Повышение эффективности работы ИБП в ЦОД

ИБП является неотъемлемым звеном системы энергоснабжения ЦОД и обеспечивает критически-важное оборудование по возможности безупречным электропитанием, а также компенсирует его временное отсутствие за счет накопленной энергии в аккумуляторных батареях. Система бесперебойного питания является второй по величине (после кондиционирования) эксплуатационных затрат инженерной инфраструктуры ЦОД, поэтому так важно создать условия для наиболее эффективной работы ИБП.

Яндекс реклама для сайта - рекламные возможности яндекса баннерная реклама siteup.ru.

На проблему повышения КПД ИБП высказывают мнения специалисты как компаний - системных интеграторов, так и производителей оборудования. Свою лепту вносит и реклама, провозглашающая цифры всё более близкие к 100%.Данная статья является попыткой выделить из общей массы именно полезные советы, используя двоичную систему оценок и тем самым отвечая на вопрос "Что такое хорошо и что такое плохо?"

Применение экономичного режима: плохо

Многие производители в число режимов ИБП ввели некий экономичный режим, характеризующийся повышенным КПД: до 98% и выше. Данный режим реализуется через включение Offline-режима ИБП: потребители получают питание от сети по линии байпаса. В случае значительных помех или отсутсвия напряжения в сети система автоматически переключается на Online-режим двойного преобразования. Заявляется, что предлагаемая схема не только повышает КПД ИБП за счет отсутствия преобразования энергии в выпрямителе и инверторе, но и увеличивает срок службы последних ввиду их простоя.

Некоторые производители в технической документации (а не в рекламных буклетах) честно пишут, что данный режим пригоден "для менее чувствительных потребителей". Вывод очевиден: для ЦОД данный способ увеличения КПД не подходит. Обращаясь к истории развития ИБП отметим, что ИБП с двойным преобразованием, собственно, для того и были разработаны, чтобы обеспечить нагрузку максимально качественным электропитанием. Для этого пришлось входной переменный ток с искажениями сети выпрямить, превратив в постоянный, после чего снова инвертировать в переменный, который, однако, полностью защищен от помех внешней сети, а потому обладает на порядок более высоким качеством. Теперь же с целью снижения затрат на эксплуатацию ИБП предлагается сделать шаг назад. Каковы при этом будут прямые и, что ещё важнее - косвенные) потери при выходе из строя ИТ-оборудования?

Использование нескольких ИБП вместо одного: и хорошо и плохо

Огромной проблемой является расчет мощности ИБП. Дело в том, что при её определении используют наихудший режим, при котором включены абсолютно все потребители, причем на максимальную мощность. Плюс 15-25% запас. В итоге реальная нагрузка в запущенном ЦОД составляет 15-30% от расчетной. Очевидно, в таком режиме КПД ИБП также низок: около 70% (см. рис.)

Решение видится в использовании нескольких блоков ИБП или модульных ИБП. В обоих случаях производители обычно имеют возможность программирования контроллера таким образом, чтобы при низкой нагрузке работала не вся система ИБП с низкой загрузкой, а только некоторая её часть с более высоким процентом использования.

Другим выходом из ситуации является закладка кабельных трасс с расчетом на перспективу роста мощности ЦОД, а сами ИБП изначально установить только в необходимом на этом этапе количестве и далее доставлять по необходимости в горячем режиме.

Но тут есть и обратная сторона медали. Чем больше блоков ИБП в системе, тем менее надежной является последняя. А сбои в работе ЦОД обходятся чрезвычайно дорого!

Надежность блока ИБП с учетом его возможности перехода на режим байпаса оценивается очень высоко, время простоя составляет около 0.1с в год. Чем больше ИБП объединяется в единую систему, тем менее надежной она становится, пропорционально увеличивается время простоя, падает доступность системы и падает индекс MTBF (Mean (operating) Time Between Failures, показатель времени наработки на отказ).

Однако, не стоит обольщаться множеством девяток. Следует особо отметить, что эти цифры приведены с учетом работы ИБП в режиме байпаса, т.е. в режиме, когда нагрузка никак не защищена от помех внешней электросети. А ведь, согласно ГОСТ 13109-87 п.6.2, качество электрической энергии не должно выходить за рамки допустимого диапазона лишь 95% времени. Таким образом, доступность никак незащищенной нагрузки составляет всего 95%.

Приблизительные потери, которые могут быть вызваны простоем продолжительностью в 1ч на предприятиях различных типов в США: