Источники бесперебойного питания: мощность ИБП 500-10000 ВА

Введение: роль ИБП в обеспечении непрерывности электропитания

Источники бесперебойного питания представляют собой критически важный элемент современной инфраструктуры центров обработки данных, серверных помещений и систем критического назначения. Основная функция этих устройств заключается в обеспечении непрерывной подачи электропитания переменного тока при возникновении проблем с внешней энергосетью, включая полное отключение напряжения, просадки, всплески и высокочастотные помехи.

Современные системы бесперебойного питания выполняют несколько ключевых задач одновременно: защиту от полного отключения электроснабжения с переходом на питание от аккумуляторных батарей, стабилизацию выходного напряжения в заданных пределах, фильтрацию электромагнитных помех и гармонических искажений, а также обеспечение корректного завершения работы защищаемого оборудования или времени для запуска резервного генератора.

Диапазон применения источников бесперебойного питания охватывает широкий спектр мощностей от единиц сотен вольт-ампер для защиты индивидуальных рабочих станций до десятков киловольт-ампер для обеспечения работы серверных кластеров и критичной инфраструктуры. Каждый класс применений требует тщательного подбора технических характеристик устройства с учетом специфики защищаемой нагрузки, требуемого времени автономной работы и условий эксплуатации.

↑ Наверх

Нормативная база и стандарты источников бесперебойного питания

Проектирование, производство и эксплуатация систем бесперебойного питания регламентируются комплексом национальных и международных стандартов. Основополагающим документом является серия стандартов IEC 62040, принятая Международной электротехнической комиссией и адаптированная в национальные системы стандартизации большинства стран.

Основные стандарты серии ГОСТ IEC 62040

В российской практике применяются следующие государственные стандарты, идентичные международным: ГОСТ Р МЭК 62040-1-1-2009 устанавливает общие требования и требования безопасности для источников бесперебойного питания, используемых в зонах доступа оператора, то есть для устройств мощностью обычно до трех киловольт-ампер, устанавливаемых в офисных и жилых помещениях.

ГОСТ Р МЭК 62040-1-2-2009 распространяется на электронные источники бесперебойного питания, предназначенные для установки в зонах с ограниченным доступом, таких как серверные помещения и технические зоны, где доступ персонала регламентирован специальными процедурами. ГОСТ 32133.2-2013 на основе международного стандарта IEC 62040-2:2005 определяет нормы электромагнитной совместимости для технических средств, устанавливая требования к уровню создаваемых помех и помехоустойчивости самих устройств.

Классификация по стандарту ГОСТ IEC 62040-3-2024

Особое значение имеет стандарт ГОСТ IEC 62040-3-2024, введенный в действие с 1 февраля 2025 года, вводящий трехступенчатую систему классификации источников бесперебойного питания на основе эксплуатационных характеристик. Первая ступень классификации определяет зависимость выходного сигнала от входной сети: класс VFI означает полную независимость выходного напряжения и частоты от параметров входной сети, класс VI подразумевает независимость только по напряжению при зависимости частоты от входа, класс VFD характеризуется зависимостью обоих параметров от входной сети.

Вторая ступень классификации описывает форму выходного напряжения: обозначение S указывает на синусоидальную форму напряжения при работе как от сети, так и от батарей, что критично для оборудования с индуктивной нагрузкой. Третья ступень определяет динамические характеристики устройства при переходных процессах, где класс один обозначает наилучшие показатели стабильности выходного напряжения.

↑ Наверх

Классификация ИБП по топологии и принципу работы

Архитектура источников бесперебойного питания определяет не только их технические характеристики, но и область применения, стоимость владения и уровень защиты подключенного оборудования. Различают три основные топологии, каждая из которых имеет специфические преимущества и ограничения.

Резервная топология Offline (VFD по IEC 62040-3)

В резервных источниках бесперебойного питания при нормальных условиях работы нагрузка питается напрямую от входной сети через простейший фильтр электромагнитных помех и защиту от импульсных перенапряжений. Инвертор и аккумуляторные батареи находятся в резервном режиме и активируются только при выходе параметров входного напряжения за допустимые пределы или полном отключении электроснабжения.

