En av kjølemaskinene er i ferd med å slå ut. Hold inntakene innenfor det anbefalte området, hold IT-arbeidet i gang, og få anlegget tilbake til full redundans.
Inntak aldri over 27 °C
Inntak ≤ 25 °C ved slutten (tilbake til normalt)
Gjennomsnittlig IT-last ≥ 750 kW (ikke bare slå av serverne)
Alle tre kjølemaskiner tilgjengelige igjen ved slutten (utløst enhet tilbakestilt)
Nivå 2 · Hetebølge og en demand response-forespørsel
Utetemperaturen stiger fra 30 °C til 42 °C. Kjølemaskinene mister kapasitet og effektivitet. Så sender nettoperatøren en forespørsel om forbrukerfleksibilitet (demand response): hold anleggets effekt under 900 kW i en halv time.
Inntak aldri over 27 °C
Gjennomsnittlig anleggseffekt ≤ 900 kW under forespørselen
Gjennomsnittlig IT-last ≥ 720 kW over scenarioet
Nivå 3 · Nettbrudd, generatoren starter ikke
Strømnettet faller ut. Generatoren skal ta over innen ti sekunder — denne gangen gjør den ikke det. Serverne går på UPS-batterier med omtrent ti minutters energi, og kjølemaskinene er mørke.
Ingen IT-stans
Batteri aldri under 72 %
Inntak aldri over 25 °C
Grunnlag — modellen bak tallene
Hver sammenheng simulatoren bruker, med kilde. Konstanter merket som antakelser er illustrative kalibreringer.
Energibalanse for luftnoden: serverne varmer luften, kjølebatteriene flytter varme over i kjølevannet.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Antakelse: kapasitanser, batteriledningsevne, kjølemaskinstørrelse og batterienergi er illustrative verdier for en datahall på 1 MW.
Energibalanse for vannnoden: kretsens termiske masse demper forskjellen mellom varmelast og kjølemaskinkapasitet.
Kjølemaskinens virkningsgrad som en fast andel av Carnot-grensen — den synker når uteluften blir varmere. Fordampertemperaturen følger den faktiske temperaturen i kjølevannskretsen (2 K under den), ikke settpunktet, så en krets som blir varmere etter en utløsning, øker COP en kort stund.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Antakelse: kapasitanser, batteriledningsevne, kjølemaskinstørrelse og batterienergi er illustrative verdier for en datahall på 1 MW.
Power usage effectiveness: total effekt i anlegget delt på IT-effekten (1,0 er idealet).
UPS-batteriets energi tappes av den beskyttede lasten til generatoren tar over.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Antakelse: kapasitanser, batteriledningsevne, kjølemaskinstørrelse og batterienergi er illustrative verdier for en datahall på 1 MW.
Etter enhver omkobling av strømforsyningen stopper kjølemaskinene og må startes på nytt.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Utslipp fra strømnettets karbonintensitet, eller fra diesel når generatoren går.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Andre driftskonstanter som modellen bruker.
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 %Antakelse: kapasitanser, batteriledningsevne, kjølemaskinstørrelse og batterienergi er illustrative verdier for en datahall på 1 MW.
Tilfeldighet: en seedet mulberry32-generator; fordelinger som brukes — uniform, eksponentiell (invers CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Seeden vises og kan deles.