Krátký vzdělávací program pro začátečníky o tom, proč jsou modulární UPS chladnější a jak k tomu došlo.
Zdroje nepřerušitelného napájení pro datová centra jsou na základě své architektury rozděleny do dvou velkých skupin: monoblokové a modulární. První patří k tradičnímu typu UPS, druhé jsou relativně nové a pokročilejší.
Jaký je rozdíl mezi monoblokovými a modulárními UPS?
U monoblokových zdrojů nepřerušitelného napájení je výstupní výkon zajišťován jednou napájecí jednotkou. U modulárních UPS jsou hlavní komponenty vyrobeny ve formě samostatných modulů, které jsou umístěny v unifikovaných skříních a spolupracují. Každý z těchto modulů je vybaven řídicím procesorem, nabíječem, střídačem, usměrňovačem a představuje plnohodnotnou výkonovou část UPS.
Vysvětlíme si to na jednoduchém příkladu. Vezmeme-li dva nepřerušitelné zdroje - monoblokový a modulární - o výkonu 40 kVA, tak první bude mít jeden napájecí modul o výkonu 40 kVA a druhý se bude skládat např. ze čtyř napájecích modulů o výkonu každý o výkonu 10 kVA.
Možnosti škálování
Při použití monoblokových UPS s nárůstem výkonu je nutné paralelně ke stávající připojit další plnohodnotnou jednotku stejného výkonu. Jedná se o poměrně komplikovaný proces.
Modulární řešení nabízejí větší flexibilitu designu. V tomto případě lze k již fungující jednotce připojit jeden nebo více modulů. Jedná se o poměrně jednoduchý postup, který lze dokončit během krátké doby.
Možnost plynulého zvýšení výkonu
Hladký nárůst výkonu je důležitý v počáteční fázi provozu datového centra. Je celkem logické, že v prvních měsících bude zatížen na 30-40%. Praktičtější a ekonomičtější je použít nepřerušitelné napájecí zdroje určené přímo pro toto napájení. S rozšiřováním zákaznické základny se bude zvyšovat zátěž datového centra a s tím se zvyšuje i potřeba dodatečného napájení.
Výkon UPS je vhodné postupně zvyšovat spolu s technickou infrastrukturou. Při použití monoblokových nepřerušitelných zdrojů napájení je plynulé zvýšení výkonu v zásadě nemožné. U modulárních UPS je to snadné.
Spolehlivost UPS
Když mluvíme o spolehlivosti, budeme používat dva pojmy: střední doba mezi poruchami (MTBF) a střední doba do opravy (MTTR).
MTBF je pravděpodobnostní hodnota. Hodnota střední doby mezi poruchami je založena na následujícím postulátu: spolehlivost systému klesá s rostoucím počtem jeho součástí.
V tomto parametru mají výhodu monoblokové UPS. Důvod je jednoduchý: modulární zdroje nepřerušitelného napájení mají více komponent a konektorů, z nichž každý je považován za potenciální místo selhání. V souladu s tím je zde teoreticky vyšší pravděpodobnost selhání.
U nepřerušitelných zdrojů napájení používaných v datových centrech však není důležitá samotná porucha, ale to, jak dlouho UPS zůstane nefunkční. Tento parametr je určen střední dobou obnovení systému (MTTR).
Zde je výhoda již na straně modulárních bloků. Vyznačují se nízkou MTTR, protože jakýkoli modul lze rychle vyměnit bez přerušení napájení. K tomu je nutné, aby byl tento modul skladem a jeho demontáž a montáž mohl provádět jeden specialista. Ve skutečnosti to netrvá déle než 30 minut.
U monoblokových nepřerušitelných zdrojů napájení je situace mnohem složitější. Opravit je tak rychle nepůjde. To může trvat několik hodin až několik dní.
Pro určení odolnosti systému proti chybám můžete použít ještě jeden parametr – dostupnost nebo jinak provozuschopnost. Tento indikátor je vyšší, čím vyšší je střední doba mezi poruchami (MTBF) a tím nižší je střední doba obnovy systému (MTTR). Odpovídající vzorec je následující:
průměrná dostupnost (operabilita) =
Ve vztahu k modulárním UPS je situace následující: jejich hodnota MTBF je nižší než u monoblokových UPS, ale zároveň mají výrazně nižší hodnotu MTTR. Díky tomu je výkon modulárních nepřerušitelných zdrojů napájení vyšší.
Spotřeba energie
Monoblokový systém vyžaduje podstatně více energie, protože je nadbytečný. Vysvětleme to na příkladu schématu redundance N+1. N je množství zátěže potřebné k provozu zařízení datového centra. V našem případě to vezmeme rovných 90 kVA. Schéma N+1 znamená, že 1 rezervní prvek zůstane v systému nevyužit před poruchou.
Při použití monoblokového zdroje nepřerušitelného napájení o výkonu 90 kVA bude pro realizaci obvodu N+1 nutné použít jinou identickou jednotku. V důsledku toho bude celková redundance systému 90 kVA.
Při použití modulárních UPS s výkonem 30 kVA je situace jiná. Při stejné zátěži budete pro realizaci obvodu N+1 potřebovat další modul stejného typu. Celková redundance systému tak již nebude 90 kVA, ale pouze 30 kVA.
Z toho plyne závěr: použití modulárních napájecích zdrojů může snížit spotřebu energie datového centra jako celku.
ekonomika
Pokud vezmete dva nepřerušitelné zdroje stejného výkonu, pak je monoblokový levnější než modulární. Z tohoto důvodu zůstávají monoblokové UPS populární. Zvýšení výstupního výkonu však zdvojnásobí náklady na systém, protože ke stávajícímu bude nutné přidat další identickou jednotku. Kromě toho bude potřeba instalovat patch panely a rozvodnice a také položit nové kabelové vedení.
Při použití modulárních nepřerušitelných zdrojů napájení lze plynule zvýšit výkon systému. To znamená, že budete muset vynaložit peníze na nákup takového počtu modulů, které jsou dostatečné pro uspokojení stávajících potřeb napájení. Žádné zbytečné zásoby.
Závěr
Monoblokové nepřerušitelné napájecí zdroje jsou levné a snadno se konfigurují a obsluhují. Zároveň zvyšují energetickou náročnost datového centra a jsou obtížně škálovatelné. Takové systémy jsou pohodlné a efektivní tam, kde jsou vyžadovány malé kapacity a nepředpokládá se jejich rozšíření.
Modulární UPS se vyznačují snadnou škálovatelností, minimální dobou obnovy, vysokou spolehlivostí a dostupností. Takové systémy jsou optimální pro zvýšení kapacity datových center v libovolném rozsahu s minimálními náklady.
Zdroj: www.habr.com