Время переключения на питание от батарей в устройствах данной топологии составляет от четырех до двадцати миллисекунд, что приемлемо для большинства современных импульсных блоков питания компьютерной техники, но может быть критичным для некоторых типов оборудования. Коэффициент мощности резервных источников обычно находится в диапазоне от 0,6 до 0,7, что означает возможность использования лишь 60-70 процентов номинальной полной мощности устройства для активной нагрузки.

Линейно-интерактивная топология Line-Interactive (VI по IEC 62040-3)

Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания дополнены автоматическим регулятором напряжения на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками. Это позволяет корректировать выходное напряжение в широком диапазоне входных значений без перехода на питание от аккумуляторных батарей, что существенно продлевает срок службы батарей за счет снижения числа циклов заряда-разряда.

Регулятор напряжения обеспечивает ступенчатую стабилизацию обычно в диапазоне от 165 до 290 вольт с шагом коррекции 15-30 вольт. При работе от батарей устройства данной топологии могут формировать либо аппроксимированную синусоиду, приемлемую для импульсных блоков питания, либо чистую синусоиду, необходимую для оборудования с индуктивной нагрузкой, такого как электродвигатели циркуляционных насосов.

Коэффициент мощности линейно-интерактивных источников варьируется от 0,7 для бюджетных моделей до 0,9 для устройств среднего и верхнего ценового сегмента. Время переключения на батарейное питание сокращено до 2-6 миллисекунд благодаря постоянной синхронизации инвертора с входной сетью. Диапазон мощностей данной топологии обычно ограничен пятью киловольт-амперами для однофазных систем.

Онлайн топология с двойным преобразованием Online (VFI по IEC 62040-3)

Источники бесперебойного питания с топологией двойного преобразования энергии представляют наиболее совершенный класс устройств, обеспечивающий полную изоляцию нагрузки от параметров входной сети. Входное переменное напряжение непрерывно выпрямляется в постоянное, к шине постоянного тока подключены аккумуляторные батареи, после чего инвертор формирует выходное синусоидальное напряжение стабильной амплитуды и частоты.

Принципиальное отличие данной топологии заключается в том, что инвертор работает непрерывно, а не только при пропадании входного напряжения. При переходе на питание от батарей отсутствует какое-либо время переключения, поскольку батареи уже включены в цепь постоянного тока и мгновенно принимают на себя нагрузку при отказе выпрямителя. Выходное напряжение остается стабильным с точностью обычно не хуже плюс-минус один процент по амплитуде и плюс-минус 0,1 процента по частоте.

Коэффициент мощности современных онлайн-источников составляет 0,9-1,0, что обеспечивает максимально эффективное использование номинальной мощности устройства. Коэффициент полезного действия в режиме двойного преобразования достигает 92-95 процентов, а при использовании режима экономии энергии с байпасом может превышать 97 процентов. Данная топология применяется для защиты серверного оборудования, систем хранения данных, телекоммуникационной инфраструктуры и любых критичных систем, где недопустимы даже кратковременные перерывы или искажения питающего напряжения.

↑ Наверх

Полная и активная мощность: понятие коэффициента мощности

Корректное определение мощностных характеристик источника бесперебойного питания требует четкого понимания разницы между полной и активной мощностью нагрузки. Эти параметры связаны через коэффициент мощности, который является ключевым при расчете необходимой мощности устройства защиты.

Определение полной и активной мощности

Полная мощность измеряется в вольт-амперах и представляет собой произведение действующих значений напряжения и тока, потребляемого нагрузкой. Этот параметр характеризует полную нагрузку на источник питания без учета фазового сдвига между током и напряжением. Активная мощность измеряется в ваттах и определяет ту часть полной мощности, которая действительно преобразуется в полезную работу, например, в тепловую энергию нагревательных элементов или механическую энергию электродвигателей.

