مرکزداده مطالب ویژه مقالات نقد و بررسی

مقایسه ی کیفی کاربردهای UPS نیوتنی دیزلی ( DRUPS ) و UPS استاتیکی در مراکز داده

DRUPS مقایسه
DRUPS UPS

 مقدمه

در برخی از گزارش های منتشر شده اخیر مدعی شده اند که  بکاربردن سیستم [DRUPS [1 در شبکه توزیع ۲۳۰ ولت بهترین راه‌کار  در سرمایش مرکز داده ها و مصارف IT به شمار می رود. اما اگر جزییات این مقایسه ها را موشکافانه بررسی کنید متوجه می شوید که اغلب آن ها فاقد نگاه واقع بینانه و بعضا مغرضانه  هستند. این مقایسه‌ها اغلب بر مبنای UPS های استاتیکی بسیاری قدیمی صورت گرفته که دارای منحنی بهره وری ضعیف و مدت زمان پشتیبانی باتری طولانی بوده و از سوی دیگر، قادر به توضیح چگونگی طراحی های مدل افزونگی، که عموما در زیرساخت مراکز حساس و حیاتی به کار رفته نیستند.

در ادامه لیستی از باورهای نادرست رایج و توضیحات مربوط به آن آورده شده است:

باوراول- بهره وری بالاتر سیستم :

  • معمولا ادعا می شود که سطح بهره وری در DRUPS بسیار بالاتر از بهترین USP های استاتیکی موجود در بازار می باشد. این قیاس ها معمولا بر اساس UPS قدیمی با تکنولوژی سویچینگ[2]SCR – نوعی یکسو کننده سیلیکونی – صورت گرفته است. در بهترین حالت خود، دارای منحنی بازدهی بسیار ضعیف 92% (بالاترین مقدار روی منحنی) است.
  • امروزه UPS های استاتیکی متداول و موجود در بازار می توانند تا 97.6% بازدهی واقعی داشته باشند که هم اندازه با بهترین DRUPS های امروزی می باشد. به طور مثال،Symmetra MW  اشنایدر، تحت بارگذاری 25% نیز، 95% بهره وری دارد که بالاتر از DRUPS رایج است.
  • در این مقایسه های منتشر شده عموما، میزان بهره­وری در بارگذاری نسبی اعلام نمی شود. از آنجا که UPS ها در مراکز داده تقریبا همواره با مصرف بسیار کمتر از مصرف کامل خود عمل می کنند، مد نظر قرار دادن مصرف جزیی در مقایسه‌ها نتیجه مفیدتر و واقعی تری به دنبال خواهد داشت.

باور دوم-DRUPS ها به سادگی توسعه پذیرند:

  • با اینکه با افزودن واحدهای اضافی، می توان DRUPS ها را گسترش داد ولی آن ها معمولا به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر از سایز معمول خود ساخته می شوند تا برای مصارف احتمالی آینده آمادگی داشته باشند. در واقع این امر ناشی از عدم انعطاف‌پذیری و تعداد محدود گزینه ها از نظر ظرفیت است. علاوه بر آن که DRUPS نه ماژولار و نه به خوبی توسعه­پذیر بوده، پیش هزینه های آن نیز در قیاس با سیستم UPS استاتیکی بالاتر است.
  • با توجه به طیف وسیع تر ظرفیت های قابل تامین UPS استاتیکی می توان واحدی را انتخاب کرد که ظرفیتِ نصب شده ی آن، به مصرف طراحی IT در هر مرحله زمانی از چرخه عمر پروژه بسیار نزدیک تر باشد. با اتخاذ ‘استراتژیِ برآورد دقیق’، صاحبان مراکز داده  قادر خواهند بود فقط به میزان مصرف خود هزینه پرداخت کرده و به آسانی با تغییرات بازار خود را وفق دهند.

