Intelligens áramelosztás a hálózat rendelkezésre állásának maximálisra növelése érdekében

Az energiaárak emelkedése miatt az adatközpontok és más hálózati létesítmények üzemeltetőinek újra kell gondolniuk létesítményeik felépítését, beleértve azt is, hogy hogyan módosulnak az elvárások azon a téren, hogy az intelligens áramelosztók (iPDU-k) hogyan járulhatnak hozzá a környezetbarátabb, megbízhatóbb és alacsonyabb költségű működéshez, javítva ezzel a hálózatok rendelkezésre állását. Ráadásul mivel egyre szélesebb választék áll rendelkezésre adatközponttípusokból a felhőalapú számítástechnikát támogató nagy adatközpontoktól kezdve a gyárakban, raktárakban és egyéb létesítményekben helyben, szétszórtan található sokkal kisebb adatközpontokig, ezért az egyes intelligens áramelosztók kiválasztása és rendszerbe építése különböző megközelítéseket igényel. A nagy adatközpontokat a hűtési igény és a fogyasztás csökkentése érdekében 60 °C-os hőmérsékletű melegfolyosókon működtetik intelligens áramelosztók segítségével. Ehhez képest a helyi adatközpontok legfeljebb 40 °C-os hőmérsékleten működnek, igazodva annak a létesítménynek a környezetéhez, ahol találhatóak.

Az intelligens áramelosztók műszaki adatainak és működési jellemzőinek igazodniuk kell ahhoz a környezethez, ahol használják őket. Egyre nagyobb az az elvárás, hogy az intelligens áramelosztók lehetővé tegyék a távoli energiafelügyeletet és -vezérlést, hogy a rendelkezésre állás minden esetben optimalizálható legyen.

Ez a cikk a felhőben, illetve a helyi vagy peremhálózati környezetben – beleértve a hardvert és a szoftvert is – használt intelligens áramelosztók működési környezetét és az ezen berendezésektől elvárt teljesítményt hasonlítja össze és állítja szembe, és ismerteti a kiépítési ajánlásokat is. Ezután bemutatja a Panduit és az Orion Fans néhány felhőben lévő, illetve helyi adatközpontokhoz használható intelligens áramelosztóját.

A felhőben kialakított és a helyi környezetek esetében három fő jellemző határozza meg, hogy milyen intelligens áramelosztót kell hozzájuk választani. Ezek a következők: a környezet hőmérsékleti adatai, a hálózati kommunikációs architektúra és a berendezések kiépítési sűrűsége. A felhőbeli és a helyi környezetek közötti talán legnagyobb problémát jelentő különbség az, hogy a legtöbb helyi berendezés legfeljebb 40 °C-os hőmérsékleten működhet, ellentétben a felhőben kiépített rendszerek adatközpontjaival, ahol a jellemző hőmérséklet 60 °C (1. ábra). A felhőben kiépített környezetekben a hideg- és melegfolyosós kialakítás minimálisra csökkenti a hűtési igényeket, és csökkenti az energiaköltségeket is, amelyek a nagyméretű adatközpontok esetében az egyik fő üzemeltetési költséget jelentik. Az intelligens áramelosztókat jellemzően a melegfolyosókon helyezik el, és névleges üzemi hőmérsékletüknek 60 °C-nak kell lennie.

1. ábra: A felhőben kiépített rendszerek adatközpontjaiban az intelligens áramelosztóknak 60 °C-on kell működniük, hogy a melegfolyosókba lehessen őket telepíteni (kép: Panduit)

Ezen túlmenően a hideg- és melegfolyosók használata esetén az ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Amerikai Hűtés-, Hűtőszekrény- és Légkondicionáló-tervező Mérnökök Társasága) három hőmérséklet- és egy páratartalom-érzékelő (úgynevezett „3T + H”) elhelyezését írja elő a hidegfolyosón lévő szekrény elején, és mindössze egy hőmérséklet-érzékelőét a melegfolyosón lévő szekrény hátulján. Ennek eredményeképpen a több érzékelőbemenettel ellátott intelligens áramelosztóknak köszönhetően nem kell egy 1RU méretű köztes berendezést is kiépíteni az érzékelők számára, ezért a felhőben lévő adatközpontok esetében érdemes lehet megfontolni az ilyen berendezések használatát.