Разница между полной и активной мощностью обусловлена реактивной составляющей нагрузки, которая характерна для устройств с индуктивными элементами, такими как трансформаторы и электродвигатели, или емкостными элементами, как конденсаторы в импульсных блоках питания. Реактивная мощность измеряется в вольт-амперах реактивных и не совершает полезной работы, но создает дополнительную нагрузку на источник электропитания.

Коэффициент мощности и его физический смысл

Коэффициент мощности представляет собой отношение активной мощности к полной мощности и обозначается как PF от английского Power Factor. При наличии только гармонических искажений коэффициент мощности численно равен косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением, поэтому часто обозначается как косинус фи. Значение коэффициента мощности всегда находится в диапазоне от нуля до единицы, где единица соответствует идеальной активной нагрузке без реактивной составляющей.

Для современной компьютерной техники с импульсными блоками питания без активной коррекции коэффициента мощности типичные значения составляют 0,6-0,75. Блоки питания с функцией PFC обеспечивают коэффициент мощности на уровне 0,95-0,99. Оборудование с электродвигателями, такое как системы вентиляции и кондиционирования, характеризуется коэффициентом мощности в диапазоне 0,7-0,85 в зависимости от типа двигателя и режима работы.

Практический расчет соотношения ВА и Вт

При подборе источника бесперебойного питания необходимо учитывать как полную мощность в вольт-амперах, так и активную мощность в ваттах. Устройство должно обеспечивать достаточную мощность по обоим параметрам. Для пересчета активной мощности в полную используется формула: полная мощность в ВА равна активной мощности в Вт, деленной на коэффициент мощности нагрузки.

Пример расчета: если сервер потребляет 700 ватт активной мощности, а его блок питания имеет коэффициент мощности 0,9, то полная потребляемая мощность составит 700 разделить на 0,9, что равно приблизительно 778 вольт-ампер. Источник бесперебойного питания мощностью 1000 вольт-ампер с выходным коэффициентом мощности 0,9 сможет обеспечить максимальную активную нагрузку 900 ватт, что достаточно для данного сервера с необходимым запасом.

↑ Наверх

Расчет необходимой мощности ИБП для различных применений

Определение требуемой мощности источника бесперебойного питания является критически важным этапом проектирования системы резервного электроснабжения. Недостаточная мощность приведет к перегрузке устройства и отключению защищаемого оборудования, избыточная мощность означает неоправданные капитальные затраты и эксплуатационные расходы.

Методика расчета мощности для отдельных потребителей

Расчет начинается с определения потребляемой мощности каждого устройства, которое планируется подключить к источнику бесперебойного питания. Эти данные указываются в технической документации оборудования или на заводской табличке. Важно различать номинальную мощность, указанную производителем, и фактическую потребляемую мощность в типичном режиме работы.

Для компьютерной техники фактическое энергопотребление обычно составляет 50-70 процентов от номинальной мощности блока питания. Например, компьютер с блоком питания 500 ватт в реальных условиях потребляет 250-350 ватт в зависимости от конфигурации и режима работы. Для серверного оборудования загрузка блоков питания обычно выше и составляет 60-80 процентов номинала при типичной нагрузке.

Учет пусковых токов и коэффициента одновременности

Оборудование с индуктивной нагрузкой, включая электродвигатели насосов, компрессоров холодильного оборудования и систем вентиляции, характеризуется значительными пусковыми токами, которые могут превышать номинальные в 2-5 раз в течение первых секунд запуска. При расчете мощности источника бесперебойного питания для такого оборудования необходимо учитывать именно пусковую мощность, а не номинальную.

Коэффициент одновременности отражает вероятность одновременной работы всех подключенных устройств на максимальной мощности. Для офисного оборудования этот коэффициент обычно составляет 0,6-0,8, для серверного оборудования принимается равным 0,9-1,0, поскольку серверы работают практически непрерывно с относительно постоянной нагрузкой.

