Trzy kroki do zabezpieczenia zasilania serwera i sprzętu IT

Z poprzedniego artykułu wiemy już, jak zabezpieczyć odbiorniki w domu przed przepięciami i nagłymi awariami całkowicie odcinającymi domowe urządzenia od zasilania elektrycznego. Specjalistyczna branża IT mierzy się z tymi samymi zagrożeniami, co gospodarstwa domowe, jednak skutki takich problemów są dla niej nieporównywalnie bardziej dotkliwe.

Z tego względu, choć ogólna charakterystyka zabezpieczeń jest dość podobna, to producenci zasilaczy UPS i listw zabezpieczających, wyróżniają w swojej ofercie urządzenia przeznaczone do ochrony infrastruktury teleinformatycznej i serwerów – zarówno w mniejszych przedsiębiorstwach, jak i wyspecjalizowanych centrach danych.

Najczęstszym obszarem zastosowań UPS-ów oraz listw antyprzepięciowych i filtrujących są właśnie urządzenia komputerowo-sieciowe oraz serwery w firmach i data center. Z założenia działają one 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu albo wyłączane są okresowo, w kontrolowany sposób – w obu przypadkach bardzo istotne jest, aby eliminować wszystkie czynniki, które mogłyby zakłócać ich prawidłowe funkcjonowanie. Najbardziej niebezpiecznymi zagrożeniami dla ich poprawnej pracy są nagłe, nieprzewidziane i niekontrolowane przerwy w zasilaniu oraz oddziaływanie zaburzeń elektromagnetycznych przenoszonych sieciowo (np. przepięć). Wyposażenie serwerowni w profesjonalną listwę zabezpieczającą i, co najważniejsze, zasilacz awaryjny jest więc niezbędnym krokiem do zapewnienia nieprzerwanego działania wszystkich urządzeń w sieci. Na co należy zwrócić uwagę przy wyborze sprzętu?


Krok pierwszy – określ które urządzenia wymagają zabezpieczenia

Punktem wyjścia do oceny potrzeb energetycznych obiektu budowlanego powinno być określenie, który sprzęt ma zostać zabezpieczony i, co istotne, ile potrzebuje energii. Pozwoli to wyznaczyć wartości najistotniejszych parametrów zasilacza UPS – znamionowej mocy czynnej (wyrażanej w watach – W) i pozornej (określanej w woltamperach – VA) oraz tzw. topologię związaną ze sposobem jego działania, a także wstępnie zaproponować dobór akumulatorów (zasobników energii). W praktyce przekłada się to na czas podtrzymania pracy odbiorników w przypadku awarii, a także czas niezbędny do przełączenia na zasilanie bateryjne. Od topologii zależy również jakość napięcia wyjściowego – skomplikowane układy urządzeń IT są na to szczególnie wyczulone i wymagają określonych parametrów zasilania (wartości i kształtu napięcia, częstotliwości) do bezproblemowej pracy.

Samo zapotrzebowanie naszego sprzętu IT na energię można sprawdzić na dwa sposoby. Najprostszy to oczywiście samodzielne określenie, ile mocy czynnej w watach pobierają łącznie urządzenia. Należy jednak pamiętać o uwzględnieniu pewnego marginesu błędu – warto więc założyć o 15% większy pobór mocy, niż wynikałoby to z prostej matematyki. Dzięki temu nie ryzykujemy, że w przypadku awarii UPS będzie działał z pełnym obciążeniem (które znacząco skróciłoby możliwy czas podtrzymania urządzeń), ale przede wszystkim, że podczas pojawienia się chwilowych (nieprzewidzianych) wzrostów obciążenia nie nastąpi przejście zasilacza w stan awaryjny (przeciążenia).

Innym sposobem, szczególnie zalecanym w przypadku większych obiektów, jest przeprowadzenie audytu energetycznego przez wykwalifikowanych specjalistów. Przeanalizują oni zapotrzebowanie energetyczne wszystkich urządzeń i budynków, które wymagają zabezpieczenia, opracują bilans mocy i zweryfikują dotychczasowo działające systemy zasilania gwarantowanego. Po taką usługę najlepiej zgłosić się do producenta sprzętu – często najbardziej efektywnym i opłacalnym rozwiązaniem problemu zasilania może okazać się przygotowanie dedykowanego projektu, w ramach którego producent wyposaża istniejący model zasilacza w unikatowe funkcjonalności albo przygotowuje od podstaw przeznaczone dla przedsiębiorcy urządzenia. Na polskim rynku tego typu usługi świadczy dobrze znana w branży firma EVER.

Jeżeli szukamy konkretnego modelu urządzenia zasilania gwarantowanego, dedykowanego do serwerowni, warto poszukać produktu występującego w układzie „rack”, który umożliwia jego montaż w szafie. Jeśli jednak preferujemy rozwiązania wolnostojące – bardziej odpowiedni będzie zasilacz w układzie „tower”.

