WYŻSZA SZKOŁA MENEDŻERSKA w WARSZAWIE

WYDZIAŁ INFORMATYKI STOSOWANEJ

I TECHNIK BEZPIECZEŃSTWA

PROJEKT INDYWIDUALNY

PRZYKŁADOWA KONCEPCJA ZASILANIA AWARYJNEGO DLA MAŁEGO PRZEDSIĘBIORSTWA CYWILNEGO

SKŁAD ZESPOŁU 1. s	Prowadzący zajęcia: dr inż. W. Szulc		SEMESTR 3
		GRUPA o		STUDIA niestacjonarne
Data wykonania ................................................		Data oddania projektu ................................................

Semestr zimowy, rok akademicki 2011/2012

SPIS TREŚCI :

Strona Nr

I. WSTĘP …………………………………………………………………………………………………… 3

II. CEL OPRACOWANIA ………………………………………………………………………………. 4

III. ANALIZA PROBLEMU …………………………………………………………………………….. 5

IV. RODZAJE SYSTEMÓW ZASILANIA AWARYJNEGO …………………………………… 6

IV.1 ROZPROSZONY SYSTEM ZASILANIA AWARYJNEGO ……………..…… 7

VI. CENTRALNY SYSTEM ZASILANIA AWARYJNEGO ………….………… 8

V. PRZEGLĄD RODZAJÓW ZASILACZY UPS …………………………………………………. 9

VI. PROJEKT ……………………………………………………………………………………………….. 10

VI.1 CHARAKTERYSTYKA ODBIORNIKÓW MOCY ………………………………. 12

VI.2 DOBÓR ZASILACZA AWARYJNEGO ……………………………………………. 14

VII. WNIOSKI ……………..……………………………….………………………………………………. 18

VIII. BIBLIOGRAFIA……….………..………………………………………………………………………. 20

I. WSTĘP

W społeczeństwie informacyjnym kluczem do sukcesów społecznych, ekonomicznych i militarnych jest dostęp do informacji traktowanej równoważnie lub wyżej od dóbr materialnych. Pozyskiwanie, przetwarzanie oraz zapewnienie bezpieczeństwa informacji jest strategicznym punktem działalności oraz rozwoju państw i przedsiębiorstw.

Informacja w formie elektronicznej wypiera dokumenty papierowe, jej przesyłanie jest szybsze, a magazynowanie i zarządzanie prostsze i tańsze. Biblioteki i archiwa zastępują bazy danych wspomagane oprogramowaniem zarządzającym zasobami oraz szyfrującym dane.

Projektując system teleinformatyczny służący do pozyskiwania, przetwarzania oraz przekazywania informacji w obrębie firmy, oraz poza nią należy zwrócić uwagę na szereg aspektów mających wpływ na bezpieczeństwo oraz dostępność systemu.

Przez pojęcie dostępności systemu teleinformatycznego należy rozumieć możliwość jego pracy 24 godziny na dobę przez 365 dni w roku.

Ponadto organizator systemy jest zobligowany do przewidzenia sytuacji mogących zaburzyć zarówno pracę jak i dostępność systemu oraz przedsięwziąć środki mające na celu eliminację lub zminimalizowanie skutków podmiotowych sytuacji.

II. CEL OPRACOWANIA

W powyższej pracy omówimy zagadnienie zasilania gwarantowanego, jego znaczenie dla funkcjonowania systemu teleinformatycznego w małym przedsiębiorstwie cywilnym oraz możliwości zapewnienia funkcjonowania podmiotowego systemu w przypadku braku zasilania z sieci energetycznej.

Dla realizacji opracowania przyjęliśmy założenia będące odzwierciedleniem struktury oraz wyposażenia instytucji państwowej, w której pracuje jedna z osób wchodzących w skład zespołu.

Po przedstawieniu założeń opracujemy bilans mocy, dokonamy analizy rynku pod katem cen oraz parametrów zasilaczy UPS, po czym porównamy dwa warianty rozwiązań aby finalnie w postaci wniosków zaproponować najkorzystniejsze rozwiązanie.

III. ANALIZA PROBLEMU

Jednym z najważniejszych czynników mających wpływ na dostępność systemu teleinformatycznego jest zapewnienie stabilnego i nieprzerwanego zasilania jego podzespołów.

