Jednym z najważniejszych elementów uruchomionego przed kilkoma tygodniami Warsaw Data Center (WDC) firmy Web Corporation jest infrastruktura energetyczna, gwarantująca stałą dostawę zasilania dla urządzeń pracujących w centrum.

Obecnie centrum WDC wykorzystuje zasilacz awaryjny o wydajności 40 kVA. Firma wybrała jednak takie rozwiązanie, które umożliwi jej swobodne skalowanie wydajności zasilaczy awaryjnych - nawet do poziomu 360 kVA bez konieczności jednorazowego ponoszenia wysokich kosztów związanych z zakupem zasilacza dużej wydajności. Centrum pracuje obecnie korzystając z dwóch niezależnych źródeł zewnętrznego zasilania, doprowadzanych z dwóch podstacji energetycznych STOEN-u (Stołecznego Zakładu Energetycznego). W I kwartale przyszłego roku WDC wzbogaci się o własny generator spalinowy, który pozwoli centrum przetwarzania działać nawet wtedy, gdy awarii ulegną obydwa źródła zasilania zewnętrznego.

Najważniejszy etap wdrożenia

Kluczowy dla właściwej realizacji systemu podtrzymywania napięcia był etap projektowania systemu zasilania awaryjnego. WDC musiało przede wszystkim oszacować swoje zapotrzebowanie na prąd, a także zdecydować, jak długo zamierza podtrzymywać zasilanie urządzeń pracujących w centrum. "Wkrótce wyposażymy Data Center we własny generator prądu, dlatego od zasilaczy awaryjnych wymagamy tylko kilku minut podtrzymania napięcia" - mówi Grzegorz Brzeski, dyrektor WDC. Z tego samego powodu nie wymagano od zasilaczy awaryjnych podtrzymywania zasilania klimatyzacji oraz oświetlenia, w przypadku których dopuszczalna jest kilkuminutowa przerwa w pracy. "Te urządzenia przerywają pracę aż do czasu uruchomienia generatora" - twierdzi Grzegorz Brzeski.

W WDC założono, że na pojedynczą jednostkę szafy przemysłowej (w centrum pracują szafy o różnych wysokościach) przypada zapotrzebowanie na ok. 40 W energii, a cała szafa wymaga napięcia do 2 kW. Łącznie w całym WDC na powierzchni ok. 200 m2 pracuje ok. 130 szaf, z czego 72 są wykorzystywane na potrzeby koolokacji, czyli utrzymania serwerów na rzecz zewnętrznych klientów.

WDC rozważało wybór rozwiązania zasilania awaryjnego pochodzącego od jednego z dwóch producentów. "Ostatecznie zdecydowaliśmy się na ofertę firmy APC, której zaletą jest to, że posiada wszystkie niezbędne elementy do zbudowania kompleksowego systemu zasilania z wyłączeniem generatorów prądu" - wyjaśnia Grzegorz Brzeski. Dodatkowym czynnikiem, który zdecydował o wyborze APC, była pełna integracja z systemami informatycznymi.

Zasilacz bardziej sprawny

Przy aktualnym zapotrzebowaniu na zasilanie (włącznie z 30-proc. zapasem mocy) oszacowano je na maksymalnie 40 kVA, a przewidując znaczący wzrost tego zapotrzebowania w najbliższych miesiącach i latach, jedynym rozwiązaniem z oferty APC, które można było zastosować w WDC, był trójfazowy zasilacz awaryjny z serii Silcon. WDC wybrało model Silcon DP340, zapewniający wydajność 40 kVA. "Zaletą tej rodziny produktów, bardzo istotną w naszym przypadku, jest możliwość stopniowania inwestycji" - mówi Grzegorz Brzeski. Zasilacze DP340 można bowiem łączyć równolegle, dostawiając kolejnych osiem takich jednostek, co pozwala zwiększyć ich łączną wydajność do 360 kVA.

