Сегодня в Украине наблюдается активный рост количества центров обработки данных (ЦОД), особенно в банковской сфере и на крупных промышленных предприятиях. Однако в большинстве компаний организована лишь серверная комната, по своим масштабам не достигающая размеров ЦОД. Чтобы обеспечить электропитание сетевого и телекоммуникационного оборудования в таких серверных помещениях, применять решения, предназначенные для обслуживания ЦОД, нецелесообразно: они, как правило, являются избыточными.

General Electric LP30-33

В то же время оборудование серверных комнат предъявляет высокие требования к надёжности и обеспечению бесперебойной работы — особенно это важно для компаний, ведущих активную работу с клиентами в интернет и, разумеется, для банков, где сбои и потери данных абсолютно недопустимы.

Поскольку компании в основном выделяют под серверные комнаты не очень большие помещения, повышаются также требования к компактности размещения оборудования, в том числе ИБП.

При планировании системы электропитания ИТ-инфраструктуры любого развивающегося предприятия, необходимо предусмотреть и возможность масштабирования ИБП.
Для сегмента ИБП, предназначенных для серверных помещений, ведущие производители источников электропитания предлагают устройства, отвечающие указанным требованиям.

American Power Conversion

Компания APC исповедует комплексный подход в построении инженерной инфраструктуры серверных помещений, который заключается в объединении ИБП, системы кондиционирования, серверных стоек, средств мониторинга и управления в едином масштабируемом решении InfraStruXure. В зависимости от мощности, требуемого уровня отказоустойчивости и эксплуатационной готовности объекта компания предлагает разные системы бесперебойного электропитания.

Для предприятий малого и среднего бизнеса, в которых ИТ обслуживают в первую очередь внутренние процессы компании, APC предлагает трехфазный ИБП online-топологии Smart-UPS VT мощностью от 10 до 40 кВА. Он поддерживает замену силового модуля силами пользователя, что значительно сокращает время восстановления работоспособности ИБП в случае аварийной ситуации. Примечательно, что в стандартном режиме работы в режиме двойного преобразования КПД Smart-UPS VT составляет 96,4% при нагрузке >50%. Повышенная надёжность ИБП Smart-UPS VT достигается благодаря двойному входу питания, блокам автоматического и сервисного байпаса. Время автономной работы Smart-UPS VT может наращиваться путем подключения дополнительных батарейных модулей.

В компаниях, для бизнеса которых простой ИТ-систем недопустим (электронная коммерция, финансовые транзакции, call-центры, услуги «24х365»), APC рекомендует использовать модульные, масштабируемые по мощности ИБП семейства APC Symmetra, которые позволяют построить отказоустойчивую систему электропитания по схемам резервирования N+1 и 2(N+1). Семейство ИБП APC Symmetra производится уже 10 лет и предлагает довольно широкий ассортимент устройств с разным диапазоном мощностей: младшая линейка, Symmetra RM, включает ИБП мощностью от 2 до 6 кВА, Symmetra LX — мощностью от 4 до 16 кВА, Symmetra PX — от 10 до 160 кВА и системы промышленного класса Symmetra MW от 200 кВА до 1600 кВА.

В продуктах семейства Symmetra реализован принцип силового массива электропитания. У этих устройств нет единой точки отказа — все критические компоненты ИБП дублируются. Батарейные модули представляют собой унифицированные устройства, которые можно добавлять и заменять в «горячем» режиме, наращивая тем самым дополнительное время работы. Например, добавление дополнительного ряда батарейных модулей продлевает время автономной работы Symmetra PX 10 кВт с 3,5 минут до 13 минут (при полной нагрузке на 10 кВт). Силовые модули Symmetra PX — это унифицированные инверторы мощностью 10 или 16 кВт, количество которых можно постепенно наращивать по мере роста серверной комнаты. Силовые модули также поддерживают «горячую» замену и резервирование по схемам N+1, N+2 и т.д.

Технические характеристики ИБП, рассмотренных в обзоре*

Ключевое преимущество ИБП модульного типа Symmetra состоит в повышенной отказоустойчивости ИБП благодаря резервированию N+1. Это значит, что количество силовых модулей на 1 превышает необходимое для поддержки подключённой нагрузки. Например, если потребляемая мощность серверной комнаты составляет 30 кВт, в Symmetra PX может быть установлено 4 модуля по 10 кВт каждый. Все четыре модуля питания делят нагрузку между собой, а в случае поломки любого из них — нагрузка моментально распределяется между оставшимися работающими модулями. Чтобы восстановить избыточность N+1, производится замена неисправного модуля — на это уходит несколько минут без отключения электропитания. Благодаря модульной конструкции, возможно построение системы электропитания и по схеме резервирования 2(N+1), что позволяет обеспечить наивысшую эксплуатационную готовность.

