Monoblokni proti modularnim UPS

Kratka lekcija za novake o tome zašto su modularni UPS-ovi bolji i kako je to postalo tako.

Izvori neprekidnog napajanja za data centre prema arhitekturi izgradnje dele se na dve velike grupe: monoblok i modularni. Prvi pripadaju tradicionalnom tipu UPS-a, dok su drugi relativno novi i napredniji.

Koje su razlike između monoblok i modularnih UPS-ova

U monoblok izvorima neprekidnog napajanja izlazna snaga obezbeđuje jedan napajajući modul. U modularnim UPS-ovima, glavni sastavni delovi su izrađeni u obliku odvojenih modula koji su smešteni u unifikovanim ormanima i rade zajedno. Svaki od ovih modula opremljen je upravljačkim procesorom, punjačem, inverterom, ispravljačem i predstavlja potpunu napajajuću jedinicu UPS-a.

Objasnimo to putem jednostavnog primera. Ako uzmemo dva izvora neprekidnog napajanja – monoblok i modularni – snage 40 kVA, prvi će imati jedan napajajući modul snage 40 kVA, dok će drugi sastojati, na primer, od četiri napajajuća modula snage 10 kVA svaki.

Mogućnosti skaliranja

Kod korišćenja monoblok UPS-ova, sa povećanjem potreba za električnom energijom potrebno je paralelno povezati još jedan punopravni blok iste snage. To je prilično složen proces.

Modularna rešenja se odlikuju većom konstruktivnom fleksibilnošću. U ovom slučaju, već funkcionalnom bloku može se priključiti jedan ili više modula. To je prilično jednostavna procedura koju je moguće izvršiti u kratkom vremenskom periodu.

Mogućnosti postepenog povećanja snage

Postepeno povećanje snage važno je u početnoj fazi rada DCO-a. Sasvim je logično da će u prvim mesecima biti opterećen 30–40 %. Praktičnije i ekonomičnije je koristiti izvore neprekidnog napajanja koji su projektovani baš za tu snagu. Kako se baza klijenata širi, opterećenje DCO-a će rasti, a s njim i potreba za dodatnom električnom energijom.

Snaga UPS-a se može povećavati postepeno zajedno sa tehničkom infrastrukturom. Kada se koriste monoblok izvori neprekidnog napajanja, postepeno povećanje snage je u principu nemoguće. Sa modularnim UPS-ovima, to se lako realizuje.

Pouzdanost UPS-a

Kadar govorimo o zanesljivosti, bomo operirali z dvema pojmoma: povprečnim časom delovanja pred okvaro (MTBF) in povprečnim časom obnavljanja sistema (MTTR).

MTBF je verjetnostna vrednost. Vrednost povprečnega časa delovanja pred okvaro temelji na naslednjem postulatu: zanesljivost sistema se zmanjšuje s povečanjem števila njegovih komponent.

Po tej spremenljivki imajo prednost monoblok UPS naprave. Razlog je preprost: v modularnih virih neprekinjene napajanja je več konstrukcijskih elementov in povezovalnih točk, od katerih je vsaka smatrana kot potencialna točka okvare. Teoretično je torej verjetnost okvare tukaj višja.

Vendar pa za vire neprekinjenega napajanja, uporabljene v podatkovnih centrih, ni pomembna sama okvara, ampak to, kako dolgo bo UPS neaktiven. Ta parameter določa povprečni čas obnavljanja sistema (MTTR).

Tukaj pa so prednost na strani modularnih enot. Njihova vrednost MTTR je nizka, ker je mogoče katerikoli modul hitro zamenjati brez prekinitve napajanja. Za to je potrebno, da je ta modul na voljo v rezervi ter da lahko en specialist izvede demontažo in namestitev. V bistvu to ne traja več kot 30 minut.

Pri monoblok virih neprekinjenega napajanja je situacija bistveno bolj zapletena. Njihova popravila ne moremo izvesti tako hitro. To lahko traja od več ur do več dni.

Za določanje odpornosti sistema lahko uporabimo še en parameter – razpoložljivost ali delovno zmožnost. Ta pokazatelj je višji, čim večji je povprečni čas delovanja pred okvaro (MTBF) in čim manjši je povprečni čas obnavljanja sistema (MTTR). Ustrezna formula se glasi:

povprečna razpoložljivost (delovna zmožnost) =

Kar zadeva modularne UPS naprave, se situacija izkaže takole: njihova vrednost MTBF je nižja kot pri monoblokih, a imajo hkrati bistveno nižjo vrednost MTTR. Posledično je delovna zmožnost modularnih virov neprekinjenega napajanja višja.

Энергопотребление

Monoblokni sistem zahteva znatno večje porabe energije, saj je odvečen. Pojasnimo to na primeru sheme rezerviranja N+1. N je količina obremenitve, potrebna za delovanje opreme podatkovnega centra. V našem primeru jo vzamemo za 90 kVA. Shema N+1 pomeni, da v sistemu pred okvaro ostane neizkoriščen 1 rezervni element.

Pri uporabi monobloknega neprekinjenega napajanja z močjo 90 kVA za uresničitev sheme N+1 bo potrebno uporabiti še en enak blok. Tako bo skupna odvečno moč sistema znašala 90 kVA.

Pri uporabi modularnih UPS-ov z močjo 30 kVA je situacija drugačna. Pri isti obremenitvi za uresničitev sheme N+1 bo potreben še en enak modul. Tako bo skupna odvečno moč sistema že ne 90 kVA, ampak le 30 kVA.

Od tod lahko sklepamo: uporaba modularnih napajalnih virov omogoča zmanjšanje porabe energije podatkovnega centra kot celote.

Ekonomika

Če vzamemo dva neprekinjena napajanja enake moči, je monoblok cenejši od modularnega. Zaradi tega monoblokni UPS-ji ostajajo priljubljeni. Vendar pa povečanje izhodne moči dvigne ceno sistema na dvakratno vrednost, saj je treba obstoječemu dodati še en enak blok. Poleg tega se pojavi potreba po namestitvi preklopnih panelov in razdelilnih plošč, pa tudi položitvi novih kablov.

Pri uporabi modularnih neprekinjenih napajanj lahko moč sistema postopno povečuje. To pomeni, da je treba porabiti le za pridobitev tistega števila modulov, ki zadoščajo za zadovoljitev obstoječih potreb po električni energiji. Brez nepotrebnih rezerv.

Zaključek

Monoblokni neprekinjeni napajalniki se razlikujejo po nizki ceni, enostavni nastavitvi in obratovanju. Hkrati povečujejo energetsko potratnost podatkovnega centra in so težko obsežno razširljivi. Takšni sistemi so primerni in učinkoviti tam, kjer so potrebne majhne moči in širitev ni predvidena.

Modularni UPS-ji se odlikujejo po enostavni razširljivosti, minimalnem času obnovitve, visoki zanesljivosti in delovanju. Takšni sistemi so optimalni za povečanje moči podatkovnega centra do neomejenih meja z minimalnimi stroški.

Izvor: habr.com