Обеспечение непрерывной стабильной работы чувствительных к качеству электропитания вычислительных комплексов вносит в ИБП свои конструктивные особенности. Поэтому, стандартами для такого класса оборудования является применение топологии двойного преобразования, наличие статического байпаса, серьезный уровень резервирования мощности и особые требования к выходным параметрам источника бесперебойного питания.
Обычно, серверные ИБП модульные – это позволяет гибко наращивать мощность системы по мере роста потребности в вычислительных мощностях. Так, ИБП ЭНТЕЛ IPS-M можно просто и быстро нарастить за счет модулей с 50 кВА до 500 кВА.
Поскольку площади, на которых расположено серверное и иное оборудование, связанное с инфраструктурой вычислительных комплексов, ограничены, подобное обстоятельство сказывается на уменьшении габаритов ИБП.
Логично из этих требований проистекает появление целого класса модульных устройств. Современные модульные ИБП обладает упрощенной конструкцией, децентрализованной архитектурой, управлением на основе DSP-процессоров, а также поддерживают «горячую» замену модулей для оперативного обслуживания.
В ЦОД высокого уровня повсеместно распространены объединенные в параллель системы бесперебойного питания, как вертикальные, так и горизонтальные. Итоговые системы распределяют нагрузку между ИБП, снижая энергопотребление и повышая отказоустойчивость.
В целях снижения издержек, упрощения конструкции и уменьшения количества узлов, подверженных возможных отказам, в дата-центрах, как правило, применяются бестрансформаторные ИБП. Тем не менее, для многих моделей трансформатор доступен в качестве опции.
Важна интеграция источников бесперебойного питания в систему охлаждения комплекса, поскольку подобное сетевое и вычислительное оборудование является источником большого количества тепла. Недостаточность охлаждения или его неправильная организация может привести к критическим инцидентам.
Требования отдельных игроков рынка превышают принятые стандарты организации бесперебойного энергоснабжения ЦОД — зачастую, весьма существенно. Некоторые дата-центры, в особом порядке обслуживающие ключевые телекоммуникационные и IT-компании, выставляют особые требования к надежности и уровням резервирования оборудования.
«Юниджет» занимается поставками источников бесперебойного питания для работы в центрах обработки данных (ЦОД) уровней Tier 1-4, с применением параллельного подключения нескольких ИБП и сложных схем резервирования. Для этих целей применяются высоконадежные модульные решения, суммарной мощностью до нескольких мегаватт, организуются удаленное управление и мониторинг.
В организациях, где серверы служат исключительно для удовлетворения внутренних потребностей в документообороте, работе с базами данных и хранения файлов, подойдут экономичные компактные ИБП, устанавливаемые в 19-дюймовую стойку. Мощность таких решений варьируется в пределах от 1 кВА до 10 кВА, аккумуляторные батареи могут быть как внутренними (на малое время автономной работы – до 3 минут), так и внешними – на автономию до часа и более. Эти ИБП однофазные (редко – 3:1) и обладают простой конструкцией.
Для защиты серверных и хранилищ данных «Юниджет» предлагает широкий выбор решений для установки в серверные стойки. Компактные онлайн-ИБП ЭНТЕЛ SPB-U типоразмера от 1U до 4U обеспечат защиту вычислительного и сетевого оборудования в небольших серверных помещениях.
А однофазные моноблочные ИБП мощностью до 3 кВА отлично подойдут для непрерывности работы NAS c RAID-массивами и ПК, исполняющими работу хранилищ данных.
Для монтажа в 19-дюймовую стойку нужен ИБП в стоечном или универсальном (rack/tower) исполнении, свободные юниты и крепёж: сам ИБП занимает обычно 2–4U (1U — 44,45 мм), каждый батарейный модуль — ещё 2–3U. Размещают комплект в нижней части стойки: ИБП с батареями — самое тяжёлое оборудование в шкафу, и внизу оно не нарушает его устойчивость.
Крепёж — не «уши» на лицевой панели, а телескопические направляющие или опорные уголки: передние крепления фиксируют корпус, но вес в десятки килограммов должны нести рельсы по всей глубине. У многих производителей направляющие — отдельная опция, поэтому комплектность проверяют при заказе. Перед установкой сверяют и глубину: стоечные ИБП рассчитаны на глубокие серверные шкафы, в короткий телекоммуникационный бокс они не встанут.
