Krótki program edukacyjny dla początkujących o tym, dlaczego modułowe UPS-y są chłodniejsze i jak to się stało.
Ze względu na swoją architekturę zasilacze bezprzerwowe dla centrów danych dzielą się na dwie duże grupy: monoblokowe i modułowe. Te pierwsze należą do tradycyjnego typu UPS, te drugie są stosunkowo nowe i bardziej zaawansowane.
Jaka jest różnica między zasilaczami UPS monoblokowymi i modułowymi?
W zasilaczach bezprzerwowych monoblokowych moc wyjściową zapewnia jeden zasilacz. W modułowych zasilaczach UPS główne podzespoły wykonane są w postaci oddzielnych modułów, które umieszcza się w jednolitych szafach i współpracują ze sobą. Każdy z tych modułów jest wyposażony w procesor sterujący, ładowarkę, falownik, prostownik i stanowi pełnoprawną część mocy UPS.
Wyjaśnijmy to na prostym przykładzie. Jeżeli weźmiemy dwa zasilacze bezprzerwowe – monoblokowy i modułowy – o mocy 40 kVA, to pierwszy będzie miał jeden moduł mocy o mocy 40 kVA, a drugi będzie się składał np. z czterech modułów mocy o mocy o mocy 10 kVA każdy.
Opcje skalowania
W przypadku stosowania zasilaczy UPS monoblokowych o zwiększonym zapotrzebowaniu na moc konieczne jest podłączenie równolegle do istniejącego innego pełnoprawnego urządzenia o tej samej mocy. Jest to dość skomplikowany proces.
Rozwiązania modułowe zapewniają większą elastyczność projektowania. W takim przypadku do już działającej jednostki można podłączyć jeden lub więcej modułów. Jest to dość prosta procedura, którą można wykonać w krótkim czasie.
Możliwość płynnego zwiększania mocy
Płynny wzrost mocy jest ważny już na początkowym etapie funkcjonowania centrum danych. Logiczne jest, że w pierwszych miesiącach będzie obciążony w 30-40%. Bardziej praktyczne i ekonomiczne jest stosowanie zasilaczy UPS zaprojektowanych specjalnie dla tej mocy. W miarę powiększania się bazy klientów wzrasta obciążenie centrum danych, a wraz z nim wzrasta zapotrzebowanie na dodatkowe zasilanie.
Wygodne jest stopniowe zwiększanie mocy UPS-a wraz z infrastrukturą techniczną. W przypadku stosowania zasilaczy bezprzerwowych monoblokowych płynny wzrost mocy jest w zasadzie niemożliwy. Dzięki modułowym zasilaczom UPS jest to łatwe do wdrożenia.
Niezawodność UPS
Mówiąc o niezawodności będziemy używać dwóch pojęć: średniego czasu między awariami (MTBF) i średniego czasu naprawy (MTTR).
MTBF jest wartością probabilistyczną. Wartość średniego czasu międzyawaryjnego opiera się na następującym postulatie: niezawodność systemu maleje wraz ze wzrostem liczby jego elementów.
Pod tym względem UPS-y monoblokowe mają przewagę. Powód jest prosty: modułowe zasilacze bezprzerwowe mają więcej komponentów i złączy, z których każde jest uważane za potencjalny punkt awarii. W związku z tym teoretycznie ryzyko awarii jest tutaj wyższe.
Jednak w przypadku zasilaczy UPS stosowanych w centrach danych nie sama awaria jest istotna, ale to, jak długo UPS będzie niesprawny. Ten parametr jest określany na podstawie średniego czasu przywracania systemu (MTTR).
Tutaj przewaga jest już po stronie bloków modułowych. Charakteryzują się niskim współczynnikiem MTTR, ponieważ dowolny moduł można szybko wymienić bez przerywania zasilania. Aby to zrobić, konieczne jest, aby moduł ten znajdował się na magazynie, a jego demontaż i montaż mógł wykonać jeden specjalista. W rzeczywistości zajmuje to nie więcej niż 30 minut.
W przypadku zasilaczy bezprzerwowych monoblokowych sytuacja jest znacznie bardziej skomplikowana. Nie będzie możliwości ich tak szybkiej naprawy. Może to potrwać od kilku godzin do kilku dni.
Aby określić odporność systemu na awarie, możesz użyć jeszcze jednego parametru - dostępności lub w inny sposób funkcjonalności. Wskaźnik ten jest tym wyższy, im wyższy jest średni czas między awariami (MTBF) i im niższy jest średni czas przywracania systemu (MTTR). Odpowiedni wzór jest następujący:
średnia dostępność (operacyjność) =
W przypadku zasilaczy modułowych sytuacja wygląda następująco: ich wartość MTBF jest niższa niż w przypadku zasilaczy monoblokowych, ale jednocześnie mają one znacznie niższą wartość MTTR. W rezultacie wydajność modułowych zasilaczy bezprzerwowych jest wyższa.
Pobór mocy
System monoblokowy wymaga znacznie więcej energii, ponieważ jest redundantny. Wyjaśnijmy to na przykładzie schematu redundancji N+1. N to wielkość obciążenia wymagana do obsługi sprzętu centrum danych. W naszym przypadku przyjmiemy, że jest on równy 90 kVA. Schemat N+1 oznacza, że przed awarią w systemie pozostaje niewykorzystany 1 element rezerwowy.
W przypadku stosowania zasilacza awaryjnego typu monoblok o mocy 90 kVA do realizacji obwodu N+1 konieczne będzie zastosowanie innego identycznego zasilacza. W rezultacie całkowita redundancja systemu wyniesie 90 kVA.
Inaczej jest w przypadku stosowania zasilaczy UPS modułowych o mocy 30 kVA. Przy tym samym obciążeniu, do realizacji obwodu N+1 potrzebny będzie kolejny moduł tego samego typu. W rezultacie całkowita redundancja systemu nie będzie już wynosić 90 kVA, a jedynie 30 kVA.
Stąd wniosek: zastosowanie zasilaczy modułowych może zmniejszyć zużycie energii przez centrum danych jako całość.
Gospodarka
Jeśli weźmiemy dwa zasilacze bezprzerwowe o tej samej mocy, to monoblok jest tańszy niż modułowy. Z tego powodu UPS-y monoblokowe pozostają popularne. Jednakże zwiększenie mocy wyjściowej podwoi koszt systemu, ponieważ do istniejącego trzeba będzie dodać kolejną identyczną jednostkę. Ponadto konieczne będzie zainstalowanie paneli krosowych i tablic rozdzielczych, a także ułożenie nowych linii kablowych.
Stosując modułowe zasilacze bezprzerwowe, moc systemu można płynnie zwiększać. Oznacza to, że będziesz musiał wydać pieniądze na zakup takiej liczby modułów, która będzie wystarczająca do zaspokojenia istniejących potrzeb zasilania. Żadnych niepotrzebnych zapasów.
wniosek
Zasilacze bezprzerwowe monoblokowe są niedrogie i łatwe w konfiguracji i obsłudze. Jednocześnie zwiększają zużycie energii przez centrum danych i są trudne do skalowania. Takie systemy są wygodne i wydajne tam, gdzie wymagane są małe wydajności i nie przewiduje się ich rozbudowy.
UPS-y modułowe charakteryzują się łatwą skalowalnością, minimalnym czasem odzyskiwania, wysoką niezawodnością i dostępnością. Takie systemy są optymalne do zwiększania wydajności centrum danych w dowolnym stopniu przy minimalnych kosztach.
Źródło: www.habr.com