WIA SOOM Simulators

Өгөгдлийн төвийн эрчим хүч Бодит загвар

Та 1 MW өгөгдлийн танхимын байгууламжийн инженер: чиллер, хөргөсөн усны тойрог, UPS батарей, нөөц генератор. Дулаан серверээс агаарт, агаараас усанд, гадагш урсдаг — хөргөлтөд зарцуулсан ватт бүр PUE-д харагдана.

Та юу сурах вэ

Симулятор

Цаг 0 мин
Серверийн орох температур 22.4 °C · Ажиллаж буй чиллер 2/3 · Тасарсан чиллер (түгжигдсэн) 0 · UPS батарей 100% · 25 °C22.4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ сүлжээ · 🔌🌡 25 °C · COP 5.1 · PUE 1.34
  • Орох агаар < 24 °C
  • Орох агаар ≥ 27 °C
  • Орох агаар ≥ 32 °C
  • Чиллер ажиллаж байна
  • Чиллер асаж байна (5 мин)
  • Чиллер тасарсан (дахин тохируулах хүртэл түгжигдсэн)

Удирдлага

Чиллер #1…#n. Шинээр асаасан чиллер хөргөж эхлэхээс өмнө 5 мин шаардана.

Дулаан ус = чиллерийн үр ашиг сайн, гэхдээ серверийн орох агаар дулаан.

Багц ажлыг хожим болгож хойшлуулав: одоо бага дулаан, бага цахилгаан.

Гаднах агаар хангалттай хүйтэн үед хуурай хөргөгчөөр дамжуулан ашиглана.

Конденсерийн агаарыг хөргөхийн тулд ус ууршуулна: үр ашиг сайжирна, гэхдээ ус зарцуулна.

Автомат асаалт бүтэлгүйтсэн үед л хэрэгтэй. 3 мин шаардана.

Гэмтлийг шалгасны дараа чиллерийн хамгаалалтын тасралтыг арилгана; тасралтаас 15 мин-ийн дараагаас хүлээн авна.

Үзүүлэлт

Серверийн орох температур
22.4°C
хэвийн
PUE
1.34
хэвийн
Байгууламжийн чадал
1076kW
UPS батарей
100%
хэвийн
Хөргөсөн усны температур14.0 °C
Чиллерийн COP5.1
IT ачаалал803 kW
Ажиллаж буй чиллер2
Бэлэн чиллер (тасраагүй)3
Тасарсан чиллер (түгжигдсэн)0
Тасралтыг дахин тохируулах боломжтой болтол0 min
WUE0.00 L/kWh
CO₂ ялгарал484 kg/h

Хандлага

Серверийн орох температур: — °C40.015.0

Хямралын хувилбарууд

Түвшин 1 · Оргил ачааллын үеийн чиллерийн унтралт

Халуун үдээс хойш, гадаа 32 °C. Гурван чиллерийн хоёр дээр IT 850 kW татаж, эрчим хүч хэмнэхийн тулд хөргөсөн ус 16 °C-д ажиллаж байна — энэ нь серверийн орох агаарт ASHRAE-ийн зөвлөмжит хязгаар хүртэл ердөө 2 K орчим зай үлдээнэ. Нэг чиллер тасрах гэж байна. Орох агаарыг зөвлөмжит хүрээнд байлга, IT ажлыг үргэлжлүүл, станцыг бүрэн нөөцтэй байдалд буцаа.

  • Орох агаар хэзээ ч 27 °C-аас дээш гарахгүй
  • Төгсгөлд орох агаар ≤ 25 °C (хэвийн байдалд буцсан)
  • Дундаж IT ачаалал ≥ 750 kW (зүгээр л серверүүдийг унтраахгүй)
  • Төгсгөлд гурван чиллер бүгд дахин бэлэн (тасарсан төхөөрөмжийг дахин тохируулсан)

Түвшин 2 · Халалт ба эрэлтийн хариуны дуудлага

Гаднах температур 30 °C-аас 42 °C хүртэл өснө. Чиллерүүд хүчин чадал, үр ашгаа алдана. Дараа нь сүлжээний оператор эрэлтийн хариу (demand response) хүсэлт илгээнэ: энэ байгууламжийн чадлыг хагас цагийн турш 900 kW-аас доош байлга.