W tym celu stosuje się najczęściej zasilacze awaryjne UPS (ang. UPS, Uninterruptible Power Supply) - urządzenia lub system urządzeń, którego funkcją jest nieprzerwane zasilanie odbiorników elektronicznych wchodzących w skład systemu teleinformatycznego.

W przypadku urządzeń komputerowych, z jednej strony pojawia się coraz więcej rozwiązań sprzyjających oszczędności i optymalizacji poboru mocy, z drugiej zaś strony, rosną moce podzespołów komputera. Liczba rdzeni procesorów płyty głównej oraz kart graficznych generuje większe zapotrzebowanie energii elektrycznej. Racjonalne zużycie energii w coraz szerszym zakresie ułatwiają programy sterujące kontrolą oraz zmianą trybów pracy poszczególnych komponentów komputera (m.in. procesory, dyski twarde, monitor).

Zestawienie orientacyjnego poboru mocy przez różne elementy komputera przedstawiono w tabeli 1.

ELEMENT KOMPUTERA	ORIENTACYJNY POBÓR MOCY W WATACH
Zasilacz	40 - 100
Procesor	30 - 100
Płyta główna	20 - 40
Chipset	20
Pamięć RAM	10 (1 kość)
Karta graficzna	50 - 300
Karta sieciowa PCI	3
Klawiatura	1 - 2
Myszka	1 - 2
Napęd DVD	10 - 30
Dysk twardy	20 - 40
Wentylator obudowy	2 - 3
Wentylator procesora	2 - 3

Tab. 1. Zestawienie orientacyjnego poboru mocy przez różne elementy komputera

Wybierając konfigurację UPS-a na potrzeby systemu teleinformatycznego wspierającego obieg informacji w małej firmie warto rozważyć jako kryteria wyboru zarówno aspekty techniczne, jak i ekonomiczne. Koszty poniesione w czasie realizacji projektu nie przedkładają się na niezawodność rozwiązania. Rozpatrując wybór konfiguracji centralnej, rozproszonej lub mieszanej zasilaczy UPS, należy pamiętać, że każda z nich ma swoje zalety, ale również i wady.

Głównym zadaniem stawianym systemowi zasilania awaryjnego (UPS) jest zapewnienie bezprzerwowego zasilania przez określony czas po zaniku zasilania sieciowego.

Analiza ma na celu porównanie kilku wariantów konfiguracji zabezpieczenia małej sieci komputerowej przed zakłóceniami elektrycznymi i zanikami napięcia przy wykorzystaniu zasilaczy UPS. W każdym omawianym wariancie wybrane zostaną zasilacze jednego producenta, lecz w zależności od potrzeb wykonane w rożnych technologiach.

W tabeli 2. przedstawiono zestawienie orientacyjnego poboru mocy przez wybrane urządzenia występujące w sieci komputerowej.

URZĄDZENIA SIECI KOMPUTEROWEJ	ORIENTACYJNY POBÓR MOCY W WATACH
Komputer - stacja robocza	200 - 350
Laptop	40 - 90
Switch prosty 10-portowy	20
Switch zaawansowany sieciowy 48-portowy	200 - 500
Router prosty 4-portowy	6 - 8
Router sieciowy wielousługowy	300 - 2000
Telefon IP	5
Skaner	25 - 60 (praca) 5 - 10 (stand by)
Monitor LCD 19”	20 - 50 (praca) 1 - 2 (stand by)
Drukarka atramentowa	20 - 80 (praca) 1 - 4 (stand by)
Drukarka laserowa	800-1300 (maks.), 250-450 (praca), 2-10 (stan by)
Kamera sieciowa	3 -5

Tab. 2. Przybliżony pobór mocy urządzeń sieci komputerowej

Ponieważ każdy element systemu teleinformatycznego będzie podłączony do zasilacza UPS należy dokładnie określić, jaką moc pobiera każdy z nich. Jeśli kilka odbiorników ma być chronionych przez jeden zasilacz, należy zsumować ich moce. Pamiętać należy, że urządzenia w sieci komputerowe stanowią obciążenie nieliniowe, dlatego przyjmuje się, że 1 W = 1 VAkn, gdzie kn wynosi 0,7 - 0,8 (moce zasilaczy podawane są zazwyczaj w voltoamperach). Obliczając maksymalną moc UPS-a wyrażoną w VA na podstawie informacji producenta koniecznym jest pomnożenie maksymalnej liczby amperów przez 230 V. Zasadnym jest również przyjęcie 20 - 30 % zapasu mocy zasilacza UPS w stosunku do łącznej mocy odbiorników. Przyjmuje się również niezależnie, czy sugerujemy się wartościami podawanymi w W, czy VA zasilacza UPS, że pobór mocy odbiorników nie może przekraczać 80 % możliwości zasilacza UPS.

W przypadku stacji roboczych należy mieć na uwadze fakt, że komputer włączony, ale w tzw. „czasie spoczynku” (stan idle) pobiera około 60 % mocy zużywanej w trakcie standardowej pracy. Moc znamionowa zasilacza nie odzwierciedla poboru mocy przez komputera. Przykładowo, zasilacz o mocy 400 W może pobierać moc około 230 W. Przyjąć można, że w czasie pracy komputera pojawiać się mogą skoki poboru mocy do wartości powyżej 350 W. W przypadku zasilacza komputerowego istotna jest jego sprawność, wynosząca najczęściej od 75 do 85 %. Przykładowo, jeśli zasilacz o mocy 400 W posiada przy pełnym obciążeniu sprawność 75 %, wtedy aby dostarczyć 400 W mocy, musi on pobrać aż 500 W z sieci energetycznej. Różnica pomiędzy dostarczaną mocą a mocą pobieraną z sieci energetycznej wynosi więc w tym przypadku 100 W i jest to moc tracona do otoczenia jako promieniowanie (elektromagnetyczne i cieplne ).

Z uwagi na duży skokowy pobór mocy drukarki laserowej (w momencie włączenia lub w czasie drukowania) powodujący możliwość przeciążenia zasilacza, nie zaleca się podłączania drukarek laserowych do wyjścia zasilacza UPS. Jeśli jednak zachodzi konieczność ochrony drukarki laserowej przez zastosowanie systemu UPS, powinien to być UPS klasy true on-line posiadający duży zapas mocy.

IV. RODZAJE SYSTEMÓW ZASILANIA AWARYJNEGO

System zasilania awaryjnego - to urządzenie lub układ urządzeń służący do ochrony wybranych odbiorników przed zakłóceniami zasilania z sieci energetycznej, których skutkiem mogłoby być zakłócenie lub przerwanie ich pracy.

Najczęstszą funkcją układów zasilania awaryjnego jest zapewnienie zasilania odbiorników podczas zaniku napięcia w podstawowym źródle zasilania. Obecnie układy te pełnią również inne funkcje związane z kondycjonowaniem energii.

Rezerwowaniu zasilania podlegają z reguły odbiorniki o kluczowym znaczeniu dla danego procesu (np. aparatura medyczna, systemy IT, oświetlenie awaryjne). Zadaniem systemów zasilania awaryjnego jest zagwarantowanie bezpieczeństwa ludziom, mieniu i danym.

Stosownie do potrzeb wyróżniamy następujące rodzaje układów zasilania awaryjnego:

• zasilacze UPS dla odbiorów indywidualnych - dedykowany dla pojedynczych odbiorników lub grupy odbiorników mniejszej mocy, stosowane np. do podtrzymania zasilania komputerów osobistych;

• zasilacze UPS centralne - dedykowany dla odbiorów grupowych np. centrale telefoniczne, serwerownie, szafy dystrybucyjne;

• agregaty prądotwórcze - źródłem energii podczas zaburzeń napięcia w sieci jest agregat prądotwórczy. Przejmowanie obciążenia przez agregat po zaniku napięcia sieci podstawowej, a także powrót do zasilania z sieci podstawowej zapewniają układy samoczynnego załączania rezerwy (SZR); agregaty mogą być wyposażone w taki układ, lub może on być montowany osobno;

• układy UPS/agregat - układ hybrydowy stanowiący połączenie systemu UPS, agregatu oraz automatyki sterującej; stosowany jest w celu zapewnienia bezprzerwowego zasilania urządzeń elektrycznych podczas długotrwałych zaników napięcia; zapewnia przełączenie zasilania w sposób niezauważalny dla odbiornika, zapewniając jednocześnie możliwość długotrwałej autonomicznej pracy przy braku napięcia w głównym źródle zasilania;

• układy specjalizowane - stanowią ofertę dedykowaną poszczególnych dostawców dla pojedynczych klientów. Stosowane są np. w elektrowniach, elektrociepłowniach, do zasilania stacji transformatorowych. Systemy takie tworzą: zasilacze buforowe, prostowniki, falowniki, przekształtniki, baterie akumulatorowe, UPS-y, generatory prądu, automatyka sterująca..

Decyzja o wyborze jednego z powyższych rozwiązań oscyluje pomiędzy kosztami budowy i użytkowania, a niezawodnością. W naszym projekcie przeanalizujemy dwa podstawowe rodzaje zasilania awaryjnego: rozproszone i centralne.

IV.1 ROZPROSZONY SYSTEM ZASILANIA AWARYJNEGO

Zasilacze awaryjne odbiorów indywidualnych o mocy do 10 kVA wykonywane są w technologii line-interactive. Przez co rozumiemy, że zabezpieczane urządzenia są zasilane z sieci elektrycznej poprzez filtr przeciwzakłóceniowy wbudowany w zasilacz. Brak zasilania z sieci energetycznej powoduje uruchomienie wewnętrznego falownika UPS i dostarczanie energii z wewnętrznych akumulatorów zasilacza. Zmiany powyższych źródeł zasilania są na tyle dynamiczne, aby praca odbiorników pozostała niezakłócona. Zaletą zasilaczy line-interactive jest niska cena jednostkowa za kilovoltamper - jest ona w przybliżeniu dwa do trzech razy niższa od jednostki gwarantowanej mocy zasilacza typu on-line.

Rys.1. Rozproszony system zasilania awaryjnego.

Zastosowanie rozproszonego systemu zasilania awaryjnego nie powoduje konieczności rozbudowy istniejącej infrastruktury sieci energetycznej, a koszt jest wprost proporcjonalny do liczby urządzeń wymagających ochrony (jedno urządzenie - jeden zasilacz awaryjny). Awaria jednego zasilacza pozbawia ochrony jedno urządzenie systemu. Wadą powyższego systemu jest słaba separacja chronionych urządzeń podczas pracy bazującej na sieci energetycznej oraz konieczność kontrolowania dużej liczby małych UPS-ów.

IV.2 CENTRALNY SYSTEM ZASILANIA AWARYJNEGO

Dla odbiorników grupowych stosowane są urządzenia średniej mocy - od 10 kVA do 100 kVA i dużej mocy - powyżej 100 kVA. Wykonywane są w tzw. technologii on-line z podwójnym przetwarzaniem (konwersją) i ze stabilizowanym napięciem sinusoidalnym na wyjściu UPS. Centralne zasilacze awaryjne zwykle przystosowane są do pracy równoległej, co pozwala na rozbudowę gwarantowanej mocy dla chronionych odbiorników i zapewnia nadmiarowość przy zasilaniu odbiorników o zapotrzebowaniu na moc mniejszą o wielkość mocy zasilacza pracującego równolegle. Nadmiarowość (redundacja) zwiększa niezawodność systemu zasilania awaryjnego.

Uszkodzenie jednego z UPS-ów pracujących równolegle nie powoduje awarii w zasilaniu, ponieważ obciążenie przejmują na siebie pozostałe zasilacze. Zasilacze dużych mocy wymagają wydzielonych, klimatyzowanych pomieszczeń (m.in. ze względu na wpływ temperatury na żywotność baterii) oraz wykonania dedykowanej instalacji elektrycznej dla urządzeń wymagających bezprzerwowego zasilania.

Rys.2. Centralny system zasilania awaryjnego.

V PRZEGLĄD RODZAJÓW ZASILACZY UPS

1. Zasilacze offline.

Urządzenie podłączone do UPS-a typu offline jest zasilane bezpośrednio z sieci. W momencie zaniku napięcia z sieci układ sterowania uruchamia tryb pracy akumulatorowej. Napięcie stałe z akumulatorów jest przekształcane przez falownik na zmienne a to następnie jest podawane na wyjście UPS-a. Przełączenie pomiędzy trybami pracy trwa od 2-10 ms. W trakcie normalnej pracy sieciowej zasilany jest jedynie układ sterowania, co minimalizuje zużycie energii.

