Эффективность не ограничивается эксплуатацией в нормальном режиме

Поскольку высокий КПД позволяет достичь существенной экономии эксплуатационных расходов, основная цель применения систем ИБП часто уходит на второй план. Однако из-за возможных убытков вследствие отказа оборудования ИТ в расчеты необходимо включать и доступность систем ИБП. Ниже рассматриваются вопросы КПД и готовности для различных систем, а также проводится сравнение эффективности затрат.

ИЗБЫТОЧНОСТЬ И ДОСТУПНОСТЬ ИНФРАСТРУКТУРЫ ИТ

Неконтролируемый сбой сложных систем ИТ может привести к тяжелым последствиям. Предотвратить подобные происшествия позволяют наглядные кабельные соединения, достаточное охлаждение и надежное электроснабжение.

По мере усложнения системы растет потребление электроэнергии, предназначенной для охлаждения и компенсации потерь в инфраструктуре (см. Рисунок 1). Следует помнить, что при повышении удельной мощности увеличивается чувствительность к сбоям, поэтому защита с помощью ИБП становится необходимой.

В последние годы приобрела популярность классификация инфраструктуры, введенная институтом Uptime. Преимущество классификации по уровням (Tier) заключается в наглядном описании конкретных мер для достижения определенного показателя доступности (см. Рисунок 2). Для переходов между отдельными классами Tier важно учитывать следующие особенности:

• от Tier I к Tier II: избыточность компонентов (N -> N+1);
• от Tier II к Tier III: дополнительный путь обслуживания для обеспечения эксплуатации
  в процессе сервисных работ;
• от Tier III к Tier IV: избыточность систем, при которой, по новейшему определению института Uptime, из соображений эффективности не требуется дополнительная избыточность компонентов, поскольку в случае ошибки мощности N должно быть достаточно для поддержания всех ИТ.

НАДЕЖНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И СИСТЕМЫ ИБП

Связанное с доступностью время простоя не означает, что каждый год происходит отказ всей системы на несколько секунд или минут. В электросетях продолжительные сбои возникают крайне редко и носят локальный характер. Крупные системы ИТ и телекоммуникационное оборудование дополнительно защищаются специально разработанными решениями аварийного питания. Однако именно частые кратковременные сбои, длящиеся всего несколько секунд, невозможно предотвратить, к примеру, во время запус-ка дизельных генераторов. Но даже самого короткого сбоя будет достаточно для неконтролируемого отказа всей системы ИТ, а ее последующее восстановление обернется длительным простоем.

ИБП с двойным преобразованием работают постоянно и защищают подключенных потребителей от сбоев и кратковременных отказов в электроснабжении. При этом между обоими преобразователями тока (переменный/постоянный ток — AC/DC, постоянный/переменный — DC/AC) находится аккумулятор, от которого выходной инвертор получает питание в случае проблем с энергоснабжением, возникающих на входе. При использовании в качестве аккумулятора подходящего комплекта батарей подключение ИБП к компьютерной сети позволяет осуществить управляемое завершение работы систем, даже если откажет не только сетевое электропитание, но и дизельный генератор. Все процессы сохранения и приложения будут завершены надлежащим образом, поэтому повторный запуск системы не составит никаких трудностей.

КПД И ИЗБЫТОЧНОСТЬ ИБП

Значение ИБП для обеспечения доступности оборудования ИТ, бесспорно, велико. Однако, несмотря на то, что они «активны» лишь несколько секунд или минут в году, потребление ими электроэнергии приводит к дополнительным расходам, которые хотелось бы сократить. В результате технического прогресса КПД современных ИБП с двойным преобразованием существенно превышает 90%. При этом, правда, необходимо учитывать загрузку ИБП и подключенную нагрузку. Все чаще указываются цифры, не имеющие практического значения (ИБП с двойным преобразованием при эксплуатации с байпасом). В рекламных брошюрах порой присутствует такая формулировка: «КПД до х%». При этом нигде не указывается, каково отношение реальных показателей ИБП к подобным фиктивным значениям. Ведь такое высказывание будет верно в любом случае, даже если в действительности КПД составляет лишь 80%.

