KRYTERIA EKONOMICZNE WYBORU ZASILACZY AWARYJNYCH UPS

 

Przeanalizowano ceny trzech rodzin zasilaczy awaryjnych UPS przeznaczonych do ochrony zasilania komputerów:

 

  1. Zasilacze line-interactive małej mocy.
  2. Zasilacze on-line średniej mocy.
  3. Zasilacze redundantne on-line małej i średniej mocy.

 

Zasilacze line-interactive dostarczają zasilanie do zabezpieczanego sprzętu bezpośrednio z sieci zasilającej przez filtr przeciwzakłóceniowy i ewentualnie układ regulacji napięcia AVR. Awaria zasilania powoduje przejście zasilacza w stan pracy akumulatorowej. Na wyjściu UPS’a pojawia się wówczas przebieg (z reguły) quasi-sinusoidalny wytwarzany przez falownik zasilacza.

W zasilaczu on-line przebieg sieci przetwarzany jest na napięcie stałe i ponownie na przebieg sinusoidalny na wyjściu UPS. Wynika stąd pełna separacja zasilanego sprzętu od sieci zasilającej. Fakt ten wymusza jednak ciągłą pracę falownika UPS’a.

Zasilacze redundantne on-line działają jak zasilacze on-line, ale wyposażone są w zespół falowników pracujących równolegle. Uszkodzenie jednego z falowników nie powoduje przerwy w pracy pozostałych, co znacząco podnosi niezawodność zasilania zabezpieczanego sprzętu.

 

Podstawą analizy były cenniki UPS’ów zawarte na stronach internetowych firmy ETA producenta zasilaczy awaryjnych. Powodem wyboru tego producenta był fakt publikowania przez niego cenników UPS’ów we wszystkich wyżej wymienionych kategoriach oraz niskie ceny dostarczanych zasilaczy. Ponadto UPS’y line-interactive tego producenta spełniają cechy dobrego zasilacza awaryjnego małej mocy.

W analizie uwzględniono następujące elementy cenotwórcze wpływające na wybór rodzaju zasilania awaryjnego:

1.     Cena jednostkowa zasilacza awaryjnego z uwzględnieniem ceny jednostki mocy (1kVA) stanowiąca koszt zakupu.

2.     Koszt instalacji zasilacza awaryjnego związany z kosztem zakupu.

3.     Pobór energii elektrycznej (sprawność UPS) w trakcie pracy określający koszt eksploatacji.

4.     Koszty konserwacji i serwisu wpływające również na koszt eksploatacji.

 

Ad1.   Przyjmując średnią cenę jednostki mocy (1kVA) zasilaczy line-interactive jako punkt odniesienia względne ceny za 1kVA mocy zasilaczy awaryjnych kształtują się następująco:

-        Zasilacze line-interactive -              1

-        Zasilacze on-line -                           2,4

-        Zasilacze redundantne on-line -     2,7

W rozpatrywanych grupach znalazły się zasilacze o następujących mocach:

1.      line-interactive                                 0,32 kVA – 2,5 kVA,

2.      on-line                                               5 kVA – 12,5 kVA,

3.      redundantne on-line                        1 kVA – 8 kVA.

Odnosząc ceny zasilaczy awaryjnych do cen zabezpieczanych przez nie zestawów komputerowych stwierdzono, że koszt zasilacza awaryjnego stanowi ok.10% do 15% ceny zestawu w przypadku zasilaczy line-interactive. W przypadku pozostałych zasilaczy awaryjnych powiększa się zgodnie z wyżej przytoczonymi współczynnikami. W przypadku zasilaczy redundantnych on-line współczynnik ten wzrasta, jeżeli planowana jest rezerwa mocy mająca na celu zwiększenie niezawodności zasilania komputerów. Ponieważ moc pojedynczego falownika równa jest 1kVA to stanowi o minimalnej nadmiarowości. Stąd wynika względny wzrost ceny jednostki mocy nawet do 5 w przypadku zasilaczy 2kVA.

Na optymalizację ceny zakupu ma wpływ dobór mocy zasilacza do zabezpieczenia posiadanych komputerów. W przypadku zasilaczy line-interactive nie stanowi to problemu ze względu na duży asortyment mocy (typowe jest stosowanie jednego zasilacza do jednego stanowiska). Podobnie, jeśli chodzi o rozbudowę sieci komputerowej nie występują tu żadne ograniczenia. Koszt inwestycji może być rozłożony.

Zasilacze on-line stanowią systemy zamknięte. Konieczne jest przewidywanie docelowej liczby użytkowników podczas planowania zakup UPS’a. Już na wstępie należy ponieść koszt zasilacza awaryjnego przeznaczonego do zasilania docelowej sieci.