باور سوم- صرفه جویی 30 تا 40 % از متراژ سایت:

  • این عقیده که UPS استاتیک بسیار بیشتر از DRUPS فضا اشغال می کند، خیلی هم صحیح نیست. درصد فضای اضافی اشغال شده توسط UPS استاتیک در قیاس با DRUPS در بیشتر موارد به طور اغراق آمیزی بیشتر نشان داده شده است.
  • عموما محاسبه متراژ مورد نیاز بر اساس مدت زمان باتری پشتیبان UPS استاتیک در 15 دقیقه (یا بیشتر) بوده که منجر به تصاحب فضای بیشتری می شود. به همین دلیل این مقایسه عادلانه نیست چرا که DRUPS عموما تنها 8 تا 12 ثانیه زمان قابلیت عبور ایجاد کند. (با فرض اینکه ژنراتور وارد مدار نشود)[3] همچنین باید توجه داشت که محاسبه ی فضا اغلب بر اساس باتری های نوع VRLA سرب اسید صورت گرفته و باتری های لیتیومی 50 تا 80% کمتر از VRLA فضا می گیرند.[4]
  • بسته به کاربرد و روش طراحی به کار رفته، مواردی وجود دارند که در آنها ممکن است فضای مورد نیاز برای DRUPS بیشتر از UPS های استاتیک باشد.

باور چهارم- به دستگاه های تهویه هوا نیازی نبوده و در نتیجه انرژی کمتری مصرف می شود.

  • UPS های استاتیک به دستگاه های تهویه هوا نیاز داشته تا شرایط محیط داخلیِ مورد نیاز برای افزایش عمر باتری ها را تنظیم و متعادل کند. با این وجود، این ادعا که استفاده از DRUPS میتواند انرژی بیشتری نسبت به UPS های استاتیکی ذخیره کند نیز به نوعی نادرست خواهد بود چرا که مقایسه می بایست بر اساس تمامی عملکرد سیستم صورت گرفته و تنها بر یک عضو از سیستم تمرکز نکند. در نگرشی کل گرا، DRUPS ها انرژی بسیار بیشتری در قیاس با سیستم های UPS استاتیکی مصرف می کند چرا که اگر تحت شرایطی مصرف جزیی کار کنند، هدر رفت انرژی بالاتری حتی تا 50% خواهد داشت.

باور پنجم- بافر حرارتی” بسیار پیچیده و گران است.

  • در مراکز دارای UPS استاتیک، به کارگیری سیستم تامین و ذخیره‌ی برودتی جهت اطمینان از سرمایش مداوم ، امری رایج است. این بافر حرارتی در واقع بسیار ساده عمل می کند. داشتن یک بافر حرارتی به معنای داشتن آب خنک کافی در لوله ها یا در مخزن ذخیره سازی بوده که در زمان قطع برق ، از بالا رفتن درجه حرارت هوای اتاق UPS و باتری جلوگیری می کند تا با به کار افتادن دیزل ژنراتور – برق جایگزین- ، تجهیزات سرمایش دوباره به کار افتند. از منظر هزینه، شما می بایست تمامی هزینه های سیستم را در نظر گرفته تا مانند برخی از مقایسه‌ها ناقص، تنها به هزینه ی قسمتی از سیستم بسنده نکنید.

تحلیل های آورده شده در این مقاله، هر یک از این باورها را مورد بررسی قرار خواهند داد. با فرض اینکه هر دو سیستم DRUPS و UPS استاتیک با افزونگی زیرساخت الکتریکی 2N برای مصارف فاوا و سرمایش طراحی شده اند. هرچند که UPS استاتیکی از یک سیستم بافر حرارتی جهت اطمینان از سرمایش مداوم نیز بهره می برد.

این مقاله، تحلیلی مبتنی بر حقیقت و واقع بینانه ارائه داده که امکان تصمیم گیری آگاهانه با توجه به مقدار هزینه ی سرمایه، بهای تمام شده [5](TCO)، هزینه نگهداری و سطح اشغال حاصل شود.

روش پژوهش و فرضیات

طراحی مرجع در این تحلیل با افزونگی متداول 2N فرض شده است. (به متن داخل کادر مراجعه شود.) متوسط ظرفیت مصرف IT 6 kw هر رک  و جمعا 500 رک IT در نظر گرفته شده است. جمعا مصرف کلی 3 MW خواهد بود.

