В рубрику "Источники бесперебойного питания (ИБП)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Сергей
Антон
Алексей
Борис– Как вы можете оценить современный рынок ИБП для ЦОДов?
Сергей Амелькин
– Отрасль развивается очень динамично и является одной из основных для индустрии ИБП. Вследствие динамичного роста рынка ЦОДов растет конкуренция среди производителей ИБП, и все более важную роль при выборе ИБП для заказчиков играют такие показатели, как модульность и высокая эффективность.
В последнее время в ЦОД с большой мощностью имеет место конкуренция статических и динамических ИБП. Есть мнение, что для крупных ЦОДов больше всего подходят динамические источники, хотя у статических ИБП есть свои преимущества.
Антон Жуков
– Современный рынок ИБП для ЦОДов представлен очень обширным количеством моделей. В классе статических ИБП до 1 МВт большое количество качественных продуктов могут предложить компании APC by Schneider Electric, Delta Energy Systems, Eaton, Emerson Network Power, Tripp Lite, Inelt и др.
Широкий ассортимент на рынке ИБП позволяет подобрать модель, наиболее полно соответствующую конкретным требованиям и пожеланиям клиента.
На первом плане при выборе устройства выступают 4 основных инженерных критерия, по которым можно оценить тот или иной ИБП:
В подавляющем большинстве случаев клиенту не принципиальны высокие значения по всем четырем критериям, и он останавливается лишь на некоторых из них. Например, энергоэффективность плюс отказоустойчивость. В таком случае, немного пожертвовав выходной синусоидой ИБП и мягким интуитивно понятным интерфейсом, выбирается ИБП, наиболее полно подходящий под приведенный запрос. При этом клиент не переплачивает за то, что ему фактически не требуется.
Алексей Морозов
– Этот рынок можно уже считать развитым – несколько поколений устройств, сменившихся на рынке, и большое количество вендоров, в том числе и российских. Расширение предложения ИБП российского производства является очень важной вехой для развития рынка. Нынешняя политическая ситуация показывает, как важно стремиться к тому, чтобы системы электропитания ответственной инфраструктуры имели отечественное происхождение. Это не только снижение цены для заказчика – поставки и функционирование оборудования не будут зависеть от мировой политической конъюнктуры.
Борис Новосёлов
– До определенного времени основную часть рынка ИБП занимали традиционные моноблочные системы с двойным преобразованием. Они неплохо справлялись и справляются со своими функциями до сих пор, однако имеют органически присущие им проблемы. ИБП, как и любое другое оборудование, может выйти из строя. Это оставит без гарантированного электропитания основную систему, что во многих случаях недопустимо. Следовательно, требуется резервирование. В случае с моноблочными ИБП проблема решалась установкой второй такой же системы, работающей в параллельном режиме. Технология таких ИБП достаточно хорошо отработана, производители со всеми своими плюсами и минусами известны. Закупка таких ИБП находится в прямой зависимости от инвестиционных и строительных планов заказчиков, и соревнования идут большей частью по ценовому критерию. Так что такой рынок характеризуется стабильностью, которая, однако, рискует перейти в стагнацию, если не потребует технологических изменений и новых подходов, которые пока только постепенно появляются.
– ИБП для ЦОДов должны отвечать всем современным стандартам безопасности и электромагнитной совместимости. Как достичь выполнения данных критериев?
Сергей Амелькин
– Любой ИБП должен иметь сертификат соответствия техническим регламентам Таможенного союза: безопасности и электромагнитной совместимости. Специальных требований для ЦОДов нет. ИБП, устанавливаемые в стойках вместе с IT-оборудованием, не должны создавать помех имеющемуся оборудованию. Если речь идет о более крупных ЦОДах, где ИБП ставятся в отдельные помещения, то достаточно будет соблюдать требования согласно регламенту. Разумеется, нужно использовать сертифицированное, официально продаваемое в России оборудование. Производители первого эшелона предлагают оборудование, которое полностью соответствует требованиям электромагнитной совместимости.
Алексей Морозов
– Производителю необходимо иметь весь комплекс современного оборудования для тестирования. Тестирование должно выполняться как при разработке изделия, так и в качестве выборочной проверки при производстве. Кроме того, система управления производством, выстроенная в соответствии со стандартами качества ISO 9001, позволит оперативно решать проблемы в процессе производства.
