Krátky vzdelávací program pre začiatočníkov o tom, prečo sú modulárne UPS chladnejšie a ako sa to stalo.
Na základe svojej architektúry sú zdroje neprerušiteľného napájania pre dátové centrá rozdelené do dvoch veľkých skupín: monoblokové a modulárne. Prvé patria k tradičnému typu UPS, druhé sú relatívne nové a pokročilejšie.
Aký je rozdiel medzi monoblokovými a modulárnymi UPS?
V monoblokových zdrojoch neprerušiteľného napájania je výstupný výkon zabezpečovaný jednou napájacou jednotkou. V modulárnych UPS sú hlavné komponenty vyrobené vo forme samostatných modulov, ktoré sú umiestnené v jednotných skriniach a spolupracujú. Každý z týchto modulov je vybavený riadiacim procesorom, nabíjačkou, meničom, usmerňovačom a predstavuje plnohodnotnú výkonovú časť UPS.
Vysvetlime si to na jednoduchom príklade. Ak vezmeme dva neprerušiteľné zdroje - monoblokový a modulárny - s výkonom 40 kVA, potom prvý bude mať jeden napájací modul s výkonom 40 kVA a druhý bude pozostávať napríklad zo štyroch napájacích modulov s výkonom 10 kVA každý.
Možnosti škálovania
Pri použití monoblokových UPS s nárastom potreby výkonu je potrebné paralelne k existujúcej pripojiť ďalšiu plnohodnotnú jednotku rovnakého výkonu. Ide o pomerne komplikovaný proces.
Modulárne riešenia ponúkajú väčšiu flexibilitu dizajnu. V tomto prípade je možné pripojiť jeden alebo viac modulov k už fungujúcej jednotke. Ide o pomerne jednoduchý postup, ktorý je možné vykonať v krátkom čase.
Možnosť plynulého zvyšovania výkonu
Hladké zvýšenie výkonu je dôležité v počiatočnej fáze prevádzky dátového centra. Je celkom logické, že v prvých mesiacoch bude zaťažený na 30-40%. Praktickejšie a ekonomickejšie je použiť neprerušiteľné zdroje napájania navrhnuté špeciálne pre tento výkon. S rozširovaním zákazníckej základne sa bude zvyšovať zaťaženie dátového centra a s tým sa zvyšuje aj potreba dodatočného napájania.
Výkon UPS je vhodné postupne zvyšovať spolu s technickou infraštruktúrou. Pri použití monoblokových neprerušiteľných zdrojov napájania je plynulé zvýšenie výkonu v zásade nemožné. S modulárnymi UPS je to jednoduché.
Spoľahlivosť UPS
Keď hovoríme o spoľahlivosti, budeme používať dva pojmy: stredný čas medzi poruchami (MTBF) a stredný čas do opravy (MTTR).
MTBF je pravdepodobnostná hodnota. Hodnota stredného času medzi poruchami vychádza z nasledujúceho postulátu: spoľahlivosť systému klesá s nárastom počtu jeho komponentov.
V tomto parametri majú výhodu monoblokové UPS. Dôvod je jednoduchý: modulárne zdroje neprerušiteľného napájania majú viac komponentov a konektorov, pričom každý z nich je považovaný za potenciálny bod zlyhania. V súlade s tým je tu teoreticky vyššia možnosť zlyhania.
Pre zdroje neprerušiteľného napájania používané v dátových centrách však nie je dôležitá samotná porucha, ale ako dlho zostane UPS nefunkčný. Tento parameter je určený stredným časom obnovenia systému (MTTR).
Tu je už výhoda na strane modulárnych blokov. Vyznačujú sa nízkou MTTR, pretože akýkoľvek modul možno rýchlo vymeniť bez prerušenia napájania. K tomu je potrebné, aby bol tento modul na sklade a jeho demontáž a montáž zvládol jeden odborník. V skutočnosti to netrvá dlhšie ako 30 minút.
S monoblokovými zdrojmi neprerušiteľného napájania je situácia oveľa komplikovanejšia. Opraviť ich tak rýchlo nebude možné. Môže to trvať niekoľko hodín až niekoľko dní.
Na určenie odolnosti systému proti chybám môžete použiť ešte jeden parameter – dostupnosť alebo inú prevádzkyschopnosť. Tento indikátor je vyšší, čím vyšší je stredný čas medzi poruchami (MTBF) a tým nižší je stredný čas do obnovy systému (MTTR). Zodpovedajúci vzorec je nasledujúci:
priemerná dostupnosť (operabilita) =
Vo vzťahu k modulárnym UPS je situácia nasledovná: ich hodnota MTBF je nižšia ako u monoblokových UPS, no zároveň majú výrazne nižšiu hodnotu MTTR. Vďaka tomu je výkon modulárnych neprerušiteľných zdrojov napájania vyšší.
Spotreba energie
Monoblokový systém vyžaduje podstatne viac energie, pretože je nadbytočný. Vysvetlime to na príklade schémy redundancie N+1. N je množstvo záťaže potrebné na prevádzku zariadenia dátového centra. V našom prípade to vezmeme rovných 90 kVA. Schéma N+1 znamená, že 1 rezervný prvok zostáva nevyužitý v systéme pred poruchou.
Pri použití monoblokového neprerušiteľného zdroja s výkonom 90 kVA bude pre realizáciu obvodu N+1 potrebné použiť inú identickú jednotku. V dôsledku toho bude celková redundancia systému 90 kVA.
Pri použití modulárnych UPS s výkonom 30 kVA je situácia iná. Pri rovnakej záťaži budete na realizáciu obvodu N+1 potrebovať ďalší modul rovnakého typu. Celková redundancia systému tak už nebude 90 kVA, ale len 30 kVA.
Z toho vyplýva záver: použitie modulárnych zdrojov napájania môže znížiť spotrebu energie dátového centra ako celku.
Hospodárstvo
Ak zoberiete dva neprerušiteľné zdroje rovnakého výkonu, potom je monoblokový lacnejší ako modulárny. Z tohto dôvodu zostávajú monoblokové UPS populárne. Zvýšenie výstupného výkonu však zdvojnásobí náklady na systém, pretože k existujúcemu bude potrebné pridať ďalšiu identickú jednotku. Okrem toho bude potrebné inštalovať patch panely a rozvodné dosky, ako aj položiť nové káblové vedenia.
Pri použití modulárnych neprerušiteľných zdrojov napájania je možné plynulo zvyšovať výkon systému. To znamená, že budete musieť minúť peniaze na nákup takého počtu modulov, ktoré postačujú na uspokojenie existujúcich potrieb napájania. Žiadne zbytočné zásoby.
Záver
Monoblokové zdroje neprerušiteľného napájania sú lacné a ľahko sa konfigurujú a obsluhujú. Zároveň zvyšujú energetickú náročnosť dátového centra a ťažko sa škálujú. Takéto systémy sú pohodlné a efektívne tam, kde sú potrebné malé kapacity a neočakáva sa ich rozšírenie.
Modulárne UPS sa vyznačujú jednoduchou škálovateľnosťou, minimálnym časom obnovy, vysokou spoľahlivosťou a dostupnosťou. Takéto systémy sú optimálne na zvýšenie kapacity dátového centra v akomkoľvek rozsahu pri minimálnych nákladoch.
Zdroj: hab.com