Korzystniejszą sytuację mamy w przypadku zasilaczy redundantnych on-line, gdzie istnieje ograniczona możliwość rozbudowy zasilacza wraz z rozwojem sieci komputerowej przez uzupełnianie UPS’a dodatkowymi falownikami.

 

Podsumowując koszt zakupu zasilacza awaryjnego - zasilacze line-interactive są bezkonkurencyjne cenowo. Są również bezkonkurencyjne pod względem kosztów uwzględniając sukcesywną rozbudowę sieci komputerowej. Bezwzględnie najdroższe są zasilacze redundantne on-line, ale podobnie jak w zasilaczach line-interactive możliwy jest (co prawda ograniczony) rozkład kosztów inwestycji w czasie. Zasilacze on-line nieco tańsze od zasilaczy redundantnych wymuszają duży koszt inwestycji na starcie.

 

Ad2.   Ze względu na koszt instalacji zasilacze można podzielić na dwie grupy:

  1. Zasilacze podłączane przez użytkownika, gdzie koszt instalacji wynosi zero.
  2. Zasilacze wymagające instalacji przez wykwalifikowany personel.

Do pierwszej grupy należą zasilacze line-interactive od 0,32 kVA – 2,5 kVA oraz zasilacze redundantne on-line 1 kVA do 3 kVA. Zasilacze w tej grupie wyposażone są w sznur sieciowy wyposażony w standardową wtyczkę sieciową oraz typowe gniazda wyjściowe. Instalacja polega na wsadzeniu wtyczki zasilacza awaryjnego do najbliższego gniazda w ścianie wyposażonego w kołek zerujący. Do gniazd wyjściowych UPS’a podłącza się zasilane elementy stanowiska komputerowego, co kończy instalację. Załączenie zasilacza powoduje włączenie zasilania komputerów.

Do drugiej grupy należą zasilacze redundantne on-line od 4 kVA – 8 kVA oraz zasilacze on-line od 5 kVA – 12,5 kVA. Na całkowity koszt instalacji zasilaczy z tej grupy składają się następujące elementy:

-         Koszt dedykowanej instalacji elektrycznej przeznaczonej wyłączenie do zasilania komputerów. Jest to dodatkowa niezależna wydzielona instalacja specjalnie oznaczona i zabezpieczona przed podłączeniem innych urządzeń, której wejście podłączone jest na stałe do UPS’a. Dodatkowym kosztem instalacji jest zewnętrzny wyłącznik obejściowy (by-pass) umożliwiający całkowite odłączenie zasilacza od sieci zasilającej w przypadku serwisu. Występują jeszcze koszty dodatkowego zabezpieczenia wydzielonej gałęzi sieci przez odpowiednie bezpieczniki, ewentualny wyłącznik przeciwpożarowy oraz koszt podejścia elektrycznego do zasilacza.

-     Koszt pomieszczenia, w którym zasilacz jest instalowany. Zasilacze on-line średniej mocy ze względu na swoje wymiary, poziom hałasu generowany przez wentylatory i ewentualnie falowniki oraz zalecenia temperaturowe i poziomu zapylenia wymagają specjalnie zaadaptowanych pomieszczeń z reguły klimatyzowanych.

-         Koszt dostarczenia i podłączenia zasilacza awaryjnego. Ze względu na dużą wagę UPS’a on-line średniej mocy wrasta koszt jego transportu oraz koszt instalacji u użytkownika. Instalacja wykonywana jest przez wykwalifikowany personel dostawcy. Ten składnik kosztu zawarty jest z reguły w cenie zasilacza.

 

Podsumowując zasilacze line-interactive oraz zasilacze redundantne on-line do 3kVA nie pociągają dodatkowych kosztów związanych z instalacją w przeciwieństwie do zasilaczy on-line, gdzie te koszty należy uwzględnić przy planowaniu inwestycji.

 

Ad3.   Pobór energii elektrycznej zasilacza awaryjnego podczas normalnej pracy wpływa bezpośrednio na koszt eksploatacji zasilacza. W zasilaczach line-interactive sprawność z reguły przekracza znacznie 90% w przypadku pracy przy poprawnej sieci zasilającej. Wynika to z zasady pracy takiego zasilacza, o czym wspomniano na wstępie. Energia pobierana z sieci wykorzystywana jest do zasilania obwodów pomiarowych sieci zasilającej oraz ewentualnego doładowywania akumulatorów.

W zasilaczach on-line sytuacja wygląda inaczej. Energia z sieci zasilającej wykorzystywana jest do niezależnego wytworzenia przebiegu wyjściowego poprzez dwustopniowe przetwarzanie oraz dodatkowo do doładowywania akumulatorów. Wynikająca stąd sprawność kształtuje się z reguły poniżej 90%  (typowo 70% do 80%). Podobnie wygląda sprawa w zasilaczach redundantnych on-line.