امروزه در مراکز داده، یکی از چالش های پیش رو افزایش در متوسط ظرفیت رک و  مصارف با ظرفیت بالاتر است. علاوه بر افزایش در ظرفیت، انجمن آمریکایی مهندسین گرمایش، برودت و تهویه مطبوع (ASHRAE) توصیه های خود در زمینه محدودیت درجه حرارت را در سال های اخیر بسط داده که منجر به تشویق برخی در جهت افزایش درجه حرارت هوای ورودی و در نتیجه افزایش ساعات صرفه جویی برق با کمک بهینه ساز شده است. پس اتاق­های تمیز[6]  و سالن های فاوا، نیازمند سیاستی در قبال خطر افزایش بیش از حد دما هوا در زمان قطع برق هستند. این استراتژی می بایست در مدت زمان قطع برق تا شروع به کار ژنراتورها و بالعکس، سرمایش مورد نیاز دستگاه های حیاتی مرکز داده را تضمین کند. این مدت شامل زمان بازگذاری مجدد چیلرها نیز می شود.

دو استراتژی رایج در نگهداری خنک کننده های هوا در زمان قطع برق که توسط طراحان مراکز داده به کار رفته ، عبارتند از:

  • سیستم ذخیره ی برودتی ( مخزن بافر آب یخ و افزودن UPS های استاتیکی برای فن ها/پمپها و کنترل کننده ها)
  • تمامی سیستم سرمایش از DRUPS تغذیه شوند.

خلاصه‌ای از فرضیات طراحی

·         مصرف فاوا 3MW، 500 رک با توان متوسط 6kW در رک

·         بار سرمایشی محاسبه شده 945 RT

·         سیستم چیلر آب خنک N+1

·         دمای سیستم چیلر CHW بین 8-15°C

·         ژنراتور نوع Canopy/کانتینری

·         UPS استاتیک

o       دو UPS موازی 1600kVA Symmetra MW در مصرف فاوای 2N

o       UPSهای  400kW  Symmetra PX در بار سرمایش 2N

·         DRUPCها:

o       DRUPS ولتاژ ضعیف از نوع Canopy/کانتینری

o       دو DRUPS موازی 2000kVA در بار فاوای 2N

o       DRUPS 1670kVA در بار سرمایش 2n

·         مقایسه‌ و محاسبه‌ی TCO تنها بر تجهیزات برق که از تمام مراکز داده پشتیبانی می‌کنند، تمرکز دارد.

·         محاسبات اصلی بر مبنای دلار سنگاپور صورت گرفته و با استفاده از نرخ تبدیل 1$ سنگاپور معادل 0.7135 USD، به دلار آمریکا تبدیل شده است.

 

اندازه ی مخزن بافر در ذخیره ی برودتی به قدری است که بتواند تا پیش از آنکه درجه حرارت آب خنک در تجهیزات به بالاتر از حد مجاز برسد، زمانِ تحمل – تا 8 دقیقه –  را فراهم آورد. UPS های استاتیکی پشتیبانی لازم برای پمپ های آب خنک، سیستم های کنترل کننده چیلر، CRAC ها (تهویه مطبوع سالن کامپیوتر) و فن کویل را فراهم می آورد. این امر موجب پایداری تا زمان شروع به کار سیستم های جایگزین برق – دیزل ژنراتور- می شود.

امروزه مدت زمان پشتیبانی باتری[7] که همان مدت زمانی است که UPS  می تواند تا برقراری دوباره­ی جریان برق، با کمک باتری به کار خود ادامه دهد، در UPS های استاتیکی 5 دقیقه بوده که در اکثر مراکز داده مورد قبول است. حتی بسته به مدل UPS ، می توان جهت کاهش هزینه ی سرمایه و صرفه جویی در فضا، زمان پشتیبانی را کوتاه تری نیز انتخاب کرد. البته 5 دقیقه، برای پوشش زمان شروع به کار ژنراتور، سرعت گرفتن با احتساب زمان تاخیر در کلیدهایATS ، مناسب و کافی است.

در معماری DRUPS، تمام سیستم سرمایش و تجهیزات IT توسط DRUPS پشتیبانی می شوند. به خاطر داشته باشید که   UPS های استاتیکی، تنها از برخی دستگاه های مکانیکی و الکتریکی حیاتی، پشتیبانی می کنند؛ مانند پمپ های آب خنک، کنترل کننده چیلر ،  CRAC (تهویه مطبوع سالن کامپیوتر) و واحدهای فن کویل. در DRUPS، معمولا 8 تا 12 ثانیه برای پوشش زمان شروع به کار دیزل ژنراتور متصل به DRUPS کافی است.

