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.

Таблица 3. Последствия сбоев в различных отраслях.

Зигберт Хопф — руководитель отдела маркетинга компании Masterguard.


Рисунок 1. Потребление электроэнергии отдельным серверным шкафом, оборудованию которого требуется различная электрическая мощность (увеличение удельной мощности вплоть до модульных серверов).

Рисунок 2. Зависимость КПД ИБП от линейной и нелинейной нагрузки.

Таблица 1. Важные признаки отдельных уровней классификации по уровням.

Таблица 2. Зависимость доступности от конфигурации ИБП.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF