Você é o engenheiro de instalações de uma sala de dados de 1 MW: chillers, um circuito de água refrigerada, baterias UPS e um gerador de reserva. O calor flui dos servidores para o ar, para a água e para o exterior — e cada watt gasto em resfriamento aparece no PUE.
O que vai aprender
Como o calor se move numa instalação e por que o circuito de água refrigerada lhe dá minutos numa crise.
Por que os chillers são menos eficientes em dias quentes (COP de Carnot) e o que o PUE e o WUE realmente medem.
Como as baterias UPS e os geradores passam o testemunho durante uma falha da rede.
Simulador
Tempo 0 min
Entrada < 24 °C
Entrada ≥ 27 °C
Entrada ≥ 32 °C
◎Chiller em funcionamento
⟳Chiller dando partida (5 min)
✕Chiller desarmado (travado até o rearme)
Controles
Chiller nº 1…n. Um chiller recém-ligado precisa de 5 min antes de resfriar.
Água mais quente = melhor eficiência do chiller, mas entradas dos servidores mais quentes.
Tarefas em lote adiadas: menos calor e potência agora.
Usa ar exterior frio através de um resfriador seco quando está suficientemente frio.
Evapora água para resfriar o ar do condensador: melhor eficiência, mas mais consumo de água.
Só é necessário se a partida automática falhar. Demora 3 min.
Limpa o desarme de segurança de um chiller depois que a falha foi verificada; aceito a partir de 15 min após o desarme.
Indicadores
Temperatura de entrada dos servidores
22,4°C
normal
PUE
1,34
normal
Potência da instalação
1076kW
Bateria UPS
100%
normal
Temperatura da água refrigerada
14,0 °C
COP do chiller
5,1
Carga de TI
803 kW
Chillers em funcionamento
2
Chillers disponíveis (não desarmados)
3
Chillers desarmados (travados)
0
Rearme do desarme possível em
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emissões de CO₂
484 kg/h
Tendência
Cenários de crise
Nível 1 · Desarme de um chiller no pico
Uma tarde quente, 32 °C lá fora. A TI consome 850 kW em dois de três chillers, e a água gelada circula a 16 °C para economizar energia — o que deixa as entradas dos servidores apenas cerca de 2 K abaixo do limite recomendado pela ASHRAE. Um chiller está prestes a desarmar. Mantenha as entradas dentro da faixa recomendada, mantenha o trabalho de TI rodando e devolva à central a redundância total.
Entrada nunca acima de 27 °C
Entrada ≤ 25 °C no final (de volta ao normal)
Carga de TI média ≥ 750 kW (não se limite a desligar servidores)
Os três chillers disponíveis de novo no final (unidade desarmada rearmada)
Nível 2 · Onda de calor e um pedido de resposta à demanda
A temperatura exterior sobe de 30 °C para 42 °C. Os chillers perdem capacidade e eficiência. Depois o operador da rede emite um pedido de resposta à demanda: mantenha a potência da instalação deste local abaixo de 900 kW durante meia hora.
Entrada nunca acima de 27 °C
Potência média da instalação ≤ 900 kW durante o pedido
Carga de TI média ≥ 720 kW ao longo do cenário
Nível 3 · Falha da rede, o gerador não dá partida
A rede cai. O gerador deveria assumir em dez segundos — desta vez não assume. Os servidores estão em baterias UPS com cerca de dez minutos de energia, e os chillers estão desligados.
Sem paragem de TI
Bateria nunca abaixo de 72 %
Entrada nunca acima de 25 °C
Base — o modelo por trás dos números
Todas as relações que o simulador usa, com a respetiva fonte. As constantes marcadas como pressupostos são calibrações ilustrativas.
Balanço de energia do nó de ar: os servidores aquecem o ar, as serpentinas de resfriamento passam o calor para a água refrigerada.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Premissa: capacidades térmicas, condutância da serpentina, tamanho do chiller e energia da bateria são valores ilustrativos para uma sala de 1 MW.
Balanço de energia do nó de água: a massa térmica do circuito amortece a diferença entre a carga térmica e a capacidade do chiller.
Eficiência do chiller como fração fixa do limite de Carnot — diminui à medida que o ar externo esquenta. A temperatura do evaporador acompanha a temperatura real do circuito de água gelada (2 K abaixo dela), não o ponto de ajuste, então um circuito que esquenta após um desarme eleva brevemente o 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]Premissa: capacidades térmicas, condutância da serpentina, tamanho do chiller e energia da bateria são valores ilustrativos para uma sala de 1 MW.
Power usage effectiveness: potência total da instalação sobre a potência de TI (1,0 é o ideal).
A energia da bateria UPS esgota-se com a carga protegida até o gerador assumir.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Premissa: capacidades térmicas, condutância da serpentina, tamanho do chiller e energia da bateria são valores ilustrativos para uma sala de 1 MW.
Após qualquer transferência de energia, os chillers param e têm que voltar a arrancar.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emissões a partir da intensidade carbônica da eletricidade da rede, ou do diesel quando o gerador está funcionando.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Outras constantes de funcionamento usadas pelo modelo.
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 %Premissa: capacidades térmicas, condutância da serpentina, tamanho do chiller e energia da bateria são valores ilustrativos para uma sala de 1 MW.
Aleatoriedade: um gerador mulberry32 com semente; distribuições usadas — uniforme, exponencial (inversa da CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). A semente é apresentada e compartilhável.