Борис Новосёлов
– В электротехнике чудес нет, нужно просто соблюдать правила. А они известны, книги написаны, нормы и стандарты приняты. И тогда не встретишь сигнально-информационные кабели, уложенные в одном кабельном канале вместе с силовыми фидерами. Любая самодеятельность при монтаже и эксплуатации должна быть пресечена на корню. И уж естественно, что само оборудование должно проходить весь комплекс приемо-сдаточных испытаний с предъявлением протоколов испытаний на электромагнитную совместимость. Здесь надо упомянуть необходимость комплексных испытаний в аккредитованной лаборатории как по устойчивости к внешним электромагнитным воздействиям, включая кондуктивные помехи, так и по соответствию оборудования нормам индустриальных радиопомех в окружающем пространстве. И нельзя рассматривать ИБП в отрыве от всего комплекса электротехнического обеспечения ЦОДа.
– За счет чего можно сократить до минимума число отказов?
Сергей Амелькин
– Во-первых, необходимо правильно проектировать систему энергоснабжения с учетом резервирования и возможности обслуживания компонентов без отключения питания IT-нагрузки. Речь идет о построении ЦОДа согласно TIER3 и TIER4. Во-вторых, при построении надежной системы электропитания необходимо использовать проверенные компоненты, в частности, ИБП. Оборудование от ведущих производителей будет гарантом максимальной бесперебойности работы системы.
Большая часть отказов ИБП связана с батареей. Зачастую заказчики, желающие сэкономить на системе энергоснабжения, покупают более дешевые, аргументируя тем, что это расходный элемент, который через несколько лет так или иначе придется менять. Это может приводить к преждевременному ремонту: по статистике порядка 80% отказов связаны с работой батареи. Поэтому вне зависимости от срока службы батареи должны быть изготовлены ведущими производителями.
Антон Жуков
– Традиционно число отказов снижается за счет:
Однако существует более полный список мероприятий, позволяющих снизить число отказов до минимума:
Алексей Морозов
– В первую очередь использование модульной конструкции ИБП. Стандартом ИБП для питания IT-инфраструктуры ЦОДа давно стала модульная система с возможностью установки произвольного количества резервных силовых модулей в зависимости от требований к уровню безотказности системы.
Борис Новосёлов
– Если ЦОД построен в полном соответствии с проектными требованиями надежности, то далее на первый план выходит грамотно осуществляемая эксплуатация, т.е. весь комплекс организационно-технических мероприятий. К нему относится и расчет в проектно-сметной документации дополнительного аварийного комплекта запасных частей (включая требования по аварийным передвижным дизель-электрическим станциям), и его поддержание в должном качестве и количестве на протяжении всего срока эксплуатации. В перечень таких мероприятий входит также постоянное обучение персонала действиям в экстренных ситуациях. Выполнение регламентных работ по графику технического обслуживания всего оборудования является непреложным. На особом контроле должна стоять аккумуляторная батарея – сердце ИБП, – т.к. косвенные методы контроля ее емкости не заменяют основного – контрольного разряда с измерением остаточной емкости.
– Современный рынок требует, чтобы ИБП занимали минимальную площадь, имели возможность монтажа в стойку. Возможно ли в этом случае обеспечение всех критериев безопасности и производительности?
Сергей Амелькин
– С одной стороны, современные технологии позволяют значительно уменьшить габариты и вес устройств. Это происходит благодаря современной элементной базе, высокоэффективным транзисторам, которые выделяют мало тепла и позволяют создать ИБП с высокой мощностью в достаточно компактном корпусе. С другой стороны, по сравнению с обычным ИБП, стоящим отдельно, компактное устройство обладает меньшим запасом прочности. Ремонтопригодность у него тоже ниже, так как при выходе из строя силовые модули не ремонтируются, а просто меняются. В этом плане у обычных ИБП есть неоспоримое преимущество: их проще и дешевле обслуживать, у них больший запас прочности. Всегда нужно находить баланс. Несмотря на то, что современные ИБП выделяют мало тепла, они компактны, и их можно устанавливать в стойку вместе с IT-оборудованием, устанавливать источник лучше все-таки отдельно, чтобы, в случае чего, он был бы доступен для обслуживающего персонала. В IT-зону, где расположены стойки с оборудованием заказчика, простой обслуживающий персонал лучше не пускать – это не всегда безопасно. Лучше всего, чтобы ИБП был расположен отдельно от серверов.
Компактность и малый вес ИБП – это все равно большой плюс. Зачастую под здание для ЦОДа используются уже готовые помещения, и если оборудование громоздкое, доставить и разместить его может быть непросто. Следовательно, компактность – это упрощение инсталляции и экономия полезной площади.
