В последнее время заметна тенденция применения в ЦОДах модульных ИБП — аппаратов, в которых требуемая мощность обеспечивается несколькими силовыми модулями относительно малой мощности, включенными параллельно и интегрированными в один конструктив, чаще всего в 19″ стойку.
Современный ЦОД невозможно представить без источников бесперебойного питания, защищающих IT-оборудование и инженерные системы от некачественного электропитания. До недавних пор в ЦОДах устанавливали преимущественно ИБП моноблочного исполнения, в которых вся выходная мощность предоставляется одним силовым блоком. Появление на рынке модульных ИБП сопровождалось и сопровождается мнениями «за» и «против» модульных решений.
Еще лет пять назад в модульных ИБП применялись силовые блоки мощностью 10–30 кВА, и разумное ограничение числа подключаемых силовых модулей (10–20 шт.) не позволяло создавать модульные системы мощнее 200–300 кВА. Поэтому считалось, что модульные ИБП подходят только для малых и средних ЦОДов, для крупных же объектов пригодны исключительно моноблочные решения. При этом эксперты, обсуждая перспективу роста мощности силовых модулей, прогнозировали пропорциональное увеличение их веса, которое исключит возможность оперативной замены вышедшего из строя модуля.
Модульные ИБП MR33, которые выпускает компания Kehua Tech, поначалу действительно имели силовые модули мощностью 25 кВА/25 кВт весом 32 кг. Затем компания ввела в производство силовые модули 50 кВА/50 кВт весом 33 кг, что позволило наладить выпуск модульных ИБП серии MR33 в диапазоне мощностей от 25 до 600 кВА. В начале текущего года было запущено производство ИБП с модулями 80 кВА/80 кВт с максимальной мощностью в единичном конструктиве до 800 кВА/800 кВт. При этом силовой модуль 80 кВт имеет высокую удельную мощность и весит всего 41 кг, что всё еще допускает его замену в экстренной ситуации ручным способом без применения подъемных механизмов.
Следующим аргументом в пользу применения моноблочных решений именно в ЦОДах, по мнению экспертов, был недостаточно высокий КПД. Это особенно проявлялось при малых нагрузках, имеющих место при изменяющемся суточном графике потребления и реализации различных схем резервирования. Пониженный КПД объясняется большим количеством работающих полупроводниковых элементов и работающих вентиляторов, неидеальной синхронизацией силовых модулей, обуславливающей наличие уравнительных токов между силовыми модулями и, соответственно, дополнительные потери.
Сегодня ситуация изменилась. Например, КПД ИБП Kehua серии MR33 500 кВА достигает коэффициента полезного действия в 96 % уже при 35 %-ной нагрузке.
Высокий КПД MR33, не опускающийся в режиме двойного преобразования ниже 94 % в диапазоне нагрузок от 20 до 100 %, — очень хороший показатель даже для моноблочных систем.
Повышение КПД модульных ИБП MR33 достигнуто за счет совершенствования схемотехники силовых модулей, алгоритмов их точной синхронизации, применения более эффективных вентиляторов, использования режима «спящих модулей».
В таком режиме ИБП постоянно отслеживает текущий уровень нагрузки относительно суммарной максимальной мощности установленных в ИБП силовых блоков. При уменьшении нагрузки ниже наперед установленного уровня ИБП выводит некоторые модули из работы, сохраняя их синхронизацию. За счет перераспределения нагрузки между оставшимися в работе силовыми модулями происходит повышение их КПД и КПД ИБП в целом.
Вторым положительным эффектом такого режима работы является увеличение срока службы вентиляторов охлаждения — в спящих модулях они не работают. Ротация спящих и работающих модулей позволяет обеспечивать равномерную наработку всех компонентов ИБП на отказ (Mean time between failures или MTBF — среднее время наработки на отказ. В дословном переводе — среднее время между отказами).
А более низкий показатель MTBF, обычно свойственный модульным ИБП, является еще одним фактором, ограничивающим, по мнению экспертов, их применение в ЦОДах. MTBF — величина расчетная и зависит, во-первых, от вероятностей отказов компонентов и разъемных соединений, входящих в электронное устройство, а во-вторых, от количества этих компонентов.
Моноблочные ИБП имеют более высокий MTBF, чем модульные. Причина проста: в модульных ИБП больше электронных компонентов и разъемных соединений, каждый из которых рассматривается как потенциальная точка отказа. Соответственно, теоретически возможность отказа здесь выше. Но модульные ИБП практически не применяются без резервирования силовых блоков, повышающих MTBF. Кроме того, для ИБП в ЦОДе критичен не столько сам отказ, сколько то, как долго он будет оставаться в нерабочем состоянии.
И здесь преимущество уже на стороне модульных ИБП: они отличаются низким значением MTTR (среднее время на замену), потому что и силовые модули, и байпас можно оперативно заменить без перерыва в электроснабжении нагрузки («горячая» замена модулей). Kehua MR33 не требует отключения и/или перевода ИБП на байпас для замены силового модуля, модуля байпаса и плат управления.
Подводя итог сказанному можно сделать вывод: сегодня при построении систем электроснабжения ЦОДов, в том числе мощных, не существует принципиальных ограничений для использования ИБП модульной архитектуры. Выбор между блочным и модульным решениями стал менее очевидным, однако эксперты Kehua Tech отмечают несколько сценариев, когда применение модульных ИБП выглядит наиболее целесообразным:
- Мощность центра обработки данных планируется наращивать постепенно, и срок выхода на проектную мощность не определен на начальном этапе. Чем больше будут различаться стартовая и итоговая мощность ЦОДа, тем больше будет ощущаться финансовый эффект такого решения.
- Текущая потребляемая мощность машинных залов data-центра может меняться в широких пределах в ходе эксплуатации.
- При создании или реконструкции центра обработки данных могут возникнуть сложности с доставкой туда тяжелого моноблочного оборудования.
- ЦОД находится на значительном удалении от сервисного центра, когда максимально низкий MTTR можно обеспечить «горячей» заменой блоков эксплуатирующим персоналом.
Компания Kehua Tech, имея в портфеле выпускаемой продукции модульные и моноблочные ИБП широкого мощностного диапазона, всегда готова предложить оптимальное решение для надежного электроснабжения конкретного ЦОДа.
