Enerzjy fan datasintra Live model

Jo binne de fasiliteitsyngenieur fan in datahal fan 1 MW: chillers, in keldwetterlus, UPS-batterijen en in reservegenerator. Waarmte streamt fan servers nei lucht nei wetter nei bûten — en elke watt dy't jo oan koeling útjouwe, komt werom yn de PUE.

Wat jo leare sille

Simulator

Tiid 0 min
Ynlaattemperatuer servers 22,4 °C · Chillers yn wurking 2/3 · Útfallen chillers (fêstset) 0 · UPS-batterij 100% · 25 °C22,4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ net · 🔌🌡 25 °C · COP 5,1 · PUE 1,34
  • Ynlaat < 24 °C
  • Ynlaat ≥ 27 °C
  • Ynlaat ≥ 32 °C
  • Chiller yn wurking
  • Chiller start op (5 min)
  • Chiller útfallen (fêstset oant reset)

Regelers

Chiller #1…#n. In nij starte chiller hat 5 min nedich foardat er koelt.

Waarmer wetter = bettere chiller-effisjinsje, mar waarmere serverynlaten.

Batchtaken nei letter útsteld: no minder waarmte en fermogen.

Brûkt kâlde bûtenlucht troch in droege koeler as it kâld genôch is.

Ferdampet wetter om de kondensorlucht te koeljen: bettere effisjinsje, mar wetterferbrûk.

Allinnich nedich as de automatyske start mislearret. Duorret 3 min.

Hellet de feilichheidsútskeakeling fan in chiller op as de steuring kontrolearre is; mooglik fan 15 min nei de útfal ôf.

Yndikatoaren

Ynlaattemperatuer servers
22,4°C
normaal
PUE
1,34
normaal
Fermogen fasiliteit
1076kW
UPS-batterij
100%
normaal
Keldwettertemperatuer14,0 °C
Chiller-COP5,1
IT-belêsting803 kW
Chillers yn wurking2
Beskikbere chillers (net útfallen)3
Útfallen chillers (fêstset)0
Reset nei útfal mooglik oer0 min
WUE0,00 L/kWh
CO₂-útstjit484 kg/h

Trend

Ynlaattemperatuer servers: — °C40,015,0

Krisissenario's

Nivo 1 · Chiller falt út op de piek

In hjitte middei, 32 °C bûten. IT lûkt 850 kW op twa fan de trije chillers, en it keldwetter rint op 16 °C om enerzjy te besparjen — wêrtroch de serverynlaten mar sa’n 2 K ûnder de troch ASHRAE oanrekommandearre grins sitte. Ien chiller stiet op it punt út te fallen. Hâld de ynlaten binnen it oanrekommandearre berik, hâld it IT-wurk oan de gong en bring de ynstallaasje werom nei folsleine redundânsje.

  • Ynlaat nea boppe 27 °C
  • Ynlaat ≤ 25 °C oan it ein (wer normaal)
  • Gemiddelde IT-belêsting ≥ 750 kW (set servers net gewoan út)
  • Alle trije chillers oan it ein wer beskikber (útfallen ienheid weromset)

Nivo 2 · Hjittegolf en in demand-response-oprop

De bûtentemperatuer rint op fan 30 °C nei 42 °C. Chillers ferlieze kapasiteit en effisjinsje. Dan docht de netbehearder in demand-response-fersyk: hâld it fasiliteitsfermogen fan dizze lokaasje in heal oere ûnder 900 kW.

  • Ynlaat nea boppe 27 °C
  • Gemiddeld fasiliteitsfermogen ≤ 900 kW tidens it fersyk
  • Gemiddelde IT-belêsting ≥ 720 kW oer it senario

Nivo 3 · Netútfal, generator start net

It net falt út. De generator moat binnen tsien sekonden oernimme — dizze kear docht er dat net. Servers hingje oan UPS-batterijen mei sa'n tsien minuten enerzjy, en de chillers steane út.

  • Gjin IT-útfal
  • Batterij nea ûnder 72 %
  • Ynlaat nea boppe 25 °C

Basis — it model efter de sifers

Elke relaasje dy't de simulator brûkt, mei de boarne. Konstanten dy't as oanname markearre binne, binne yllustrative kalibraasjes.

Enerzjybalâns fan it luchtknooppunt: servers ferwaarmje de lucht, koelspiralen bringe waarmte yn it keldwetter.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Oanname: kapasitânsjes, spiraalgelieding, chillergrutte en batterij-enerzjy binne yllustrative wearden foar in hal fan 1 MW.
Enerzjybalâns fan it wetterknooppunt: de termyske massa fan de lus bufferet it ferskil tusken waarmtebelêsting en chillerkapasiteit.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
Chiller-effisjinsje as fêste fraksje fan de Carnot-limyt — se nimt ôf as de bûtenlucht hjitter wurdt. De ferdampertemperatuer folget de wurklike temperatuer fan de keldwetterlus (2 K derûnder), net de ynstelwearde, dus in lus dy’t nei in útfal waarmer wurdt, ferheget de COP efkes.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Oanname: kapasitânsjes, spiraalgelieding, chillergrutte en batterij-enerzjy binne yllustrative wearden foar in hal fan 1 MW.
Power usage effectiveness: totaal fermogen fan de fasiliteit dield troch it IT-fermogen (1,0 is it ideaal).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Water usage effectiveness; ferdampt wetter út de enerzjy dy't nedich is om de kondensorlucht te koeljen.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
ASHRAE-termyske bân foar de ynlaatlucht fan servers.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
De UPS-batterij rint leech mei de beskerme belêsting oant de generator oernimt.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Oanname: kapasitânsjes, spiraalgelieding, chillergrutte en batterij-enerzjy binne yllustrative wearden foar in hal fan 1 MW.
Nei elke stroomoerdracht stopje de chillers en moatte se opnij starte.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Útstjit út de yntensiteit fan netstroom, of út diesel as de generator draait.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Oare wurkkonstanten dy't it model brûkt.
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 %Oanname: kapasitânsjes, spiraalgelieding, chillergrutte en batterij-enerzjy binne yllustrative wearden foar in hal fan 1 MW.

Willekeur: in seeded mulberry32-generator; brûkte ferdielingen — unifoarm, eksponinsjeel (omkearde CDF), normaal (Box–Muller), Poisson (Knuth). It seed wurdt toand en is te dielen.

Boarnen

  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

Wa docht dit foar de kost

Edukatyf model — net foar operasjonele beslissingen. Echte lokaasjes kalibrearje elke konstante op har eigen apparatuer en gegevens.