O wyborze Silcon DP340 zdecydowało również jeszcze jedno, bardzo ważne dla WDC, kryterium. Urządzenie to wykorzystuje mechanizm tzw. konwersji delta, który znacznie podnosi sprawność zasilacza w porównaniu z tradycyjnymi zasilaczami, stosującymi podwójną konwersję (takie również znajdują się w ofercie APC). Sprawność to parametr okreś-lający, jaki procent energii zasilacz przekazuje podłączonym do niego urządzeniom, a także ile zużywa na własne potrzeby. Sprawność zasilaczy Silcon wynosi ok. 96-97%, podczas gdy sprawność tradycyjnych zasilaczy o podwójnej konwersji jest o ok. 5% niższa. Dzięki temu Silcon zużywa znacznie mniej energii na własne potrzeby i, co za tym idzie, wydziela mniej ciepła. "W przypadku takich jednostek, jak WDC, zużywających bardzo dużo prądu, te oszczędności są już znaczące" - mówi Grzegorz Brzeski. Według szacunkowych obliczeń, koszt utrzymania zasilacza z podwójną konwersją po pięciu latach równy jest kosztowi jego zakupu, podczas gdy analogiczny koszt zasilacza z mechanizmem konwersji delta wynosi ok. 15% ceny zasilacza po upływie tego samego okresu (obliczenia obejmują koszt eksploatacji klimatyzacji).

Konwersja delta jest istotna dla WDC z jeszcze jednego powodu. "Nasza serwerownia znajduje się w podziemnych pomieszczeniach byłego skarbca NBP i musimy stale odprowadzać z niej ciepło. Dzięki temu, że zasilacz ten wytwarza mniej ciepła niż tradycyjne, mogliśmy zastosować mniej wydajniejszą, a co za tym idzie - tańszą w zakupie i utrzymaniu, klimatyzację" - twierdzi Grzegorz Brzeski.

Inne elementy układanki

Zasilacz Silcon nie jest jedynym elementem zwiększającym bezpieczeństwo systemu zasilania WDC. Innymi kluczowymi elementami są: tzw. załącznik sieci rezerwowej (ZSR) oraz urządzenie Service By-pass Panel (SBP) firmy APC. Pierwsze z tych urządzeń dokonuje automatycznego przełączenia pomiędzy wszystkimi dostępnymi źródłami prądu. Obecnie są to dwa niezależne źródła miejskie, a docelowo będzie to również lokalny generator spalinowy. Dołączenie generatora wymusi jednak kaskadowe podłączenie (patrz rysunek) kolejnego załącznika ZSR, gdyż każde z takich urządzeń jest wyposażone tylko w 2 porty wejściowe i port wyjściowy.

Service By-pass Panel to urządzenie umożliwiające całkowite wyłączenie zasilacza Silcon (przez który w normalnej sytuacji stale przepływa prąd, a to uniemożliwia jego wyłączenie w celach serwisowych) bez przerywania nawet na chwilę dostarczania prądu do urządzeń końcowych. Procedura taka polega na tym, że w momencie rozpoczęcia przełączania urządzenie SBP synchronizuje się z zasilaczem - tak by sinusoida przepływającego przez oba urządzenia prądu była identyczna i w momencie jej przechodzenia przez punkt zero następuje przełączenie przepływu prądu z zasilacza na omijający go obwód By-pass. Synchronizacja obu urządzeń jest dokonywana za pośrednictwem dedykowanego łącza pomiędzy zasilaczem Silcon a urządzeniem SBP.

Kolejnym elementem systemu zasilania jest rozdzielnia odpowiedzialna za dystrybucję prądu do wszystkich szaf pracujących w Data Center. Do każdej z nich są doprowadzone 2 kable energetyczne, podłączone do standardowej listwy zasilającej, zawierającej 5 gniazd, lub do specjalnej listwy APC Master- Switch. Listwa MasterSwitch - wyposażona w 8 gniazd zasilających - oferuje ciekawą funkcję, umożliwiającą administratorowi systemu zasilania zdalne odcięcie dopływu prądu do określonego gniazda. "Funkcja ta może być szczególnie przydatna dla naszych klientów, umożliwiając im w krytycznych sytuacjach zdalne wyłączanie i włączanie serwerów bez konieczności osobistej wizyty w Warsaw Data Center" - mówi Grzegorz Brzeski.