Важным достоинством Symmetra является масштабируемость. Как известно, заранее предусмотреть и спланировать развитие ИТ-инфраструктуры компании на несколько лет вперед очень сложно. Рост сетей и телекоммуникаций внутри предприятия неизбежно влечет за собой увеличение энергопотребления и повышение требований к надежности всей ИТ-инфраструктуры. Модульные ИБП Symmetra дают возможность компании по мере необходимости приобретать новые модули и подключать их, не прерывая работы оборудования.

В настоящее время наибольшей популярностью среди ИБП APC для серверных комнат на украинском рынке пользуется система Symmetra PX, которая имеет высокую энергетическую плотность и удобный форм-фактор 19-дюймовых шкафов, что позволяет экономить пространство в серверном помещении.

В зависимости от мощности, предлагаются модификации ИБП 10 кВт (наращиваемые до 40 кВт (N+1)), от 10 кВт (наращиваемые до 80 кВт (N+1)) и Symmetra PX2 — от 32 до144 кВт (N+1) или 160 кВт в максимальной конфигурации.

В рассматриваемом нами диапазоне мощностей Symmetra PX до 40 кВт занимает одну 19-дюймовую стойку, в которую помещается до 4+1 силовых модулей по 10 кВт, два управляющих модуля и батарейные модули.

Eaton Corporation

Eaton Powerware

Источники бесперебойного питания Eaton Powerware применяются для защиты различного оборудования — от настольных компьютеров до информационных центров.

Предлагая решения по обеспечению электропитания для серверных комнат, компания Eaton исходит из следующих соображений.

Типичная серверная комната в украинской компании представляет собой отдельно выделенное помещение с 3—4 стойками сетевого и телекоммуникационного оборудования. Электро­потребление при этом составляет по 3—6 кВт на стойку. Поэтому традиционно используются два подхода к организации бесперебойного электропитания: по одному ИБП на сервер или группу серверов или по одному ИБП мощностью 6 кВт на стойку. Однако в последнее время наметилась новая тенденция — построение централизованной системы ИБП для всей серверной комнаты. Это связано с тем, что нагрузочные возможности ИБП для одной стойки ограничены, и при расширении ИТ-инфраструктуры запитать оборудование от ИБП, расположенного на другой стойке, обычно оказывается технически сложно и накладно. Поэтому в настоящее время в серверных комнатах для ИБП выделяют отдельное место и схему подключения оборудования строят, учитывая вышесказанное.

В большинстве случаев диапазон мощностей, позволяющий решить подобные задачи, перекрывается устройствами до 30 кВА.

ИБП Eaton Powerware серии 9x55 с двойным преобразованием напряжения способны защитить оборудование от большинства проблем, связанных с электропитанием: пропадания, провала или всплеска напряжения; низкого или высокого уровня напряжения; переходных процессов при коммутации, электромагнитных и радиочастотных помех, отклонения частоты и нелинейных искажений напряжения.

Если питание серверной комнаты не превышает 8—10 кВА и входящая электросеть является однофазной, Eaton предлагает использовать модели Powerware 9155, представляющие собой отдельно стоящие ИБП в корпусе Tower. Несколько ИБП Powerware 9155 могут работать как в режиме резервирования, так и в режиме увеличения мощности.

APC Symmetra PX

Если ввод в серверную трехфазный, а проводка однофазная, то при потребляемой мощности от 12 до 30 кВА имеет смысл задействовать соответствующие возможности моделей Powerware 9155. Удобство такого решения состоит в том, что ИБП распределяет однофазную нагрузку между тремя входящими фазами.

При построении трёхфазной проводки в помещении компания Eaton предлагает модель Powerware 9355, которая обеспечивает 3 фазы на входе и на выходе. Это ИБП перекрывает мощности от 8 до 40 кВА на одно устройство. Вся серия 9x55 позволяет устанавливать несколько устройств параллельно. Возможность подключения внешних батарейных модулей решает задачу увеличения времени работы в автономном режиме.

При параллельной установке устройств (максимально — до 4-х блоков) три блока могут работать в режиме повышения мощности, а четвёртый — играть роль резервного. Но если потребляемая мощность превысит возможности трёх модулей, резервный автоматически возьмёт на себя часть нагрузки и уведомит администратора о том, что система вышла из режима резервирования и перешла в режим увеличения мощности.

При построении масштабируемого решения перспективным представляется продукт BladeUPS, в котором реализована концепция блейд-систем применительно к ИБП.

Система Powerware BladeUPS предназначена для питания высокоплотного оборудования, такого как блейд-сервер, а также серверных комнат, малых, средних и крупных центров обработки данных, оборудования для PBX и VoiP, сетевых приложений для IрTV, систем безопасности и хранения данных (RAID, SAN).

