در این مقاله از مجله تاسیسات کار به بررسی تخصصی و جامع کاربرد منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) در سیستم های برق اضطراری دیتاسنترها می پردازیم. با توجه به حساسیت بسیار بالای دیتاسنترها در حفظ پایداری برق و جلوگیری از قطعی سیستم ها، UPS به عنوان یکی از اصلی ترین بخش های سیستم برق اضطراری، نقش حیاتی در حفاظت از داده ها، تجهیزات و تداوم عملیات دارد.
اهمیت UPS در دیتاسنترها
دیتاسنترها، به عنوان مراکز نگهداری و پردازش داده های حیاتی، به برق بدون وقفه و با کیفیت نیازمندند. هرگونه قطعی برق، نوسانات یا افت ولتاژ می تواند باعث:
- از دست رفتن داده های مهم
- اختلال در خدمات آنلاین
- آسیب به تجهیزات حساس
- افزایش هزینه های تعمیرات و جبران خسارت
شود. UPS با تأمین برق فوری و بدون قطعی، تضمین می کند که سیستم ها حتی در صورت قطع برق شبکه اصلی، به فعالیت خود ادامه دهند تا زمان لازم برای راه اندازی ژنراتور یا دیگر منابع پشتیبان فراهم گردد.
اجزای سیستم UPS در دیتاسنتر
باتری ها
باتری های UPS انرژی الکتریکی را ذخیره و در مواقع اضطراری فراهم می کنند.
مبدل های برق (Inverter و Rectifier)
مبدل ها برق DC باتری ها را به AC تبدیل می کنند و بالعکس، تا جریان برق پایدار و بدون نویز به تجهیزات برسد.
کنترل کننده ها و سیستم مدیریت باتری
برای نظارت، کنترل شارژ و عملکرد صحیح UPS مورد استفاده قرار می گیرند.
تابلوهای توزیع برق (PDU)
برق خروجی UPS را به تجهیزات مختلف دیتاسنتر توزیع می کند.
انواع UPS مورد استفاده در دیتاسنترها
UPS آنلاین (Double Conversion)
این نوع UPS برق شبکه را به DC تبدیل و سپس مجدداً به AC باز می گرداند، بنابراین جریان برق خروجی کاملاً بدون نوسان و پایدار است.
UPS آفلاین (Standby)
در حالت عادی برق از شبکه تامین شده و تنها هنگام قطع برق وارد مدار می شود. سرعت سوئیچ کمتر و مناسب دیتاسنترهای حساس نیست.
UPS لاین اینتراکتیو (Line-Interactive)
ترکیبی از آفلاین و آنلاین است و برخی از نوسانات ولتاژ را اصلاح می کند ولی مناسب دیتاسنترهای بزرگ و حساس نیست.
جدول مقایسه انواع UPS برای دیتاسنتر
| نوع UPS | مزایا | معایب | کاربرد در دیتاسنتر |
|---|---|---|---|
| UPS آنلاین | برق کاملاً پایدار و بدون وقفه | هزینه بالا، مصرف انرژی بیشتر | دیتاسنترهای حساس و بزرگ |
| UPS آفلاین | هزینه کمتر، ساده تر | وقفه کوتاه در سوئیچ، مناسب تجهیزات غیرحساس | دیتاسنترهای کوچک و کم حساس |
| UPS لاین اینتراکتیو | تعادل بین هزینه و عملکرد | عدم پوشش کامل نوسانات شدید | دیتاسنترهای متوسط |
طراحی سیستم UPS در دیتاسنتر
برآورد بار مصرفی و ظرفیت UPS
- برآورد دقیق مصرف کل تجهیزات حیاتی
- در نظر گرفتن ظرفیت اضافه برای شرایط اضطراری و توسعه آتی
معماری Redundancy (افزونی)
- طراحی N+1 یا 2N برای افزایش پایداری و کاهش ریسک خرابی
- استفاده از چند UPS موازی و همزمان
مدیریت حرارتی
- نصب UPS در محیط خنک و با تهویه مناسب
- جلوگیری از افزایش دما که باعث کاهش عمر باتری و تجهیزات می شود
سیستم مانیتورینگ پیشرفته
- امکان مشاهده لحظه ای وضعیت باتری، بار، دما و عملکرد UPS
- ارسال هشدارهای سریع به تیم پشتیبانی
ترفندهای اجرایی برای بهره وری بهتر UPS در دیتاسنتر
- اجرای تست های دوره ای شارژ و دشارژ باتری ها
- آموزش تیم فنی برای عیب یابی سریع و نگهداری صحیح
- استفاده از باتری های با کیفیت و استاندارد
- نصب دستگاه های محافظ ولتاژ و فیلترهای نویز
- برنامه ریزی تعویض منظم باتری ها پیش از پایان عمر مفید
همان طور که در سایت APC by Schneider Electric آورده شده:
A properly sized and maintained UPS system ensures uninterrupted power supply to critical loads, protecting data integrity and preventing costly downtime in data centers.
ترجمه: یک سیستم UPS با ظرفیت مناسب و نگهداری صحیح، تأمین برق بدون وقفه را برای بارهای حیاتی تضمین می کند، از یکپارچگی داده ها محافظت کرده و از هزینه های ناشی از توقف های پرهزینه در دیتاسنترها جلوگیری می کند.
اشتباهات در بهره برداری و نگهداری UPS دیتاسنتر
- انتخاب UPS با ظرفیت پایین تر از بار واقعی
- عدم انجام سرویس و تست دوره ای باتری ها
- نصب UPS در محیط با دمای بالا یا رطوبت نامناسب
- نداشتن سیستم افزونی مناسب
- عدم آموزش کافی پرسنل برای مدیریت شرایط اضطراری
- عدم مستندسازی عملیات نگهداری و عیب یابی
تجربه شخصی
در یکی از دیتاسنترهای تهران، به دلیل نگهداری ناکافی باتری های UPS و نصب در محیط با تهویه ضعیف، در یک زمان قطعی برق شبکه، UPS نتوانست برق را تامین کند و باعث خاموشی چند ساعته سیستم ها شد که منجر به از دست رفتن داده های حساس و ضرر مالی قابل توجهی گردید. پس از آن، برنامه منظم تست و نگهداری باتری ها تدوین و محیط نصب به طور کامل اصلاح شد.
جمع بندی
UPS نقش کلیدی و حیاتی در سیستم برق اضطراری دیتاسنتر دارد و باید با دقت بالا انتخاب، طراحی، نصب و نگهداری شود. برآورد دقیق بار، رعایت اصول افزونی، نگهداری منظم باتری ها و استفاده از تجهیزات با کیفیت، تضمین می کند که دیتاسنتر در هر شرایطی به عملکرد پایدار خود ادامه دهد و از قطع برق و نوسانات جلوگیری شود.
سوالات متداول
چرا UPS آنلاین برای دیتاسنترها بهترین گزینه است؟
زیرا برق خروجی کاملاً پایدار و بدون قطعی دارد که برای تجهیزات حساس دیتاسنتر ضروری است.
چند وقت یکبار باید باتری UPS تعویض شود؟
معمولاً بین ۳ تا ۵ سال بسته به نوع باتری و شرایط نگهداری.
آیا می توان چند UPS را به صورت موازی نصب کرد؟
بله، این کار با طراحی افزونی N+1 یا 2N انجام می شود تا پایداری سیستم افزایش یابد.
در صورت قطع برق شبکه، UPS تا چه مدتی برق را تامین می کند؟
UPS معمولاً برای چند دقیقه تا چند ساعت بسته به ظرفیت باتری طراحی می شود تا ژنراتور وارد مدار شود.