Należy pamiętać, że czas podtrzymywania zasilania urządzeń przez zasilacz awaryjny jest ograniczony, stąd częstą praktyką jest łączenie UPS-ów z agregatami prądotwórczymi. Takie rozwiązanie zapewnia zasilanie zabezpieczanych odbiorników w czasie niezbędnym do rozpoczęcia pracy generatora i dodatkowo poprawia parametry napięcia dostarczanego z agregatu. Istnieją również modele UPS do specjalistycznych zastosowań (np. SPECLINE dedykowany do podtrzymywania systemów ogrzewania czy automatyki w budynku), które działają w połączeniu z standardowymi akumulatorami samochodowymi 12 V, dzięki czemu pozwalają wydłużyć maksymalny czas podtrzymania zasilania o kolejne godziny.

Krok drugi – dobierz najlepszy rodzaj zasilacza

Gdy znamy już nasze potrzeby energetyczne, niezbędne jest dobranie zasilacza awaryjnego odpowiedniej klasy lub inaczej – topologii. Do zastosowań domowych oraz pojedynczych stacji komputerowych najlepiej dopasowane wydają się UPS-y „offline”, inaczej VFD. Taki zasilacz monitoruje poziom napięcia wejściowego i w przypadku jego zaniku lub nagłego skoku przełącza się od razu na zasilanie z akumulatorów – przejście zajmuje od kilku do kilkudziesięciu milisekund. Choć zasilacze offline wydają się bardzo prostym rodzajem urządzeń zasilania gwarantowanego, w tej grupie można znaleźć kilka specjalistycznych modeli, przystosowanych chociażby do użytku z automatyką grzewczą (np. sterownikami pieców CO) czy innymi systemami automatycznymi, także tymi znanymi z tzw. „budynków inteligentnych” – przykładem tego typu UPS-a może być model SPECLINE.

Kolejną klasą są UPS-y „line-interactive” (VI), zazwyczaj bardziej zaawansowane od offline – w tej kategorii znajdziemy modele, które są dostosowane do zabezpieczania serwerów i bardziej skomplikowanej infrastruktury IT. W razie zaniku napięcia tego typu zasilacze zapewniają szybsze przełączenie na zasilanie z akumulatorów. Dzięki układowi AVR (automatycznej regulacji wartości napięcia) urządzenie może pracować w trybie sieciowym także w sytuacji lekkich wahań napięcia (spadków lub wzrostów), poprawiając jego wartość.

Z kolei zaawansowane zasilacze UPS do zastosowań specjalistycznych to w zdecydowanej większości klasa „on-line” (VFI), czyli z tzw. podwójnym przetwarzaniem energii. Oznacza to, że napięcie zasilające z sieci jest zamieniane na napięcie stałe, którym zasilane są akumulatory oraz falownik, przekształcający napięcie z powrotem na przemienne. Taki układ zapewnia całkowitą odporność sprzętu na jakiekolwiek zakłócenia z sieci – napięcie wyjściowe ma kształt niemal idealnej sinusoidy, co pozwala podłączyć do UPS-a praktycznie każde, nawet najbardziej wrażliwe urządzenie. Niektóre zasilacze on-line mogą działać w trybie tzw. pracy hybrydowej – polega ona na dostarczaniu energii do falownika jednocześnie z akumulatorów oraz z sieci podstawowej (w przypadku bardzo niskich wartości napięcia sieciowego), dzięki czemu zasilacz UPS wykorzystuje energię z sieci o nieodpowiednich parametrach, pokrywając pozostałą cześć zapotrzebowanej przez odbiorniki mocy z modułów bateryjnych.

Krok trzeci – zadbaj o bezpieczeństwo, oszczędność i łatwość eksploatacji

Współczesne specjalistyczne zasilacze awaryjne nie są jedynie zestawem akumulatorów z dołączonym przekształtnikiem i panelem sterowania. Szukając UPS-a, który sprawdzi się w naszej firmie, warto zwrócić uwagę na inne funkcje i parametry, które pozwolą wykorzystać dodatkowe możliwości takiego urządzenia w naszym budynku.

Bezpieczeństwo zasilania jest kwestią priorytetową, dlatego najważniejszymi elementami są oczywiście zabezpieczenia: modułów bateryjnych, termiczne, przeciążeniowe, przeciwzwarciowe i przeciwprzepięciowe. To one zapewniają zabezpieczenie odbiorników podłączonych do zasilacza awaryjnego przed nagłymi skokami napięcia, a własne bloki przed uszkodzeniami. Na wypadek zagrożenia ogniowego niezbędne wydaje się zabezpieczenie „EPO” (Emergency Power Off), które odłącza zasilacz i podłączone do niego odbiorniki, gdy z powodów bezpieczeństwa w budynku zostanie wyłączona instalacja elektryczna (np. przez straż pożarną). Bez tej funkcji mogłoby dojść do groźnej sytuacji, w której UPS rozpocząłby dostarczanie prądu do odbiorników w trybie autonomicznym już po kontrolowanym odłączeniu zasilania.