Przydatne funkcje

Rozwiązanie APC udostępnia wiele interfejsów administracyjnych, co jest kluczowe dla administratorów systemu informatycznego, odpowiedzialnych również za nadzór nad poprawnością pracy zasilacza awaryjnego. "Podstawowe monitorowanie jest realizowane podczas okresowych obchodów Data Center, kiedy to operatorzy wizualnie sprawdzają, czy urządzenie funkcjonuje w normalny sposób" - wyjaśnia Grzegorz Brzeski. Poza tym zasilacz jest monitorowany za pomocą aplikacji do zarządzania infrastrukturą informatyczną (z wykorzystaniem protokołu SNMP) oraz przeglądarek WWW (funkcja ta jest szczególnie przydatna w sytuacji zarządzania pracą urządzeń APC MasterSwitch).

Raz w tygodniu zasilacz Silcon wykonuje własną, wewnętrzną procedurę testową, sprawdzającą poprawność pracy wszystkich układów elektronicznych, a także weryfikującą parametry wszystkich 128 baterii wchodzących w jego skład. Wyniki tych testów są zapisywane w pamięci urządzenia i zgrywane przez serwisantów podczas każdej ich wizyty w Data Center. Dane te, analizowane w odniesieniu do wyników archiwalnych z poprzednich odczytów, umożliwiają określenie tendencji pracy poszczególnych komponentów zasilacza i ewentualnie wskazanie, które baterie będzie trzeba wymienić, gdyż ich parametry w znaczący sposób się pogarszają.

"Istotną cechą zasilacza Silcon jest możliwość jego przeciążenia nawet do 200% nominalnej wydajności w maksymalnym czasie do 1 minuty" - wyjaśnia Grzegorz Brzeski. Chociaż rozwiązanie takie w znaczący sposób przyczynia się do wyczerpania zgromadzonego w bateriach zapasu prądu (standardowo wystarczającego przy maksymalnym obciążeniu Data Center na ok. 7-8 min), to pozwala podtrzymać przez krótki czas zasilanie również w warunkach chwilowego, bardzo dużego zapotrzebowania przekraczającego wydajność urządzenia. "Nie obawiamy się jednak takiej sytuacji, gdyż w naszych wyliczeniach wzięliśmy pod uwagę duże zapasy i zastosowaliśmy energooszczędne serwery zmniejszające rzeczywiste zapotrzebowanie na prąd" - twierdzi Grzegorz Brzeski.

Generator

Chociaż zakup generatora prądu jest dopiero planowany, właściciele WDC dokładnie wiedzą, jakiego typu urządzenie jest im potrzebne. W I kwartale przyszłego roku zamierzają oni zakupić generator o mocy ok. 700 kVA, który w awaryjnych sytuacjach będzie dostarczać energię niezbędną do pracy systemu informatycznego, klimatyzacji oraz oświetlenia. Zanim jednak zostanie on zakupiony, przedstawicie- le WDC muszą odpowiedzieć sobie na wiele pytań.

"Generator musi być fizycznie poza naszym obiektem i spełniać wszystkie normy dotyczące maksymalnego poziomu hałasu, emisji spalin itp. Istotne jest, by jego silniki były stale utrzymywane w temperaturze umożliwiającej natychmiastowy rozruch, tzn. w ciągu kilkudziesięciu sekund. Jest to szczególnie trudne w warunkach zimowych, gdy zewnętrzne temperatury są niskie - dlatego też generator powinien być ciągle podgrzewany gorącą wodą" - mówi Grzegorz Brzeski. WDC będzie musiało również wybudować komin do odprowadzania spalin (siedziba firmy znajduje się bowiem w centrum Warszawy).

Kolejną istotną kwestią jest właściwe zaplanowanie pojemności zbiorników na paliwo wykorzystywane do pracy generatora. "Jest to tak naprawdę problem logistyczny. Nie chcemy budować dużych zbiorników, bo to wymagałoby ogromnych inwestycji w zakup gruntu w centrum Warszawy, ale chcielibyśmy mieć zapewnione stałe, częste dostawy ropy w sytuacjach awaryjnych. Trudno jednak wymusić na krajowym dystrybutorze paliw gwarancję dostawy dziesiątek tysięcy litrów paliwa w określonym czasie" - wyjaśnia Grzegorz Brzeski.