  • Орох агаар хэзээ ч 27 °C-аас дээш гарахгүй
  • Хүсэлтийн үеийн дундаж байгууламжийн чадал ≤ 900 kW
  • Хувилбарын турш дундаж IT ачаалал ≥ 720 kW

Түвшин 3 · Сүлжээ тасарч, генератор асахгүй

Сүлжээ тасарна. Генератор арван секундэд үүргээ авах ёстой — энэ удаа авахгүй. Серверүүд ойролцоогоор арван минутын энергитэй UPS батарей дээр ажиллаж байгаа бөгөөд чиллерүүд унтарсан.

  • IT зогсолтгүй
  • Батарей хэзээ ч 72 %-иас доош орохгүй
  • Орох агаар хэзээ ч 25 °C-аас дээш гарахгүй

Үндэслэл — тоонуудын цаадах загвар

Симуляторын ашигладаг холбоос бүрийг эх сурвалжтай нь үзүүллээ. Таамаглал гэж тэмдэглэсэн тогтмолууд нь жишээ тохируулга юм.

Агаарын зангилааны энергийн тэнцэл: сервер агаарыг халаана, хөргөлтийн ороомог дулааныг хөргөсөн ус руу шилжүүлнэ.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Таамаглал: багтаамж, ороомгийн дамжуулалт, чиллерийн хэмжээ, батарейн энерги нь 1 MW танхимд зориулсан жишээ утгууд юм.
Усны зангилааны энергийн тэнцэл: тойргийн дулааны масс нь дулааны ачаалал ба чиллерийн хүчин чадлын зөрүүг зөөллөнө.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
Чиллерийн үр ашиг нь Карногийн хязгаарын тогтмол хувь — гаднах агаар халах тусам буурна. Ууршуулагчийн температур тохируулгын утгыг бус, хөргөсөн усны тойргийн бодит температурыг (түүнээс 2 K доор) дагадаг тул тасралтын дараа халж буй тойрог COP-ийг богино хугацаанд өсгөнө.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Таамаглал: багтаамж, ороомгийн дамжуулалт, чиллерийн хэмжээ, батарейн энерги нь 1 MW танхимд зориулсан жишээ утгууд юм.
Power usage effectiveness: байгууламжийн нийт чадал ба IT чадлын харьцаа (1.0 нь хамгийн тохиромжтой).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Water usage effectiveness; конденсерийн агаарыг хөргөхөд шаардлагатай энергид зориулан ууршсан ус.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
Серверийн орох агаарт зориулсан ASHRAE дулааны хүрээ.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
Генератор үүргээ авах хүртэл хамгаалагдсан ачаалалтай хамт UPS батарейн энерги шавхагдана.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Таамаглал: багтаамж, ороомгийн дамжуулалт, чиллерийн хэмжээ, батарейн энерги нь 1 MW танхимд зориулсан жишээ утгууд юм.
Цахилгаан шилжих бүрийн дараа чиллерүүд зогсож, дахин асах ёстой.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Сүлжээний цахилгааны эрчмээс, эсвэл генератор ажиллах үед дизелээс гарах ялгарал.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Загварт ашигласан бусад ажиллагааны тогтмолууд.
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 %Таамаглал: багтаамж, ороомгийн дамжуулалт, чиллерийн хэмжээ, батарейн энерги нь 1 MW танхимд зориулсан жишээ утгууд юм.

Санамсаргүй байдал: seed-тэй mulberry32 генератор; ашигласан тархалтууд — жигд, экспоненциал (урвуу CDF), хэвийн (Box–Muller), Пуассон (Knuth). Seed харагдах бөгөөд хуваалцаж болно.

Эх сурвалж

  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

Үүнийг мэргэжлээр хэн хийдэг

Боловсролын загвар — үйл ажиллагааны шийдвэрт зориулаагүй. Бодит байгууламжууд тогтмол бүрийг өөрийн тоног төхөөрөмж, өгөгдөлд тохируулдаг.