Eksploatacja specjalistycznego zasilacza UPS jest ułatwiona z jednej strony dzięki panelowi kontrolnemu LCD, a z drugiej – poprzez odpowiedni interfejs komunikacyjny, z opcjonalną kartą SNMP. Dzięki temu urządzenie może być dodatkowo zarządzane i monitorowane zdalnie, bądź z poziomu komputera, do którego jest podłączone.

Bardzo istotnym, ale często pomijanym lub wręcz ignorowanym, kryterium wyboru zasilacza są warunki gwarancji i serwisu. Jeśli decydujemy się na specjalistyczne, trójfazowe zasilacze awaryjne, warto porównać, który producent oferuje najdłuższe wsparcie gwarancyjne – może ono trwać nawet do 60 miesięcy (wtedy, z racji gabarytów urządzenia, serwis i naprawy przebiegają oczywiście w systemie on-site).

Inną funkcjonalnością, popularną szczególnie wśród przedsiębiorców szukających oszczędności, jest możliwość kompensacji mocy biernej przez UPS. Energia bierna nie jest użyteczną, związana jest z wytworzeniem określonych warunków fizycznych w układach bądź z gromadzeniem energii w polu elektrycznym lub magnetycznym. Dla większości polskich dostawców poziom pobranej energii biernej indukcyjnej w stosunku do czynnej nie powinien przekroczyć 40%, a pojemnościowej 0% (nie powinna być w ogóle pobierana). Po przekroczeniu tych wartości naliczane są opłaty za ponadumowny pobór energii biernej (trzykrotnie droższej od energii czynnej – użytecznej). Zasilacz UPS EVER POWERLINE GREEN 33 może kompensować nie tylko własną moc bierną, ale przede wszystkim moc bierną urządzeń z nim podłączonych równolegle do sieci (jest to unikatowa funkcjonalność, podlegająca patentowaniu). W zależności od mocy zasilacza UPS, funkcja kompensacji mocy biernej może oznaczać oszczędności od kilku do kilkudziesięciu tysięcy złotych w skali roku dzięki uniknięciu opłat za ponadumowny pobór energii biernej.

Ewentualnie – pomyśl o rozwiązaniu na warunki ekstremalne

W każdej specyfikacji producenckiej znajdziemy informacje o warunkach, w jakich UPS powinien pracować, aby osiągać maksimum sprawności. Co jednak, gdy wiemy, że potrzebujemy zasilacza o błyskawicznym czasie ładowania zasobników energii (przywrócenia gotowości do ponownego działania po rozładowaniu baterii), możliwości pracy w ekstremalnych temperaturach (od -40 do +60°C) czy wyjątkowo długiej żywotności? W takiej sytuacji warto zwrócić uwagę na model SINLINE EVOLUTION z superkondensatorem zamiast tradycyjnych akumulatorów. Znajdzie zastosowanie w tych miejscach, gdzie zasilacze UPS oparte na tradycyjnych rozwiązaniach mogą już nie wystarczyć. Przy dużej mocy zasilacza 1-2 kVA cykl ładowania jego zasobnika superkondensatorowego trwa nawet poniżej 3 minut, a żywotność superkondensatora producent ocenia na minimum 20 lat oraz 1000000 cykli ładowanie-rozładowanie. Pociąga to za sobą wyższą cenę, jednak obecnie takich możliwości nie daje żaden inny zasilacz awaryjny na rynku.

Podsumowując

Dzięki tym trzem krokom uda nam się określić, jaki typ zasilacza UPS byłby najlepszy dla naszego przedsiębiorstwa. Należy pamiętać, że podstawą do podjęcia jakichkolwiek decyzji musi być wnikliwe zastanowienie się nad potrzebami energetycznymi przedsiębiorstwa (oraz ich późniejsza analiza), także w dłuższej perspektywie czasowej. Jeśli przewidujemy inwestycje, poszerzanie działalności, zakup nowego sprzętu, to być może warto pomyśleć o tym już teraz, aby uniknąć dokupowania dodatkowego zasilacza w przyszłości. Znając zapotrzebowanie urządzeń na energię, wystarczy wybrać odpowiedni typ UPS-a według klas (offline, line-interactive lub online) oraz dobrać właściwe funkcje w celu zwiększenia bezpieczeństwa, oszczędności i łatwości eksploatacji (np. EPO, kompensacja mocy biernej, praca hybrydowa). Jeżeli jednak nie jesteśmy pewni, czy dobrze oceniliśmy poziom zabezpieczeń, których wymaga nasza firma, warto zdać się na pomoc specjalistów – najlepiej u samego producenta urządzeń.

Systemy zasilania EVER przeznaczone do zabezpieczenia serwerów i urządzeń infrastruktury IT >>> 

Gdzie kupić  >>>