Вечный двигатель: как выбрать ИБП для дата-центра

24.11.2020 |

В прошлом году около трети предприятий, опрошенных Uptime Institute, пострадали в результате отключения электроэнергии в ЦОДах. А ведь каждый такой сбой грозит дата-центрам потерями не только финансовыми, но и репутационными. Особенно в реалиях «цифровизации всего» из-за COVID-19. Рассказываем, как обеспечить бесперебойную работу ЦОДа сегодня, чтобы не рисковать деньгами и именем завтра.

Чтобы обеспечить непрерывность работы дата-центра 24/7, требуется предусмотреть качественную систему резервного электроснабжения. И в первую очередь это касается источников бесперебойного питания (ИБП) – устройств, обеспечивающих аварийное питание оборудования во время отключения или выхода из строя основного источника энергии. Однако выбрать модель ИБП, полностью соответствующую потребностям бизнеса, не так-то просто. Объясняем, на что важно обратить внимание в процессе.

Определитесь с архитектурой системы бесперебойного питания

От того, по какой схеме будет выстроена система бесперебойного энергоснабжения (СБЭ), во многом зависит выбор ИБП. В ЦОДах это обычно одна из следующих схем:

централизованная СБЭ на базе одного или нескольких мощных ИБП;
распределенная СБЭ, где на каждого потребителя энергии – свой ИБП;
комбинированная СБЭ, в которой есть как центральный источник питания, так и несколько дополнительных.

Как это отражается на выборе ИБП? Для подключения отдельных серверов, а также одной или нескольких серверных стоек мощностью до 10кВА, отлично подойдут простые однофазные ИБП. А вот в качестве «ядра» централизованной или комбинированной системы бесперебойного питания лучше использовать трехфазный источник энергии. Например, из линейки несложных в установке и обслуживании трехфазных ИБП Easy UPS от Schneider Electric. Дело в том, что источники питания мощностью от 10 кВА и выше чаще всего подключаются к трехфазной электросети. И если в таком случае установить однофазный ИБП, это приведет к перекосу распределения напряжения по фазам и может повлиять на работу оборудования, которое будет подключено к «недогруженным» фазам.

Оцените свои потребности и ресурсы

Кроме того, если вы хотите правильно подобрать ИБП, также важно принять во внимание:

В ЦОДах обычно критичная нагрузка.

Поэтому для них подходят линейно-интерактивные ИБП (Smart UPS), а еще лучше – ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-line UPS). Последние способны справиться с большинством сбоев входного питания: со скачками, изменением частоты и амплитуды напряжения, перенапряжением, искажением или полным отключением электричества. В конструкции ИБП предусмотрен режим байпаса, а качественные выпрямители и инверторы позволяют сформировать синусоиду напряжения идеальной формы. Благодаря этому переход подключенных устройств с сетевого режима на питание от батареи происходит без прерывания подачи энергии даже на сотые доли секунды.

Общее энергопотребление всех компонентов инженерной и ИТ-инфраструктуры

Если мощности ИБП недостаточно для питания всех подключенных к нему устройств, энергоснабжение не может осуществляться в полном объеме. Проведем аналогию с питанием компьютера: если для игрового ПК с графическим процессором нового поколения требуется 1000 Вт энергии, даже самый передовой ИБП на 500 Вт будет бесполезен в случае аварии. Другое дело, что в современных ИБП предусмотрена возможность перехода в режим байпаса, однако в нем оборудование не защищено, например, от перепадов напряжения.

Напротив, установка слишком мощного ИБП – это дополнительные счета за электроэнергию. Поэтому важно точно рассчитать параметры ИБП и подключаемой к нему нагрузки, особенно пиковые потребления мощности. Однако, отмечу, что пиковые потребления в дата-центре можно сгладить, как за счет выстраивания процедур эксплуатации с фокусом на минимизацию пиковых нагрузок, так и за счет программно-аппаратных средств. Например, установка последовательности включения серверов в шкафу с помощью APC Switched PDU от Schneider Electric может снизить пиковое потребление шкафа, вызванное одновременным стартом всего оборудования в нём.

Требуемое время резервирования

Время автономной работы оборудования зависит от уровня нагрузки и требований заказчика. Необходим определенный зазор для корректного завершения технологического процесса оборудования. К примеру, для вычислительных ЦОДов оно обычно составляет 1-2 минуты, а для колокейшн-центров – до 15 минут. В любом случае, чем больше времени работы от батареи предусмотрено, тем более высокими будут капитальные и операционные расходы на ИБП.

