Veri Merkezi Soğutma Tercihleri Su Etkilerini Şebeke Boyunca Kaydırır: Sürdürülebilir Veri Merkezi Geliştirme için Bütünleşik Su-Enerji Modeli

Özet

Veri merkezleri benzeri görülmemiş bir hızla geliştiriliyor ama enerji ve su etkileri ile bunların mekânsal ve zamansal dağılımı iyi karakterize edilmemiş. Mevcut değerlendirme çerçeveleri tesis verimlilik ölçütlerine ve ortalama şebeke su yoğunluğu faktörlerine dayanıyor ve veri merkezi yükünün ve üretim kullanılabilirliğinin zamansal etkilerini bastırıyor. Model, su soğutmalı chiller, hava soğutmalı chiller ve hibrit hava tarafı ekonomizör / su soğutmalı tesisi, çok gigavatlık kurulum yer seçimi durumlarının yanında, Michigan'daki 200 MW BT'li tesis için karşılaştırıyor.

Sabit 200 MW BT yükü için su soğutmalı chiller'dan hava soğutmalıya geçmek doğrudan suyu %97 azalttı (yılda 6,45'ten 0,21 milyon m³) ve tesis elektriğini %32 artırdı (3,08'den 4,06 TWh). Aynı geçiş dolaylı suyu %32 artırdı (4,48'den 5,91 milyon m³) ama toplam suyu %44 azalttı (10,93'ten 6,12 milyon m³); dolaylı pay %41,0'dan %96,6'ya çıktı. Hibrit hava tarafı ekonomizör / su soğutmalı tesis en düşük elektriği (2,76 TWh) ve dolaylı suyu (3,98 milyon m³) verdi, doğrudan su 3,20 milyon m³; toplamı 7,19 milyon m³ ile su soğutmalı chiller'dan %34 düşüktü.

Hibrit mod ekonomizörü yalnızca günlük ortalama sıcaklık 27 °C veya altında ve ortalama bağıl nem %70 veya altında kullandı; bu Michigan'da yılın yalnızca %25'inde sağlandı. Dolaylı su yoğunluğu, eklenen yükü hangi jeneratörlerin beslediğine bağlı olarak aylara göre yaklaşık %50 değişti. Hava soğutmanın yüksek elektrik talebi, tesis düzeyinde raporlamanın kaçıracağı biçimde veri merkezi sahasından uzak alt havzalarda tükenmeyi artırdı.

Sonuç: soğutma konfigürasyonu su tüketimini tesisten elektrik üretimine kaydırıyor; yıllık ortalama şebeke su faktörleri büyük aylık değişimi gizliyor ve su tüketim büyüklüğü tek başına su etkisini belirleyemez. Sınırlar: tek bir bölge (Michigan) ve açık veriye dayalı model; değerler bu şebeke karışımına ve soğutma varsayımlarına bağlı.

Öne çıkan noktalar

1. Sabit 200 MW BT yükü için su soğutmalıdan hava soğutmalı chiller'a geçmek doğrudan suyu %97 azalttı (6,45'ten 0,21 milyon m³/yıl) ve tesis elektriğini %32 artırdı (3,08'den 4,06 TWh).
2. Aynı geçiş dolaylı suyu %32 artırdı (4,48'den 5,91 milyon m³) ama toplam suyu %44 azalttı (10,93'ten 6,12 milyon m³); dolaylı pay %41,0'dan %96,6'ya çıktı.
3. Hibrit hava tarafı ekonomizör / su soğutmalı tesis en düşük elektriği (2,76 TWh) ve dolaylı suyu (3,98 milyon m³) verdi; doğrudan su 3,20 milyon m³; toplamı 7,19 milyon m³ ile su soğutmalı chiller'dan %34 düşük.
4. Hibrit mod ekonomizörü yalnızca günlük ortalama sıcaklık 27 °C veya altında ve ortalama bağıl nem %70 veya altında kullandı; bu Michigan'da yılın yalnızca %25'inde sağlandı.
5. Dolaylı su yoğunluğu, eklenen yükü hangi jeneratörlerin beslediğine bağlı olarak aylara göre yaklaşık %50 değişti.
6. Hava soğutmanın yüksek elektrik talebi, tesis düzeyinde raporlamanın kaçıracağı biçimde veri merkezi sahasından uzak alt havzalarda tükenmeyi artırdı.

Tasarımda kullanımı

• Soğutma seçiminde doğrudan ve dolaylı suyu birlikte hesaplayın: hava soğutmalı chiller doğrudan suyu %97 azaltsa da dolaylı payı %96,6'ya çıkardı ve elektriği %32 artırdı.
• Su etkisini yıllık ortalama şebeke su faktörüyle değil aylık değişen yoğunlukla (yaklaşık %50 değişim) değerlendirin; hangi jeneratörlerin yükü beslediği önemli.
• Hibrit ekonomizörün kullanım eşiklerini (27 °C, %70 RH) proje iklim verisiyle kontrol edin; Michigan'da yılın yalnızca %25'inde sağlandı.

Kimler okumalı

Veri merkezi yer seçimi, soğutma seçimi ve su raporlamasında doğrudan ve dolaylı su etkilerini birlikte değerlendiren planlamacılar ve politika uzmanları.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Yöntem (BT yükü temsili, endüstri verisi: PUE ve WUE ölçütleri, şebeke işletimi ve jeneratör dağıtımı, jeneratör su tüketimi)
3. 3. Vaka çalışması (Michigan elektrik sistemi şebeke verisi)
4. 4. Sonuçlar
5. 5. Tartışma: su tüketimi büyüklüğü tek başına su etkisini belirleyemez
6. 6. Sonuç

İlgili standartlar

• ISO/IEC 30134-9 (WUE)
• ISO/IEC 30134-2 (PUE)

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Garrett Alston; Nancy Love; Rabab Haider

Yayıncı

arXiv (University of Michigan preprint)

Yıl

2026

Belge numarası

arXiv:2609.25437

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.48550/arXiv.2609.25437

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

arxiv.org

Künye