Enerġija taċ-ċentri tad-dejta Mudell ħaj

Int l-inġinier tal-faċilità ta' sala tad-dejta ta' 1 MW: chillers, ċirkwit tal-ilma mkessaħ, batteriji UPS u ġeneratur ta' standby. Is-sħana tgħaddi mis-servers għall-arja, għall-ilma u barra — u kull watt li tonfoq fuq it-tkessiħ jidher fil-PUE.

X'se titgħallem

Simulatur

Ħin 0 min
Temperatura tad-dħul tas-servers 22.4 °C · Chillers jaħdmu 2/3 · Chillers ittripjati (imsakkra) 0 · Batterija UPS 100% · 25 °C22.4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ network · 🔌🌡 25 °C · COP 5.1 · PUE 1.34
  • Dħul < 24 °C
  • Dħul ≥ 27 °C
  • Dħul ≥ 32 °C
  • Chiller jaħdem
  • Chiller qed jibda (5 min)
  • Chiller ittripja (imsakkar sar-reset)

Kontrolli

Chiller #1…#n. Chiller li jkun għadu kif beda jeħtieġ 5 min qabel ma jkessaħ.

Ilma saħan = effiċjenza aħjar tal-chiller, iżda dħul saħan għas-servers.

Xogħlijiet batch pospost għal aktar tard: inqas sħana u enerġija issa.

Juża arja kiesħa minn barra permezz ta' dry cooler meta tkun kiesħa biżżejjed.

Jevapora l-ilma biex jitkessaħ l-arja tal-kondensatur: effiċjenza aħjar, użu tal-ilma.

Meħtieġ biss jekk il-bidu awtomatiku jfalli. Jieħu 3 min.

Ineħħi trip tas-sigurtà ta' chiller ladarba l-ħsara tkun ġiet iċċekkjata; aċċettat minn 15-il min wara t-trip.

Indikaturi

Temperatura tad-dħul tas-servers
22.4°C
normali
PUE
1.34
normali
Qawwa tal-faċilità
1076kW
Batterija UPS
100%
normali
Temperatura tal-ilma mkessaħ14.0 °C
COP tal-chiller5.1
Tagħbija tal-IT803 kW
Chillers jaħdmu2
Chillers disponibbli (mhux ittripjati)3
Chillers ittripjati (imsakkra)0
Reset tat-trip possibbli fi0 min
WUE0.00 L/kWh
Emissjonijiet ta' CO₂484 kg/h

Xejra

Temperatura tad-dħul tas-servers: — °C40.015.0

Xenarji ta' kriżi

Livell 1 · Waqgħa ta' chiller fl-ogħla ħin

Wara nofsinhar sħuna, 32 °C barra. L-IT jiġbed 850 kW fuq tnejn minn tliet chillers, u l-ilma mkessaħ qed jaħdem f'16 °C biex jiffranka l-enerġija — u dan iħalli d-dħul tas-servers biss madwar 2 K taħt il-limitu rakkomandat ta' ASHRAE. Wieħed mill-chillers wasal biex jittripja. Żomm id-dħul fil-firxa rakkomandata, żomm ix-xogħol tal-IT għaddej, u ġib l-impjant lura għal ridondanza sħiħa.

  • Dħul qatt ma jaqbeż is-27 °C
  • Dħul ≤ 25 °C fl-aħħar (lura għan-normal)
  • Tagħbija medja tal-IT ≥ 750 kW (tfiex is-servers biss)
  • It-tliet chillers kollha disponibbli mill-ġdid fl-aħħar (unità ttripjata rrisettjata)

Livell 2 · Mewġa ta' sħana u talba ta' demand response

It-temperatura ta' barra titla' minn 30 °C għal 42 °C. Il-chillers jitilfu l-kapaċità u l-effiċjenza. Imbagħad l-operatur tan-network joħroġ talba ta' demand response: żomm il-qawwa tal-faċilità ta' dan is-sit taħt 900 kW għal nofs siegħa.