 

Wynikające stąd koszty energii elektrycznej są w obu rodzinach zasilaczy on-line około 25% wyższe od line-interactive i to bez uwzględniania kosztów energii związanych z ewentualną klimatyzacją pomieszczeń. Ponadto czas pracy zasilaczy line-interactive zależy od czasu pracy stanowiska komputerowego i jest one wyłączany przez użytkownika po zakończeniu pracy, podczas, gdy zasilacze on-line pracują w przeważającej liczbie przypadków w trybie całodobowym. Powoduje to dodatkowe zbędne zużycie energii elektrycznej przez zasilacza on-line średniej mocy.

 

Ad4.   Kolejne koszty związane z eksploatacją zasilaczy dotyczą ewentualnych konserwacji i serwisu. W zakres konserwacji wchodzą między innymi wymiana wentylatorów, czyszczenie przewodów wentylacyjnych, kontrola parametrów pracy zasilaczy.

1.      Powyższe koszty nie dotyczą zasilaczy line-interactive do mocy 1,6 kVA, ponieważ między innymi nie posiadają wentylatorów.

2.      Zasilacze line-interactive o mocach 1,8 kVA – 2,5 kVA oraz zasilacze redundantne on-line do 3kVA mogą być dostarczone do konserwacji przez użytkownika do serwisu ze względu na wcześniej wspomniany sposób instalacji oraz stosunkowo małą wagę.

3.      Zasilacze on-line 5 kVA – 12,5 kVA oraz redundantne on-line od 4 kVA – 8 kVA ze względu na sposób instalacji oraz wagę mogą być konserwowane tylko na miejscu u użytkownika, co wiąże się dodatkowo z kosztami dojazdu wykwalifikowanego personelu serwisowego.

W zakres kosztów serwisowych wchodzi również wymiana akumulatorów. W tym przypadku sytuacja wygląda jak wyżej z tym, że jednorazowy koszt wymiany akumulatorów w zasilaczach z trzeciej grupy jest bardzo duży w stosunku do zasilaczy w szczególności z pierwszej grupy.

Zasilacze z trzeciej grupy wyposażone są w zespół kilkunastu do kilkudziesięciu akumulatorów z reguły o dużej pojemności, które podlegają jednoczesnej wymianie okresowej wykonywanej przez specjalistyczny serwis dostawcy na miejscu u użytkownika.

W zasilaczach line-interactive koszt wymiany akumulatorów rozkłada się w czasie ze względu na zróżnicowany czas pracy poszczególnych stanowisk komputerowych przez nie zasilanych. Fakt nieciągłej pracy stanowisk komputerowych wpływa korzystnie na wzrost żywotności akumulatorów. Dodatkowo wymiany akumulatorów w zasilaczach line-interactive może w praktyce dokonać administrator sieci komputerowej użytkownika lub lokalny elektryk.

 

Uwzględniając wyżej przytoczone argumenty najniższe koszty serwisowe związane są z zasilaczami line-interactive do mocy 1,6 kVA wymienione w pierwszej grupie, wyższe w drugiej grupie a znaczące w trzeciej grupie zasilaczy on-line.

 

PODSUMOWANIE

 

1.      Zasilacze line-interactive do mocy 1,6 kVA charakteryzują się najniższymi kosztami zakupu i eksploatacji i pod tym względem są liderami w kategorii całkowitych kosztów.

2.      Drugie miejsce w zakresie kosztów stanowią zasilacze line-interactive od 1,8 kVA do 2,5 kVA.

3.      Na trzeciej pozycji znajdują się zasilacze redundantne on-line od 1 kVA do 3 kVA, których cena jednostki mocy jest wyższa od zasilaczy on-line, ale uwzględniając koszty instalacji i serwisu sumaryczne koszty są niższe niż zasilaczy on-line.

4.      Do najdroższych należą zasilacze on-line średniej mocy od 5 kVA – 12,5 kVA oraz zasilacze redundantne on-line od 4 kVA – 8 kVA. Koszty zasilaczy redundantnych w systemie pracy z nadmiarową ilością falowników kompensowane są częściowo wzrostem bezpieczeństwa zasilania komputerów.

 

Z przedstawionej analizy wynikają praktyczne wnioski dotyczące konkretnych aplikacji dotyczących ochrony zasilania sieci komputerowych oraz pojedynczych stanowisk w przypadku, gdy koszty stanowią najważniejszy element przy podejmowaniu decyzji o inwestycji. Temat optymalnych aplikacji ze względu na koszty i bezpieczeństwo rozwinięto w innym opracowaniu.

 

strona główna