Bár mind a helyi, mind a felhőben lévő adatközpontokban igen lényeges a magas rendelkezésre állási arány, a felhőben kiépített környezetekben viszonylag mégiscsak fontosabb. A felhőben kialakított adatközpontokban használt intelligens áramelosztók vezérlőmoduljának üzem közben cserélhetőnek kell lennie, mert ezzel minimálisra csökkenthető az állásidő, ami a felhők esetében sarkalatos szempont. Ezenkívül a felhőben kiépített rendszerekben szélesebb körben használják a gigabites Ethernetet, mint más csatlakozási sebességeket, ezért a felhőbeli infrastruktúrákban használt intelligens áramelosztók esetében előnyt jelent, hogy támogatják a gigabites Ethernet-kapcsolatokat, ami a helyi adatközpontok esetében nem ennyire lényeges. Emellett a felhőben kiépített rendszerek berendezéseinél általában olyan intelligens áramelosztókra van szükség, amelyek lehetővé teszik a magasabb szintű biztonságot, valamint az összetettebb energiafelügyeleti és energiagazdálkodási szoftverek használatát.

A felhőben lévő adatközpontokban nagyobb az állványokba szerelt eszközök sűrűsége, mint a helyi adatközpontokban, így a felhőben kialakított rendszerek intelligens áramelosztóinak kiválasztásában a teljesítménysűrűség is fontos tényező. A felhőben elhelyezkedő adatközpontokban az intelligens áramelosztók számára előnyös, hogy sűrűbben vannak elrendezve a kimeneti csatlakozóaljzatok, de a nagyobb teljesítménysűrűség támogatásához továbbra is magas szintű intelligens áramszabályozást és -felügyeletet kell biztosítaniuk.

Mind a felhőben lévő, mind a helyi adatközpontok esetén legtöbbször a tápkábelek csatlakozójának véletlen kicsúszása okozza a berendezések leállását. Az intelligens áramelosztóknál a véletlen csatlakozókicsúszások leggyakrabban a hosszú időn át ható rezgések és a gravitáció hatása miatt következnek be, tehát nem „felhasználói hibáról” van szó. A helyi létesítmények esetében is fontos lehet az olyan intelligens áramelosztók kialakítása, amelyek minimálisra csökkentik a rezgések és a gravitáció tápkábelekre gyakorolt hatását, és ezáltal a véletlen csatlakozókicsúszásokat is, a felhőben kialakított adatközpontokban pedig ez egyenesen kötelező.

Teljes terhelés alatt 60 °C névleges hőmérsékletre tervezett intelligens áramelosztók

Az adatközpontokat tervező mérnökök a felhőben kialakított rendszerek áramelosztási, rendelkezésre állási, biztonsági és felügyeleti igényeinek kielégítésére használhatják a Panduit cég 5. generációs intelligens áramelosztóit (Gen 5 iPDU). Az 5. generációs intelligens áramelosztók névleges üzemi hőmérséklete teljes terhelés mellett 60 °C. Ezek az eszközök az ASHRAE követelményeinek megfelelő érzékelőbemenetekkel is el vannak látva: 3T + H (három hőmérséklet- és egy páratartalom-érzékelő) érzékelőelrendezés a hidegfolyosón és egy hőmérséklet-érzékelő a melegfolyosón, 1RU méretű köztes berendezés nélkül. Az önmagukat digitális úton azonosító érzékelők közvetlenül csatlakoztathatók az intelligens áramelosztóhoz, ami felgyorsítja a rendszerek kiépítését.

