Energjia e qendrës së të dhënave Model i drejtpërdrejtë

Ti je inxhinieri i objektit të një salle të dhënash 1 MW: çillerë, një qark uji të ftohtë, bateri UPS dhe një gjenerator rezervë. Nxehtësia rrjedh nga serverët te ajri, te uji, te jashtë — dhe çdo vat që shpenzon për ftohje shfaqet në PUE.

Çfarë do të mësosh

Simulatori

Koha 0 min
Temperatura e hyrjes së serverit 22,4 °C · Çillerë në punë 2/3 · Çillerë të shkëputur (të bllokuar) 0 · Bateria UPS 100% · 25 °C22,4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ rrjeti · 🔌🌡 25 °C · COP 5,1 · PUE 1,34
  • Hyrja < 24 °C
  • Hyrja ≥ 27 °C
  • Hyrja ≥ 32 °C
  • Çiller në punë
  • Çilleri po ndizet (5 min)
  • Çilleri i shkëputur (i bllokuar deri në rivendosje)

Kontrollet

Çiller #1…#n. Një çiller i sapondezur ka nevojë për 5 min para se të ftohë.

Ujë më i ngrohtë = efikasitet më i mirë i çillerit, por hyrje më të ngrohta të serverëve.

Punë në grup të shtyra për më vonë: më pak nxehtësi dhe energji tani.

Përdor ajër të ftohtë të jashtëm përmes një ftohësi të thatë kur është mjaftueshëm i ftohtë.

Avullon ujë për të ftohur ajrin e kondensatorit: efikasitet më i mirë, por konsum uji.

Nevojitet vetëm nëse ndezja automatike dështon. Zgjat 3 min.

Heq shkëputjen e sigurisë së një çilleri pasi defekti të jetë kontrolluar; pranohet nga 15 min pas shkëputjes.

Treguesit

Temperatura e hyrjes së serverit
22,4°C
normale
PUE
1,34
normale
Energjia e objektit
1076kW
Bateria UPS
100%
normale
Temperatura e ujit të ftohtë14,0 °C
COP i çillerit5,1
Ngarkesa IT803 kW
Çillerë në punë2
Çillerë të disponueshëm (jo të shkëputur)3
Çillerë të shkëputur (të bllokuar)0
Rivendosja e mundur pas0 min
WUE0,00 L/kWh
Emetimet e CO₂484 kg/h

Trendi

Temperatura e hyrjes së serverit: — °C40,015,0

Skenarë krizash

Niveli 1 · Rënia e çillerit në pik

Një pasdite e nxehtë, 32 °C jashtë. IT tërheq 850 kW me dy nga tre çillerat, dhe uji i ftohtë punon në 16 °C për të kursyer energji — gjë që i lë hyrjet e serverëve vetëm rreth 2 K nën kufirin e rekomanduar ASHRAE. Njëri çiller është gati të shkëputet. Mbaji hyrjet brenda intervalit të rekomanduar, mbaje punën IT në punë dhe ktheje impiantin në tepricë të plotë.

  • Hyrja kurrë mbi 27 °C
  • Hyrja ≤ 25 °C në fund (kthim në normalitet)
  • Ngarkesa mesatare IT ≥ 750 kW (mos i fik thjesht serverët)
  • Të tre çillerët sërish të disponueshëm në fund (njësia e shkëputur e rivendosur)

Niveli 2 · Vala e të nxehtit dhe një thirrje për reagim ndaj kërkesës

Temperatura e jashtme rritet nga 30 °C në 42 °C. Çillerat humbasin kapacitet dhe efikasitet. Pastaj operatori i rrjetit lëshon një kërkesë për reagim ndaj kërkesës: mbaje energjinë e objektit të këtij vendi nën 900 kW për gjysmë ore.

  • Hyrja kurrë mbi 27 °C
  • Energjia mesatare e objektit ≤ 900 kW gjatë kërkesës
  • Ngarkesa mesatare IT ≥ 720 kW gjatë skenarit

Niveli 3 · Ndërprerje e rrjetit, gjeneratori nuk ndizet

Rrjeti bie. Gjeneratori duhet të marrë përsipër brenda dhjetë sekondave — këtë herë nuk e bën. Serverët janë me bateri UPS me rreth dhjetë minuta energji dhe çillerat janë të fikur.

  • Pa ndërprerje IT
  • Bateria kurrë nën 72 %
  • Hyrja kurrë mbi 25 °C

Baza — modeli pas numrave

Çdo marrëdhënie që përdor simulatori, me burimin e saj. Konstantet e shënuara si supozime janë kalibrime ilustruese.

Bilanci i energjisë së nyjes së ajrit: serverët ngrohin ajrin, spiralet e ftohjes e lëvizin nxehtësinë në ujin e ftohtë.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Supozim: kapacitancat, përçueshmëria e spirales, madhësia e çillerit dhe energjia e baterisë janë vlera ilustruese për një sallë 1 MW.
Bilanci i energjisë së nyjes së ujit: masa termike e qarkut amortizon diferencën midis ngarkesës së nxehtësisë dhe kapacitetit të çillerit.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
Efikasiteti i çillerit si një pjesë e fiksuar e kufirit të Carnot — bie sa më i nxehtë të bëhet ajri i jashtëm. Temperatura e avulluesit ndjek temperaturën reale të qarkut të ujit të ftohtë (2 K nën të), jo pikën e caktuar, kështu që një qark që ngrohet pas një shkëputjeje e rrit shkurtimisht COP-në.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Supozim: kapacitancat, përçueshmëria e spirales, madhësia e çillerit dhe energjia e baterisë janë vlera ilustruese për një sallë 1 MW.
Efektiviteti i përdorimit të energjisë: energjia totale e objektit pjesëtuar me energjinë IT (1.0 është ideali).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Efektiviteti i përdorimit të ujit; uji i avulluar nga energjia e nevojshme për të ftohur ajrin e kondensatorit.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
Zarfi termik ASHRAE për ajrin e hyrjes së serverëve.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
Energjia e baterisë UPS shkarkohet me ngarkesën e mbrojtur derisa gjeneratori merr përsipër.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Supozim: kapacitancat, përçueshmëria e spirales, madhësia e çillerit dhe energjia e baterisë janë vlera ilustruese për një sallë 1 MW.
Pas çdo transferimi energjie çillerat ndalen dhe duhet të riniset.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Emetimet nga intensiteti i energjisë elektrike të rrjetit, ose nga nafta kur punon gjeneratori.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Konstante të tjera operative të përdorura nga modeli.
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 %Supozim: kapacitancat, përçueshmëria e spirales, madhësia e çillerit dhe energjia e baterisë janë vlera ilustruese për një sallë 1 MW.

Rastësia: një gjenerator mulberry32 me farë; shpërndarjet e përdorura — uniforme, eksponenciale (CDF e anasjellë), normale (Box–Muller), Poisson (Knuth). Fara shfaqet dhe mund të ndahet.

Burimet

  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

Kush e bën këtë si profesion

Model edukativ — jo për vendime operacionale. Vendet reale i kalibrojnë të gjitha konstantet sipas pajisjeve dhe të dhënave të tyre.