Ste inženir objekta podatkovne dvorane z 1 MW: hladilniki vode, zanka ohlajene vode, baterije UPS in rezervni generator. Toplota teče od strežnikov v zrak, v vodo in na prosto – vsak vat, ki ga porabite za hlajenje, se pokaže v PUE.
Kaj se boste naučili
Kako toplota potuje skozi objekt in zakaj vam zanka ohlajene vode v krizi kupi minute.
Zakaj hladilniki v vročih dneh postanejo manj učinkoviti (Carnotov COP) in kaj v resnici merita PUE in WUE.
Kako baterije UPS in generatorji prevzemata napajanje ob izpadu omrežja.
Simulator
Čas 0 min
Dovod < 24 °C
Dovod ≥ 27 °C
Dovod ≥ 32 °C
◎Hladilnik deluje
⟳Hladilnik se zaganja (5 min)
✕Hladilnik v izpadu (zaklenjen do ponastavitve)
Kontrole
Hladilnik št. 1…n. Novo zagnan hladilnik potrebuje 5 min, preden hladi.
Toplejša voda = boljša učinkovitost hladilnika, a toplejši dovodi strežnikov.
Paketna opravila, preložena na pozneje: zdaj manj toplote in moči.
Uporablja hladen zunanji zrak prek suhega hladilnika, ko je dovolj hladno.
Izpareva vodo za hlajenje zraka kondenzatorja: boljša učinkovitost, a večja poraba vode.
Potrebno le, če samodejni zagon odpove. Traja 3 min.
Počisti varnostni izklop hladilnika, ko je napaka preverjena; sprejme se od 15 min po izklopu.
Kazalniki
Dovodna temperatura strežnikov
22,4°C
običajno
PUE
1,34
običajno
Moč objekta
1076kW
Baterija UPS
100%
običajno
Temperatura ohlajene vode
14,0 °C
COP hladilnika
5,1
Obremenitev IT
803 kW
Hladilniki v obratovanju
2
Razpoložljivi hladilniki (ne izklopljeni)
3
Hladilniki v izpadu (zaklenjeni)
0
Ponastavitev izpada mogoča čez
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emisije CO₂
484 kg/h
Trend
Krizni scenariji
Stopnja 1 · Izpad hladilnika ob konici
Vroče popoldne, zunaj 32 °C. IT porablja 850 kW na dveh od treh hladilnikov, ohlajena voda pa teče pri 16 °C, da se prihrani energija – kar dovode strežnikov pusti le okoli 2 K pod mejo, ki jo priporoča ASHRAE. En hladilnik se bo kmalu izklopil. Dovode ohranite v priporočenem območju, ohranite delovanje IT in napravo vrnite v polno redundanco.
Dovod nikoli nad 27 °C
Dovod ≤ 25 °C na koncu (nazaj v normalno stanje)
Povprečna obremenitev IT ≥ 750 kW (ne le izklapljanje strežnikov)
Vsi trije hladilniki na koncu spet na voljo (izklopljena enota ponastavljena)
Stopnja 2 · Vročinski val in poziv k odzivu na povpraševanje
Zunanja temperatura naraste s 30 °C na 42 °C. Hladilniki izgubljajo zmogljivost in učinkovitost. Nato operater omrežja izda zahtevek za odziv na povpraševanje: moč tega objekta naj pol ure ostane pod 900 kW.
Dovod nikoli nad 27 °C
Povprečna moč objekta ≤ 900 kW med zahtevkom
Povprečna obremenitev IT ≥ 720 kW v scenariju
Stopnja 3 · Izpad omrežja, generator se ne zažene
Omrežje odpove. Generator bi moral prevzeti v desetih sekundah – tokrat ne. Strežniki delujejo na baterijah UPS z energijo za približno deset minut, hladilniki pa so ugasnjeni.
Brez izpada IT
Baterija nikoli pod 72 %
Dovod nikoli nad 25 °C
Osnova – model za številkami
Vsaka zveza, ki jo simulator uporablja, z virom. Konstante, označene kot predpostavke, so ilustrativne umeritve.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Predpostavka: kapacitivnosti, prevodnost registra, velikost hladilnika in energija baterije so ilustrativne vrednosti za dvorano z 1 MW.
Energijska bilanca vodnega vozlišča: toplotna masa zanke blaži razliko med toplotno obremenitvijo in zmogljivostjo hladilnika.
Izkoristek hladilnika kot stalni delež Carnotove meje – pada, ko se zunanji zrak segreva. Temperatura uparjalnika sledi dejanski temperaturi zanke ohlajene vode (2 K pod njo), ne nastavljeni vrednosti, zato zanka, ki se po izklopu segreje, za kratek čas zviša 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]Predpostavka: kapacitivnosti, prevodnost registra, velikost hladilnika in energija baterije so ilustrativne vrednosti za dvorano z 1 MW.
Učinkovitost rabe energije (PUE): skupna moč objekta, deljena z močjo IT (1,0 je idealno).
Energija baterije UPS se izprazni z zaščiteno obremenitvijo, dokler generator ne prevzame.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Predpostavka: kapacitivnosti, prevodnost registra, velikost hladilnika in energija baterije so ilustrativne vrednosti za dvorano z 1 MW.
Po vsakem preklopu napajanja se hladilniki ustavijo in jih je treba znova zagnati.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisije glede na intenzivnost električne energije iz omrežja ali iz dizla, ko dela generator.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Druge obratovalne konstante, ki jih uporablja 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 %Predpostavka: kapacitivnosti, prevodnost registra, velikost hladilnika in energija baterije so ilustrativne vrednosti za dvorano z 1 MW.
Naključnost: generator mulberry32 s semenom; uporabljene porazdelitve – enakomerna, eksponentna (inverzna CDF), normalna (Box–Muller), Poissonova (Knuth). Seme je prikazano in ga je mogoče deliti.