Az 5. generációs intelligens áramelosztókban található intelligens hálózati vezérlőegység (iNC) a lehető legnagyobb üzemidő biztosítása érdekében üzem közben cserélhető (2. ábra). Az eszköz részei: egy jól látható OLED kijelző, alaphelyzetbe/gyári alapértelmezett értékekre való visszaállító (Reset) gomb, menüválasztó gombok, állapotjelző LED, USB-csatlakozó a firmware (belső vezérlőprogram) és a beállítások frissítéséhez, illetve a külön rendelhető automatikus állványvilágítás-csatlakozáshoz, 1 Gb-es Ethernet-csatlakozó a hálózatra csatlakozáshoz, kimeneti áramelosztó-csatlakozó és bemeneti áramelosztó-csatlakozó/soros port több intelligens hálózati vezérlőegység láncba kapcsolásához, valamint két érzékelőcsatlakozó, amelyek mindegyikéhez 4–4, azaz összesen 8 érzékelő csatlakoztatható a külön rendelhető érzékelőbővítő port segítségével.

2. ábra: Az 5. generációs intelligens áramelosztókban lévő intelligens hálózati vezérlőegység a lehető legnagyobb üzemidő támogatása érdekében üzem közben cserélhető, és széles körű felügyeleti és vezérlési funkciókat tesz lehetővé (kép: Panduit)

Akár négy intelligens hálózati áramelosztó is láncba kapcsolható, és ezek két különböző biztonságos hálózathoz csatlakoztathatók a következők biztosításához:

• a fogyasztás figyelése és a létesítmény hálózatán belüli adatok nyomon követése, és
• akár négy intelligens hálózati áramelosztó-állvány felügyelete és figyelése egyetlen IP-cím használatával (3. ábra)

A lánc minden egyes intelligens hálózati áramelosztójához akár nyolc érzékelő is kapcsolható, így egyetlen kapcsolaton keresztül összesen 32 érzékelő is csatlakoztatható a rendszerhez. Emellett két intelligens hálózati áramelosztó használatával redundáns hálózati hozzáférési összeállítás is kialakítható.

3. ábra: Egyetlen IP-cím használatával akár négy 5. generációs intelligens áramelosztó is láncba kapcsolható (kép: Panduit)

A nagy adatközpontokban a működési hatásfok javítása, a költségek csökkentése és a környezeti lábnyom minimálisra csökkentése érdekében elengedhetetlen a hatásfokot rontó valamennyi esemény nyomon követése és azonosítása. Az 5. generációs intelligens áramelosztók átfogó és pontos fogyasztásmérő szoftverekkel kapcsolhatók össze az energiaforrások jó hatásfokkal történő felhasználása, a megalapozott kapacitástervezési döntések, az üzemidő növelése és az energiafelhasználási hatásfok mérése érdekében. Ezek az intelligens áramelosztók biztosítani tudják az energiafelhasználás hatásfokának folyamatos javításához szükséges fogyasztásmérést, felügyeletet és vezérlést, többek között az alábbiakat:

• Áramelosztó-szintű fogyasztásmérés és -figyelés
  • fogyasztásmérős (wattórás) fogyasztásmérés (kWh)
  • teljesítménymérés (W)
  • fázisonkénti bemenőteljesítmény-mérés, beleértve a V, A, VA, kWh értékek és a teljesítménytényező (cos φ) mérését is
  • áramerősség-mérés az egyes áramkör-megszakítók szintjén
  • számlázási szintű méréspontosság
  • beépített memória az előzményadatok rögzítéséhez/megjelenítéséhez/jelentéséhez
  • igényre szabható riasztási küszöbértékek és értesítések
• Szabályozási lehetőség a különálló kimeneti csatlakozóaljzatok szintjén
  • az egyes csatlakozóaljzatok távoli be- és kikapcsolhatósága
  • felhasználó által megadható bekapcsolási késleltetések a berendezések bekapcsolási sorrendjének meghatározásához és a bekapcsolási túláramok elkerüléséhez
  • felhasználó által kiosztható szerepkörök és biztonsági hozzáférési szintek
• Fogyasztásmérés kimeneti csatlakozóaljzatonként
  • fogyasztásmérős (wattórás) fogyasztásmérés (kWh)
  • teljesítménymérés, beleértve a V, A, VA, W értékek és a teljesítménytényező (cos φ) mérését is
  • a Green Grid szerinti 3. szintű energiafelhasználásihatásfok-számításokhoz szükséges adatok mérése