Дальше — питание и охлаждение: отдельная линия с автоматом от щита и свободный ток воздуха по паспортной схеме, притом что ресурс батарей считается при +20…+25 °C. Батарейные модули наращиваются цепочкой через штатные разъёмы. В стоечном формате выпускаются онлайн-ИБП мощностью до 10 кВА — в разделе это, например, серии Tescom Teos RT XL и Ippon INNOVA RT на 1–10 кВА; занимаемые юниты и комплект крепежа указаны в карточках моделей. Большая мощность ставится рядом со стойкой — напольным моноблоком или модульным шкафом.
Разница в масштабе и архитектуре, а не в принципе работы. Серверную предприятия обычно закрывает один онлайн-ИБП на единицы или десятки кВА — стоечный либо напольный. ЦОД строится на трёхфазных системах от сотен кВА до мегаватт: их набирают параллельными блоками или модулями с резервированием N+1 или 2N, чтобы обслуживать систему без остановки нагрузки.
Отраслевая классификация проводит те же границы: малые ИБП — 0,3–10 кВА, средние — 10–60 кВА, большие — 100–200 кВА, сверхбольшие — от 200 кВА до 2 МВт и выше в параллельных конфигурациях. Отличаются и постановки задач: для серверной автономию считают до корректного завершения работы серверов, и батарейный шкаф нередко больше самого ИБП; в ЦОД состав системы диктует уровень надёжности Tier. Бесперебойным в ЦОД делают не только стойки: в плотных залах, где стойка потребляет 10 кВт и больше, тепловой запас при отказе охлаждения исчерпывается за секунды, поэтому на ИБП сажают и кондиционирование.
Подробнее — в статье «Использование ИБП в центрах обработки данных».
Модульный ИБП выбирают за две вещи: горячую замену силового модуля без остановки нагрузки и наращивание мощности по мере роста ЦОД — не приходится закладывать запас на 5–10 лет вперёд. Масштаб у подхода серьёзный: система набирается модулями по 100 кВт до 3000 кВт, а по площади выигрыш кратный — 180 кВт в схеме N+1 занимают 1,11 м² против 3,2 м² у пары традиционных моноблоков той же мощности.
Перед выбором модульной схемы стоит проверить три вещи. Резервирование по модулям остаётся неполным, пока батарейная линейка общая, — она единая точка отказа. Удельная цена киловатта у модульной системы выше, а требования к монтажу и квалификации персонала жёстче. Наконец, часть модульных решений собрана на общей шине с общей логикой управления, поэтому «N+1 по модулям» — не то же самое, что два независимых ИБП.
Моноблок при этом не тупик: машины 60–500 кВА тоже параллелятся — типично до 6–10 блоков в зависимости от производителя, тогда как модульные линейки доводятся до 30 модулей в шести шкафах. Для площадки со стабильной, понятной на годы вперёд нагрузкой пара моноблоков нередко оказывается проще; модульность окупается там, где нагрузка растёт этапами.
N в этих схемах — мощность, необходимая для питания полной нагрузки, а не число машин; N+1 — одна единица сверх необходимого, 2N — два полностью независимых комплекта. Быстрая проверка на бумаге: если все блоки заняты нагрузкой, это наращивание ёмкости, а не резервирование. По доступности N+1 даёт около 99,982 % — до 1,6 часа простоя в год, уровень Tier III; 2N соответствует Tier IV: 99,995 %, или до 26 минут в год.
Подробнее об уровнях Tier — в статье «Категории надежности дата-центров Tier 1-2-3-4».
Отдельная аккумуляторная с приточно-вытяжной вентиляцией обязательна только для батарей открытого (вентилируемого) типа: при заряде они выделяют водород, который образует взрывоопасную смесь уже при концентрации около 4 % в воздухе. Герметизированные AGM/VRLA и литиевые батареи, которые ставят с ИБП в ЦОД и серверных, размещают в общем зале — в батарейных шкафах или на стеллажах рядом с ИБП, без выделенного помещения.
Нормативная база: требования к аккумуляторным установкам задаёт ПУЭ, глава 4.4, требования безопасности к стационарным батареям — ГОСТ Р МЭК 62485-2. Категория помещения по взрывопожарной опасности определяется расчётом по СП 12.13130.2009 — исходя из объёма выделяемого водорода; для зала с герметизированными батареями она обычно ниже, чем у классической аккумуляторной с открытыми элементами; категорию для конкретного зала определяет расчёт в проекте.
Часть требований действует и при шкафном размещении: вентиляция зала, исключающая скопление газов, температура 20–25 °C — при ней считается паспортный ресурс батарей, а для литиевых линеек — шкафы с контролем ячеек (BMS) и конструкцией, сдерживающей тепловой разгон. Проектируя аккумуляторную ЦОД, эти позиции закладывают на стадии раздела электроснабжения, а не после монтажа.
