Sprawność zasilaczy UPS

Sprawność zasilacza UPS określa się dla obciążenia znamionowego, stosując poniższy wzór:

Wysoka sprawność, ze względu na ciągły charakter pracy zasilacza UPS, jest bardzo istotnym parametrem, który powinien być brany przy jego zakupie.

Zasilacze typu VFI (Voltage Frequency Independent - przetwarzanie niezależne od parametrów napięcia i częstotliwości wejściowej) są produkowane ze średnią sprawnością na poziomie ok. 90%, z czego wynika, że przy pełnym obciążeniu straty jednostki sięgają ponad 10% mocy dostarczanej do UPS-a. Straty emitowane do otoczenia w postaci energii cieplnej zmuszają do zwiększenia mocy układów chłodzenia, co w konsekwencji skutkuje zużyciem dodatkowej energii. Niska sprawność urządzeń UPS powoduje - poza oczywistymi kosztami związanymi z ich eksploatacją - także wzrost kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych urządzeń klimatyzacyjnych. Biorąc pod uwagę tylko roczne koszty eksploatacji, system zasilany wysoko wydajnym UPS-em pozwala na zaoszczędzenie ponad połowy kosztów w odniesieniu do systemu zasilanego z typowych urządzeń o sprawności ok. 90%.

Zasilacze UPS najczęściej są urządzeniami pracującymi non stop, w związku z tym proces tracenia energii jest zjawiskiem stałym i w skali zależnym od ich poziomu obciążenia. Nieoptymalny dobór UPS-ów pod względem poziomu obciążenia oraz sprawności skutkuje zwiększaniem nakładów inwestycyjnych i eksploatacyjnych systemów chłodzenia. Korzystanie z urządzeń UPS o wysokiej sprawności jest jednym z podstawowych kryteriów optymalnego projektowania nowoczesnych centrów obliczeniowych.

Line interactive czy VFI?

Coraz częściej do zabezpieczania i podtrzymywania ciągłości zasilania urządzeń komputerowych oraz serwerowych stosuje się UPS-y wykorzystujące technologię sinusową line interactive lub delta conversion. To atrakcyjne alternatywy dla technologii VFI.

Dzięki braku konieczności dwukrotnego przetwarzania całej energii w trybie pracy z sieci, zasilacze charakteryzują się wysoką sprawnością (bliską 100%) przy obciążeniu znamionowym. Technologia line interactive praktycznie eliminuje zjawisko strat podczas normalnej pracy, a tym samym emisję ciepła. W razie braku zasilania z sieci, system line interactive gwarantuje uzyskanie napięcia sinus podczas pracy na baterii, tak jak UPS korzystający z technologii double conversion. A to oznacza pełną stabilizację napięcia niezależnie od tego, czy urządzenie czerpie energię z sieci zasilającej, czy korzysta z baterii. W technologiach line interactive oraz delta conversion brak jest jednak możliwości korygowania częstotliwości w trybie pracy z sieci, a także cechuje je niższa zdolność do korygowania zakłóceń w stosunku zasilaczy VFI. Kiedy jednak mamy do czynienia z typowymi zakłóceniami w sieci elektroenergetycznej, technologia line interactive stanowi wystarczającą ochronę i znacząco zmniejsza zużycie energii elektrycznej, a tym samym wydzielanie ciepła, którego odprowadzenie również sporo kosztuje.

Metody zwiększania sprawności energetycznej data center

W szczegółowych kwestiach związanych z optymalizacją poszczególnych systemów warto zwrócić się do specjalistycznych firm, lecz dział IT powinien również być aktywnym uczestnikiem tych działań.

Pierwszym krokiem na drodze do zmniejszenia kosztów zużycia energii elektrycznej jest inwentaryzacja posiadanych urządzeń i stopnia ich wykorzystania. Następnym - stworzenie maksymalnie efektywnej konfiguracji urządzeń systemu teleinformatycznego oraz infrastruktury fizycznej - głównie systemów zasilania i chłodzenia.

Aby poprawić wydajność energetyczną centrów w zakresie chłodzenia, warto przeprowadzić analizę termiczną obiektu. Dzięki temu można określić miejsca o podwyższonej temperaturze oraz punkty, gdzie zwiększenie temperatury wynika z czynników zewnętrznych, np. słońca. Wnioski z analizy ułatwią rozmieszczenie urządzeń w taki sposób, by zapewnić im uzyskanie optymalnych warunków chłodzenia. Warto też zastosować technologię wirtualizacji, która pozwala zredukować liczbę używanych serwerów, a więc potencjalnych źródeł ciepła.

W celu ograniczenia zużycia energii przez systemy zasilania koniecznością wydaje się wykorzystywanie nowoczesnych, wysoko wydajnych bezprzerwowych zasilaczy UPS. Ich sprawność sięga ponad 90%, to jest o ok. 15% więcej niż w przypadku typowych UPS-ów. Zasilacze nowej generacji wykorzystują technologie VFI bądź line interactive i są wyposażane w falowniki, w których zastosowano hybrydową technikę tranzystorową MOSFET/IGBT. Falowniki pozwalają na redukcję strat o 50% w stosunku do poprzednio stosowanych rozwiązań.

Do zwiększenia sprawności systemu zasilania stosuje się również UPS-y skalowalne, przy użyciu których można lepiej dopasować moc zasilacza do aktualnego obciążenia; sprawność UPS-ów zależy bowiem od obciążenia.

Podsumowanie

Wzrastające koszty utrzymania coraz bardziej wydajnych systemów teleinformatycznych, lecz wymagających coraz bardziej rozbudowanej infrastruktury zasilania oraz skuteczniejszego chłodzenia centrów przetwarzania danych, zmuszają do szybkiego podjęcia kroków pozwalających na ograniczenie poboru energii - tym bardziej, że prognozy mówią o dalszym wysokim wzroście jej kosztów.

Aby zmniejszyć zużycie energii elektrycznej przez centrum przetwarzania, należy dokonać analiz, przeprowadzić stosowne zmiany konfiguracyjne oraz wyposażyć swój system w maksymalnie wydajną energetycznie infrastrukturę.

Największy udział w powstawaniu strat energii mają systemy zasilania oraz chłodzenia, dlatego też zastosowanie wysoko wydajnych zasilaczy UPS czy przetwornic oraz dedykowanych systemów chłodzenia pozwala na znaczące ograniczenie ponoszonych kosztów utrzymania. Przy zakupie nowych UPS-ów warto wybierać produkty o wysokiej sprawności, co daje wymierne oszczędności i zmniejsza zużycie energii.