Nishati ya vituo vya data Modeli hai

Wewe ni mhandisi wa kituo cha jumba la data la MW 1: chiller, mzunguko wa maji baridi, betri za UPS na jenereta ya akiba. Joto hutiririka kutoka seva hadi hewani, hadi majini na nje — na kila wati unayotumia kwa upoezaji huonekana kwenye PUE.

Utakachojifunza

Kiigaji

Muda 0 min
Halijoto ya mlango wa seva 22.4 °C · Chiller zinazofanya kazi 2/3 · Chiller zilizojizima (zimefungwa) 0 · Betri ya UPS 100% · 25 °C22.4 °C · IT 803 kW#1#2#3UPS 100%⚡ gridi · 🔌🌡 25 °C · COP 5.1 · PUE 1.34
  • Mlango < 24 °C
  • Mlango ≥ 27 °C
  • Mlango ≥ 32 °C
  • Chiller inafanya kazi
  • Chiller inaanza kuwaka (5 min)
  • Chiller imejizima (imefungwa hadi iwekwe upya)

Vidhibiti

Chiller #1…#n. Chiller iliyoanzishwa upya inahitaji dakika 5 kabla ya kupoeza.

Maji yenye joto zaidi = ufanisi bora wa chiller, lakini milango ya seva yenye joto zaidi.

Kazi za kundi zilizoahirishwa hadi baadaye: joto na nguvu kidogo sasa.

Hutumia hewa baridi ya nje kupitia kipoezaji kikavu inapokuwa baridi vya kutosha.

Huvukiza maji kupoeza hewa ya kondensa: ufanisi bora, lakini matumizi ya maji.

Inahitajika tu ikiwa uwashaji wa kiotomatiki utashindwa. Huchukua dakika 3.

Huondoa kujizima kwa usalama kwa chiller baada ya hitilafu kukaguliwa; hukubaliwa kuanzia dakika 15 baada ya kujizima.

Viashiria

Halijoto ya mlango wa seva
22.4°C
kawaida
PUE
1.34
kawaida
Nguvu ya kituo
1076kW
Betri ya UPS
100%
kawaida
Halijoto ya maji baridi14.0 °C
COP ya chiller5.1
Mzigo wa TEHAMA803 kW
Chiller zinazofanya kazi2
Chiller zinazopatikana (hazijajizima)3
Chiller zilizojizima (zimefungwa)0
Kuweka upya kunawezekana baada ya0 min
WUE0.00 L/kWh
Utoaji wa CO₂484 kg/h

Mwelekeo

Halijoto ya mlango wa seva: — °C40.015.0

Matukio ya mgogoro

Kiwango 1 · Chiller kuzimika wakati wa kilele

Alasiri ya joto, 32 °C nje. TEHAMA inatumia kW 850 kwenye chiller mbili kati ya tatu, na maji baridi yanaendeshwa kwa 16 °C ili kuokoa nishati — jambo linaloacha milango ya seva takriban K 2 tu chini ya kikomo kinachopendekezwa na ASHRAE. Chiller moja iko karibu kujizima. Weka milango ya seva ndani ya kiwango kinachopendekezwa, endeleza kazi ya TEHAMA, na urudishe mtambo kwenye akiba kamili.

  • Mlango kamwe usizidi 27 °C
  • Mlango wa seva ≤ 25 °C mwishoni (hali ya kawaida tena)
  • Wastani wa mzigo wa TEHAMA ≥ kW 750 (usizime seva tu)
  • Chiller zote tatu zinapatikana tena mwishoni (kitengo kilichojizima kimewekwa upya)

Kiwango 2 · Wimbi la joto na ombi la mwitikio wa mahitaji

Halijoto ya nje inapanda kutoka 30 °C hadi 42 °C. Chiller hupoteza uwezo na ufanisi. Kisha mwendeshaji wa gridi anatoa ombi la mwitikio wa mahitaji: weka nguvu ya kituo hiki chini ya kW 900 kwa nusu saa.

  • Mlango kamwe usizidi 27 °C
  • Wastani wa nguvu ya kituo ≤ kW 900 wakati wa ombi
  • Wastani wa mzigo wa TEHAMA ≥ kW 720 katika tukio zima

Kiwango 3 · Gridi imekatika, jenereta haiwaki

Gridi inakatika. Jenereta inapaswa kuchukua nafasi ndani ya sekunde kumi — safari hii haifanyi hivyo. Seva ziko kwenye betri za UPS zenye nishati ya takriban dakika kumi, na chiller zimezimika.

