Ești inginerul de facilitate al unei săli de date de 1 MW: chillere, o buclă de apă răcită, baterii UPS și un generator de rezervă. Căldura curge de la servere la aer, la apă și apoi în exterior — iar fiecare watt cheltuit pe răcire se vede în PUE.
Ce vei învăța
Cum se deplasează căldura printr-o facilitate și de ce bucla de apă răcită îți câștigă minute într-o criză.
De ce chillerele devin mai puțin eficiente în zilele toride (COP Carnot) și ce măsoară de fapt PUE și WUE.
Cum predau bateriile UPS și generatoarele sarcina în timpul unei pene de rețea.
Simulator
Timp 0 min
Admisie < 24 °C
Admisie ≥ 27 °C
Admisie ≥ 32 °C
◎Chiller în funcțiune
⟳Chiller în pornire (5 min)
✕Chiller declanșat (blocat până la resetare)
Comenzi
Chiller #1…#n. Un chiller nou pornit are nevoie de 5 min până când răcește.
Apă mai caldă = eficiență mai bună a chillerului, dar admisie mai caldă la servere.
Lucrări în lot amânate pentru mai târziu: acum mai puțină căldură și energie.
Folosește aerul rece din exterior printr-un dry cooler când este suficient de frig.
Evaporă apă pentru a răci aerul condensatorului: eficiență mai bună, consum de apă.
Necesar doar dacă pornirea automată eșuează. Durează 3 min.
Șterge declanșarea de siguranță a unui chiller după ce defectul a fost verificat; acceptată la 15 min după declanșare.
Indicatori
Temperatura de admisie a serverelor
22,4°C
normal
PUE
1,34
normal
Putere facilitate
1076kW
Baterie UPS
100%
normal
Temperatura apei răcite
14,0 °C
COP chiller
5,1
Sarcină IT
803 kW
Chillere în funcțiune
2
Chillere disponibile (nedeclanșate)
3
Chillere declanșate (blocate)
0
Resetare posibilă în
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emisii de CO₂
484 kg/h
Tendință
Scenarii de criză
Nivel 1 · Declanșare chiller la vârf
O după-amiază fierbinte, 32 °C afară. IT consumă 850 kW pe două din trei chillere, iar apa răcită circulă la 16 °C pentru a economisi energie — ceea ce lasă admisiile serverelor doar cu aproximativ 2 K sub limita recomandată ASHRAE. Un chiller este pe punctul de a se declanșa. Menține admisiile în intervalul recomandat, menține lucrul IT în desfășurare și readu instalația la redundanța completă.
Admisia nu depășește niciodată 27 °C
Admisie ≤ 25 °C la final (revenire la normal)
Sarcină IT medie ≥ 750 kW (nu opri pur și simplu serverele)
Toate cele trei chillere din nou disponibile la final (unitatea declanșată resetată)
Nivel 2 · Caniculă și un apel de demand response
Temperatura exterioară urcă de la 30 °C la 42 °C. Chillerele pierd din capacitate și eficiență. Apoi operatorul rețelei emite o cerere de demand response: menține puterea facilității sub 900 kW timp de o jumătate de oră.
Admisia nu depășește niciodată 27 °C
Puterea medie a facilității ≤ 900 kW în timpul cererii
Sarcină IT medie ≥ 720 kW pe durata scenariului
Nivel 3 · Pană de rețea, generatorul nu pornește
Rețeaua cade. Generatorul ar trebui să preia în zece secunde — de data aceasta nu o face. Serverele sunt pe bateriile UPS cu energie pentru aproximativ zece minute, iar chillerele sunt oprite.
Fără întrerupere IT
Bateria nu scade niciodată sub 72 %
Admisia nu depășește niciodată 25 °C
Baza — modelul din spatele cifrelor
Fiecare relație folosită de simulator, cu sursa ei. Constantele marcate ca ipoteze sunt calibrări ilustrative.
Bilanț energetic al nodului de aer: serverele încălzesc aerul, bateriile de răcire transferă căldura în apa răcită.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Ipoteză: capacitățile termice, conductanța bateriei, dimensiunea chillerului și energia bateriei sunt valori ilustrative pentru o sală de 1 MW.
Bilanț energetic al nodului de apă: masa termică a buclei amortizează diferența dintre sarcina termică și capacitatea chillerului.
Eficiența chillerului ca fracție fixă din limita Carnot — scade pe măsură ce aerul exterior se încălzește. Temperatura vaporizatorului urmează temperatura reală a buclei de apă răcită (cu 2 K sub ea), nu temperatura de reglaj, așa că o buclă care se încălzește după o declanșare ridică pentru scurt timp COP-ul.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Ipoteză: capacitățile termice, conductanța bateriei, dimensiunea chillerului și energia bateriei sunt valori ilustrative pentru o sală de 1 MW.
Eficiența utilizării energiei: puterea totală a facilității raportată la puterea IT (1,0 este idealul).
Energia bateriei UPS se consumă odată cu sarcina protejată, până când preia generatorul.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Ipoteză: capacitățile termice, conductanța bateriei, dimensiunea chillerului și energia bateriei sunt valori ilustrative pentru o sală de 1 MW.
După orice transfer de alimentare, chillerele se opresc și trebuie repornite.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisii din intensitatea de carbon a electricității din rețea sau din motorină când funcționează generatorul.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Alte constante de funcționare folosite de model.
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 %Ipoteză: capacitățile termice, conductanța bateriei, dimensiunea chillerului și energia bateriei sunt valori ilustrative pentru o sală de 1 MW.
Aleatoriu: un generator mulberry32 cu seed; distribuțiile folosite — uniformă, exponențială (CDF inversă), normală (Box–Muller), Poisson (Knuth). Seed-ul este afișat și poate fi partajat.