Енергија во центар за податоци Модел во живо

Вие сте инженер на објект со сала за податоци од 1 MW: чилери, круг на студена вода, UPS-батерии и резервен агрегат. Топлината тече од серверите кон воздухот, водата и надвор — а секој ват што го трошите на ладење се гледа во PUE.

Што ќе научите

Симулатор

Време 0 мин
Температура на влезниот воздух во серверите 22,4 °C · Чилери во работа 2/3 · Исклучени чилери (заклучени) 0 · UPS-батерија 100% · 25 °C22,4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ мрежа · 🔌🌡 25 °C · COP 5,1 · PUE 1,34
  • Влез < 24 °C
  • Влез ≥ 27 °C
  • Влез ≥ 32 °C
  • Чилерот работи
  • Чилерот се вклучува (5 мин)
  • Чилер исклучен (заклучен до ресетирање)

Контроли

Чилер #1…#n. На нововклучен чилер му требаат 5 мин пред да лади.

Потопла вода = подобра ефикасност на чилерот, но потопол воздух на влезот во серверите.

Пакетни задачи одложени за подоцна: сега помалку топлина и снага.

Користи студен надворешен воздух преку суво ладилно тело кога е доволно студено.

Испарува вода за ладење на воздухот на кондензаторот: подобра ефикасност, но потрошувачка на вода.

Потребно само ако автоматското стартување не успее. Трае 3 мин.

Го брише безбедносното исклучување на чилерот откако дефектот ќе се провери; се прифаќа од 15 min по исклучувањето.

Показатели

Температура на влезниот воздух во серверите
22,4°C
нормално
PUE
1,34
нормално
Снага на објектот
1076kW
UPS-батерија
100%
нормално
Температура на студената вода14,0 °C
COP на чилерот5,1
IT-оптоварување803 kW
Чилери во работа2
Достапни чилери (неисклучени)3
Исклучени чилери (заклучени)0
Ресетирање на исклучувањето можно за0 min
WUE0,00 L/kWh
Емисии на CO₂484 kg/h

Тренд

Температура на влезниот воздух во серверите: — °C40,015,0

Кризни сценарија

Ниво 1 · Откажување на чилер во врв

Жешко попладне, 32 °C надвор. IT влече 850 kW на два од три чилери, а студената вода работи на 16 °C за да се штеди енергија — со што на влезот во серверите им остануваат само околу 2 K до препорачаната граница на ASHRAE. Еден од чилерите е пред исклучување. Одржете го влезниот воздух во препорачаниот опсег, нека IT-работата продолжи и вратете ја постројката на целосна редундантност.

  • Влезот никогаш над 27 °C
  • Влез ≤ 25 °C на крајот (назад во нормала)
  • Просечно IT-оптоварување ≥ 750 kW (не исклучувајте ги серверите само така)
  • Сите три чилери повторно достапни на крајот (исклучената единица ресетирана)

Ниво 2 · Топлотен бран и повик за одговор на побарувачка

Надворешната температура се качува од 30 °C на 42 °C. Чилерите губат капацитет и ефикасност. Потоа операторот на мрежата поднесува барање за одговор на побарувачка (demand response): одржувајте ја снагата на овој објект под 900 kW половина час.

  • Влезот никогаш над 27 °C
  • Просечна снага на објектот ≤ 900 kW за време на барањето
  • Просечно IT-оптоварување ≥ 720 kW во текот на сценариото

Ниво 3 · Прекин на мрежата, агрегатот не стартува

Мрежата паѓа. Агрегатот треба да преземе во рок од десет секунди — овојпат не презема. Серверите работат на UPS-батерии со приближно десет минути енергија, а чилерите не работат.

  • Без IT-прекин
  • Батеријата никогаш под 72 %
  • Влезот никогаш над 25 °C

Основа — моделот зад бројките

Секоја релација што ја користи симулаторот, со својот извор. Константите означени како претпоставки се илустративни калибрации.

Енергетски биланс на воздушниот јазол: серверите го загреваат воздухот, ладилните калеми ја пренесуваат топлината во студената вода.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Претпоставка: капацитетите, спроводливоста на калемот, големината на чилерот и енергијата на батеријата се илустративни вредности за сала од 1 MW.
Енергетски биланс на водениот јазол: термичката маса на кругот ја амортизира разликата меѓу топлинското оптоварување и капацитетот на чилерот.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
Ефикасноста на чилерот како фиксен дел од границата на Карно — опаѓа кога надворешниот воздух станува потопол. Температурата на испарувачот ја следи вистинската температура на кругот на студена вода (2 K под неа), а не зададената вредност, па круг што се загрева по исклучување накратко го зголемува 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]Претпоставка: капацитетите, спроводливоста на калемот, големината на чилерот и енергијата на батеријата се илустративни вредности за сала од 1 MW.
Ефективност на потрошувачката на енергија: вкупна снага на објектот поделена со IT-снагата (1,0 е идеалот).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Ефективност на потрошувачката на вода; испарена вода од енергијата потребна за ладење на воздухот на кондензаторот.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
ASHRAE термички опсег за влезниот воздух на серверите.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
Енергијата на UPS-батеријата се празни со заштитеното оптоварување додека агрегатот не преземе.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Претпоставка: капацитетите, спроводливоста на калемот, големината на чилерот и енергијата на батеријата се илустративни вредности за сала од 1 MW.
По секое префрлање на напојувањето чилерите запираат и мора повторно да се стартуваат.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Емисии од интензитетот на мрежната струја или од дизел кога работи агрегатот.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Други работни константи што ги користи моделот.
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 %Претпоставка: капацитетите, спроводливоста на калемот, големината на чилерот и енергијата на батеријата се илустративни вредности за сала од 1 MW.

Случајност: генератор mulberry32 со зрно; користени распределби — рамномерна, експоненцијална (инверзна CDF), нормална (Box–Muller), Поасонова (Knuth). Зрното е прикажано и може да се сподели.

Извори

  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

Кој го работи ова професионално

Едукативен модел — не за оперативни одлуки. Вистинските објекти секоја константа ја калибрираат според сопствената опрема и податоци.