Стандарт	Стандарт-Техно

Судьбоносный ИБП

Фундаментом системы гарантированного электроснабжения дата-центра являются источники бесперебойного питания (ИБП), от технических характеристик которых зависит надежность и отказоустойчивость ЦОД.

Стандарт IEC 62040-3, принятый еще в 2003 году, содержит единственную общепризнанную трехступенчатую классификацию ИБП: по зависимости их выходного напряжения от сетевого питания, по форме кривой выходного напряжения при работе от сети или от батареи и по максимально допустимому выходному напряжению. В частности, IEC 62040-3 выделяет три основных класса ИБП, которыми обычно и оперируют производители, маркируя свои изделия: VFD (Voltage Frequence Dependent – зависимые от частоты и напряжения), VI (Voltage Independent – независимые от напряжения) и VFI (Voltage Frequence Independent – независимые от частоты и напряжения). Однако при выборе ИБП для современного дата-центра критериев, сформулированных в стандарте IEC 62040-3, недостаточно.

Централизованное или распределенное

Эффективная система бесперебойного электроснабжения начинается с выбора архитектуры: централизованной или распределенной. Централизованная схема подразумевает использование одного или нескольких мощных ИБП, к которым подключаются все потребители электроэнергии, а распределенная – подключение каждого потребителя электроэнергии (или группы) к выделенному ИБП. Эксперты в области ЦОД расходятся в оценке эффективности обеих архитектур. По мнению Павла Пономарева, системного инженера управления по рынку "Информационные технологии" (APC by Schneider Electric) ЗАО "Шнейдер Электрик", у каждого подхода есть преимущества и недостатки: например, при распределенной защите отказ ИБП приведет к отключению только части потребителей, тогда как при отказе централизованного ИБП без защиты останется вся нагрузка. Распределенная система позволяет легче перемещать и заменять ИБП, а также не требует выделять под них отдельное помещение. Централизованная система более проста в обслуживании и мониторинге, а также позволяет сегментировать нагрузку по степени важности при пропадании напряжения и более эффективно использовать энергию батарей. От архитектуры зависит выбор класса ИБП: при распределенной защите целесообразнее использовать решения VFD или VI, а при централизованной – VFI.

"Рост мощности оборудования в серверной стойке затрудняет использование локальных ИБП в сочетании с централизованной защитой, поэтому строителям ЦОД необходимо с самого начала определиться со схемой организации бесперебойного электроснабжения", – комментирует Дмитрий Ткачев, руководитель центра проектирования комплексных систем департамента инжиниринга ЗАО "Бизнес Компьютер Центр" (BCC). По его словам, эта задача не может рассматриваться в отрыве от понятия уровня надежности ЦОД. Согласно общепринятым международным стандартам от Uptime Institute, уже второй уровень надежности (Tier II) подразумевает резервирование ИБП по схеме N+1. При распределенной системе электроснабжения такое резервирование приводит к увеличению затрат на приобретение и монтаж ИБП, электрощитов и кабельной разводки, а также к росту потерь в системе бесперебойного питания.

Александр Ласый, заместитель директора департамента интеллектуальных зданий ЗАО "КРОК инкорпорейтед", также убежден, что для любого современного ЦОД подходит централизованная и масштабируемая система бесперебойного питания, поскольку ее совокупная стоимость владения гораздо ниже, чем у распределенной. "Для коммерческого ЦОД такая система действительно более эффективна, поскольку суть услуги colocation заключается в освобождении заказчика от проблем, связанных с инженерными системами, но для корпоративного дата-центра или SaaS-площадки не все так однозначно", – уточняет Александр Зайцев, менеджер по развитию центров обработки данных HP Russia. Например, распределенная система позволяет постепенно наращивать мощность ИБП, а следовательно, и расходы на них.

Постоянный или переменный

Не менее важной характеристикой ИБП является то, какой ток он обеспечивает на выходе – переменный или постоянный. Выбор рабочего напряжения зависит от используемого в ЦОД оборудования. По словам Дмитрия Ткачева из BCC, в аппаратных и узлах связи операторов электросвязи активно применяются системы постоянного тока, поскольку телекоммуникационное оборудование работает именно на постоянном токе. В этом случае использовать ИБП переменного тока неэффективно в силу потерь мощности, возникающих на каждом этапе трансформации. А таких этапов может быть как минимум три: переменный ток из электросети в постоянный в выпрямителе ИБП, постоянный в переменный ток в инверторе ИБП, и наконец, переменный ток в постоянный в ИБП. "При этом не надо забывать о топологии сети постоянного тока и необходимости следить за тем, чтобы в распределительных сетях не превышались нормированные значения потерь напряжения, что может привести к необходимости использования кабелей большего сечения и, как следствие, большей стоимости", – комментирует Дмитрий Ткачев.

По словам Александра Ласого из "КРОК", в коммерческих и корпоративных ЦОД преимущественно используются ИБП переменного тока. Во-первых, активное оборудование с источниками питания переменного тока более распространено на рынке. Во-вторых, проектирование систем переменного тока более привычно и нормативно регламентировано, соответственно, такие решения проще обосновать в надзорных органах. В-третьих, системы постоянного тока в основной массе рассчитаны на напряжение 48 В, благодаря чему резко возрастает объем и стоимость распределительной сети ЦОД. "Системы постоянного тока обходятся для заказчиков дороже, однако при грамотном построении ИТ-инфраструктуры они могут окупиться за два года", – комментирует Дмитрий Мацкевич, консультант по строительству ЦОД и руководитель проекта www.dcnt.ru. По его словам, это вполне реальный срок при использовании в дата-центре серверного и сетевого оборудования с источниками питания постоянного тока.

С трансформатором или без

В современных ИБП класса VFI реализуется масса различных вариантов исполнения входных и выходных цепей двойного преобразования, однако принципиальным моментом является наличие или отсутствие выходного трансформатора. По мнению Дмитрия Ткачева из BCC, выбирать трансформаторный или безтрансформаторный ИБП необходимо исходя из технических требований и стоимости первоначальных вложений. К достоинствам трансформаторных ИБП относится большая перегрузочная способность и высокий уровень надежности за счет использования отлаженной и проверенной временем схемотехники, а к недостаткам – большие габаритные размеры и вес. Безтрансформаторные ИБП компактны и демонстрируют меньшие потери мощности при осуществлении преобразований, но они обладают меньшей нагрузочной способностью и не обеспечивают гальванической развязки нагрузки с первичной электросетью.

По словам Павла Пономарева из "Шнейдер Электрик", тенденция развития ИБП такова, что все большее распространение на рынке получают системы, построенные по безтрансформаторной схеме. Однако Наталья Маркина, советник главы представительства компании Socomec в России, подчеркивает, что большинство безтрансформаторных ИБП поддерживают среднюю мощность до 200-300 кВА, тогда как в более мощных системах применяются исключительно трансформаторные технологии.

Александр Ласый из "КРОК" убежден, что в дата-центрах можно найти применение и тем и другим решениям. Трансформаторные ИБП более надежны и устойчивы к внешним негативным воздействиям, поэтому, при создании "бюджетных" систем бесперебойного питания по принципу резервирования N+1, лучше использовать именно их. Безтрансформаторные ИБП имеют очень хорошие показатели качества выдаваемого тока и напряжения, поэтому их целесообразно использовать для обеспечения второго уровня резервирования в двухуровневых отказоустойчивых системах бесперебойного питания.