Do zasilania serwerowni stosowane są zwykle zasilacze trójfazowe o mocy od 10 kVA do 500 kVA, a nawet 1,6 MW, lub zasilacze w układzie faz 3/1. Najczęściej mają budowę modułową i są przystosowane do współpracy z systemami zasilania i dystrybucji mocy.

Fot. 1. Zasilacze UPS przeznaczone do serwerowni mają budowę modułową. Każdy moduł zawiera własne układy z procesorem CPU, prostownikiem, falownikiem, ładowarkami baterii, bateriami, a także by-passami serwisowymi oraz panelu kontroli i sterowania. FOT: ADOBE STOCK Fot. 1. Zasilacze UPS przeznaczone do serwerowni mają budowę modułową. Każdy moduł zawiera własne układy z procesorem CPU, prostownikiem, falownikiem, ładowarkami baterii, bateriami, a także by-passami serwisowymi oraz panelu kontroli i sterowania. FOT: ADOBE STOCK

Głównym zadaniem zasilacza UPS jest utrzymanie zasilania pozostałych elementów sieci w sytuacji wystąpienia awarii głównego źródła zasilania, a także zapewnienie bezpieczeństwa urządzeniom, poprzez ochronę ich przed skutkami nagłych skoków napięcia czy przepięć. Urządzenia UPS w serwerowni są niezbędne dla prawidłowego działania tak wymagających urządzeń, jakimi są profesjonalne, cechujące się bardzo wysoką wydajnością serwery, które do prawidłowej pracy potrzebują stałego dopływu dużych ilości mocy. Zasilacze minimalizują ryzyko utraty istotnych danych w wyniku zakłóceń w sieci.
Współczesne modele zasilaczy mają budowę modułową, w której uwzględnione są moduły kompletnych zasilaczy w systemie panelowym. Każdy taki moduł zawiera własne układy z procesorem CPU (ang. Central Processing Unit), prostownikiem, falownikiem, ładowarkami baterii, bateriami, a także by- -passami serwisowymi oraz panelu kontroli i sterowania. Dzięki temu wyeliminowane są pojedyncze punkty awarii (ang. Single Point of Failure – SPOF), ułatwione są czynności serwisowe, a uszkodzony moduł zamieniany jest na sprawne urządzenie.
Jak pokazuje praktyka, najnowsze zasilacze cechują się niskim poziomem zawartości harmonicznych w prądzie wejściowym (25–100% obciążenia poniżej 3,5%). Z kolei wejściowy współczynnik mocy jest bliski 1 w całym zakresie obciążenia (25– 100% obciążenia poniżej 0,92–0,99).
Jeśli zachodzi potrzeba wymiany lub zainstalowania nowych modułów, nie ma konieczności wykonania połączeń kablowych, a prace serwisowe mogą zostać przeprowadzone nawet przy włączonym urządzeniu. Zazwyczaj nie przewiduje się FOT: ADOBE sTOCK modułów pełniących funkcje urządzenia nadrzędnego (tzw. Mastera), bowiem każdy z modułów jest w stanie spełniać zadania jednostki nadrzędnej i zarazem sterującej pracą całego systemu. Jeśli nastąpi usterka któregoś z modułów, następny może przejąć jego funkcję po automatycznym przejściu w tryb pracy Master.

Zasilacze on-line w serwerowni

W serwerowniach najlepiej sprawdzą się zasilacze typu online, które cechują się dwukrotnym przetworzeniem prądu. Napięcie sieciowe (przemienne) jest najpierw przetwarzane na napięcie stałe za pośrednictwem układu prostowników, a następnie napięcie stałe przetworzone zostaje w układzie falownikowym na napięcie sieciowe. To dwukrotne przetworzenie powoduje, że system jest stabilny, a prąd dopływa do odbiorników w sposób nieprzerwany. Dzięki temu zapewniona jest odporność na zakłócenia napięcia wejściowego, a także eliminowane są przerwy w dostawie prądu, które mogłyby skutkować utratą danych.
Wadami tego typu zasilaczy jest cena, rozmiar i waga. Niestety, są to także dość głośne urządzenia, a do tego generują znaczne straty energii. Na razie jednak to nadal najbardziej korzystne rozwiązanie dla dużych serwerowni.

Zdaniem EKSPERTA
Zasilanie w centrach danych i serwerowniach powinno być modułowe

Szacuje się, że do końca tego roku światowy ruch IP w centrach danych osiągnie 20,6 zettabajtów (w 2016 roku było to 6,8 zettabajtów). Wzrost ilości przetwarzanych informacji powoduje m.in. zwiększenie zapotrzebowania serwerowni na energię elektryczną. W ciągu czterech lat centra danych mogą zużywać nawet 1/5 światowej energii. Ważna jest więc elastyczna rozbudowa infrastruktury zasilania wraz z rosnącą skalą. Coraz bardziej popularne stają się rozwiązania modułowe, które pozwalają dopasowywać zasilanie do zmian zapotrzebowania.

