Jesteś inżynierem obiektu hali danych o mocy 1 MW: agregaty chłodnicze, obieg wody lodowej, akumulatory UPS i generator rezerwowy. Ciepło płynie z serwerów do powietrza, do wody i na zewnątrz — a każdy wat wydany na chłodzenie widać we wskaźniku PUE.
Czego się nauczysz
Jak ciepło przepływa przez obiekt i dlaczego obieg wody lodowej daje minuty w kryzysie.
Dlaczego agregaty chłodnicze są mniej sprawne w upalne dni (COP Carnota) i co naprawdę mierzą PUE i WUE.
Jak akumulatory UPS i generatory przejmują zasilanie podczas awarii sieci.
Symulator
Czas 0 min
Wlot < 24 °C
Wlot ≥ 27 °C
Wlot ≥ 32 °C
◎Agregat pracuje
⟳Agregat się uruchamia (5 min)
✕Agregat wyłączony awaryjnie (zablokowany do resetu)
Sterowanie
Agregaty nr 1…n. Nowo uruchomiony agregat potrzebuje 5 min, zanim zacznie chłodzić.
Cieplejsza woda = lepsza sprawność agregatu, ale cieplejsze wloty serwerów.
Zadania wsadowe przesunięte na później: teraz mniej ciepła i mocy.
Wykorzystuje zimne powietrze zewnętrzne przez chłodnicę suchą, gdy jest wystarczająco zimno.
Odparowuje wodę, by schłodzić powietrze skraplacza: lepsza sprawność, ale większe zużycie wody.
Potrzebne tylko wtedy, gdy start automatyczny zawiedzie. Trwa 3 min.
Kasuje awaryjne wyłączenie agregatu po sprawdzeniu usterki; przyjmowane od 15 min po wyłączeniu.
Wskaźniki
Temperatura wlotu serwerów
22,4°C
normalny
PUE
1,34
normalny
Moc obiektu
1076kW
Akumulator UPS
100%
normalny
Temperatura wody lodowej
14,0 °C
COP agregatu
5,1
Obciążenie IT
803 kW
Pracujące agregaty
2
Dostępne agregaty (niewyłączone)
3
Agregaty wyłączone awaryjnie (zablokowane)
0
Reset wyłączenia możliwy za
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emisje CO₂
484 kg/h
Trend
Scenariusze kryzysowe
Poziom 1 · Awaria agregatu w szczycie
Gorące popołudnie, na zewnątrz 32 °C. IT pobiera 850 kW na dwóch z trzech agregatów, a woda lodowa ma 16 °C, by oszczędzać energię — co zostawia wlotom serwerów tylko ok. 2 K zapasu do zalecanej granicy ASHRAE. Jeden agregat zaraz wyłączy się awaryjnie. Utrzymaj wloty w zalecanym zakresie, nie przerywaj pracy IT i przywróć instalacji pełną redundancję.
Wlot nigdy powyżej 27 °C
Wlot ≤ 25 °C na końcu (powrót do normy)
Średnie obciążenie IT ≥ 750 kW (nie wyłączaj po prostu serwerów)
Na końcu znów dostępne wszystkie trzy agregaty (wyłączony agregat zresetowany)
Poziom 2 · Fala upałów i żądanie redukcji zapotrzebowania
Temperatura zewnętrzna rośnie z 30 °C do 42 °C. Agregaty tracą wydajność i sprawność. Potem operator sieci wydaje żądanie redukcji zapotrzebowania: utrzymaj moc obiektu poniżej 900 kW przez pół godziny.
Wlot nigdy powyżej 27 °C
Średnia moc obiektu ≤ 900 kW w czasie żądania
Średnie obciążenie IT ≥ 720 kW w całym scenariuszu
Poziom 3 · Awaria sieci, generator nie startuje
Sieć pada. Generator powinien przejąć zasilanie w ciągu dziesięciu sekund — tym razem nie przejmuje. Serwery pracują na akumulatorach UPS z energią na około dziesięć minut, a agregaty chłodnicze nie działają.
Brak przerwy w pracy IT
Akumulator nigdy poniżej 72 %
Wlot nigdy powyżej 25 °C
Podstawa — model stojący za liczbami
Każda zależność używana przez symulator, wraz ze źródłem. Stałe oznaczone jako założenia to kalibracje poglądowe.
Bilans energii węzła powietrza: serwery ogrzewają powietrze, a wężownice chłodzące przenoszą ciepło do wody lodowej.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Założenie: pojemności cieplne, przewodność wężownicy, wielkość agregatu i energia akumulatora to wartości poglądowe dla hali 1 MW.
Bilans energii węzła wody: bezwładność cieplna obiegu buforuje różnicę między obciążeniem cieplnym a wydajnością agregatu.
Sprawność agregatu jako stały ułamek granicy Carnota — spada, gdy powietrze zewnętrzne się nagrzewa. Temperatura parownika podąża za rzeczywistą temperaturą obiegu wody lodowej (2 K poniżej niej), a nie za nastawą, więc obieg, który nagrzewa się po wyłączeniu awaryjnym, na krótko podnosi 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]Założenie: pojemności cieplne, przewodność wężownicy, wielkość agregatu i energia akumulatora to wartości poglądowe dla hali 1 MW.
Power usage effectiveness: moc całego obiektu podzielona przez moc IT (1,0 to ideał).
Energia akumulatora UPS wyczerpuje się wraz z chronionym obciążeniem, aż generator przejmie zasilanie.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Założenie: pojemności cieplne, przewodność wężownicy, wielkość agregatu i energia akumulatora to wartości poglądowe dla hali 1 MW.
Po każdym przełączeniu zasilania agregaty zatrzymują się i muszą wystartować ponownie.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisje wynikające z intensywności emisji energii z sieci lub z oleju napędowego, gdy pracuje generator.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Pozostałe stałe robocze używane w modelu.
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 %Założenie: pojemności cieplne, przewodność wężownicy, wielkość agregatu i energia akumulatora to wartości poglądowe dla hali 1 MW.
Losowość: generator mulberry32 z ziarnem; użyte rozkłady — jednostajny, wykładniczy (odwrotna dystrybuanta), normalny (Box–Muller), Poissona (Knuth). Ziarno jest widoczne i można je udostępnić.
Mechanicy i monterzy urządzeń grzewczych, klimatyzacyjnych i chłodniczych — Instalują, testują i naprawiają agregaty chłodnicze, centrale wentylacyjne i sterowniki. Profil zawodu (O*NET, Departament Pracy USA) 49-9021.00
Model edukacyjny — nie do decyzji operacyjnych. Prawdziwe obiekty kalibrują każdą stałą do własnego sprzętu i danych.