Компактный ИБП Powerware BladeUPS мощностью 12 кВт вместе с аккумуляторами занимает всего 6 юнитов объема стандартной стойки. Для резервирования и увеличения мощности системы защиты (до 60 кВт) к BladeUPS добавляются дополнительные модули. Такая конфигурация обеспечивает системе большую плотность мощности, но тепла при этом выделяется на треть меньше (в сравнении с конкурирующими продуктами).

Liebert NX

Кроме того, встроенные аккумуляторы обеспечивают поддержку работы нагрузки до тех пор, пока не включится вспомогательный источник питания или пока системы не будут поэтапно выключены. При использовании внешних батарей время работы достигает 34 минут при полной нагрузке и 76 минут при 50% нагрузки.

В серверных комнатах BladeUPS подключается по централизованной схеме электропитания. Она строится в корпусе одиночной 19-дюймовой стойки начиная с одного модуля на 12 кВт с возможностью расширения до 60 кВт с резервированием по схеме N+1.

По мнению производителя, ИБП Eaton серии 9x55 целесообразно использовать в тех случаях, когда заранее известно примерное расширение ИТ-инфраструктуры предприятия. Если же рост предприятия предсказать трудно, выгоднее применять BladeUPS.

Также BladeUPS может быть полезен в таких ситуациях, когда необходимо обеспечить электропитанием дополнительное оборудование в большом ЦОДе, в котором уже построена централизованная система энергоснабжения. Добавить модуль в существующую систему может оказаться невозможно, и BladeUPS устанавливается в стойку с тем оборудованием, которое необходимо запитать.

General Electric

ИБП серии LP, выпускаемые компанией General Electric, — это высокотехнологичные системы, обеспечивающие защиту электропитания критичной нагрузки широкого спектра. Представители вендора подчеркивают, что устройства LP отличаются простотой установки и технического обслуживания даже в офисных помещениях. Однако надежность конструкции позволяет использовать ИБП LP и в более традиционных промышленных условиях, в частности, в серверных помещениях для питания сетевого и телекоммуникационного оборудования.

Поскольку серверные комнаты с потреблением мощности до 30 кВА широко распространены, наиболее популярной моделью компании GE для этого сегмента рынка является ИБП General Electric LP 30-33 с трехфазным входом и трехфазным выходом на 30 кВА. ИБП серии LP является интеллектуальным устройством повышенной надежности и относится к классу ИБП с двойным преобразованием.

Eaton Powerware 9355

Это устройство имеет ряд преимуществ. Например, коэффициент мощности на выходе равен 1. Для потребителя это означает, что приобретенный ИБП LP на 30 кВА на выходе будет выдавать те же 30 кВА, в отличие от устройств, коэффициент мощности которых варьируются от 0,7 до 0,8, и ИБП фактически способен питать нагрузку не более 21—24 кВА.

ИБП LP 30—33 имеет низкий уровень искажений на входе. За счет современной конструкции выпрямителя, LP не дает гармонических искажений в сеть и тем самым служит компенсатором реактивной мощности для нагрузки.

Устройство демонстрирует высокий показатель стабильности напряжения — ± 1%, что отвечает требованиям по защите современных серверных систем.

Высокая перегрузочная способность — одно из главных достоинств LP и чрезвычайно актуальная характеристика в тех случаях, когда устанавливается не параллельная система с резервированием, а одиночный ИБП. В режиме двойного преобразования, без перехода на байпас, LP 30-33 выдерживает перегрузку в течение 10 минут в условиях превышения мощности на 25%.

Если же потребление было завышено на 50%, устройство продержит питание двойного преобразования на протяжении одной минуты, вслед за чем переведет нагрузку на байпас, то есть на питание от сети. При этом будет ИБП подавать предупреждающий сигнал.

Хотя такая ситуация является нештатной и при проектировании следует учитывать наличие нагрузок с пусковыми токами, даже при таком превышении нагрузки LP не допустит критического исхода ситуации.

Для питания серверов и других критических нагрузок необходимо резервирование не только по запасу мощности, но и резервирование компонентов самой системы электропитания. Если строить систему на базе только одного ИБП, то его сбой или отказ приводит к обесточиванию нагрузки.

Разработанная General Electric технология резервируемой параллельной архитектуры — Redundant Parallel Architecture (RPA) — позволяет наращивать мощность и повышать надёжность системы за счёт установки дополнительных блоков ИБП, создавая, таким образом, систему, в которой отсутствуют нерезервируемые точки отказа.

Liebert GXT2R

Немаловажное значение в ограниченном пространстве серверных комнат имеют массогабаритные характеристики систем электропитания. Достаточно мощный ИБП LP 30 кВА имеет очень малые габариты, занимает площадь всего 0,5м2 и не требует дополнительной инфраструктуры.

