Ste inžinier zariadenia dátovej haly s výkonom 1 MW: chillery, okruh chladenej vody, batérie UPS a záložný generátor. Teplo tečie zo serverov do vzduchu, do vody a von — a každý watt minutý na chladenie sa prejaví v PUE.
Čo sa naučíte
Ako sa teplo pohybuje zariadením a prečo vám okruh chladenej vody v kríze kúpi minúty.
Prečo chillery v horúcich dňoch strácajú účinnosť (Carnotov COP) a čo PUE a WUE skutočne merajú.
Ako si batérie UPS a generátory odovzdávajú záťaž pri výpadku siete.
Simulátor
Čas 0 min
Vstup < 24 °C
Vstup ≥ 27 °C
Vstup ≥ 32 °C
◎Chiller beží
⟳Chiller sa spúšťa (5 min)
✕Chiller vypnutý poruchou (zablokovaný do resetu)
Ovládanie
Chiller č. 1…n. Novo spustený chiller potrebuje 5 min, kým začne chladiť.
Teplejšia voda = lepšia účinnosť chilleru, ale teplejší vstupný vzduch serverov.
Dávkové úlohy odložené na neskôr: teraz menej tepla a príkonu.
Využíva studený vonkajší vzduch cez suchý chladič, keď je dostatočne chladno.
Odparuje vodu na ochladenie vzduchu kondenzátora: lepšia účinnosť, ale spotreba vody.
Potrebné iba vtedy, ak automatický štart zlyhá. Trvá 3 min.
Zruší bezpečnostné vypnutie chilleru po kontrole poruchy; prijme sa od 15 min po vypnutí.
Ukazovatele
Vstupná teplota serverov
22,4°C
normálne
PUE
1,34
normálne
Príkon zariadenia
1076kW
Batéria UPS
100%
normálne
Teplota chladenej vody
14,0 °C
COP chilleru
5,1
IT záťaž
803 kW
Bežiace chillery
2
Dostupné chillery (nevypnuté)
3
Chillery vypnuté poruchou (zablokované)
0
Reset poruchy možný o
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emisie CO₂
484 kg/h
Trend
Krízové scenáre
Úroveň 1 · Výpadok chilleru v špičke
Horúce popoludnie, vonku 32 °C. IT odoberá 850 kW na dvoch z troch chillerov a chladená voda beží na 16 °C, aby sa šetrila energia — čo necháva vstupy serverov len asi 2 K pod limitom odporúčaným ASHRAE. Jeden chiller sa chystá vypnúť. Udržte vstupy v odporúčanom rozsahu, udržte IT prácu v chode a vráťte zariadenie do plnej redundancie.
Vstup nikdy nad 27 °C
Vstup ≤ 25 °C na konci (späť v normále)
Priemerná IT záťaž ≥ 750 kW (nielen vypínať servery)
Všetky tri chillery na konci opäť dostupné (vypnutá jednotka resetovaná)
Úroveň 2 · Vlna horúčav a výzva na demand response
Vonkajšia teplota stúpa z 30 °C na 42 °C. Chillery strácajú kapacitu aj účinnosť. Potom prevádzkovateľ siete vydá žiadosť o reguláciu odberu (demand response): držte príkon tohto zariadenia pod 900 kW pol hodiny.
Vstup nikdy nad 27 °C
Priemerný príkon zariadenia ≤ 900 kW počas žiadosti
Priemerná IT záťaž ≥ 720 kW počas scenára
Úroveň 3 · Výpadok siete, generátor sa nespustí
Sieť vypadne. Generátor by mal prebrať záťaž do desiatich sekúnd — tentoraz neprebral. Servery bežia na batériách UPS s energiou na zhruba desať minút a chillery nebežia.
Žiadny výpadok IT
Batéria nikdy pod 72 %
Vstup nikdy nad 25 °C
Základ — model za číslami
Každý vzťah, ktorý simulátor používa, aj s jeho zdrojom. Konštanty označené ako predpoklady sú ilustračné kalibrácie.
Energetická bilancia uzla vzduchu: servery ohrievajú vzduch, chladiace výmenníky prenášajú teplo do chladenej vody.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Predpoklad: tepelné kapacity, vodivosť výmenníka, veľkosť chilleru a energia batérie sú ilustračné hodnoty pre halu s výkonom 1 MW.
Energetická bilancia uzla vody: tepelná hmota okruhu tlmí rozdiel medzi tepelnou záťažou a kapacitou chilleru.
Účinnosť chilleru ako pevný podiel Carnotovho limitu — klesá, keď sa vonkajší vzduch otepľuje. Teplota výparníka sleduje skutočnú teplotu okruhu chladenej vody (2 K pod ňou), nie nastavenú hodnotu, takže okruh, ktorý sa po vypnutí otepľuje, krátkodobo zvýši 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]Predpoklad: tepelné kapacity, vodivosť výmenníka, veľkosť chilleru a energia batérie sú ilustračné hodnoty pre halu s výkonom 1 MW.
Efektívnosť využitia energie: celkový príkon zariadenia voči príkonu IT (1,0 je ideál).
Energia batérie UPS sa spotrebúva s chránenou záťažou, kým nepreberie generátor.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Predpoklad: tepelné kapacity, vodivosť výmenníka, veľkosť chilleru a energia batérie sú ilustračné hodnoty pre halu s výkonom 1 MW.
Po každom prepnutí napájania sa chillery zastavia a musia sa znova spustiť.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisie z uhlíkovej intenzity elektriny zo siete alebo z nafty, keď beží generátor.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Ďalšie prevádzkové konštanty, ktoré model používa.
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 %Predpoklad: tepelné kapacity, vodivosť výmenníka, veľkosť chilleru a energia batérie sú ilustračné hodnoty pre halu s výkonom 1 MW.
Náhodnosť: generátor mulberry32 so seedom; použité rozdelenia — rovnomerné, exponenciálne (inverzná CDF), normálne (Box–Muller), Poissonovo (Knuth). Seed je zobrazený a dá sa zdieľať.