  • Hakuna kukatika kwa TEHAMA
  • Betri kamwe isishuke chini ya 72 %
  • Mlango kamwe usizidi 25 °C

Msingi — modeli iliyo nyuma ya namba

Kila uhusiano ambao kiigaji kinatumia, pamoja na chanzo chake. Viwango vilivyowekwa alama kama dhana ni urekebishaji wa mfano.

Mizani ya nishati ya nodi ya hewa: seva huipasha hewa joto, koili za upoezaji huhamisha joto hadi kwenye maji baridi.
C_air · dT_air/dt = P_IT + P_fans − Q_CRAH, Q_CRAH = UA · (T_air − T_chw)[4][11]Dhana: uwezo wa kuhifadhi joto, upitishaji wa koili, ukubwa wa chiller na nishati ya betri ni thamani za mfano kwa jumba la MW 1.
Mizani ya nishati ya nodi ya maji: wingi wa joto wa mzunguko hupunguza pengo kati ya mzigo wa joto na uwezo wa chiller.
C_w · dT_chw/dt = Q_CRAH − Q_chillers − Q_econ, C_w = 20 m³ × 4186 J/(kg·K)[4]
Ufanisi wa chiller kama sehemu isiyobadilika ya kikomo cha Carnot — hushuka hewa ya nje inapozidi kuwa na joto. Halijoto ya evaporeta hufuata halijoto halisi ya mzunguko wa maji baridi (K 2 chini yake), si kiwango kilichowekwa, kwa hivyo mzunguko unaopata joto baada ya kujizima huongeza COP kwa muda mfupi.
COP = 0.45 · T_evap / (T_cond − T_evap), T_evap = T_chw − 2 K, T_cond = T_air,out + 12 K [K][5]Dhana: uwezo wa kuhifadhi joto, upitishaji wa koili, ukubwa wa chiller na nishati ya betri ni thamani za mfano kwa jumba la MW 1.
Ufanisi wa matumizi ya nguvu (PUE): nguvu yote ya kituo ikigawanywa kwa nguvu ya TEHAMA (1.0 ndiyo bora).
PUE = P_facility / P_IT[1][12][8]
Ufanisi wa matumizi ya maji (WUE); maji yanayovukizwa kulingana na nishati inayohitajika kupoeza hewa ya kondensa.
WUE = water (L) / IT energy (kWh); evaporation = m_air · c_p · ΔT / h_fg[2][7]
Mpaka wa joto wa ASHRAE kwa hewa inayoingia kwenye seva.
recommended 18–27 °C · A1 allowable 15–32 °C[3]
Nishati ya betri ya UPS humalizika kadri mzigo unaolindwa unavyotumia hadi jenereta ichukue nafasi.
E_batt(t+Δt) = E_batt − (P_IT + P_fans + P_pumps)/η_UPS · Δt (energy balance); generator ≤ 10 s[6]Dhana: uwezo wa kuhifadhi joto, upitishaji wa koili, ukubwa wa chiller na nishati ya betri ni thamani za mfano kwa jumba la MW 1.
Baada ya uhamishaji wowote wa nguvu, chiller husimama na lazima ziwashwe upya.
chiller restart after any power transfer = 5 min (quick-start; typical 10–15 min)[11]
Utoaji wa hewa chafu kutokana na ukali wa umeme wa gridi, au kutoka dizeli jenereta inapofanya kazi.
CO₂ = P_facility × grid intensity (≈450–650 g/kWh in the scenarios); diesel ≈ 2.69 kg CO₂/L[9][10][13]
Viwango vingine vya uendeshaji vinavyotumiwa na 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 %Dhana: uwezo wa kuhifadhi joto, upitishaji wa koili, ukubwa wa chiller na nishati ya betri ni thamani za mfano kwa jumba la MW 1.

Nasibu: jenereta ya mulberry32 yenye mbegu; mgawanyo unaotumika — sawa, kielelezo (CDF kinyume), kawaida (Box–Muller), Poisson (Knuth). Mbegu inaonyeshwa na inaweza kushirikiwa.

Vyanzo

  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

Nani hufanya kazi hii kama taaluma

Modeli ya kielimu — si kwa maamuzi ya uendeshaji. Vituo halisi hurekebisha kila kiwango kulingana na vifaa na data zao.