Emerson Network Power

На украинском рынке ИБП для серверных комнат из продуктов компании Emerson наибольшим спросом пользуются линейки Liebert GXT2 и NXe. Устройства GTX2 выпускаются в двух модификациях: в корпусе Tower и в виде модуля, рассчитанного на установку в 19-дюймовую стойку. Модификации GXT2 отличаются не только форм-фактором: стоечные устройства поддерживают только однофазные вход и выход, в то время как модели в корпусе Tower позволяют подключаться по входу и к трёхфазной сети, а на выходе получать одну фазу.

По мнению представителей вендора, для средних серверных помещений наиболее функциональны устройства GXT2 с выходной мощностью 10 кВА.

Eaton Powerware 9155

Как и в остальных моделях ИБП Liebert, в устройстве GXT2 10 кВА применена технология on-line с двойным преобразованием, что обеспечивает надёжное и высококачественное электропитание, а также нулевую задержку при переключении с внешнего источника питания на внутренний источник. Это гарантирует мгновенную реакцию ИБП в случае полного отключения электроснабжения.

Предусмотрено несколько вариантов использования Liebert GXT2 10 кВА: выделение одного или двух блоков для защиты нагрузки и одного в качестве резервного — или использование всех блоков для защиты подключенной к ним нагрузки. В последнем случае параллельное включение трёх ИБП позволяет создавать защитную систему общей мощностью до 30 кВА.

Такие возможности конфигурации ИБП позволяют наращивать решение и адаптировать его к изменению требований подключённой нагрузки, например, вносить необходимые изменения в резервирование на уровне системы, без больших дополнительных расходов.

В ИБП предусмотрена возможность подключения батарей в «горячем» режиме (без выключения системы), а также функция «холодный старт» (запуск от батарей при отсутствии напряжения в сети). Если необходимо увеличить время автономной работы, к устройству можно подключить дополнительные аккумуляторные батареи.

Представители вендора отмечают лёгкость подключения GXT2 — заказчик может сделать это самостоятельно, обращаясь при необходимости по телефону к системному интегратору.

Устройства GTX2 наиболее востребованы в банковском секторе Украины, а также в сегменте SOHO.

В тех случаях, когда планируется значительное расширение ИТ-инфраструктуры, производитель рекомендует использовать серию ИБП Liebert NX. На рынок серверных комнат рассчитана младшая линейка этой серии — NXe, которая объединяет модели мощностью 10, 20 и 30 кВА.

Для каждой модели NXe начиная с 10кВА допускается возможность параллельного подключения (до шести ИБП). Устройства NXe изготавливаются в конструктиве, по размерам совпадающим с 19-дюймовой стойкой. По утверждению представителей вендора, при установке NX следует учитывать возможности масштабирования — все бизнесы, для которых они применимы, очень быстро развиваются. Облегчить подключение нескольких ИБП, если предусмотрено совместное использование, позволяют платы параллельной работы, заранее установленные во все модели NX. Чтобы улучшить охлаждение большого массива ИБП, в устройства NX можно установить дополнительные вентиляторы.

В устройствах NX в «горячем» режиме допускается замена аккумуляторных батарей. В случае возникновения неисправности в системе с избыточностью, возможна замена только целого ИБП. По мнению вендора, такой подход повышает надёжность по сравнению с модульными системами конкурентов, которые занимают меньше места, но требуют более частой замены блоков.

Следует отметить, что устройства Liebert принадлежат к более высокой ценовой категории, чем другие продукты, представленные в этом обзоре, и это оправдано более продолжительным временем безотказной работы ИБП.

Высоконадёжное электропитание в Liebert NXe достигается за счёт особенностей конструкции (100% избыточность в схеме логики ИБП, раздельное охлаждение узлов, опционально-избыточные вентиляторы), широкого диапазона допустимых значений входного напряжения и частоты, цифрового управления, встроенных функций поддержки режимов параллельного резервирования и конфигурации «двойная шина синхронизации нагрузки».

В отличие от модульных систем конкурентов, где замену блоков производит системный администратор, ИБП Liebert обычно обслуживаются сервисной службой системного интегратора.

Удобство технического обслуживания обеспечивается благодаря встроенному техническому байпасу, опциональному шкафу внешнего байпаса, функции блокировки системы от ошибочных действий оператора, возможности пассивного или параллельного резервирования (обслуживание одного модуля без отключения всей системы), а также возможности переключения нагрузки на альтернативную шину питания.

Для повышения удобства эксплуатации ИБП оборудован большим русскоязычным ЖК-дисплеем. Удалённая коммуникационная связь с устройством NXe может осуществляться по различным каналам одновременно: релейная плата, платы SNMP Web и Mod Bus/Bus, программа Multilink и т.п. Каждое из этих средств решает производственные задачи в конкретных условиях.