Применение коэффициента запаса мощности

Рекомендуемый коэффициент запаса мощности составляет 1,2-1,3, то есть номинальная мощность источника бесперебойного питания должна на 20-30 процентов превышать расчетную максимальную нагрузку. Этот запас обеспечивает надежную работу устройства при кратковременных пиковых нагрузках, компенсирует возможную неточность исходных данных и оставляет резерв для подключения дополнительного оборудования в будущем.

Работа источника бесперебойного питания при нагрузке близкой к 100 процентам номинала приводит к повышенному тепловыделению, снижению КПД преобразования и ускоренному износу компонентов. Оптимальный режим эксплуатации соответствует нагрузке 60-80 процентов от номинальной мощности, что обеспечивает баланс между эффективностью использования оборудования и его надежностью.

Пример комплексного расчета для серверной стойки

Рассмотрим расчет для типичной конфигурации серверной стойки: два сервера с блоками питания по 750 ватт каждый, фактическое потребление 500 ватт на сервер при коэффициенте мощности 0,9; коммутатор сетевой с потреблением 80 ватт, коэффициент мощности 0,95; система хранения данных с потреблением 300 ватт, коэффициент мощности 0,92.

Суммарная активная мощность составляет 500 плюс 500 плюс 80 плюс 300, что равно 1380 ватт. Полная мощность каждого компонента рассчитывается делением активной мощности на соответствующий коэффициент: серверы 500 разделить на 0,9 равно 556 вольт-ампер каждый, коммутатор 80 разделить на 0,95 равно 84 вольт-ампера, система хранения данных 300 разделить на 0,92 равно 326 вольт-ампер. Суммарная полная мощность 556 плюс 556 плюс 84 плюс 326 равна 1522 вольт-ампера.

Применяя коэффициент запаса 1,3 получаем требуемую активную мощность ИБП 1380 умножить на 1,3 равно 1794 ватт, требуемую полную мощность 1522 умножить на 1,3 равно 1979 вольт-ампер. Для данной конфигурации подходит источник бесперебойного питания номинальной мощностью 2000 вольт-ампер с выходной активной мощностью не менее 1800 ватт, что соответствует коэффициенту мощности устройства не менее 0,9.

↑ Наверх

Технологии аккумуляторных батарей для систем бесперебойного питания

Выбор технологии аккумуляторных батарей определяет не только время автономной работы системы, но и совокупную стоимость владения, требования к обслуживанию и эксплуатационные характеристики всего комплекса бесперебойного питания. Современные системы используют несколько базовых технологий, каждая из которых имеет специфические преимущества и области применения.

Свинцово-кислотные батареи технологии VRLA AGM

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы с абсорбированным в стекловолоконных сепараторах электролитом представляют наиболее распространенную технологию для систем бесперебойного питания мощностью до 10 киловольт-ампер. Конструкция с клапанным регулированием обеспечивает рекомбинацию выделяющихся при заряде газов обратно в воду, что исключает необходимость доливки электролита и позволяет эксплуатировать батареи в любом положении кроме перевернутого.

Срок службы AGM батарей в буферном режиме работы при температуре 20-25 градусов Цельсия составляет 3-5 лет для стандартных серий и до 7-10 лет для батарей увеличенного ресурса. Критическим фактором является температурный режим эксплуатации: повышение температуры на каждые 10 градусов сокращает ожидаемый срок службы приблизительно вдвое. При температуре 30 градусов батареи с заявленным ресурсом 5 лет прослужат около 2,5 лет.

Число циклов глубокого разряда для AGM батарей при 50 процентах глубины разряда составляет 400-600 циклов. Для продления срока службы в циклическом режиме рекомендуется ограничивать глубину разряда 50-60 процентами номинальной емкости, что увеличивает число циклов до 800-1200. Саморазряд AGM батарей составляет 3-5 процентов в месяц при температуре 20 градусов, что позволяет хранить заряженные батареи до 6-9 месяцев без подзарядки.

Гелевые батареи технологии VRLA GEL

В гелевых аккумуляторах электролит загущен добавлением кремнезема до гелеобразной консистенции, что обеспечивает более равномерное распределение кислоты по объему активной массы и лучшую устойчивость к глубоким разрядам. Срок службы гелевых батарей в буферном режиме достигает 5-10 лет при оптимальных условиях эксплуатации, а специализированные серии для телекоммуникационного применения могут обеспечивать 12-15 лет работы.