Антон Жуков
– Данные требования вытекают, на мой взгляд, из двух основных трендов:
Если говорить именно о безопасности и производительности, то да, эти критерии выполняются.
Однако оборотной (негативной) стороной выполнения данных требований являются:
Если для клиента указанные минусы являются несущественными, то стоечные решения становятся идеальными, когда нагрузка несвязанная и обладает различным допустимым временем простоя.
Алексей Морозов
– Применение современных микропроцессоров и силовых элементов позволяет создавать компактные решения. Кроме того, применение вентиляторов повышенной производительности позволяет обеспечить эффективное охлаждение системы, несмотря на компактную компоновку элементов.
Борис Новосёлов
– Чем-то приходится жертвовать. И зачастую жертвуют технологией, переходя от режима онлайн к работе офлайн, используя дешевые компактные батареи, выпадающие из зоны постоянного контроля энергетических служб. И в результате все равно приходится подключать эти встраиваемые ИБП к единому мощному источнику бесперебойного питания. Может быть, с развитием технологии суперконденсаторов или повсеместным переходом на питание серверного оборудования постоянным током ответ на данный вопрос станет положительным.
– Обладают ли серверные ИБП всеми достоинствами, присущими традиционному напольному оборудованию?
Сергей Амелькин
– Сегодня практически все ИБП на рынке предназначены для использования в рамках IT-нагрузки (за исключением промышленных ИБП для эксплуатации в сложных промышленных условиях). Поэтому почти все оборудование обладает всеми необходимыми и достаточными качествами для того, чтобы использоваться в ЦОДах.
Алексей Морозов
– Серверный ИБП – как правило, это система, построенная по схеме двойного преобразования. То есть входное напряжение электросети преобразуется в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное переменное напряжение с идеальными характеристиками. Такая схема обеспечивает более высокое качество электропитания по сравнению с более старой линейно-интерактивной топологией ИБП.
ИБП с двойным преобразованием могут поставляться как в напольном исполнении, так и в универсальном корпусе для напольной и сточной установки (в комплект входят крепления для стойки и подставки для напольной установки).
Борис Новосёлов
– До тех пор, пока мы будем пытаться встроить ИБП двойного преобразования в серверную систему, которая изначально питается постоянным (!) током, такой вопрос будет оставаться без ответа. А ведь современный уровень развития устройств электропитания постоянного тока позволяет существенно снизить массогабаритные и стоимостные показатели. Расширение номенклатуры серверного оборудования с питанием от источников постоянного тока различного напряжения, наличие положительного опыта по реализации пилотных проектов позволяют надеяться, что уже в ближайшее время строительство ЦОДов с питанием от постоянного тока будет обычным явлением. Это неизбежно приведет как к переделу рынка ИБП переменного и постоянного тока, так и послужит дополнительным толчком к дальнейшему технологическому развитию систем электропитания.
– Как можно определить необходимый уровень резервирования?
Сергей Амелькин
– Отталкиваться надо от потребностей заказчиков. Если речь идет о TIER3/TIER4 без простоев на обслуживание, то необходимо полное резервирование компонентов. Чем выше степень резервирования, тем дороже строительство ЦОДа. Важно найти баланс между достаточной степенью надежности и ценой этого решения. Компромиссным вариантом может стать разделение ЦОДа на кластеры с большей и меньшей степенью надежности.
Антон Жуков
– Необходимый уровень резервирования определяется допустимым временем простоя оборудования. Минута, две, час, несколько часов – для каждого случая будет необходима своя схема. Правильно подобрать схему резервирования можно как самостоятельно, используя многочисленные информационные статьи на нашем сайте, посвященные исследованиям APC by Schneider-Electric в области времени простоя оборудования, так и совместно с нашими техническими специалистами.
Алексей Морозов
– Уровень резервирования ЦОДа определяется на стадии проектирования в зависимости от задач, планируемых к исполнению. Традиционно верхняя планка резервирования ограничивается стоимостью решения, но в системах с повышенными требованиями к надежности возможна комбинация из параллельно работающих модульных систем. То есть комбинация резервирования N+1 и 2N.