برای مشاهده ی تمام پارامترها و پیش فرض های طراحی به کار رفته در این تحلیل، به متن داخل کادر فوق مراجعه شود. هر یک از قسمت های زیر نتایج مقایسه‌ها بین هزینه ی سرمایه، بهره وری سیستم UPS، هزینه نگهداری، سطح اشغال و بهای تمام شده را به تفصیل توضیح خواهد داد. نمودار طراحی شماتیک 2N در زیر نشان داده شده است. شکل 1 نمایانگر معماری ای است که در آن تمامی مصرف تجهیزات IT و خنک کننده ها توسط DRUPS تامین می شود.

 

شکل 1: طراحی 2N با استفاده از DRUPS با کاربرد IT و سرمایش (در مرکز داده)
شکل 1: طراحی 2N با استفاده از DRUPS با کاربرد IT و سرمایش (در مرکز داده)

در شکل 2 ، تمامی تجهیرات IT و سرمایش (که شامل پمپ های آب خنک، کنترل کننده های چیلر، CRAC(تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر) و واحدهای فن کویل بوده) توسط سیستم UPS استاتیکی پشتیبانی می شود.

مخزن بافر نیز جهت ذخیره ی آب خنک به کار گرفته می شود تا اطمینان حاصل شود که در زمان قطعی برق، تا به کار افتادن منبع تغذیه جایگزین، توان سرمایش کافی وجود خواهد داشت.

شکل 2: طراحی 2N با استفاده از UPS استاتیکی برای کاربرد IT و سرمایش در مرکز داده با مخزن بافر حرارتی برای گذردهی حرارتی
شکل 2: طراحی 2N با استفاده از UPS استاتیکی برای کاربرد IT و سرمایش در مرکز داده با مخزن بافر حرارتی برای گذردهی حرارتی

تحلیل کمی

تحلیل هدررفت انرژی در سیستم UPS

با توجه به مصرف کلیIT برآورد شده 3MW، ضریب مصرف UPS در شرایط نرمال عملیاتی برای هر دو نوع DRUPS و UPS استاتیکی ، 47% است. همان طور که در جدول 1 نمایش داده شده، تحت شرایط نرمال عملیاتی ، ضریب بهره برداری UPS برای مصرف سرمایش در DRUPS به اندازه ی 43% و در UPS استاتیکی به اندازه ی 44% است.

در شکل3، منحنی بهره وری در مقایسه‌ی یکی از DRUPS موجود در بازار با UPS استاتیکی Symmetra MW شیندلر الکتریک برای مصرف IT و مدل Symmetra PX[8]  برای بارهای سرمایش مشاهده می شود.

شکل3: بهره وری UPS با عملکرد بر اساس %مصرف
شکل3: بهره وری UPS با عملکرد بر اساس %مصرف

همان طور که در شکل بالا مشاهده می شود، در طی سالها، بهره وری UPS استاتیکی به خصوص تحت شرایط مصرف پایین، به طور چشمگیری بهبود یافته است. اختلاف بین UPS استاتیکی و DRUPS زمانی فاحش تر خواهد شد که مصرف به کمتر از 50% برسد که این امر امروزه در مراکز داده بسیار متداول بوده و در واقع، برای سیستم 2N عموما قطعیت پیدا می کند.

با پیش فرض قرار دادن افزونگی 2N در طراحی و ضریب بهره برداری واقعی UPS تحت شرایط نرمال عملیاتی، مقایسه ی بهره وری (هدر رفت انرژی تمام سیستم) بین UPS استاتیکی و DRUPS صورت گرفته که نتایج برگرفته از آن در ادامه آورده شده است:

UPS استاتیکی تا 60% کمتر از DRUPS دارای هدر رفت انرژی بوده است. این امر بر TCO که بعدا در همین مقاله توضیح داده خواهد شد، تاثیر بسزایی دارد. جدول 1 جزییات این مقایسه را نمایش می دهد.