Гелевые батареи демонстрируют лучшую устойчивость к температурным колебаниям по сравнению с AGM технологией, сохраняя работоспособность в диапазоне от минус 20 до плюс 50 градусов Цельсия. Число циклов при 50-процентной глубине разряда составляет 550-900 циклов для стандартных серий. Современные модели GEL VRLA аккумуляторов при 50 процентах разряда обеспечивают от 1700 до 2300 циклов для специальных серий с увеличенным ресурсом.

Недостатком технологии является более высокая стоимость по сравнению с AGM на 30-50 процентов и чувствительность к режиму зарядки: превышение напряжения заряда приводит к необратимому повреждению гелевой структуры. Зарядное напряжение для гелевых батарей должно строго контролироваться в соответствии с рекомендациями производителя.

Литий-ионные и литий-железо-фосфатные батареи

Литий-ионные батареи технологии LiFePO4 представляют современную альтернативу свинцово-кислотным системам, обеспечивая существенные преимущества по удельной энергоемкости, сроку службы и скорости зарядки. Масса литиевых батарейных модулей в 2,5-3 раза меньше эквивалентных по емкости свинцовых батарей, что критично для мобильных применений и систем с ограничениями по несущей способности перекрытий.

Срок службы литий-железо-фосфатных батарей составляет 8-15 лет при буферной эксплуатации, число циклов глубокого разряда достигает 2000-5000 в зависимости от глубины разряда и температурных условий. Деградация емкости происходит более плавно по сравнению со свинцовыми батареями: после 2000 циклов типичная остаточная емкость составляет 80-85 процентов от номинальной.

Литиевые батареи требуют обязательного применения системы управления батареей BMS, которая контролирует напряжение каждой ячейки, температуру модулей, ток заряда и разряда, обеспечивая балансировку ячеек и защиту от перезаряда, переразряда и перегрева. Начальная стоимость литиевых систем в 2-3 раза выше свинцовых, однако совокупная стоимость владения за 10 лет может быть на 10-40 процентов ниже за счет более длительного срока службы и меньших затрат на обслуживание и замену.

Батареи технологии OPzV для длительных автономий

Герметичные гелевые батареи с трубчатыми положительными электродами технологии OPzV применяются в системах с требованиями к сроку службы 15-20 лет и более. Конструкция трубчатых электродов обеспечивает максимальную устойчивость активной массы к разрушению при циклировании, что позволяет достигать 1500-3000 циклов при 80-процентной глубине разряда.

Данная технология оптимальна для систем с длительными разрядами продолжительностью от 3 до 20 часов, характерных для телекоммуникационных объектов и удаленных станций связи. Рабочий температурный диапазон составляет от минус 10 до плюс 45 градусов, при этом оптимальная температура эксплуатации 20-25 градусов обеспечивает заявленный производителем срок службы. Стоимость OPzV батарей в 1,5-2 раза выше стандартных AGM при эквивалентной емкости.

↑ Наверх

Расчет времени автономной работы и емкости батарей

Определение требуемого времени автономной работы и соответствующей емкости аккумуляторных батарей является ключевым этапом проектирования системы бесперебойного электроснабжения. Время автономности определяется назначением защищаемой системы, наличием резервных источников питания и критичностью непрерывности работы оборудования.

Определение требуемого времени автономности

Для офисного оборудования и индивидуальных рабочих станций достаточно 5-10 минут автономной работы, необходимых для корректного сохранения данных и завершения работы операционной системы. Серверы малого бизнеса и сетевое оборудование требуют 10-15 минут для безопасного останова служб и закрытия соединений с клиентами.

В центрах обработки данных с наличием дизель-генераторной установки время автономности определяется временем запуска и выхода генератора на номинальный режим плюс запас на возможные задержки пуска. Типичное значение составляет 15-30 минут при полной нагрузке или 30-60 минут при частичной нагрузке. Для критичных систем без резервного генератора могут требоваться автономности от 2 до 8 часов, что достигается применением внешних батарейных шкафов большой емкости.