Zalety:

• Niewielkie straty energii przy pracy sieciowej

• Wysoka sprawność wpływająca na niezawodność i trwałość UPS

• Niski koszt urządzenia

Wady:

• zakłócenia płynące z sieci energetycznej są przekazywane do urządzenia zasilanego

• opóźnienie w przełączaniu trybów pracy

• zakłócenia podczas przełączania trybów pracy

Stosowane do zasilania pojedynczych komputerów lub stacji roboczych.

2. Zasilacze Line interactive.

Zasilacz częściowo ma budowę, jak zasilacz offline. Przełączenie na zasilanie z baterii kiedy napięcie zasilania jest w zerze - poprawa żywotności przekaźnika przełączającego oraz eliminacja zakłóceń radiowych.

Zalety:

• duża sprawność,

• niewielkie rozmiary

• relatywnie niska cena

• w większości wyposażone w układ AVR (automatycznej regulacji napięcia wyjściowego -

autotransformator) - brak konieczności przechodzenia na zasilanie z baterii - wyższa

żywotność akumulatorów.

Wady:

• duże zniekształcenia napięcia wyjściowego, gdyż jest ono w kształcie kwadratu lub

aproksymowanej sinusoidy

• Najbardziej popularny typ zasilaczy do zastosowań biurowych i domowych.

3. Zasilacze OnLine.

Zasilacz w sposób ciągły przetwarza napięcie sinusoidalne w stałe, a następnie za pomocą falownika ponownie w przemienne o stabilnej wartości częstotliwości i napięcia.

Zalety:

• na wyjściu dokładna sinusoida

• brak zakłóceń

• separacja od sieci zasilającej

Wady:

• wysoka cena (opłacalne do zastosowań firmowych)

Zasilacze zalecane do ochronny odbiorników priorytetowych np.: serwery.

VI. PROJEKT

Założenia:

Sieć teleinformatyczna wykonana w topologii gwiazdy z sieciowym punktem centralnym w postaci switcha.

Urządzenia:

1. Serwer Dell PowerEdge T110 II (305W) i monitor (20 W) - 1 sztuka;

2. Stacja robocza - komputer Dell OptiPlex 960 (255 W) i monitor (20 W) - 14 sztuk;

3. Switch CISCO SD216 (3,8 W) - 1 sztuka;

4. Urządzenie wielofunkcyjne HP - LaserJet Pro M1212NF (maks. 375 W) - 1 sztuka.

Rozmieszczenie stanowisk komputerowych w budynku:

Rys.3. Rozmieszczenie stanowisk komputerowych w budynku .

VI.1 CHARAKTERYSTYKA ODBIORNIKÓW MOCY

Kompaktowy serwer Dell PowerEdge T110 II w obudowie typu tower.

Monitor E1912H

Komputer OptiPlex 960

Switch Cisco SD216

Urządzenie wielofunkcyjne HP - LaserJet Pro M1212NF

VII.2 DOBÓR ZASILACZA AWARYJNEGO

Krok 1.

Wykonanie bilansu mocy odbiorników podłączanych do zasilacza awaryjnego.

Zgodnie z założeniami jest to pobór mocy:

Serwera - 305 [W] komputera - 255 [W]

Monitora - 20 [W] monitora - 20 [W]

  325 [W]   275 [W]

Krok 2.

Otrzymaną sumę mnożymy przez 1,4, czyli odwrotność współczynnika mocy wynoszącego 0,7.

325 W * 1,4 = 455 VA - dla serwera i switcha

275 W * 1,4 = 385 VA - dla stacji roboczej

375 W * 1,4 = 525 VA - dla urządzenia wielofunkcyjnego

Krok 3.

Zaleca się, by moc zasilacza była większa co najmniej o 20 % (pomnożona przez 1,2), 30 ÷ 40 % dla serwerów.

455 VA* 1,4 = 637 VA zaokrąglamy do 650 VA - dla serwera i switcha

385 VA* 1,2 = 462VA zaokrąglamy do 470 VA - dla stacji roboczej

525 VA * 1,4 = 735 VA zaokrąglamy do 750 VA - dla urządzenia wielofunkcyjnego

Obliczona w ten sposób minimalna moc zasilacza awaryjnego zapewni podtrzymanie napięcia zasilania przez 5÷10 minut. Zwiększenie pojemności zasilacza UPS wydłuży czas działania odbiornika. Na przykład zastosowanie do wymienionej konfiguracji UPS-a o mocy zwiększonej o 300 VA umożliwi utrzymanie zasilania przez ok. 30÷40 minut.

