Vi ste inženjer objekta data hale od 1 MW: čileri, petlja ohlađene vode, UPS baterije i rezervni generator. Toplota ide od servera ka vazduhu, ka vodi i napolje — a svaki vat potrošen na hlađenje vidi se u PUE.
Šta ćete naučiti
Kako se toplota kreće kroz objekat i zašto vam petlja ohlađene vode kupuje minute u krizi.
Zašto čileri gube efikasnost za vrelih dana (Karnoov COP) i šta PUE i WUE zaista mere.
Kako UPS baterije i generatori preuzimaju jedni od drugih tokom ispada mreže.
Simulator
Vreme 0 min
Ulaz < 24 °C
Ulaz ≥ 27 °C
Ulaz ≥ 32 °C
◎Čiler radi
⟳Čiler se pokreće (5 min)
✕Čiler ispao (zaključan do reseta)
Kontrole
Čiler #1…#n. Novopokrenutom čileru je potrebno 5 min pre nego što počne da hladi.
Toplija voda = bolja efikasnost čilera, ali topliji ulaz vazduha u servere.
Batch poslovi odloženi za kasnije: sada manje toplote i snage.
Koristi hladan spoljni vazduh preko suvog hladnjaka kada je dovoljno hladno.
Isparava vodu da ohladi vazduh kondenzatora: bolja efikasnost, ali potrošnja vode.
Potrebno samo ako automatsko pokretanje ne uspe. Traje 3 min.
Briše sigurnosno ispadanje čilera nakon što je kvar proveren; prihvata se od 15 min posle ispadanja.
Pokazatelji
Ulazna temperatura servera
22,4°C
normalno
PUE
1,34
normalno
Snaga objekta
1076kW
UPS baterija
100%
normalno
Temperatura ohlađene vode
14,0 °C
COP čilera
5,1
IT opterećenje
803 kW
Čileri u radu
2
Raspoloživi čileri (nisu ispali)
3
Čileri ispali (zaključani)
0
Reset ispada moguć za
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Emisija CO₂
484 kg/h
Trend
Krizni scenariji
Nivo 1 · Ispad čilera na vrhuncu
Vruće popodne, 32 °C napolju. IT troši 850 kW na dva od tri čilera, a ohlađena voda ide na 16 °C radi uštede energije — što ulazima servera ostavlja samo oko 2 K do granice koju preporučuje ASHRAE. Jedan čiler će uskoro ispasti. Držite ulaze u preporučenom opsegu, održite IT rad i vratite postrojenju punu redundansu.
Ulaz nikada iznad 27 °C
Ulaz ≤ 25 °C na kraju (povratak u normalu)
Prosečno IT opterećenje ≥ 750 kW (ne gasite samo servere)
Sva tri čilera ponovo raspoloživa na kraju (ispala jedinica resetovana)
Nivo 2 · Toplotni talas i poziv za demand response
Spoljna temperatura raste sa 30 °C na 42 °C. Čileri gube kapacitet i efikasnost. Zatim operator mreže šalje zahtev za demand response: držite snagu ovog objekta ispod 900 kW pola sata.
Ulaz nikada iznad 27 °C
Prosečna snaga objekta ≤ 900 kW tokom zahteva
Prosečno IT opterećenje ≥ 720 kW tokom scenarija
Nivo 3 · Ispad mreže, generator se ne pokreće
Mreža pada. Generator bi trebalo da preuzme u roku od deset sekundi — ovog puta ne preuzima. Serveri su na UPS baterijama sa energijom za otprilike deset minuta, a čileri su ugašeni.
Bez IT prekida
Baterija nikada ispod 72 %
Ulaz nikada iznad 25 °C
Osnova — model iza brojeva
Svaka relacija koju simulator koristi, sa izvorom. Konstante označene kao pretpostavke su ilustrativne kalibracije.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Pretpostavka: toplotni kapaciteti, provodljivost izmenjivača, veličina čilera i energija baterije su ilustrativne vrednosti za halu od 1 MW.
Energetski bilans čvora vode: toplotna masa petlje ublažava jaz između toplotnog opterećenja i kapaciteta čilera.
Efikasnost čilera kao fiksni deo Karnoove granice — opada kako spoljni vazduh postaje topliji. Temperatura isparivača prati stvarnu temperaturu petlje ohlađene vode (2 K ispod nje), a ne zadatu vrednost, pa petlja koja se zagreje posle ispadanja nakratko podiže 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]Pretpostavka: toplotni kapaciteti, provodljivost izmenjivača, veličina čilera i energija baterije su ilustrativne vrednosti za halu od 1 MW.
Efikasnost korišćenja energije: ukupna snaga objekta u odnosu na IT snagu (1,0 je idealno).
Energija UPS baterije se troši sa zaštićenim opterećenjem dok generator ne preuzme.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Pretpostavka: toplotni kapaciteti, provodljivost izmenjivača, veličina čilera i energija baterije su ilustrativne vrednosti za halu od 1 MW.
Posle svakog prebacivanja napajanja čileri staju i moraju da se ponovo pokrenu.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emisije iz ugljenične intenzivnosti mrežne električne energije ili iz dizela kada radi generator.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Ostale radne konstante koje model koristi.
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 %Pretpostavka: toplotni kapaciteti, provodljivost izmenjivača, veličina čilera i energija baterije su ilustrativne vrednosti za halu od 1 MW.
Nasumičnost: seedovan generator mulberry32; korišćene raspodele — uniformna, eksponencijalna (inverzna CDF), normalna (Box–Muller), Poasonova (Knuth). Seed je prikazan i može se deliti.