Упрощенная методика расчета емкости батарей

Упрощенная формула расчета времени автономной работы имеет вид: время работы в часах равно емкости батареи в ампер-часах, умноженной на напряжение батареи в вольтах, умноженной на количество батарей, и деленной на мощность нагрузки в ваттах. Данная формула применима для ориентировочных оценок при времени разряда менее одного часа с погрешностью до 30 процентов.

Пример расчета: источник бесперебойного питания с двумя батареями 12 вольт емкостью 9 ампер-часов питает нагрузку мощностью 500 ватт. Время работы составит 9 умножить на 12 умножить на 2 и разделить на 500, что равно 0,432 часа или приблизительно 26 минут. Для получения 30 минут автономности при той же нагрузке потребуются батареи емкостью не менее 10-12 ампер-часов.

Уточненная методика с поправочными коэффициентами

Более точный расчет учитывает коэффициент полезного действия инвертора, коэффициент глубины разряда батарей, коэффициент доступной емкости в зависимости от тока разряда и температурный коэффициент. Формула имеет вид: время автономной работы в часах равно емкости батареи в ампер-часах, умноженной на напряжение батареи в вольтах, умноженной на число батарей, умноженной на КПД инвертора, умноженной на коэффициент глубины разряда, умноженной на коэффициент доступной емкости, и деленной на мощность нагрузки в ваттах.

КПД инвертора для современных источников бесперебойного питания составляет 0,85-0,92, для расчетов можно принимать 0,88. Коэффициент глубины разряда для свинцово-кислотных батарей AGM рекомендуется принимать 0,8-0,9, для GEL батарей 0,9-0,95, что означает использование 80-95 процентов номинальной емкости. Коэффициент доступной емкости зависит от тока разряда: при одночасовом разряде составляет 0,6-0,7, при трехчасовом 0,8-0,85, при десятичасовом приближается к единице.

Влияние температуры на емкость батарей

Температурный коэффициент учитывает снижение доступной емкости при отклонении температуры от номинальных 20-25 градусов Цельсия. При температуре 10 градусов коэффициент составляет 0,92-0,95, при нуле градусов снижается до 0,7-0,75, при минус 10 градусах доступна лишь половина номинальной емкости. При повышенных температурах выше 25 градусов емкость незначительно возрастает, но ускоряется деградация батарей.

Пример уточненного расчета: для обеспечения 30 минут автономности при нагрузке 1000 ватт, используя батареи 12 вольт в количестве 4 штуки, температура эксплуатации 20 градусов, требуемая емкость рассчитывается по формуле емкость равна мощность умножить на время, деленная на напряжение умножить на число батарей умножить на КПД умножить на коэффициент глубины разряда умножить на коэффициент доступной емкости. Подставляя значения: 1000 умножить на 0,5 и разделить на 12 умножить на 4 умножить на 0,88 умножить на 0,85 умножить на 0,7, получаем требуемую емкость приблизительно 28 ампер-часов.

Выбор напряжения батарейной цепи

Источники бесперебойного питания мощностью до 1000 вольт-ампер обычно используют одну или две батареи 12 вольт, что дает напряжение постоянного тока 12 или 24 вольта. Устройства мощностью 1-3 киловольт-ампера применяют цепь 24-48 вольт, для мощностей 5-10 киловольт-ампер стандартным является напряжение 192 вольта, что достигается последовательным соединением 16 батарей по 12 вольт. Более высокое напряжение снижает токи разряда и потери в кабелях, но требует большего числа батарей.

↑ Наверх

Проектирование систем резервного электропитания для центров обработки данных

Проектирование системы бесперебойного электропитания для центра обработки данных требует комплексного подхода с учетом архитектуры инфраструктуры, требований к уровню доступности, стратегии резервирования и перспектив развития. Современные стандарты проектирования центров обработки данных определяют четыре уровня надежности Tier I-IV, каждый из которых предъявляет специфические требования к конфигурации системы электропитания.

