Simulateurs WIA SOOM

Énergie d’un centre de données Modèle en direct

Vous êtes l’ingénieur d’exploitation d’une salle informatique de 1 MW : groupes froids, boucle d’eau glacée, batteries UPS et groupe électrogène de secours. La chaleur circule des serveurs vers l’air, puis vers l’eau, puis vers l’extérieur — et chaque watt dépensé en refroidissement se retrouve dans le PUE.

Ce que vous allez apprendre

Simulateur

Temps 0 min
Température d’entrée des serveurs 22,4 °C · Groupes froids en marche 2/3 · Groupes froids déclenchés (verrouillés) 0 · Batterie UPS 100% · 25 °C22,4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ réseau · 🔌🌡 25 °C · COP 5,1 · PUE 1,34
  • Entrée < 24 °C
  • Entrée ≥ 27 °C
  • Entrée ≥ 32 °C
  • Groupe froid en marche
  • Groupe froid en démarrage (5 min)
  • Groupe froid déclenché (verrouillé jusqu’au réarmement)

Commandes

Groupe froid n° 1…n. Un groupe froid qui vient de démarrer a besoin de 5 min avant de refroidir.

Eau plus chaude = meilleur rendement du groupe froid, mais entrées d’air des serveurs plus chaudes.

Traitements par lots reportés à plus tard : moins de chaleur et de puissance maintenant.

Utilise l’air extérieur froid via un aéroréfrigérant sec lorsqu’il fait assez froid.

Évapore de l’eau pour refroidir l’air du condenseur : meilleure efficacité, mais consommation d’eau.

Nécessaire seulement si le démarrage automatique échoue. Prend 3 min.

Annule le déclenchement de sécurité d’un groupe froid une fois le défaut vérifié ; accepté à partir de 15 min après le déclenchement.

Indicateurs

Température d’entrée des serveurs
22,4°C
normal
PUE
1,34
normal
Puissance de l’installation
1076kW
Batterie UPS
100%
normal
Température de l’eau glacée14,0 °C
COP du groupe froid5,1
Charge informatique803 kW
Groupes froids en marche2
Groupes froids disponibles (non déclenchés)3
Groupes froids déclenchés (verrouillés)0
Réarmement possible dans0 min
WUE0,00 L/kWh
Émissions de CO₂484 kg/h

Tendance

Température d’entrée des serveurs: — °C40,015,0

Scénarios de crise

Niveau 1 · Déclenchement d’un groupe froid en pointe

Un après-midi chaud, 32 °C dehors. L’informatique consomme 850 kW sur deux des trois groupes froids, et l’eau glacée circule à 16 °C pour économiser l’énergie — ce qui ne laisse les entrées d’air des serveurs qu’environ 2 K sous la limite recommandée par l’ASHRAE. Un groupe froid est sur le point de déclencher. Maintenez les entrées d’air dans la plage recommandée, gardez la charge informatique en marche et ramenez l’installation à une redondance complète.

  • Entrée jamais au-dessus de 27 °C
  • Entrée ≤ 25 °C à la fin (retour à la normale)
  • Charge informatique moyenne ≥ 750 kW (ne vous contentez pas d’éteindre des serveurs)
  • Les trois groupes froids de nouveau disponibles à la fin (unité déclenchée réarmée)

Niveau 2 · Canicule et demande d’effacement

La température extérieure grimpe de 30 °C à 42 °C. Les groupes froids perdent en capacité et en rendement. Puis le gestionnaire de réseau émet une demande d’effacement : maintenir la puissance de ce site sous 900 kW pendant une demi-heure.

  • Entrée jamais au-dessus de 27 °C
  • Puissance moyenne de l’installation ≤ 900 kW pendant la demande
  • Charge informatique moyenne ≥ 720 kW sur le scénario

Niveau 3 · Panne de réseau, le groupe électrogène ne démarre pas

Le réseau tombe. Le groupe électrogène devrait prendre le relais en dix secondes — cette fois, il ne le fait pas. Les serveurs sont sur batteries UPS avec environ dix minutes d’énergie, et les groupes froids sont à l’arrêt.

  • Aucune interruption informatique
  • Batterie jamais sous 72 %
  • Entrée jamais au-dessus de 25 °C

Base — le modèle derrière les chiffres

Chaque relation utilisée par le simulateur, avec sa source. Les constantes marquées comme hypothèses sont des calibrations illustratives.