جدول 1: نتایج تحلیل هدررفت انرژی سیستم UPS  با توپولوژی 2N

حالت

مصرف کل

ظرفیت

بار UPS

درصد بهره وری

هدررفت کلی در سیستم UPS

DRUPS-IT

3000 kW

4×2000Kva(هر یک 1600Kw)

47%

93%

226kW

DRUPS – سرمایش

1160 kW

2×1670 kVA (برای هر یک 1340kW)

43%

91%

15 kW

هدررفت کلی انرژی با DRUPS      341kw                                                                                          

UPS استاتیکی-IT

3000kW

4×1600 kVA(برای هر سیمترا MW 1600kW)

47%

97%

93 kW

UPS استاتیکی-سرمایش

353kW

2×400 kVA (برای هر سیمترا MW 400kW)

44%

96%

15 kW

هدررفت کلی انرژی با  UPS استاتیکی               108kw                                                                             

 

تحلیل سطح اشغال

نوعی باور و نگاه به وجود آمده در بازار در مورد UPS های استاتیکی حاکی از آنست که این UPS ها به دلیل نیاز به اتاق یا کابینت باتری شان، سطح بیشتری را اشغال می کنند.

اما تحلیل های دقیق ما که بر اساس معماری طراحی شده ی معمول و پیش فرض های واقع بینانه تر، صورت گرفته، ثابت کرده که تفاوت بین سطحِ اشغال شده توسط هر دو سیستم به اندازه ای که معمولا تصور می شود، نیست.

با نگاهی بر مقایسه ی آورده شده در پایین، جدا از ابعاد واقعی تجهیزات، در جانمایی دستگاه های الکتریکی زیر، سطح مورد نیاز برای دسترسی و نگهداری و تعمیر این دستگاه ها نیز در نظر گرفته شده است.

 

شکل 4: DRUPS-با توپولوژی 2N در جانمایی کلی دستگاه(مصارف IT و سرمایش)
شکل 4: DRUPS-با توپولوژی 2N در جانمایی کلی دستگاه(مصارف IT و سرمایش)
شکل 5: UPS استاتیکی با زمان پشتیبانی باتری 5 دقیقه و مخزن ذخیره سازی برودتی- با توپولوژی 2N در جانمایی کلی دستگاه (مصرفIT و مصرف حیاتی سرمایش)
شکل 5: UPS استاتیکی با زمان پشتیبانی باتری 5 دقیقه و مخزن ذخیره سازی برودتی- با توپولوژی 2N در جانمایی کلی دستگاه (مصرفIT و مصرف حیاتی سرمایش)

در این مثال واقعی، UPS های استاتیکی تنها به 4.3% فضای بیشتر نسبت به DRUPS نیاز دارد. این محاسبات شامل سطح مورد نیاز برای مخزن ذخیره ی برودتی نیز می شود.

تحلیل بهای تمام شده خدمت یا TCO:

تحلیل بهای تمام شده بر اساس یک چرخه ی 10 ساله صورت گرفته که نه تنها به هزینه ی سرمایه[9] می پردازد، بلکه اصول دقیق و کارا برای تعیین ارزش-هزینه و بازگشت سرمایه ROI ارائه می دهد. تحلیل TCO تصویری کامل تری از بهای تمام شده در اختیار ما قرار می دهد.

این تحلیل شامل هزینه ی سرمایه، نگهداری و تعمیرات و هزینه ی الکتریسیته در طول ده سال است.

 

نکاتی در محاسبه‌ی TCO

·         هزینه‌های نگهداری، استهلاک و تعویض دوره‌ای، برای تجهیزات اصلی ژنراتورها، UPS استاتیک و DRUPS در نظر گرفته شده است.

·          هزینه‌ی نگهداری شامل 5% CAGR[10]

·         برای UPS استاتیک، جایگزینی باتری در هر 5 سال صورت گرفته، در نتیجه در تحلیل ده ساله‌ی TCO، 2 مرتبه جایگزینی محسوب شده است.

·         نرخ احتمالی خواب سرمایه ناشی از صرفه‌جویی در فضا، لحاظ نشده است.

·         هزینه‌های اسقاط و استهلاک در نظر گرفته نشده است.

برای مقایسه‌ای پایاپای، در محاسبات ارزش خالص فعلی برای هزینه‌های عملیاتی آتی نرخ تخفیف محسوب نشده است. این تحلیل بر تفاوت‌های نسبی میان دو معماری مطرح شده، تمرکز دارد.

