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部署模組化UPS 機房能效陡升

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今時今日,不斷電系統需同時肩負緊急備援、維繫電力品質,乃至優化機房能源使用效率等諸多重任,堪稱是最關鍵的企業機房設施。來源:DatacenterDynamics
今時今日,不斷電系統需同時肩負緊急備援、維繫電力品質,乃至優化機房能源使用效率等諸多重任,堪稱是最關鍵的企業機房設施。來源:DatacenterDynamics

論及機房設備,無庸置疑,不斷電系統(Uninterruptible Power Supply;UPS)肯定稱得上最為重要的項目,因為供應IT設備的電源發生異常中斷或電流不穩等情事時,即需倚靠UPS肩負起暫時緊急供應電源之責任,以避免系統或資料發生毀損。

一般人的既定印象,不斷電系統扮演的角色,無非就在於緊急狀況之備援;舉例而言,以往不乏有若干突如其來的電力事件,比方說高架電力線被誤觸,或者道路施工不慎挖斷電纜等,都造成讓人猝不及防的斷電事故,釀成企業的重大損失。

值此時刻,企業便可仰賴不斷電系統,在輸入電源中斷之際即刻供應電力,另於出現諸如電壓下陷、電壓突波、尖波、雜訊干擾、諧波失真、高低電壓暫態等電源不穩定之時,亦可適時發揮穩壓、濾除雜訊或防雷擊等重大功能,藉此為所有前端使用者提供穩定且優質的電力,順勢避免IT設備蒙受不必要的傷害;因此若說UPS是企業機房或IT設備的重要守護者,理應不為過。

換言之,企業意欲維繫資料中心基礎設施的可靠性,一切作為,均可從選用合宜的UPS為出發點;惟企業必須留意,一套合宜的UPS系統,如果能恰如其分地扮演機房電力守護神角色,發揮緊急備援、維繫電力品質等重大功能,其實只能算是勉強及格、而非特優。

那麼UPS系統除了善盡上述責任外,還需具備何等本領,才足堪協助企業應付現今乃至於未來之諸多需求?首先,UPS必須能夠在企業追求節能減碳的過程中,發揮更強的推波助瀾力道,至於具體的實踐方式,無非就是「輕載高效」。

高低負載皆具良好效率已成必然要件

什麼是輕載高效?簡單來說,就意謂著不斷電系統即使處在低負載情況下,也可保持良好的效率,因此幾年前開始有廠商喊出諸如「IT load 35%、UPS效率96%」等訴求,也正是在訴說輕載高效這件事。業者指出,一般而言,現今絕大多數廠牌的UPS設備,要想在高負載前提下維持高效率,普遍並非難事,然而隨著負載走低,系統效率未必能停留在高檔,徒然形成較大的能源轉換浪費。

因此當前最易獲得企業用戶青睞的UPS機種,不管處在高負載或低負載量,皆一律維持優異運作效率,唯有如此,才更能幫助企業降低日常維運成本。

究竟UPS運轉效率的高低,對於企業而言有多麼重要?業者解釋,當前一般三相式AC-AC不斷電系統,滿載最佳效率大約在90?92%之間,看似不算差,但必須留意這不過是市電從交流轉成直流、進入電池後再逆變為交流的電力品質確保過程,需要犧牲8?10%電力,惟此後當UPS將電力輸送到配電櫃(PDU)之際,除將立即產生1%配電損失外,亦將因為啟動變壓器的緣故,再形成1.5?2%損失,而最終進入Server PSU時,又將依慣例蒙受10%損失,故而總體電力耗損絕非8?10%,實已逼近20%大關,對企業來說,等於有5分之1電力平白消失,還得為此支付電費,難免心不甘情不願,卻又莫可奈何。

然而只要採用逾95%的高效率三相AC/AC不斷電系統,就可望能減少3?5%電力耗損,經由日積月累、聚沙成塔,反應在電費上的節省效果,理當極為可觀;另外如果再搭配變壓器配置規模的縮小,減少約1%耗損,即可將整段電力供應歷程的耗損比例,壓低在14%以下,足足較一般情況少掉5?6個百分點,必然有助於省卻莫大開銷。