Bilan énergétique du nœud d’air : les serveurs chauffent l’air, les batteries de refroidissement transfèrent la chaleur à l’eau glacée.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Hypothèse : les capacités thermiques, la conductance des batteries, la taille des groupes froids et l’énergie des batteries sont des valeurs illustratives pour une salle de 1 MW.
Bilan énergétique du nœud d’eau : la masse thermique de la boucle amortit l’écart entre la charge thermique et la capacité du groupe froid.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
Rendement du groupe froid comme fraction fixe de la limite de Carnot — il baisse quand l’air extérieur se réchauffe. La température d’évaporation suit la température réelle de la boucle d’eau glacée (2 K en dessous), et non la consigne : une boucle qui se réchauffe après un déclenchement relève donc brièvement le 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]Hypothèse : les capacités thermiques, la conductance des batteries, la taille des groupes froids et l’énergie des batteries sont des valeurs illustratives pour une salle de 1 MW.
Power usage effectiveness (PUE) : puissance totale de l’installation rapportée à la puissance informatique (1,0 est l’idéal).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Water usage effectiveness (WUE) ; eau évaporée rapportée à l’énergie nécessaire pour refroidir l’air du condenseur.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
Enveloppe thermique ASHRAE pour l’air d’entrée des serveurs.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
L’énergie de la batterie UPS se vide avec la charge protégée jusqu’à ce que le groupe électrogène prenne le relais.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Hypothèse : les capacités thermiques, la conductance des batteries, la taille des groupes froids et l’énergie des batteries sont des valeurs illustratives pour une salle de 1 MW.
Après tout transfert d’alimentation, les groupes froids s’arrêtent et doivent redémarrer.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Émissions issues de l’intensité carbone de l’électricité du réseau, ou du diesel lorsque le groupe électrogène fonctionne.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Autres constantes de fonctionnement utilisées par le modèle.
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 %Hypothèse : les capacités thermiques, la conductance des batteries, la taille des groupes froids et l’énergie des batteries sont des valeurs illustratives pour une salle de 1 MW.

Aléa : un générateur mulberry32 à graine ; lois utilisées — uniforme, exponentielle (fonction de répartition inverse), normale (Box–Muller), Poisson (Knuth). La graine est affichée et partageable.

Sources

  1. ISO/IEC 30134-2:2016 Data centres — Key performance indicators — Part 2: Power usage effectiveness (PUE) — ISO/IEC, 2016
  2. ISO/IEC 30134-9:2022 Data centres key performance indicators — Part 9: Water usage effectiveness (WUE) — ISO/IEC, 2022
  3. ASHRAE TC 9.9 — Thermal Guidelines for Data Processing Environments (recommended inlet 18–27 °C; class A1 allowable 15–32 °C) — ASHRAE, 2021
  4. F. P. Incropera et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer: lumped capacitance, Q = UA·ΔT — Wiley, 2011
  5. Y. A. Çengel, M. A. Boles — Thermodynamics: An Engineering Approach — Carnot COP of refrigerators, COP = T_L/(T_H − T_L) — McGraw-Hill, 2019
  6. NFPA 110 — Standard for Emergency and Standby Power Systems (Type 10: power restored within 10 s) — NFPA
  7. IAPWS — enthalpy of vaporization of water (≈2442 kJ/kg at 25 °C, 2257 kJ/kg at 100 °C) — IAPWS / NIST Chemistry WebBook
  8. Directive (EU) 2023/1791 (Energy Efficiency Directive) Art. 12 and Commission Delegated Regulation (EU) 2024/1364 — data-centre reporting — EUR-Lex, 2023–2024
  9. Ember — Global Electricity Review 2025: world average grid carbon intensity 473 gCO₂/kWh (2024) — Ember, 2025
  10. IPCC AR5 WG3 Annex III — life-cycle emissions of electricity supply technologies (median gCO₂eq/kWh) — IPCC, 2014
  11. Schneider Electric (APC) White Paper 179 — Data Center Temperature Rise During a Cooling System Outage — Schneider Electric
  12. Uptime Institute Global Data Center Survey 2025 — average annual PUE 1.54 — Uptime Institute, 2025
  13. U.S. EPA — Greenhouse Gas Emissions from a Typical Passenger Vehicle: 10,180 g CO₂ per gallon of diesel (≈2.69 kg/L) — U.S. EPA

Qui fait cela comme métier

Modèle pédagogique — pas pour des décisions opérationnelles. Les sites réels calibrent chaque constante sur leurs propres équipements et données.