  • Dħul qatt ma jaqbeż is-27 °C
  • Qawwa medja tal-faċilità ≤ 900 kW matul it-talba
  • Tagħbija medja tal-IT ≥ 720 kW matul ix-xenarju

Livell 3 · Qtugħ tan-network, il-ġeneratur ma jibdiex

In-network jaqa'. Il-ġeneratur suppost jieħu f'għaxar sekondi — din id-darba ma jagħmilx. Is-servers qed jaħdmu fuq batteriji UPS b'madwar għaxar minuti ta' enerġija, u l-chillers huma mitfija.

  • L-ebda waqfa tal-IT
  • Il-batterija qatt ma tinżel taħt 72 %
  • Dħul qatt ma jaqbeż il-25 °C

Bażi — il-mudell wara n-numri

Kull relazzjoni li juża s-simulatur, bis-sors tagħha. Il-kostanti mmarkati bħala assunzjonijiet huma kalibrazzjonijiet illustrattivi.

Bilanċ tal-enerġija tan-nodu tal-arja: is-servers isaħħnu l-arja, il-coils tat-tkessiħ jiċċaqalqu s-sħana lejn l-ilma mkessaħ.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Assunzjoni: il-kapaċitanzi, il-konduttanza tal-coil, id-daqs tal-chiller u l-enerġija tal-batterija huma valuri illustrattivi għal sala ta' 1 MW.
Bilanċ tal-enerġija tan-nodu tal-ilma: il-massa termali tal-ċirkwit tamortizza d-differenza bejn it-tagħbija tas-sħana u l-kapaċità tal-chiller.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
Effiċjenza tal-chiller bħala frazzjoni fissa tal-limitu ta' Carnot — tonqos hekk kif l-arja ta' barra ssir aktar sħuna. It-temperatura tal-evaporatur issegwi t-temperatura attwali taċ-ċirkwit tal-ilma mkessaħ (2 K taħtha), mhux is-setpoint, għalhekk ċirkwit li jisħon wara trip jgħolli l-COP għal ftit ħin.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Assunzjoni: il-kapaċitanzi, il-konduttanza tal-coil, id-daqs tal-chiller u l-enerġija tal-batterija huma valuri illustrattivi għal sala ta' 1 MW.
Power usage effectiveness: il-qawwa totali tal-faċilità fuq il-qawwa tal-IT (1.0 huwa l-ideali).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Water usage effectiveness; l-ilma evaporat mill-enerġija meħtieġa biex titkessaħ l-arja tal-kondensatur.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
L-envelopp termali ASHRAE għall-arja tad-dħul tas-servers.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
L-enerġija tal-batterija UPS tiżvojta mat-tagħbija protetta sakemm jieħu post il-ġeneratur.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Assunzjoni: il-kapaċitanzi, il-konduttanza tal-coil, id-daqs tal-chiller u l-enerġija tal-batterija huma valuri illustrattivi għal sala ta' 1 MW.
Wara kull trasferiment tal-enerġija l-chillers jieqfu u jridu jerġgħu jibdew.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emissjonijiet mill-intensità tal-elettriku tan-network, jew mid-diesel meta jaħdem il-ġeneratur.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Kostanti operazzjonali oħra użati mill-mudell.
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 %Assunzjoni: il-kapaċitanzi, il-konduttanza tal-coil, id-daqs tal-chiller u l-enerġija tal-batterija huma valuri illustrattivi għal sala ta' 1 MW.

Każwalità: ġeneratur mulberry32 b'seed; distribuzzjonijiet użati — uniformi, esponenzjali (CDF invers), normali (Box–Muller), Poisson (Knuth). Is-seed jintwera u jista' jinqasam.

Sorsi

  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

Min jagħmel dan bħala xogħol

Mudell edukattiv — mhux għal deċiżjonijiet operazzjonali. Siti reali jikkalibraw kull kostanti mat-tagħmir u d-dejta tagħhom stess.