Энергоэффективность ИБП

Если вы устанавливаете ИБП с низким коэффициентом полезного действия, то помимо собственного повышенного энергопотребления затраты на систему охлаждения, поддерживающую необходимый температурный режим для ИБП, будут выше, поскольку необходимо выбирать систему охлаждения большей мощности и, соответственно, с большим собственным потреблением.

Хороший способ снизить счет за электроэнергию – это применять экономичные режимы работы в ИБП. Подобные режимы могут ограничивать некоторые функции ИБП. Однако на рынке есть решения, обеспечивающие высокую энергоэффективность и качественное бесперебойное питание. К примеру, в ИБП серии Galaxy V от Schneider Electric, помимо двойного преобразования энергии, предусмотрен запатентованный экономичный режим ECOnversion с КПД до 99%, при котором сохраняется возможность заряда батарей, осуществляется активная фильтрация помех от нагрузки и безостановочное переключение на батареи в соответствии с ГОСТ 602040-3 класс 1.

Обеспечьте правильные интеграции

Чтобы не допустить даже кратковременного отключения серверов и вычислительных сетей, ИБП нередко объединяют в единый комплекс с дизель-генераторными установками (ДГУ). В таком случае ИБП берет на себя критичную нагрузку на момент бестоковой паузы, пока ДГУ включается в работу, обеспечивая плавное переключение ИБП с батарей на ДГУ. Длительность этого процессе в пределах единиц-десятков секунд.

Наличие этого переходного режима позволяет ДГУ выдавать корректное напряжение и частоту в процессе перехода и избежать увеличения его мощности относительно нагрузки и ИБП. После этого ДГУ обеспечивает электроснабжение на период времени от нескольких минут до часов или даже дней, пока выясняют причину и устраняют последствия сбоя.

Однако в процессе поддержания совместимости ИБП с генераторами есть свои «подводные камни». ИБП прошлых поколений, построенные на тиристорных выпрямителях, обязаны были иметь дополнительные активные и пассивные фильтры гармоник на входе, без которых требовалось бы увеличивать мощность ДГУ в 1,3 раза. Современные ИБП в большинстве своем имеют активную коррекцию коэффициента мощности по входу, представляя из себя для ДГУ практически резистивную нагрузку. Таким образом, запас между мощностью ДГУ и мощностью ИБП/нагрузки обуславливается сегодня мощностью зарядного устройства и КПД ИБП и длительностью плавного старта.

Также немаловажным фактом является интеграция системы бесперебойного питания в общую систему управления и мониторинга дата-центра. Находясь в ведении отдельного подразделения службы эксплуатации, ИБП может оказывать влияние на работу не только ИТ-оборудования, но и смежных инженерных систем, поэтому важно видеть комплексную картину. Трехфазные ИБП Schneider Electric уже в базовой комплектации оснащены всеми необходимыми средствами мониторинга и могут легко быть интегрированы как в существующую, так и во вновь создаваемую систему мониторинга и управления ЦОДом.

Используйте модульный подход

Модульные ИБП за счет своей конструкции очень просты в установке, и можно в любой момент заменить или добавить модуль ИБП к уже функционирующей системе бесперебойного энергоснабжения. Добавление в конструктив избыточных модулей дает возможность поднять надежность системы меньшими затратами, чем при классическом дублировании на уровне целого ИБП. Обслуживание таких ИБП осуществляется также на уровне модулей. Модульность также сильно сокращает время восстановления работоспособности всей инфраструктуры. Таким образом, модульные ИБП не только обеспечивают полностью бесперебойное энергоснабжение, но и помогают оптимизировать расходы. Так, с помощью модульного ИБП Symmetra от Schneider Electric и бесконтактной системы охлаждения Core Computing Center возможно сократить затраты на электроэнергию на 30%.

И, главное, помните! Недостаточно установить ИБП и забыть о нем до первой аварии. Батареи со временем снижают емкость. Определить момент, когда стоит задуматься о профилактическом обслуживании или даже модернизации системы бесперебойного энергоснабжения, поможет служба удаленного мониторинга. Такие решения, как EcoStruxure IT, непрерывно оценивают состояние критически важной инфраструктуры дата-центра и могут подсказать, оставить ли стареющий ИБП или же давно пора заменить его на новый.

Автор: Эдуард Фабин, директор департамента систем электроснабжения компании АМДтехнологии