为保证职业院校数据中心的持续供电,需要建立供电应急保障措施,有条件的学校可考虑柴油发电机紧急备用供电,或从多个供电局多路接入供电,同时需要装备在线式不间断供电系统(UPS)。
UPS分为后备式和在线式两种类型。
(1)后备式UPS。正常情况下,市电直接对负载供电,蓄电池处于充电状态;在停电时,逆变器紧急切换到工作状态,将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出。后备式UPS特点是功率较小、转换时有毫秒级的切换时间且价格相对便宜。一般适用于对供电要求不高的场合,如家庭或办公室使用。
(2)在线式UPS。工作原理为逆变器一直处于工作状态,先通过电路将外部交流电转变为直流电,再通过逆变器将直流电转换为交流电输出对负载供电。其特点是稳压、稳频、抵制浪涌、切换时间为零。一般用于对电源要求高的核心交换机、服务器、存储等数据中心贵重设备,职业院校数据中心应采用在线式UPS。
数据中心规划设计时需要根据实际用电负荷确定购买何种容量的UPS,UPS的最佳工作状态是负载70%~80%,因此在计算时还要额外考虑20%~30%的容量富余。UPS主机额定容量可以按照下述方法估算(下式结果再乘以1.2~1.3作为实际采购UPS主机的额定容量):
UPS主机满载额定容量kVA数 = 负载总功率kW数/负载功率因素近似值0.7
比UPS主机成本更高的是电池组。数据中心断电后,UPS系统能支持设备负载继续运转的延长时与每颗电池的容量和电池数量有关,直接影响采购金额。按下面公式计算:
负载总功率VA数×功率因素0.7×支持时间 = 电池放出容量×电池电压×UPS逆变效率
其中,UPS逆变效率≈0.9;电池放出总容量=每颗电池标称容量×电池数量×电池放电效率;电池放电效率与支持时间有关,对应关系为:1h—0.6;2h—0.7;4h—0.8;9h—0.9;20h—1。(www.daowen.com)
现以一个典型的应用场景为例,说明在规划数据中心UPS时,如何计算UPS主机容量、电池数量。某学校数据中心负载总功率约为8千瓦,拟用单颗100AH容量、12V电压的蓄电池。计算需要采购的UPS主机额定容量、电池数量n?
UPS主机额定容量:(负载总功率8000VA/负载功率因素0.7)×(1.2~1.3富余量)
≈(14~15)kVA
因此,可以采用额定容量15千伏安的UPS主机。电池数量n从下式求得:
8000VA(负载总功率)×0.7(负载功率因素)×4H(延长时)
= 100AH(每颗电池容量)×12V(每颗电池电压)×0.8(支持时间4小时的放电效率)×n×0.9(逆变效率)➔n≈26颗。
UPS电池必须根据主机要求进行分组,数量必须是模数化的。本例可采购32颗100安时的电池。选购数据中心UPS系统时,可参考表2-11设计采购指标。
表2-11 数据中心UPS采购指标设计要点
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