Моноблочные против модульных ИБП

Краткий ликбез для новичков о том, почему модульные ИБП круче и как так вышло.

Источники бесперебойного питания для центров обработки данных по архитектуре построения делятся на две большие группы: моноблочные и модульные. Первые относятся к традиционному типу ИБП, вторые являются сравнительно новыми и более продвинутыми.

Чем отличаются моноблочные и модульные ИБП

В моноблочных источниках бесперебойного питания выходная мощность обеспечивается одним силовым блоком. В модульных ИБП основные компоненты выполнены в виде отдельных модулей, которые размещаются в унифицированных шкафах и работают сообща. Каждый из этих модулей оснащается управляющим процессором, зарядным устройством, инвертором, выпрямителем и представляет собой полноценную силовую часть ИБП.

Поясним это на простом примере. Если взять два источника бесперебойного питания – моноблочный и модульный – мощностью 40 кВА, то первый будет иметь один силовой модуль мощностью 40 кВА, а второй – состоять, например, из четырех силовых модулей мощностью 10 кВА каждый.

Возможности масштабирования

При использовании моноблочных ИБП с увеличением потребности в электропитании необходимо параллельно к существующему подключить еще один полноценный блок такой же мощности. Это достаточно сложный процесс.

Модульные решения отличаются большей конструктивной гибкостью. В данном случае к уже функционирующему блоку можно подключить один или несколько модулей. Это достаточно простая процедура, которую можно выполнить за короткое время.

Возможности плавного наращивания мощности

Плавное наращивание мощности важно на начальном этапе работы ЦОД. Вполне логично, что в первые месяцы он будет загружен на 30–40 %. Практичней и экономичней использовать источники бесперебойного питания, рассчитанные именно на эту мощность. По мере пополнения клиентской базы загрузка ЦОД увеличится, а с ней вырастет потребность в дополнительном электропитании.

Мощность ИБП удобно наращивать поэтапно вместе с технической инфраструктурой. При использовании моноблочных источников бесперебойного питания плавное наращивание мощности невозможно в принципе. С модульными ИБП оно легко реализуется.

Надежность ИБП

Говоря о надежности, мы будем оперировать двумя понятиями: средним временем наработки на отказ (MTBF) и средним временем восстановления системы (MTTR).

MTBF – величина вероятностная. Значение среднего времени наработки на отказ базируется на следующем постулате: надежность системы уменьшается с увеличением числа ее компонентов.

По этому параметру преимущество у моноблочных ИБП. Причина проста: в модульных источниках бесперебойного питания больше конструктивных элементов и разъемных соединений, каждый из которых рассматривается как потенциальная точка отказа. Соответственно, теоретически возможность отказа здесь выше.

Однако для источников бесперебойного питания, используемых в ЦОД, важен не сам отказ, а то, как долго ИБП будет оставаться в нерабочем состоянии. Этот параметр определяется средним временем восстановления системы (MTTR).

Здесь преимущество уже на стороне модульных блоков. Они отличаются низким значением MTTR, потому что любой модуль можно быстро заменить без перерыва в электроснабжении. Для этого нужно, чтобы этот модуль был в запасе, а его демонтаж и установку способен выполнить один специалист. Фактически на это требуется не более 30 минут.

С моноблочными источниками бесперебойного питания ситуация значительно сложнее. Их ремонт выполнить настолько быстро не получится. На это может уйти от нескольких часов до нескольких дней.

Для определения отказоустойчивости системы можно использовать еще один параметр – доступность или по-другому работоспособность. Этот показатель тем выше, чем больше среднее время наработки на отказ (MTBF) и чем меньше среднее время восстановления системы (MTTR). Соответствующая формула выглядит следующим образом:

средняя доступность (работоспособность) =

Применительно к модульным ИБП ситуация получается такая: их значение MTBF меньше, чем у моноблочных, но одновременно у них значительно ниже показатель MTTR. В результате работоспособность модульных источников бесперебойного питания оказывается выше.

Энергопотребление

Моноблочная система требует значительно бо́льших энергозатрат, потому что она избыточна. Поясним это на примере для схемы резервирования N+1. N – это величина нагрузки, необходимой для работы оборудования ЦОД. В нашем случае мы возьмем ее равной 90 кВА. Схема N+1 означает, что в системе до сбоя остается незадействованным 1 резервный элемент.

При использовании моноблочного источника бесперебойного питания мощностью 90 кВА для реализации схемы N+1 потребуется использовать еще один такой же блок. В итоге общая избыточность системы составит 90 кВА.

При использовании модульных ИБП мощностью 30 кВА ситуация другая. При той же нагрузке для реализации схемы N+1 понадобится еще один такой же модуль. В итоге общая избыточность системы будет уже не 90 кВА, а только 30 кВА.

Отсюда вывод: использование модульных источников питания позволяет снизить энергопотребление ЦОД в целом.

Экономика

Если взять два источника бесперебойного питания одинаковой мощности, то моноблочный стоит дешевле модульного. По этой причине моноблочные ИБП остаются популярными. Однако увеличение выходной мощности повысит стоимость системы в два раза, потому что к существующему придется добавить еще один такой же блок. Помимо этого появится необходимость установки коммутационных панелей и распределительных щитов, а также прокладки новых кабельных линий.

При использовании модульных источников бесперебойного питания мощность системы можно наращивать плавно. А значит потратиться придется на приобретение такого количества модулей, которых достаточно для удовлетворения существующей потребности в электропитании. Без ненужного запаса.

Заключение

Моноблочные источники бесперебойного питания отличаются невысокой ценой, просты в настройке и эксплуатации. При этом они увеличивают энергозатратность ЦОД и сложно масштабируются. Такие системы удобны и эффективны там, где требуются небольшие мощности и не предполагается их расширения.

Модульные ИБП характеризуются легкой масштабируемостью, минимальным временем восстановления, высокой надежностью и работоспособностью. Такие системы оптимальны для наращивания мощности ЦОД до любых пределов с минимальными затратами.

Источник: habr.com