Orka í gagnaverum Lifandi líkan

Þú ert rekstrarverkfræðingur 1 MW gagnasalar: kælar, kælivatnshringrás, UPS-rafhlöður og varaaflsrafstöð. Varmi flæðir frá netþjónum í loft, í vatn og út í umhverfið — og hvert wött sem þú eyðir í kælingu kemur fram í PUE.

Það sem þú lærir

Hermir

Tími 0 mín.
Inntakshiti netþjóna 22,4 °C · Kælar í gangi 2/3 · Útslegnir kælar (læstir) 0 · UPS-rafhlaða 100% · 25 °C22,4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ raforkunet · 🔌🌡 25 °C · COP 5,1 · PUE 1,34
  • Inntak < 24 °C
  • Inntak ≥ 27 °C
  • Inntak ≥ 32 °C
  • Kælir í gangi
  • Kælir að ræsa (5 mín.)
  • Kælir sleginn út (læstur þar til endurræst er)

Stýringar

Kælir nr. 1…n. Nýræstur kælir þarf 5 mín. áður en hann kælir.

Hlýrra vatn = betri nýtni kæla, en hlýrra loft inn í netþjóna.

Runuvinnslu frestað til síðari tíma: minni hiti og orka núna.

Notar kalt útiloft í gegnum þurrkæli þegar nógu kalt er úti.

Gufar upp vatn til að kæla loft að þéttinum: betri nýtni, en vatnsnotkun.

Aðeins nauðsynlegt ef sjálfvirk ræsing bregst. Tekur 3 mín.

Hreinsar öryggisútslátt kælis eftir að bilunin hefur verið athuguð; tekið gilt frá 15 mín eftir útsláttinn.

Vísar

Inntakshiti netþjóna
22,4°C
eðlilegt
PUE
1,34
eðlilegt
Afl aðstöðu
1076kW
UPS-rafhlaða
100%
eðlilegt
Hitastig kælivatns14,0 °C
COP kælis5,1
Upplýsingatæknilag803 kW
Kælar í gangi2
Tiltækir kælar (ekki útslegnir)3
Útslegnir kælar (læstir)0
Endurræsing útsláttar möguleg eftir0 min
WUE0,00 L/kWh
CO₂-losun484 kg/h

Þróun

Inntakshiti netþjóna: — °C40,015,0

Neyðarsviðsmyndir

Stig 1 · Kælir slær út á álagstoppi

Heitur eftirmiðdagur, 32 °C úti. Upplýsingatæknin tekur 850 kW með tvo af þremur kælum í gangi og kælivatnið er keyrt á 16 °C til að spara orku — sem skilur inntak netþjóna eftir aðeins um 2 K undir ráðlögðu ASHRAE-mörkunum. Einn kælir er í þann mund að slá út. Haltu inntakinu innan ráðlagða bilsins, haltu upplýsingatæknivinnunni gangandi og komdu kerfinu aftur í fulla varaafkastagetu.

  • Inntak aldrei yfir 27 °C
  • Inntak ≤ 25 °C í lokin (aftur í eðlilegt horf)
  • Meðalálag upplýsingatækni ≥ 750 kW (ekki bara slökkva á netþjónum)
  • Allir þrír kælar aftur tiltækir í lokin (útslegni kælirinn endurstilltur)

Stig 2 · Hitabylgja og beiðni um álagsstýringu

Útihiti hækkar úr 30 °C í 42 °C. Kælar missa getu og nýtni. Þá sendir rekstraraðili raforkunetsins beiðni um álagsstýringu: haltu afli þessarar aðstöðu undir 900 kW í hálfa klukkustund.

  • Inntak aldrei yfir 27 °C
  • Meðalafl aðstöðu ≤ 900 kW meðan beiðnin gildir
  • Meðalálag upplýsingatækni ≥ 720 kW yfir sviðsmyndina

Stig 3 · Rafmagnsleysi, rafstöð ræsist ekki

Raforkunetið dettur út. Rafstöðin ætti að taka við innan tíu sekúndna — en í þetta sinn gerir hún það ekki. Netþjónar eru á UPS-rafhlöðum með um tíu mínútna orku og kælarnir eru dauðir.

  • Ekkert útfall upplýsingatækni
  • Rafhlaða aldrei undir 72 %
  • Inntak aldrei yfir 25 °C

Grunnur — líkanið á bak við tölurnar

Hvert samband sem hermirinn notar, með heimild. Fastar merktir sem forsendur eru táknrænar kvarðanir.

Orkujafnvægi loftshnúts: netþjónar hita loftið og kælispólur flytja varmann í kælivatnið.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Forsenda: rýmd, leiðni spóla, stærð kæla og rafhlöðuorka eru táknræn gildi fyrir 1 MW sal.
Orkujafnvægi vatnshnúts: varmatregða hringrásarinnar jafnar bilið milli varmaálags og kæligetu.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
Nýtni kælis sem fast hlutfall af Carnot-mörkunum — hún minnkar þegar útiloftið hlýnar. Hitastig eimisins fylgir raunverulegum hita kælivatnshringrásarinnar (2 K undir honum), ekki settmarkinu, svo hringrás sem hitnar eftir útslátt hækkar COP stutta stund.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Forsenda: rýmd, leiðni spóla, stærð kæla og rafhlöðuorka eru táknræn gildi fyrir 1 MW sal.
Orkunýtnihlutfall (PUE): heildarafl aðstöðunnar deilt með afli upplýsingatæknibúnaðar (1,0 er kjörgildi).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Vatnsnýtnihlutfall (WUE); uppgufað vatn út frá orkunni sem þarf til að kæla loftið að þéttinum.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
Hitamörk ASHRAE fyrir inntaksloft netþjóna.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
Orka UPS-rafhlöðunnar tæmist með álagi sem hún ver þar til rafstöðin tekur við.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Forsenda: rýmd, leiðni spóla, stærð kæla og rafhlöðuorka eru táknræn gildi fyrir 1 MW sal.
Eftir hvers kyns aflskipti stöðvast kælarnir og þarf að endurræsa þá.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Losun út frá kolefnisstyrk raforkunetsins, eða frá dísilolíu þegar rafstöðin gengur.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Aðrir rekstrarfastar sem líkanið notar.
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 %Forsenda: rýmd, leiðni spóla, stærð kæla og rafhlöðuorka eru táknræn gildi fyrir 1 MW sal.

Handahóf: seeded mulberry32 rafall; dreifingar sem notaðar eru — jöfn, veldis (andhverf CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Fræið er sýnt og hægt að deila því.

Heimildir

  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

Hverjir vinna við þetta

Fræðslulíkan — ekki til notkunar við ákvarðanir í rekstri. Raunverulegar aðstöður stilla alla fasta eftir eigin búnaði og gögnum.