Elastyczną i modułową infrastrukturę zasilania należy zaplanować z dużym wyprzedzeniem i odpowiednio rozwijać na różnych etapach zapotrzebowania na moc. Zmiany i dostosowywanie systemu do potrzeb powinny być możliwe z zachowaniem bezpieczeństwa i ciągłości działania sprzętu IT czy usług kolokacyjnych − bez konieczności zatrzymywania działających układów zasilających i urządzeń.
− Dla centrów danych najistotniejsza jest moc określana na starcie projektu. W wielu przypadkach firmy mają jednak problem z oszacowaniem mocy docelowej, która będzie potrzebna. Nie chcą też na start ponosić dużej inwestycji, z której nie będą potem korzystały. Modułowa i elastyczna infrastruktura UPS umożliwia korzystanie z jakościowych i prostych w utrzymaniu urządzeń, które nie nadwyrężają budżetów − wskazuje Robert Jackowski, właściciel dcserwis.eu rozbudowującej infrastrukturę centrów danych. − Wiele razy dostarczaliśmy niestandardowe rozwiązania, bazując na UPS-ach Eaton 93PM: pojedyncze zestawy z nadmiarowością N+1 w modułach, instalacjach pracujących w układzie czterech niezależnych modułów z oddzielnymi stringami bateryjnymi, ale też w instalacjach w których UPS-y łączone były równolegle i rozbudowywane o moduły mocy. Dokładanie kolejnych urządzeń odbywało się bez przerw czy awarii działającej już infrastruktury, zarówno podczas instalacji, jak i użytkowania – dodaje Jackowski.

Na rynku dostępne są rozwiązania modułowych centrów danych, UPS-ów czy listew PDU. Różnią się one możliwościami zmiany konfiguracji przy zastosowaniu modułowej budowy, ale też poziomem elastyczności zarządzania infrastrukturą i minimalizowania ryzyka czy unifikacją kosztów Capex i Opex. Niektóre firmy instalują UPS-y dużych mocy w różnych odstępach czasu, w ramach etapowego planu rozbudowy, tak aby docelowo łączyć je w kompletną infrastrukturę zasilania gwarantowanego.
– Duża część instalacji kablowej i rozdział zasilania w INEA Data Center zostały wykonane na wczesnym etapie powstawania centrum. Serwerownię zaplanowaliśmy tak, aby móc rozbudować UPS-y bez konieczności wyłączania zasilania, generatorów czy klimatyzacji. Dzięki temu w każdym momencie mogliśmy dodać lub usunąć dowolny element zasilaczy. Dołączanie kolejnych urządzeń do układu zasilania odbyło się bez zatrzymywania istniejących systemów zasilających i przy zachowaniu pełnej operacyjności. Osiągnęliśmy odpowiednio wysoką moc dzięki modułowemu podejściu i wysokiej jakości urządzeń UPS z oferty firmy Eaton. Mogliśmy jednocześnie zagwarantować niezawodne i stabilne usługi dla klientów, którzy budują na tym swój biznes – mówi Filip Olachowski, Network Operations Center Manager w INEA Data Center.

Rola zaplecza technicznego i centrów danych rośnie. Rozbudowywanie ich infrastruktury zasilania bez konieczności zatrzymywania systemów jest kluczowe dla stabilności i dostępności usług czy aplikacji, ale też bezpieczeństwa danych firm i klientów. Awarie związane z dostępnością cyfrowych usług tylko w sektorze bankowym mogą generować koszty nawet 9,3 mln dolarów za godzinę.

Źródło: Eaton

Parametry zasilacza do serwerowni

Dokonując wyboru zasilacza UPS do serwerowni, należy wziąć pod uwagę kilka istotnych kwestii:
Po pierwsze – moc znamionowa. Odgrywa ona istotną rolę w ocenie potrzeb urządzeń podłączonych do sieci. Należy przy tym pamiętać, że moc znamionowa nie jest tożsama z mocą pozorną. Ta druga zazwyczaj bywa wyższa i przekracza 1500 VA.
Po drugie – czas, w jakim zostaną podtrzymane akumulatory. Powinien on wynosić ok. 10 minut, a dokładniej tyle, ile jest konieczne dla zakończenia pracy i zapisania danych.
Po trzecie – czas przełączania. Od niego zależy bowiem czas, jaki potrzebuje zasilacz na reakcję na zmianę napięcia. Oczywiście, powinien być jak najkrótszy.
Po czwarte – napięcie wyjściowe w kształcę sinusoidy. Ten parametr zaświadcza o funkcjonalności UPS-u.
Po piąte – liczba gniazd. Należy pamiętać, że do zasilacza będą podłączone listwy, dlatego liczba gniazd musi być zadowalająca. Warto także, aby zasilacz wyposażony był w gniazdo filtrujące, do którego można podłączyć urządzenia takie jak drukarka.

Pozostałe kryteria wyboru

Prawidłowa praca UPS-a wymaga także odpowiedniego systemu monitorującego. Awaria w sieci może być sygnalizowana za pośrednictwem diody, sygnału dźwiękowego, portu komunikacyjnego z oprogramowaniem lub wyświetlacza LCD. Czym bardziej zaawansowany system, tym większa szansa na szybką reakcję administratora.
Kolejnym wartym uwagi elementem systemu zasilania awaryjnego, jest dedykowane oprogramowanie. Należy sprawdzić, czy działa ono w systemie operacyjnym stosowanym w sieci firmowej danej firmy.
Oczywiście, istotną rolę w każdym zasilaczu odgrywa akumulator, a ponieważ w dużej serwerowni UPS może być intensywnie używany, trzeba zwrócić uwagę, w ile baterii i jakiej jakości wyposażony jest wybrany model.
Zasilacz powinien być także wyposażony w filtry oraz inną ochronę przeciwprzepięciową. UPS-y wyposażone w filtr linii telefonicznej oraz LAN-u, mogą ochraniać także karty sieciowe i modemy.

Damian Żabicki

x