Борис Новосёлов
– Правильнее было бы говорить сначала о необходимом уровне надежности ЦОДа, а затем рассматривать, какими методами он достигается. И резервирование – это только часть из них. Существующие на сегодня четыре уровня надежности ЦОДа базируются на требованиях заказчика к отказоустойчивости и определены как TIER1, 2, 3 и 4 в рамках общепринятого стандарта "ANSI/TIA-942-2005 Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers", разработанного организацией Uptime Institute® (Институт бесперебойных процессов, США). Это основной руководящий документ, который должен лежать в основе проектирования ЦОДа, где представлена четкая зависимость надежности его функционирования в том числе и от резервирования составных элементов и служб. Хотелось бы обратить внимание, что человеческий фактор также является элементом, требующим резервирования.
– Что вы можете назвать факторами успеха проектов электропитания ЦОДов?
Сергей Амелькин
– В продолжение предыдущего вопроса – главное, не переусердствовать, т.к. затраты могут просто не окупиться. Можно сделать тройное резервирование, потратить миллионы, однако при эксплуатации ЦОДа в ближайшем будущем эти затраты не вернутся. Необходимо четко представлять требования будущих заказчиков и понимать задачи ЦОДа, чтобы предложить оптимальное решение.
Алексей Морозов
– Главное – тщательная проработка всего проекта: поиск точек отказа и решений для их предотвращения. Применение даже самого современного оборудования без должной инженерной поддержки не гарантирует устойчивую работу и безотказность системы.
Есть известный IT-анекдот: на одном объекте ежедневно в определенные часы нарушалась работа. Было заменено все оборудование, но ничего не помогало.
Проблема была решена, когда обнаружили недокументированную розетку, выведенную от питания стойки с оборудованием. В нее при уборке включали пылесос, вызывающий перегрузку и отключение питания всей стойки.
Борис Новосёлов
– Так как первые разработки требований надежности начались еще в 1970-х гг. при вводе в эксплуатацию больших вычислительных систем с несколькими взаимно резервирующими источниками электропитания, то за это время накоплен огромный опыт по стандартизации проектных решений, разработаны электрические топологии каждого уровня надежности и выработаны указания по эксплуатации. Так что фактор успеха лежит в строгом следовании этим требованиям. Компромиссы здесь противопоказаны.
– Какие последние достижения в области электропитания для ЦОДов вы можете отметить?
Сергей Амелькин
– Хотелось бы отметить гонку повышения энергоэффективности, причем в режиме двойного преобразования, а не с помощью энергоэффективных режимов работы. Сегодня модульность не является новшеством – это стандарт отрасли, использование которого уже давно в порядке вещей.
Алексей Морозов
– Пожалуй, хотел бы отметить широкое применение в ЦОДах систем freecooling с использованием холода наружного воздуха. Учитывая, что до 40% от энергозатрат в ЦОДах используется на охлаждение, – это важный фактор снижения затрат и экономии электроэнергии.
Борис Новосёлов
– Традиционно сердцем ИБП является химический источник тока – аккумуляторная батарея. К настоящему времени сложившаяся практика показывает, что хоть использование свинцово-кислотных батарей в ИБП ЦОДов и стало практически традицией, однако комплекс вопросов, возникающих уже при их эксплуатации (малая энергоэффективность, использование токсичного свинца и относительно невысокое число циклов заряд-разряд), заставляет задуматься и об альтернативах. Так как никель-кадмиевые и натрий-серные батареи, с учетом всех их достоинств, не нашли широкого применения в стационарных системах, то задача построения ИБП с аккумуляторной батареей большой мощности привела к необходимости появления новых разработок в области литий-ионных батарей. Несмотря их дороговизну, такие их несомненные достоинства, как низкие потери в режимах заряд-разряд, существенно высокие удельная емкость и цикличность, позволяют говорить о перспективности их широкого применения в мощных ЦОДах.
Достаточно перспективным выглядит решение с использованием маховичных ИБП с горизонтально расположенной осью вращения, на которой в едином общем конструктиве работают мотор-генератор, маховик, дизель. Насколько мне известно, одно из таких решений с мощностью более 2 МВт уже внедрено в г. Москве.
Другое интересное направление – модульные ИБП, первые поколения которых, к сожалению, еще не являлись системами со стопроцентным резервированием. Их слабым местом были так называемые Single Point of Failure, т.е. такие узлы, выход из строя которых влечет за собой неработоспособность системы (например, система управления, байпас, общая батарея). Появление ИБП Enertronic Modular, разработанного нашей фирмой, позволило избежать такой опасности, так как каждый модуль, включая батарею, представляет собой полный функционально законченный ИБП, абсолютно все узлы работают параллельно.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2015
Посещений: 18822
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Источники бесперебойного питания (ИБП)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