Конфигурации резервирования N, N плюс 1, 2N

Конфигурация N означает наличие минимально необходимого количества источников бесперебойного питания для обеспечения полной нагрузки без резервирования. При выходе из строя единственного модуля происходит полное отключение питания критичной нагрузки. Данная конфигурация применима только для систем с низкими требованиями к доступности, где допустимы плановые остановы для обслуживания.

Схема N плюс 1 предполагает установку одного дополнительного модуля сверх минимально необходимого количества. При выходе из строя или плановом обслуживании одного модуля оставшиеся обеспечивают питание полной нагрузки. Для систем мощностью 10 киловольт-ампер это может быть два модуля по 6 киловольт-ампер, каждый из которых способен работать с нагрузкой до 10 киловольт-ампер в режиме перегрузки. Недостатком схемы является единая точка отказа в виде общей шины распределения питания.

Конфигурация 2N представляет полное дублирование всего тракта электропитания от ввода до конечных потребителей. Каждая серверная стойка подключается к двум независимым источникам бесперебойного питания через два отдельных блока питания сервера или через переключатель автоматического ввода резерва. Отказ любого компонента в одном из трактов не приводит к потере питания нагрузки. Схема 2N обеспечивает максимальную доступность, но требует двукратных капитальных затрат на оборудование.

Расчет суммарной мощности для серверной инфраструктуры

Мощность системы бесперебойного питания для центра обработки данных определяется суммарной мощностью оборудования плюс мощность систем кондиционирования и вентиляции. Коэффициент PUE показывает отношение полной потребляемой мощности объекта к мощности оборудования: значение PUE равное 1,5 означает, что на каждый киловатт нагрузки приходится 0,5 киловатта инженерных систем.

Современные энергоэффективные центры обработки данных достигают значений PUE от 1,2 до 1,4. Для расчета мощности источников бесперебойного питания необходимо умножить мощность оборудования на коэффициент PUE и добавить запас на перспективное развитие обычно 20-30 процентов. Например, для нагрузки 100 киловатт при PUE равном 1,3 и запасе 25 процентов требуемая мощность системы ИБП составит 100 умножить на 1,3 умножить на 1,25, что равно 162,5 киловатт.

Распределенная и централизованная архитектура

Распределенная архитектура предполагает установку источников бесперебойного питания непосредственно в серверных стойках или рядом с ними, что минимизирует длину кабельных трасс постоянного тока и потери в распределительной сети. Модульные источники мощностью 3-10 киловольт-ампер монтируются в стандартные 19-дюймовые стойки, обеспечивая питание 2-4 стоек серверов. Преимуществом является гибкость наращивания мощности и локализация отказов, недостатком более сложное обслуживание множества распределенных модулей.

Централизованная архитектура использует мощные источники бесперебойного питания 50-200 киловольт-ампер, установленные в отдельном машинном зале или техническом помещении. От центральной системы питание распределяется по щитам постоянного тока к стойкам потребителей. Централизованная схема упрощает обслуживание и мониторинг, обеспечивает лучшую энергоэффективность за счет работы крупных модулей в оптимальном режиме загрузки, но требует значительных капитальных затрат на инженерную инфраструктуру.

Система мониторинга и управления

Все источники бесперебойного питания в центре обработки данных должны быть интегрированы в централизованную систему мониторинга и управления через протоколы SNMP, Modbus TCP или проприетарные интерфейсы производителя. Система мониторинга контролирует входное и выходное напряжение, ток нагрузки, температуру модулей, состояние аккумуляторных батарей, режим работы и наличие аварийных сигналов.

Критически важным является мониторинг состояния батарей: напряжение каждой батареи или батарейной цепи, температура батарейных модулей, результаты автоматических тестов емкости. Программное обеспечение управления должно обеспечивать автоматическое оповещение дежурного персонала при отклонении параметров за допустимые пределы, возможность удаленного управления режимами работы и ведение журнала событий для анализа инцидентов.

↑ Наверх