Согласно данным, представленным в Таблице 1, избыточность систем ИБП приводят к снижению КПД. Оптимальная загрузка отдельной системы составляет около 80%. При добавлении избыточного ИБП (система 1+1) загрузка обоих устройств снижается до 40%. Соответственно, их КПД также уменьшается, а затраты электроэнергии растут. Более детальное разделение ИБП позволяет повысить загрузку, но может привести к снижению доступной резервной мощности (распределение нагрузки способствует увеличению количества менее мощных устройств ИБП).

Концепция модульных систем ИБП позволяет совместить указанное преимущество параллельных систем с легкостью их расширения. При увеличении нагрузки владелец дополнительно покупает отдельные мощностные и батарейные модули и устанавливает их в системный шкаф. В результате достигается оптимальная загрузка мощностных модулей и сокращаются потери. Однако при выборе модульной системы сразу инвестируются средства в системную архитектуру, которая, возможно, не будет использоваться при дальнейшем увеличении эффективности оборудования ИТ, и предприятие попадает в зависимость от поставщиков соответствующего оборудования.

Планируя избыточность, следует помнить об усилении подверженности сбоям вследствие увеличения количества элементов. Достижение доступности всегда требует данных о числе отдельных компонентов. Результаты расчета для конфигураций ИБП указаны в Таблице 2.

Эксперты оправданно указывают на то, что в примерах систем ИБП, приведенных в Таблице 1, принцип «пяти девяток», при котором доступность составляет 99,999%, всегда выполняется. Однако для обеспечения доступности всей системы и при рассмотрении затрат в случае сбоев важную роль играют относительные различия.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ НА ИБП С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЗАГРУЗКИ И ДОСТУПНОСТИ

Независимо от того, рассматривается ли модульная или традиционная параллельная система ИБП, следует учитывать не только эксплуатационные затраты при нормальном режиме, но и конкретные убытки из-за недоступности системы ИБП. Для наглядности мы используем данные для фиктивной избыточной системы питания с нагрузкой в 200 кВА на две системы ИБП.

В случае применения системы 1+1 параллельно подключаются два устройства ИБП мощностью 200 кВА, в то время как в системе 5+1 параллельно работают шесть устройств по 40 кВА. На Рисунке 2 можно найти КПД для нелинейных нагрузок при загрузке в 50% и 80%. Разница составляет около 1%. Согласно результатам, решение 1+1 потребляет в год на 14000 кВтxч больше, что приводит к дополнительным затратам — около 2100 евро при стоимости в 12 центов за один кВтxч.

Однако показатель времени наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF) у решения 5+1 в три раза ниже, чем у 1+1, и при недоступности системы следует исходить из этого худшего значения. Даже при минимальном времени простоя, который составляет 0,8 ч за год (в конфигурации Tier IV), 0,8 ч для 1+1 и 2,4 ч для 5+1 окажутся сравнимыми по затратам. Для расчетов читатель может воспользоваться показателями из Таблицы 2.

При нагрузке в 200 кВА защищается не одна система, а несколько. В простейшем случае, например, для системы резервирования отелей, разница в 1,6 ч за год будет соответствовать потере в 40 тыс. евро для модульного решения, что в 20 раз превышает выигрыш в потреблении электроэнергии. К сожалению, этот параметр не отражается в счетах за электри-чество.

Потери, вызванные системами ИБП, нельзя уравнять арифметическими операциями, но можно представить в виде предотвращенного сбоя компьютерного оборудования. Пользователь приобретает нечто вроде страхового полиса, только возникновение страхового случая предотвращают ИБП, и убытки не возникают.

СТОИМОСТЬ ВЫСТУПАЕТ В ПОЛЬЗУ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Убытки, возникающие при сбоях, как правило, столь высоки (см. Таблицу 3), что они оправдывают расходы на приобретение оптимальной системы ИБП. Необходима согласованная работа руководителей ИТ и специалистов по инфраструктуре, ведь в упрощенном виде процесс выглядит так: ответственный за инфраструктуру подсчитывает расходы на электроэнергию, а ответственный за ИТ сталкивается с неприятностями при длительном простое систем.

Зигберт Хопф — руководитель отдела маркетинга компании Masterguard.