Исходные данные и требования для проектирования энергообеспечения ЦОД

Раздел описывает ключевые входные параметры, определяющие архитектуру и топологию системы электроснабжения ЦОД: требуемую отказоустойчивость, характеристики ИТ-нагрузки, параметры систем охлаждения и вспомогательных инженерных потребителей. Материал адаптирован под условия эксплуатации ЦОД в РФ.

Базовые критерии

Основные требования, формирующие «каркас» проектных решений:

требуемая доступность объекта;
состав и типы электротехнического оборудования;
стратегия построения системы электроснабжения.

Уровень доступности (Uptime)

Определяет допустимое количество и продолжительность перерывов в электроснабжении, а также глубину резервирования.

Организации высокой критичности (финансовый сектор, госуслуги, телеком) требуют минимальных простоев. Низкокритичные объекты допускают упрощённые схемы.

Вопросы для определения критичности ИТ-процессов:

допустимо ли ограниченное число прерываний в году?
обеспечена ли ИТ-редундантность (возможность отключать часть нагрузки без потери сервиса)?

Типовые отказы энергосистем:

кратковременные провалы и краткие перерывы (10–30 и 0,5–10 раз/год);
длительные сетевые перерывы (0,1–1 раз/год);
редкие отказы распределительного оборудования (0,01–0,001 отказа/год на щит).

Уровни обеспечения непрерывности:

Уровень 1 — без резервирования;
Уровень 2 — резерв для компенсации сетевых коротких нарушений;
Уровень 3 — резерв для коротких и длительных сетевых нарушений;
Уровень 4 — полная избыточность при любых типах отказов.

Переход от уровня 3 к 4 требует устранения всех единичных точек отказа.

Вопросы для определения архитектуры питания

Область	Основные вопросы
Принципы устойчивости	Нужна ли редундантность при сетевых провалах, длительных сбоях, отказах оборудования?
Узел присоединения	ВН/СН, границы балансовой принадлежности, параметры КЗ, топология внешних сетей.
Резервные источники	Тип ДГУ, уровень подключения (СН/НН), тип АВР, необходимость безразрывного перехода.
Распределение НН/СН	Радиальная, кольцевая или двойная топология; выбор аппаратуры; функции мониторинга.

ИТ-нагрузка

Основные параметры серверных стоек:

номинальная мощность и напряжение;
коэффициент спроса — учёт реального потребления;
коэффициент мощности (современные БП: 0,95–0,98);
одно- и трёхфазное питание, один или два ввода;
схема БП: двойной ввод или один ввод с STS;
устойчивость к провалам напряжения (кривая ITI);
токи утечки;
пусковые токи;
THDi < 20% при полной нагрузке;
плотность и конфигурация размещения стоек.

Современные БП демонстрируют PF выше 0,95 — это снижает долю реактивной мощности и нагрузку на распределение.

Нагрузки охлаждения

Учитываются параметры:

номинальная мощность;
номинальное напряжение;
максимальное потребление при экстремумах температуры;
пусковые токи;
чувствительность к перерывам питания — способность перезапуститься после запуска ДГУ.

Все компоненты охлаждения должны автоматически перезапускаться после включения ДГУ, без риска для серверов.

Прочие инженерные нагрузки

Критичные для работы объекта:

освещение и розеточные группы;
СКУД и охрана;
пожарная автоматика;
системы управления и телеметрии;
ДГУ и вспомогательные насосы/вентиляторы;
щиты НН/СН.

Модульность и масштабируемость

Модульная структура снижает CAPEX и позволяет вводить мощности по мере роста ИТ-нагрузки.

$$ C_{inst} \ge C_{load}(t) + \Delta C_{reserve} $$

где: - $C_{inst}$ — установленная мощность; - $C_{load}(t)$ — прогнозируемая нагрузка по годам; - $\Delta C_{reserve}$ — резерв для аварий/пиков.

Ключевые показатели эффективности (KPI)

Определяются на этапе концепции:

целевая надёжность / доступность;
CAPEX / OPEX;
плотность мощности;
энергоэффективность (PUE);
степень масштабируемости.

Ключевые идеи

Исходные данные определяют границы возможных архитектур питания.
Уровень требуемой доступности задаёт глубину резервирования.
ИТ-нагрузка — основной источник требований к мощности и качеству энергии.
Системы охлаждения формируют значительную часть нагрузки и требуют отдельного расчёта.
Модульность снижает инвестиции за счёт поэтапного ввода.
KPI формируют основу оптимизации — от надёжности до энергоэффективности.