 

برای UPS استاتیکی، هزینه ی سرمایه شامل تجهیزات زیر بوده است:
  • 2250 kVA prime rated canopy / ژنراتور کانتینری
  • 1600 kVA prime rated canopy / ژنراتور کانتینری
  • تابلو با کلید اصلی / w اتوماتیک
  • تابلوی تقسیم اصلی
  • 1600 kW Symmetra MW static UPS/ باتری 5 دقیقه
  • 400kW Symmetra PX static UPS / باتری 6 دقیقه
  • N+1 CRAC برای UPS و باتری
  • مخزن بافر برودتی 2*28.6 m3
  • واحد توزیع برق (PDU) با ترانسفورمر ایزوله (2% هدررفت ترانس ایزوله در نظر گرفته شده است)
برای DRUPS ، هزینه ی سرمایه شامل تجهیزت زیر بوده است:
  • 2000 kVA canopy / UPS روتاری دیزلی کانتینری
  • 1675 kVA canopy / UPS روتاری دیزلی کانتینری
  • تابلو برق اصلی
  • تابلو تقسیم اصلی
  • واحد توزیع برق (PDU)

 

جدول 2: بهای تمام شده‌ی ده ساله برای DRUPS و UPS استاتیکی در USD بدون در نظر گرفتن خواب سرمایه

نوع UPS

مخارج سرمایه

نگهداری و جابجایی دوره­ای

مخارج برق

TCO برای ده سال

DRUPS دینامیکی

8,374,978$

3,320,600 $

70,306,263 $

82,001,841 $

UPS استاتیکی

6,047,104$

2,484,262 $

67,578,380 $

76,109,746 $

 

در بخش UPS استاتیکی، صرفه جویی حاصل از عدم خواب سرمایه در نظر گرفته نشده با این وجود 5892095 دلار در طول ده سال، یعنی تقریبا 7% اقتصادی تر می باشد.

با این مثال، سیستم UPS استاتیکی در تمامی مراحل خرید، نصب، نگهداری و عملیات هزینه ی کمتری دارد.

جدول 3 : خلاصه ی کلی از مقایسه ی معماری 2N

نتایج

DRUPS  کامل

UPSاستاتیکی با مخزن آب

درصد صرفه­جویی در UPS استاتیکی

هدررفت کلی انرژی در سیستم UPS

341 Kw

108 kW

68.3%

سطح اشغال مورد نیاز دستگاه­ها

1128 m2

1176 m2

-4.3%

الف-هزینه سرمایه اولیه

8,374,978 $

6,047,104 $

27.8%

ب- نگهداری و جابجایی دوره­ای در ده سال*

3,320,600 $

2,484,262 $

25.2%

ج- هزینه­ی الکتریسیته در ده سال

70,306,263 $

67,578,380 $

3.9%

TCO در طول ده سال (الف+ب+ج)

82,001,841$

76,109,746 $

7.2 %

*  برای DRUPS، تمام جابجایی/تعمیرات اساسی دوره­ای و نگهداری می­بایست تنها تحت دستورات تایید شده صورت گیرد. در نتیجه،بر خلاف باتری UPS استاتیکی که می­تواند در صورت همخوانی مشخصات، از هر فروشنده­ای خریده شود، داشتن جایگزین مناسب و منطبق چالشی بزرگ به شمار می­رود.

 

در جدول 3 مشاهده می شود که زیرساخت الکتریکی سیستم UPS استاتیکی 2N که هر دو مصرف IT و سرمایش را در یک مرکز داده پشتیبانی می کند، در طول یک دوره ی ده ساله، در مقایسه با زیر ساخت الکتریکی 2N DRUPS، در حدود 5892095 دلار یعنی 7.2% صرفه جویی در بهای تمام شده را داراست ولی این صرفه جویی در ازای اشغال 48 متر مربع سطح بیشتر فراهم آمده است.