Należy jednak pamiętać, że są to wartości szacunkowe zależne od typu zasilacza, pojemności jego baterii, stopnia ich rozładowania oraz obciążeniu odbiornika.

wariant 1 - konfiguracja rozproszona zasilaczy UPS.

Wariant polegający na podłączeniu zasilania każdego urządzenia sieci teleinformatycznej poprzez oddzielny zasilacz UPS.

Rys.4. Schemat konfiguracji rozproszonej zasilaczy UPS.

Wariant 1 zakładamy jako ekonomiczny, ponieważ ma zapewnić tylko podstawowy stopień ochrony. Dobrane zostały zasilacze głównie z serii APC Back-UPS, a dla sieciowego serwera biurowego oraz switcha serii APC Power Saving Back-UPS. Do ochrony stacji roboczych w tym przypadku wykorzystany został zasilacz APC Back-UPS CS 650VA 230V, wykonany w technologii stand by. Ponieważ obliczona moc stacji roboczej wynosi 470 VA więc wybrany został zasilacz 650 VA. Zasilacz przy 50 % obciążeniu zapewnia 12 minut ciągłej pracy. Jest to czas wystarczający do zapisania zmian i bezpiecznego zamknięcia systemu operacyjnego. Najlepiej chronionym elementem jest serwer. Dla potrzeb serwera sieciowego (637 VA) wybrany został zasilacz APC Power Saving Back-UPS RS 1200 230V o najmniejszej mocy, czyli 1200 VA. Typowy czas podtrzymania tego zasilacza dla pełnego obciążenia wynosi 8 minut, co pozwala również bezpiecznie zamknąć serwer. Ostatnim elementem niezabezpieczonym w sieci komputerowej jest urządzenie wielofunkcyjne. Ponieważ urządzenie nie jest używane w sposób ciągły, wystarczający jest zasilacz APC Back-UPS RS o mocy 800VA.

Główną zaletą powyższego wariantu jest zabezpieczenie każdego urządzenia sieci LAN osobnym zasilaczem UPS. Zapewnia to wysoką redundancję a awaria jednego zasilacza UPS powoduje wyłączenie jednego urządzenia.

Głównym atutem rozwiązania jest aspekt ekonomiczny, mobilność komponentów oraz możliwość łatwej rozbudowy. Zastosowanie dla serwera zasilacza z dużym zapasem pojemności wydłuży czas jego pracy po spadku napięcia.

Wadą wariantu pierwszego jest możliwość wystąpienia różnicy potencjałów pomiędzy urządzeniami. Pamiętać również należy, że większa liczba zasilaczy to także większe ryzyko awarii, ponadto zwiększa się częstotliwość wymiany baterii podnosząc koszty eksploatacji. Należy również zaznaczyć, że sieciowe urządzenia aktywne, czyli switch to odbiorniki o bardzo małej mocy i ze względu na ograniczenie kosztów inwestycji zasilany jest z zasilacza serwera.

Nazwa urządzenia	Moc, w [VA]	Proponowany UPS	Cena (około)
Serwer i Switch	650	APC Power Saving Back-UPS RS 1200 230V	950 zł
Urządzenie wielofunkcyjne	375	APC Back-UPS RS 800VA 230V	750 zł
Stacja robocza 1	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 2	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 3	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 4	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 5	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 6	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 7	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 8	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 9	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 10	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 11	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 12	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 13	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
Stacja robocza 14	460	APC Back-UPS CS 650VA 230V	470 zł
			∑ 8280 zł

Tab. 3. Proponowane zasilacze UPS dla wariantu pierwszego

wariant 2 - konfiguracja centralna zasilacza UPS.

Rys.5. Schemat konfiguracji centralnej zasilacza UPS.

W wariancie drugim wszystkie urządzenia sieciowe będzie zasilał jeden zasilacz UPS. Do tego celu został wybrany zasilacz APC Smart-UPS RT 15kVA RM 230V (odbiorniki pobierają moc 7465 VA). Zasilacz przy 100 % obciążeniu gwarantuje czas podtrzymania równy 11 minut, jednak istnieje możliwość wydłużenia czasu podtrzymania do 35 minut przez zakupienie zewnętrznego modułu bateryjnego - koszt 4550 zł .

