Krátke školenie pre nováčikov o tom, prečo sú modulárne UPS lepšie a ako to vzniklo.
Zdroje nepřerušovaného napájania pre dátové centrá podľa architektúry rozdelené na dve veľké skupiny: monoblokové a modulárne. Prvé patrí k tradičnému typu UPS, druhé sú relatívne nové a pokročilejšie.
Aký je rozdiel medzi monoblokovými a modulárnymi UPS
V monoblokových zdrojoch nepřerušovaného napájania je výstupný výkon zabezpečený jedným napájacím blokom. V modulárnych UPS sú hlavné komponenty realizované ako samostatné moduly, ktoré sa umiestňujú do unifikovaných skriniek a pracujú spoločne. Každý z týchto modulov je vybavený riadiacim procesorom, nabíjačkou, meničom, usmerňovačom a predstavuje kompletnú výkonovú časť UPS.
Vysvetlime to na jednoduchom príklade. Ak zoberieme dva zdroje nepřerušovaného napájania – monoblokový a modulárny – s výkonom 40 kVA, prvý bude mať jeden napájací modul s výkonom 40 kVA, zatiaľ čo druhý bude pozostávať, napríklad, zo štyroch napájacích modulov s výkonom 10 kVA každý.
Možnosti škálovania
Pri použití monoblokových UPS s rastúcimi potrebami na elektrickú energiu je potrebné paralelne pripojiť ďalší plnohodnotný blok rovnakej výkonovej kapacity. Je to dosť zložitý proces.
Modulárne riešenia sa vyznačujú väčšou konštrukčnou flexibilitou. V tomto prípade je možné k už fungujúcemu bloku pripojiť jeden alebo niekoľko modulov. Je to pomerne jednoduchý postup, ktorý sa dá vykonať za krátky čas.
Možnosti plynulého zvyšovania výkonu
Plynulé zvyšovanie výkonu je dôležité v počiatočnej fáze prevádzky dátového centra. Je úplne logické, že v prvých mesiacoch bude zaťažené na 30–40 %. Praktickejšie a ekonomickejšie je používať zdroje nepřerušovaného napájania, ktoré sú dimenzované presne na tento výkon. S rastúcim počtom klientov sa zaťaženie dátového centra zvýši a s ním aj potreba dodatočného elektrického napájania.
Výkon UPS je možné zvyšovať postupne spolu s technickou infraštruktúrou. Pri použití monoblokových zdrojov nepřerušovaného napájania nie je plynulé zvyšovanie výkonu v podstate možné. S modulárnymi UPS sa to ľahko realizuje.
Spoľahlivosť UPS
Pokiaľ ide o spoľahlivosť, pracujeme s dvoma pojmami: priemerným časom medzi poruchami (MTBF) a priemerným časom na obnovu systému (MTTR).
MTBF je pravdepodobnostná veličina. Hodnota priemerného času medzi poruchami vychádza z nasledujúceho postulátu: spoľahlivosť systému sa znižuje so zvyšujúcim sa počtom jeho komponentov.
V tomto parametri majú výhodu monoblokové UPS. Dôvod je jednoduchý: v modulárnych zdrojoch bezvýpadkového napájania je viac konštrukčných prvkov a spojovacích prvkov, z ktorých každý sa považuje za potenciálne miesto poruchy. Teda teoreticky je tu vyššia možnosť poruchy.
Pre zdroje bezvýpadkového napájania používané v dátových centrách však nie je dôležitá samotná porucha, ale ako dlho bude UPS mimo prevádzky. Tento parameter určuje priemerný čas na obnovu systému (MTTR).
Tu už majú výhodu modulárne bloky. Vyznačujú sa nízkou hodnotou MTTR, pretože akýkoľvek modul sa dá rýchlo vymeniť bez prerušenia dodávky elektriny. Na to je potrebné, aby bol tento modul na sklade a jeho demontáž a inštaláciu mohol vykonať jeden špecialista. V skutočnosti to nezaberie viac ako 30 minút.
S monoblokovými zdrojmi bezvýpadkového napájania je situácia oveľa zložitejšia. Ich oprava sa nedá vykonať tak rýchlo. Môže to trvať od niekoľkých hodín až po niekoľko dní.
Na určenie odolnosti systému možno použiť ďalší parameter – dostupnosť alebo inak schopnosť fungovať. Tento ukazovateľ je vyšší, čím je dlhší priemerný čas medzi poruchami (MTBF) a čím je kratší priemerný čas na obnovu systému (MTTR). Zodpovedajúci vzorec vyzerá takto:
priemerná dostupnosť (fungovanie) =
Pokiaľ ide o modulárne UPS, situácia je taká: ich hodnota MTBF je nižšia ako u monoblokov, ale zároveň majú výrazne nižší ukazovateľ MTTR. V dôsledku toho je schopnosť fungovania modulárnych zdrojov bezvýpadkového napájania vyššia.
Energetická spotreba
Monoblokový systém si vyžaduje výrazne vyššie energetické náklady, pretože je redundantný. Vysvetlíme to na príklade schémy redundancie N+1. N je množstvo záťaže potrebnej na chod zariadení dátového centra. V našom prípade to budeme považovať za 90 kVA. Schéma N+1 znamená, že v systéme zostáva 1 záložný prvok nevyužitý pred poruchou.
Pri použití monoblokového zdroja nepretržitého napájania s výkonom 90 kVA na realizáciu schémy N+1 bude potrebné použiť ešte jeden rovnaký blok. Celková redundantnosť systému teda bude 90 kVA.
Pri použití modulárnych UPS s výkonom 30 kVA je situácia iná. Pri tej istej záťaži na realizáciu schémy N+1 bude potrebný ešte jeden rovnaký modul. Celková redundantnosť systému bude už len 30 kVA.
Týmto vyplýva: použitie modulárnych napájacích zdrojov umožňuje znížiť celkovú energetickú spotrebu dátového centra.
Ekonomika
Ak vezmeme dva zdroje nepretržitého napájania s rovnakým výkonom, monoblokový je lacnejší ako modulárny. Z tohto dôvodu zostávajú monoblokové UPS populárne. Avšak zvýšenie výstupného výkonu zdvojnásobí náklady systému, pretože k existujúcemu bude potrebné pridať ďalší rovnaký blok. Okrem toho sa objaví potreba inštalácie rozvodných panelov a distribučných skríň, ako aj zavedenia nových káblových trás.
Pri použití modulárnych zdrojov nepretržitého napájania môže byť výkon systému rozširovaný plynule. To znamená, že výdaje budú musieť byť na nákup takého množstva modulov, ktoré sú dostatočné na pokrytie existujúcej potreby po elektrickej energii. Bez zbytočných rezerv.
Záver
Monoblokové zdroje nepretržitého napájania sa vyznačujú nízkou cenou, jednoduchosťou nastavenia a prevádzky. Zároveň zvyšujú energetickú náročnosť dátového centra a ťažko sa škálujú. Tieto systémy sú pohodlné a efektívne tam, kde sú potrebné malé výkony a predpokladá sa, že nebudú rozširované.
Modulárne UPS sa vyznačujú ľahkým škálovaním, minimálnym časom obnovy, vysokou spoľahlivosťou a operabilitou. Tieto systémy sú optimálne na zvyšovanie výkonu dátového centra do akýchkoľvek limitov s minimálnymi nákladmi.
Zdroj: habr.com