如針對一台轉換效率達92%的不斷電系統,在將100KW電力輸送至伺服器端的過程中,將會造成19KW的電力耗損,此時若維持相同的變壓器結構不斷,而將UPS換置為具備96%轉換效率%的機種,則電力供應過程所產生的耗損,可望驟降為15.5KW耗損,相當於每小時減少耗電3.5度,累計一整年即可省下30,660度,若以台電平均每度新台幣3元電價估算,便等同於節省9萬餘元電費成本,效益顯而易見。

模組化不斷電系統  迎合雲端大數據潮流

當然,光是訴諸高效率,還不足以道盡新一代不斷電系統所應具備的內涵,另外更重要的一點,便在於「模組化」;綜觀近年來,模組化UPS已明顯取代傳統單機式機種,蔚為企業首選標的,其原因無它,便是考量虛擬化、雲端運算、行動化乃至大數據等應用浪潮席捲,致使IT設備負載變動頻仍,面對IT環境充滿高度不確定性,欲於總體持有成本最小化的前提下,充分滿足IT系統的負載需求,走向模組化UPS,讓企業可隨電力需求而動態擴充,絕對是必然的大勢所趨。

事實上,針對電力需求的擴充,以往也不乏有業者提出並聯式UPS的做法,也就是說,假使企業一開始僅佈建10台伺服器,可以先購置20KVA容量的UPS單機,未來若再追加佈建下一批10台伺服器, 此時即可隨之再增設20KVA容量的UPS,從而將前後UPS單機予以並聯,表面看來,似乎也有循序漸進的擴充路徑。

然而並聯式UPS雖然將不同單機並聯在一起,但各機器仍偏向獨立運作,在此情況下,只要並聯的台數愈多,便會形成更多次數的轉換,因而使得效能漏失情況更趨顯著;至於模組化UPS,則是一反過往並聯式UPS任由各機體獨立運作的思維,而是深度整合各台單機的所有配備,唯有如此,才能真正做到化眾為一,如願形塑成為單一大功率UPS,也將系統轉換頻率濃縮為一次,確使效能耗損現象降至最低地步。

業者表示,如果企業想要建立N+1的UPS備援機制,在並聯式UPS前提下,便需要購置兩台相同容量的UPS,譬如200KVA+200KVA、或100KVA+100KVA,始可並聯備援,但若是以相同的100KVA容量需求而論,在模組化UPS前提下,只消憑藉6個20KVA模組即可滿足所需,一來一往之間,配置容量足足少掉4成之譜,堪可產生莫大的成本撙節效應。

值得一提的是,「智慧化系統管理」亦已成為新一代UPS必備特質。不可諱言,為使UPS電源充分發揮功能,企業管理者實有必要對其善盡管理與維護之責,實現UPS的遠端監控、乃至於網路化管理,唯有如此才能從容駕馭所有突發事故;在此情況下,配置網路管理功能,已成為UPS系統不可或缺的基礎要件,期使用戶端管理者可藉由智慧管理軟體與IT管理系統之整合,為企業提供從用電到電池與其他元件之狀態資訊。

一旦管理者確切了解設備運行時的電力環境,同時也徹底掌握UPS的作業狀態,便能夠善用UPS的電力供應時間,好整以暇地在UPS結束供電之前,確使所有電腦設備,得以在完成關鍵資料備份後加以正常關機,以避免設備驟然斷電而致壽命急遽減損,同時避免交易資料備份不及而徒增營運風險;除此之外,借助UPS的完善保護功能,亦可協助各項電腦設備啟動後備電源,儘可能將運作中斷時間壓低至微乎其微境地,確保重要應用服務恆常運行。

而為了力求將無謂電力耗損降至最低,一些新型態UPS開始應運而生,譬如直接以高壓直流供電,抑或採取旁路式設計,本身不再做交直流或逆變等轉換,凡此種種,皆可讓末端Server PSU無需再歷經AC/DC轉換,因而達到省電效果。

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