Ви — інженер об’єкта з дата-залом на 1 МВт: чилери, контур охолодженої води, батареї ДБЖ і резервний генератор. Тепло йде від серверів до повітря, до води й назовні — і кожен ват, витрачений на охолодження, видно в PUE.
Чого ви навчитеся
Як тепло рухається об’єктом і чому контур охолодженої води дає вам хвилини під час кризи.
Чому чилери ефективніші в прохолоду й гірші в спеку (COP за Карно) та що насправді вимірюють PUE і WUE.
Як ДБЖ і генератори передають навантаження одне одному під час відключення мережі.
Симулятор
Час 0 хв
Вхід < 24 °C
Вхід ≥ 27 °C
Вхід ≥ 32 °C
◎Чилер працює
⟳Чилер запускається (5 хв)
✕Чилер аварійно зупинений (блокування до скидання)
Керування
Чилер №1…№n. Щойно запущеному чилеру потрібно 5 хв, щоб почати охолоджувати.
Тепліша вода = краща ефективність чилера, але тепліші входи серверів.
Пакетні завдання відкладено на потім: менше тепла і потужності зараз.
Використовує холодне зовнішнє повітря через сухий охолоджувач, коли достатньо холодно.
Випаровує воду для охолодження повітря конденсатора: краща ефективність, але витрата води.
Потрібно лише якщо автоматичний запуск не вдався. Триває 3 хв.
Знімає аварійне спрацювання захисту чилера після перевірки несправності; приймається не раніше ніж через 15 хв після спрацювання.
Показники
Температура на вході серверів
22,4°C
норма
PUE
1,34
норма
Потужність об’єкта
1076kW
Батарея ДБЖ
100%
норма
Температура охолодженої води
14,0 °C
COP чилера
5,1
ІТ-навантаження
803 kW
Працюють чилери
2
Доступні чилери (не зупинені аварійно)
3
Чилери в аварійній зупинці (блокування)
0
Скидання аварії можливе через
0 min
WUE
0,00 L/kWh
Викиди CO₂
484 kg/h
Тренд
Кризові сценарії
Рівень 1 · Відмова чилера в пік
Спекотний день, надворі 32 °C. ІТ споживає 850 кВт на двох із трьох чилерів, а охолоджена вода для економії енергії має 16 °C — через це входи серверів лише приблизно на 2 K нижчі за рекомендовану межу ASHRAE. Один чилер ось-ось аварійно зупиниться. Тримайте входи в рекомендованому діапазоні, не зупиняйте ІТ-роботу й поверніть установку до повного резервування.
Вхід ніколи не вище 27 °C
Вхід ≤ 25 °C наприкінці (повернення до норми)
Середнє ІТ-навантаження ≥ 750 кВт (не просто вимикайте сервери)
Наприкінці знову доступні всі три чилери (зупинений блок скинуто)
Рівень 2 · Хвиля спеки та запит на реагування попиту
Зовнішня температура зростає з 30 °C до 42 °C. Чилери втрачають потужність і ефективність. Потім оператор мережі подає запит на реагування попиту: тримайте потужність цього об’єкта нижче 900 кВт упродовж пів години.
Вхід ніколи не вище 27 °C
Середня потужність об’єкта ≤ 900 кВт під час запиту
Середнє ІТ-навантаження ≥ 720 кВт за сценарій
Рівень 3 · Відключення мережі, генератор не запускається
Мережа зникає. Генератор мав би підхопити за десять секунд — цього разу не підхоплює. Сервери працюють від батарей ДБЖ із запасом приблизно на десять хвилин, а чилери вимкнені.
Без простою ІТ
Батарея ніколи не нижче 72 %
Вхід ніколи не вище 25 °C
Основа — модель за цифрами
Кожне співвідношення, яке використовує симулятор, із джерелом. Константи, позначені як припущення, — ілюстративні калібрування.
Енергетичний баланс повітряного вузла: сервери нагрівають повітря, охолоджувальні змійовики передають тепло в охолоджену воду.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Припущення: ємності, провідність змійовика, розмір чилера та енергія батареї — ілюстративні значення для залу потужністю 1 МВт.
Енергетичний баланс водяного вузла: теплова маса контуру згладжує розрив між тепловим навантаженням і потужністю чилера.
Ефективність чилера як фіксована частка межі Карно — вона падає, коли зовнішнє повітря стає спекотнішим. Температура випарника відповідає фактичній температурі контуру охолодженої води (на 2 K нижча), а не уставці, тож контур, що нагрівся після аварійної зупинки, ненадовго підвищує 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]Припущення: ємності, провідність змійовика, розмір чилера та енергія батареї — ілюстративні значення для залу потужністю 1 МВт.
Ефективність використання енергії: загальна потужність об’єкта до потужності ІТ (1,0 — ідеал).
Енергія батареї ДБЖ витрачається разом із захищеним навантаженням, доки не підхопить генератор.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Припущення: ємності, провідність змійовика, розмір чилера та енергія батареї — ілюстративні значення для залу потужністю 1 МВт.
Після будь-якого перемикання живлення чилери зупиняються й мають перезапуститися.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Викиди від інтенсивності електромережі або від дизеля, коли працює генератор.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Інші експлуатаційні константи, які використовує модель.
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 %Припущення: ємності, провідність змійовика, розмір чилера та енергія батареї — ілюстративні значення для залу потужністю 1 МВт.
Випадковість: генератор mulberry32 із зерном; використані розподіли — рівномірний, експоненційний (обернена CDF), нормальний (Бокса–Мюллера), Пуассона (Кнут). Зерно показано, і ним можна ділитися.