Az 5. generációs intelligens áramelosztók nagy teljesítménysűrűséget tesznek lehetővé, akár 48 kimenetük is lehet, és alapfelszereltségként 3 méteres tápkábel tartozik hozzájuk. Többféle beépítési kialakításban kaphatóak, köztük függőleges (0U) és vízszintes (1U vagy 2U) beépítésű változatban is. A P36D08M típus névleges áramerőssége például fázisonként 30 A, a névleges teljesítménye 8,6 kW, 0U FULL (teljes) méretű, és L15-30P típusú bemeneti csatlakozóval, 3 áramkör-megszakítóval és 36 kimenettel van ellátva (30 C13 és 6 C19).

Az 5. generációs intelligens áramelosztókat használó tervezők két különböző megoldás közül választhatnak, hogy a véletlen kábelkicsúszást elkerüljék. Az alapfelszereltségbe tartozó C13 és C19 típusú csatlakozóaljzatok mellett beépített süllyesztett hornyok találhatók, amelyekbe áramot nem vezető kábelkötegelők csúsztathatók a kábelek és csatlakozók rögzítésére, hatékony védelmet nyújtva ezzel a rezgések és a gravitáció hatásai ellen. Habár ez egy olcsóbb csatlakozóaljzat-típus, használata a kábelkötegelős megoldás miatt többletmunkával jár, és nem oldja meg a tápkábel rögzítésének problémáját a berendezés felőli oldalon. Ennél tökéletesebb megoldásként az 5. generációs intelligens áramelosztók biztonságosan a helyükre pattanó, reteszelődő kábeles változatban is kaphatók. Ezenkívül a berendezés felőli oldalon az informatikai berendezéshez rögzülő univerzális reteszelő mechanizmus található, így a kábelek mindkét végen biztosítva azok tartós rögzítését. A szerelési igényektől függően a tervezők használhatnak olyan 5. generációs intelligens áramelosztókat is, amelyek kombinált formában tartalmazzák a kábelkötegelőkhöz való nyílásokat és a reteszelődő csatlakozóaljzatokat is (4. ábra). Ezenkívül a felhőben lévő adatközpontokban a szekrények hátoldalán nagyszámú tápkábel csatlakozik az A és a B oldalhoz egyaránt, ami megnehezítheti a kábelek elrendezését és rendszerezését. Az 5. generációs áramelosztókhoz színes kábelkötegelők és színes tápkábelek tartoznak (reteszelődő és nem reteszelő kialakításúak egyaránt), hogy a kábelek azonosítása és rendszerezése az A és a B oldalon is egyszerű legyen.

4. ábra: Az 5. generációs intelligens áramelosztók kábelkötegelős, illetve reteszelődő csatlakozóaljzatos megoldást kínálnak a véletlen csatlakozókicsúszásokkal kapcsolatos problémák megoldására (kép: Panduit)

Az 5. generációs intelligens áramelosztó kiegészíthető a külön rendelhető Panduit Smart Zone G5 biztonsági fogantyúval is, amellyel akár 200 felhasználó számára engedélyezhető a hozzáférés. A fogantyú tartalmaz egy állapotjelző LED-et, amely a fogantyú biztonsági állapotát mutatja, valamint egy visszajelző LED-et, amely a szekrény állapotát jelzi. A fogantyú el van látva beépített páratartalom-érzékelővel, valamint külön hőmérséklet-érzékelővel és riasztásra szolgáló ajtónyitás-érzékelővel is az érzékelők beszerelésének egyszerűsítése és az ASHRAE-szabványoknak való megfelelés érdekében (5. ábra). A G5 biztonsági fogantyúhoz helyszínen cserélhető cserezárbetétek és kulcsok is tartoznak, a szekrényhez való hozzáférés pedig négy különböző módon szabályozható:

