Een kort educatief programma voor beginners over waarom modulaire UPS'en cooler zijn en hoe dit is gebeurd.
Op basis van hun architectuur zijn ononderbroken stroomvoorzieningen voor datacenters verdeeld in twee grote groepen: monoblock en modulair. De eerste behoren tot het traditionele type UPS, de laatste zijn relatief nieuw en geavanceerder.
Wat is het verschil tussen monoblock- en modulaire UPS'en?
Bij ononderbreekbare monoblokvoedingen wordt het uitgangsvermogen geleverd door één voedingseenheid. In modulaire UPS'en worden de hoofdcomponenten gemaakt in de vorm van afzonderlijke modules, die in uniforme kasten worden geplaatst en samenwerken. Elk van deze modules is uitgerust met een besturingsprocessor, lader, omvormer, gelijkrichter en vertegenwoordigt een volwaardig voedingsgedeelte van de UPS.
Laten we dit uitleggen met een eenvoudig voorbeeld. Als we twee ononderbroken voedingen nemen - monoblock en modulair - met een vermogen van 40 kVA, dan zal de eerste één voedingsmodule hebben met een vermogen van 40 kVA, en de tweede zal bijvoorbeeld bestaan uit vier voedingsmodules met een vermogen van elk 10 kVA.
Schaalopties
Bij gebruik van monoblock-UPS's met een toename van de stroomvraag is het noodzakelijk om parallel aan de bestaande een andere volwaardige eenheid met hetzelfde vermogen aan te sluiten. Dit is een nogal ingewikkeld proces.
Modulaire oplossingen bieden een grotere ontwerpflexibiliteit. In dit geval kunnen één of meerdere modules worden aangesloten op een reeds functionerende unit. Dit is een vrij eenvoudige procedure die in korte tijd kan worden voltooid.
Mogelijkheid tot soepele vermogenstoename
Een soepele toename van het vermogen is belangrijk in de beginfase van de werking van een datacenter. Het is heel logisch dat het in de eerste maanden 30-40% geladen zal zijn. Het is praktischer en economischer om ononderbroken stroomvoorzieningen te gebruiken die speciaal voor deze stroomvoorziening zijn ontworpen. Naarmate het klantenbestand groeit, zal de belasting van het datacenter toenemen, en daarmee ook de behoefte aan extra stroomvoorziening.
Het is handig om het vermogen van de UPS stap voor stap te vergroten samen met de technische infrastructuur. Bij gebruik van monoblock ononderbroken voedingen is een soepele vermogensverhoging in principe onmogelijk. Met modulaire UPS'en is dit eenvoudig te implementeren.
UPS-betrouwbaarheid
Als we het over betrouwbaarheid hebben, gebruiken we twee concepten: de gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) en de gemiddelde tijd tot reparatie (MTTR).
MTBF is een probabilistische waarde. De waarde van de gemiddelde tijd tussen storingen is gebaseerd op het volgende postulaat: de betrouwbaarheid van een systeem neemt af naarmate het aantal componenten toeneemt.
Op dit gebied hebben monoblock-UPS's een voordeel. De reden is simpel: modulaire ononderbreekbare voedingen hebben meer componenten en connectoren, die allemaal als een potentieel storingspunt worden beschouwd. Dienovereenkomstig is de kans op falen hier theoretisch groter.
Voor ononderbroken stroomvoorzieningen die in datacenters worden gebruikt, is het echter niet de storing zelf die van belang is, maar hoe lang de UPS buiten werking zal blijven. Deze parameter wordt bepaald door de gemiddelde hersteltijd van het systeem (MTTR).
Hier ligt het voordeel al aan de kant van modulaire blokken. Ze hebben een lage MTTR omdat elke module snel kan worden vervangen zonder de stroomvoorziening te onderbreken. Hiervoor is het noodzakelijk dat deze module op voorraad is en dat de demontage en installatie ervan door één specialist kan worden uitgevoerd. In feite duurt het niet meer dan 30 minuten.
Met ononderbroken monoblock-voedingen is de situatie veel gecompliceerder. Het zal niet mogelijk zijn om ze zo snel te repareren. Dit kan enkele uren tot enkele dagen duren.
Om de fouttolerantie van een systeem te bepalen, kunt u nog een parameter gebruiken: beschikbaarheid of anderszins bruikbaarheid. Deze indicator is hoger, hoe hoger de gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) en hoe lager de gemiddelde tijd tot herstel (MTTR) van het systeem. De bijbehorende formule is als volgt:
gemiddelde beschikbaarheid (operabiliteit) =
Met betrekking tot modulaire UPS'en is de situatie als volgt: hun MTBF-waarde is lager dan die van monoblock-UPS'en, maar ze hebben tegelijkertijd een aanzienlijk lagere MTTR-waarde. Als gevolg hiervan zijn de prestaties van modulaire ononderbroken voedingen hoger.
Stroomverbruik
Een monoblocksysteem vergt aanzienlijk meer energie omdat het redundant is. Laten we dit uitleggen aan de hand van een voorbeeld van het N+1-afvloeiingsschema. N is de hoeveelheid belasting die nodig is om de datacenterapparatuur te laten werken. In ons geval nemen we het gelijk aan 90 kVA. Het N+1-schema houdt in dat 1 reserve-element ongebruikt in het systeem blijft voordat er een storing optreedt.
Als u een ononderbroken monoblokvoeding met een vermogen van 90 kVA gebruikt, moet u voor de implementatie van het N+1-circuit een andere identieke eenheid gebruiken. Hierdoor zal de totale systeemredundantie 90 kVA bedragen.
Bij gebruik van modulaire UPS'en met een capaciteit van 30 kVA is de situatie anders. Bij dezelfde belasting heeft u voor de implementatie van het N+1-circuit een andere module van hetzelfde type nodig. Hierdoor zal de totale systeemredundantie niet langer 90 kVA bedragen, maar slechts 30 kVA.
Vandaar de conclusie: het gebruik van modulaire voedingen kan het energieverbruik van het datacenter als geheel verminderen.
Economie
Als u twee ononderbroken voedingen met hetzelfde vermogen neemt, is de monoblock-voeding goedkoper dan de modulaire. Om deze reden blijven monoblock-UPS's populair. Het verhogen van het uitgangsvermogen zal echter de kosten van het systeem verdubbelen, omdat er nog een identieke eenheid aan de bestaande moet worden toegevoegd. Daarnaast zal het nodig zijn om patchpanelen en verdeelborden te installeren en nieuwe kabellijnen aan te leggen.
Bij gebruik van modulaire, ononderbroken voedingen kan het systeemvermogen soepel worden verhoogd. Dit betekent dat u geld zult moeten uitgeven aan de aanschaf van zoveel modules die voldoende zijn om aan de bestaande stroomvoorzieningsbehoeften te voldoen. Geen onnodige voorraad.
Conclusie
Monoblock ononderbroken voedingen zijn voordelig geprijsd en eenvoudig te configureren en te bedienen. Tegelijkertijd verhogen ze het energieverbruik van het datacenter en zijn ze moeilijk op te schalen. Dergelijke systemen zijn handig en efficiënt wanneer kleine capaciteiten vereist zijn en uitbreiding ervan niet wordt verwacht.
Modulaire UPS'en worden gekenmerkt door eenvoudige schaalbaarheid, minimale hersteltijd, hoge betrouwbaarheid en beschikbaarheid. Dergelijke systemen zijn optimaal voor het in welke mate dan ook vergroten van de datacentercapaciteit tegen minimale kosten.
Bron: www.habr.com