اگر کاربری مرکز داده ی مورد مطالعه در تحلیل ما ‘هم مکانی’،  باشد، آنگاه اعمال ضریب ناشی از خواب سرمایه در سیستم های DRUPS چگونه می توانست بر بهای تمام شده تاثیر بگذارد؟ فعلا نرخ تقریبی 1285 دلار به ازای هر رک در ماه را فرض می کنیم. توجه شود که این درآمد ناخالص بوده و سود خالص تلقی نمی شود.

 

جدول 4: بهای تمام شده‌ی در طول 10 سال خواب سرمایه

نوع UPS

TCO کلی در ده سال

خواب سرمایه در ده سال

TCO کلی با اعمال خواب سرمایه در ده سال

درصد صرفه­جویی UPS

DRUPS

82,001,841 $

2,959,400 $

79,042,441 $

————

UPS استاتیکی

76,109,746 $

————-

76,109,746 $

3.7%

 

صرفه جویی ده ساله در بهای تمام شده در مقایسه زیرساخت الکتریکی با UPS استاتیکی 2N که هر دو مصرف IT و سرمایش را پشتیبانی می کند، با سیستم DRUP (شامل پول به دست آمده از طریق افزایش در فضای اجاره ای در کاربری DRUP) معادل 2932695 دلار یعنی 3.7% می باشد.

ملاحظات استفاده از DRUPS با معماری 2N برای پشتیبانی کامل فاوا و سرمایش

در مراکز داده ای که نیازمند برق بیشتری باشند، در هنگام انتخاب معماری DRUPS های موازی و چندگانه باید به محدودیت های سیستم 230V توجه داشته باشند. بالاترین مقدار جریان در دستگاه های 230V، معمولا 6300 آمپر بوده که تقریبا مساوی توان 4.36 مگا ولت آمپر در ولتاژ 400 است و در نتیجه، نمی توان بیشتر از دو DRUPS با توان 2 مگا ولت آمپر  را در حالت موازی به یک باس برق معمولی متصل کرد.

یکی از راهکارهای مواجهه با این مشکل سیستم 230V، تبدیل سیستم توزیع از ولتاژ ضعیف به ولتاژ متوسط می باشد

مقایسه‌های دیگر

این مقایسه‌ها اضافی دیگر میان UPS استاتیک و DRUPS که با معماری‌های مختلف و کاربردهایی خاص، صورت گرفته، شامل:

  • طراحی 2N که تنها از مصرف IT پشتیبانی می کند.
  • طراحی افزونگی سه­گانه که تنها از مصرف IT پشتیبانی می کند.
  • طراحی 2N که (جهت رسیدن به سرمایش مداوم) تنها از مصرف سرمایش پشتیبانی می کند.
  • طراحی افزونگی سه­گانه که (برای رسیدن به سرمایش مداوم) تنها از مصرف سرمایش مداوم پشتیبانی می کند.

نتایج آن در ادامه به اختصار آورده شده است :

جدول 5: خلاصه معماری 2N تها با مصرف IT

نتایج

IT بر DRUPS

IT بر UPSاستاتیکی

درصد صرفه­جویی در UPS استاتیکی

هدررفت کلی انرژی در سیستم UPS

226 Kw

93 kW

58.5%

سطح اشغال مورد نیاز دستگاه­ها در کف

680 m2

816 m2

-20%

الف-هزینه سرمایه

6,004,816 $

4,530,012 $

24.6%

ب- نگهداری و جابجایی دوره­ای در ده سال*

2,222,966 $

1,877,818 $

15.5 %

ج-هزینه­ی الکتریسیته در ده سال

50,351,181 $

49,748,051 $

1.2 %

TCO در طول ده سال (الف+ب+ج)

58,578,963$

56,155,881 $

4.1%

* توجه: اگر خواب سرمایه­ی اضافی احتمالی را که فضای اضافه ایجاد می­کند را در نظر بگیرید، TCO ده ساله­ی سیستم DRUPS 10.6% بهتر از TCO در سیستم UPS استاتیکی است.