• Kétfrekvenciás kártyaolvasókkal, amelyek kis- és nagyfrekvenciájú kártyákkal egyaránt használhatók.
• A hozzáférés távolról szabályozható az 5. generációs intelligens áramelosztó saját webes felületen keresztül.
• Az ACF06 típushoz egy külön rendelhető billentyűzet is tartozik, amely biztonsági PIN-kóddal teszi lehetővé a szekrényhez való hozzáférést.
• Az ACF06 típusnál bekapcsolható a kettős hitelesítést kérő üzemmód, amikor kártyalehúzásra és billentyűzetről történő hitelesítésre is szükség van.

5. ábra: A külön rendelhető Smart Zone G5 biztonsági fogantyú tartalmaz beépített páratartalom-érzékelőt és állapotjelző LED-eket is, és beépített billentyűzettel is ellátható a hozzáférés engedélyezésére (kép: Panduit)

Helyi rendszerekhez való intelligens áramelosztók

A helyi adatközpontokhoz és más 40 °C-os legnagyobb névleges hőmérsékletű intelligens áramelosztókat használó berendezésekhez kínálja az Orion Fans a Smart Switched áramelosztó termékcsaládot, amely távolról adott sorrendben indítható, távvezérelhető és távfelügyelhető csatlakozóaljzatokkal van ellátva. A Smart Switched intelligens kapcsolható áramelosztók minden egyes aljzatot külön-külön figyelnek, és a felhasználó által meghatározott küszöbérték túllépése esetén figyelmeztetést küldenek e-mailben, trap üzenetben vagy hangjelzéssel. Egyéb jellemzők:

• az állványba szerelt berendezések teljesítményszabályozása és felügyelete csatlakozóaljzatonként
• 0 °C és 40 °C közötti üzemi hőmérséklet
• teljesítményfigyelés mérőórával, webes felületen vagy SNMP protokollon keresztül
• http, https, SNMP, DHCP és UDP kommunikációs protokoll
• digitális effektíváramerősség-mérő (IRMS-mérő) az áramelosztón
• vezérlést és elemzést lehetővé tevő szoftvercsomag az energiatakarékosság javítása, az üzemeltetési költségek csökkentése és az állásidő minimálisra csökkentése érdekében

Az OSP-V-16-23-16-16-N1 típus például 14 db IEC320 C13 típusú és 2 db IEC320 C19 típusú csatlakozóaljzatot, egy IEC320 C20 típusú bemenetet, valamint egy 3 méter hosszú mellékelt IEC320 C19–C20 hálózati kábelt és egy 16 A-es áramkör-megszakítót tartalmaz. Használható helyette az OSP-H-16-23-08-N1 típus, amely 8 db IEC320 C13 típusú csatlakozóaljzattal, egy IEC320 C20 bemenettel, a hozzá mellékelt 3 méter hosszú IEC320 C19–C20 hálózati kábellel, valamint egy 16 A-es áramkör-megszakítóval és egy három számjegyű kijelzős, 20 A-es, 0,1 A felbontású árammérővel van ellátva (6. ábra).

6. ábra: Az OSP-H-16-23-08-N1 típusú intelligens áramelosztó 8 db IEC320 C13 típusú csatlakozóaljzattal és egy három számjegyű kijelzős, 0,1 A felbontású árammérővel van ellátva (kép: Orion Fans)

Összegzés

A felhőben lévő és a helyi adatközpontok eltérő igényeket támasztanak az intelligens áramelosztókkal szemben, beleértve az eltérő üzemi hőmérsékleti követelményeket, a megbízhatósággal és a rendelkezésre állással kapcsolatos eltérő elvárásokat, valamint a biztonsággal, a teljesítményszabályozással és a felügyelettel kapcsolatos eltérő igényeket. A hálózatokat építő mérnökök az optimalizált költségű és teljesítményű, környezetbarátabb megoldások érdekében választhatnak a helyi és a felhőben kiépített berendezések egyedi követelményeihez igazodó intelligens áramelosztók közül.