جدول 6: خلاصه­ی طراحی افزونگی سه­گانه تنها با مصرف IT

نتایج

IT بر DRUPS

IT بر UPSاستاتیکی

درصد صرفه­جویی در UPS استاتیکی

هدررفت کلی انرژی در سیستم UPS

191 Kw

83 kW

56.5%

سطح اشغال مورد نیاز دستگاه­ها در کف

568 m2

574 m2

-1.05%

الف-هزینه سرمایه

4.477.926$

3,219,312 $

28.1%

ب- نگهداری و جابجایی دوره­ای در ده سال*

1,667,224 $

1,408,363$

15.5 %

ج- هزینه­ی الکتریسیته در ده سال

49,869,095$

49,596,000$

0.5%

TCO در طول ده سال (الف+ب+ج)

56,014,245$

54,223,675$

3.2%

* توجه: با در نظر گرفتن خواب سرمایه، صرفه­جویی کلی در TCO به 2.6% کاهش یافت.

 

جدول 7: خلاصه طراحی افزونگی سه­گانه  تنها با مصرف سرمایش

نتایج

سرمایش بر DRUPS

سرمایش بر UPSاستاتیکی

درصد صرفه­جویی در UPS استاتیکی

هدررفت کلی انرژی در سیستم UPS

111 Kw

15 kW

86.5%

سطح اشغال مورد نیاز دستگاه­ها در کف

448 m2

360 m2

19.6%

الف-مخارج سرمایه

2,369,105$

1,516,330$

36%

ب- نگهداری و جابجایی دوره­ای در ده سال*

1,097,212$

606,131$

44.8%

ج- هزینه­ی الکتریسیته در ده سال

19,230,432$

17,821,814$

7.3%

TCO در طول ده سال (الف+ب+ج)

22,696,749$

19,944,275$

12.1%

* توجه : با در نظر گرفتن خواب سرمایه،  و 88m2 صرفه­جویی در سطح اشغال، اثر صرفه­جوییTCO ده ساله در UPS استاتیکی به 56.3% افزایش می­دهد.

 

جدول 8: خلاصه معماری 2N تنها با مصرف سرمایش

نتایج

سرمایش بر DRUPS

سرمایش بر UPSاستاتیکی

درصد صرفه­جویی در UPS استاتیکی

هدررفت کلی انرژی در سیستم UPS

169 Kw

29 kW

82.8%

سطح اشغال مورد نیاز دستگاه­ها در کف

605 m2

536 m2

11.4%

الف-مخارج سرمایه

3,584,160$

2,236,501$

37.6%

ب- نگهداری و جابجایی دوره­ای در ده سال*

1,645,819$

909,197$

44.8%

ج- هزینه­ی الکتریسیته در ده سال

37,633,747$

35,643,627$

5.3%

TCO در طول ده سال (الف+ب+ج)

42,863,726$

38,789,325$

9.5%

* با در نظر گرفتن خواب سرمایه و صرفه­جویی در سطح اشغال 69m2، در UPS استاتیکی مقدار صرفه­جویی در TCO ده ساله را به 24.7% افزایش می­دهد.

 

نتیجه گیری

با به کارگیری معماری 2N که در مثال بالا توضیح داده شد، این مقاله در تلاش است نشان دهد که در قیاس بین مخارج، هزینه ی انرژی، هزینه ی نگهداری، سطح اشغال و بهای تمام شده در بین دو نوع متفاوت از سیستم پشتیبانی مرکز داده، در نظر گرفتن تمام سیستم و تجهیزات به طور یک جا و کامل چقدر اهمیت داشته و ضروری است. تحلیل های ارائه شده در این مقاله به طور واضح و شفافی بیان می دارد که از منظر تمامی موارد مورد نظر در این مقایسه به استثنای سطح اشغال فضا، طراحی زیرساخت های فیزیکی (سخت افزاری) یک مرکز داده با استفاده از یک سیستم UPS استاتیکی با ولتاژ 230V عملکرد بهتری نسبت به همان طراحی با DRUPS ولتاژ 230V داشته است.

 

 

[1] – Diesel Rotary UPS

[2] – Silicon controlled rectifier

[3] مترجم

[4] – White Paper 231, FAQs for Using Lithium-ion Batteries with a UPS

[5] – total cost of ownership

[6] – white space,

[7] – battery runtime

[8] – Symmetra PX Static UPS

[9] – هزينه سرمايه عبارت است از حداقل نرخ بازدهى که شرکت بايد به‌دست آورد تا بازده موردنظر سرمايه‌گذاران در شرکت تأمين شود.

[10] – Compound annual growth rate

یک دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوال امنیتی *