Nazwa urządzenia	Moc, w [VA]	Proponowany UPS	Cena (około)
Serwer	650	APC Smart-UPS RT 15kVA RM 230V	32 320 zł
Urządzenie wielofunkcyjne	375
Stacja robocza 1-14	14 x 460

Tab. 4. Proponowane zasilacze UPS dla wariantu pierwszego

Do zalet powyższej konfiguracji zaliczamy m.in. bezproblemowe uziemienie systemu, niższy koszt wymiany baterii akumulatorów oraz łatwiejszy serwis (tylko jeden UPS), monitoring i sterowanie sekwencyjnym, kontrolowanym wyłączaniem komputerów w sieci. Pamiętać jednak należy, że koszt inwestycji w proponowany zasilacz UPS jest wyższy od kosztu wariantu nr 1 . Ponadto do kosztu zakupu zasilacza UPS należy doliczyć koszt budowy dedykowanej sieci energetycznej.

Wariant ten cechuje jedna główna wada - awaria zasilacza UPS w trakcie pracy z baterii oznacza brak zasilania dla wszystkich urządzeń w sieci komputerowej.

Dla konfiguracji centralnej rozważyć można również wariant zakupu 2 zasilaczy UPS o sumie mocy porównywalnej z proponowanym zasilaczem oraz połączenie ich równolegle. Wariant drugi, czyli konfiguracja centralna, okazał się najmniej ekonomicznym wariantem, o stosunkowo niskim poziomie niezawodności. Zaletą tego wariantu jest natomiast łatwy nadzór nad zasilaczem oraz separowany od biurowej sieci elektrycznej przebieg zasilania dedykowanego. Wariant pierwszy jest za to najbardziej ekonomicznym wariantem, ale mającym dość niski poziom bezpieczeństwa.

VIII. WNIOSKI

Do realizacji projektu zostały użyte zasilacze UPS firmy American Power Conversion.

(http://www.apc.com/site/apc/index.cfm?isocountrycode=pl). Dużym atutem firmy APC jest dostęp do pełnej dokumentacji poprzez strony www, a w razie problemów serwis oraz wsparcie techniczne użytkownika. Ponadto firma deklaruje również pomoc inżynierów przy powstawaniu projektu.

Rozproszony system zasilania awaryjnego

1. Ekonomicznie nieuzasadniona realizacja podtrzymania napięcia.

2. Wariant rozproszonego systemu zasilania awaryjnego cechuje duża mobilność umożliwiająca elastyczność w kwestii migracji oraz zmiany ilości stanowisk komputerowych. Ważnym czynnikiem przemawiającym za zastosowaniem podmiotowego wariantu jest perspektywa rozbudowy lub przeniesienia przedsiębiorstwa do innej lokalizacji bez strat kosztów poniesionych na budowę dedykowanej sieci energetycznej.

3. System rozproszonego zasilania awaryjnego nie wymaga nakładów na adaptację istniejących linii zasilających. UPS-y są rozmieszczane lokalnie przy ochranianych urządzeniach.

4. W rozproszonym systemie zasilania awaryjnego musimy się pogodzić z myślą, że potrzymanie będzie wynosić 12-15min. przy satysfakcjonujących kosztach realizacji - dla poniżej przedstawionej koncepcji ok. 83 tyś. zł. brutto (16 UPS-ów).

5. Awaria jednego UPS-a pozbawia ochrony tylko jedno urządzenie pozostałe są nadal chronione.

6. Utrudniony monitoring i konserwacja - wiele UPS-ów w różnych lokalizacjach.

7. Jeżeli pomieszczenie/a posiadają zasilanie obwodów gniazd wykonane z podziałem na fazy można uzyskać w miarę symetryczne obciążenie sieci energetycznej budynku.

Centralny system zasilania awaryjnego

1. Ekonomicznie uzasadniona realizacja podtrzymania napięcia.

2. Wariant centralnego systemu zasilania awaryjnego cechuje brak mobilności uniemożliwiający migrację oraz zwiększenie ilości stanowisk komputerowych. Ważnym czynnikiem wykluczającym powyższe rozwiązanie jest perspektywa rozbudowy lub przeniesienia przedsiębiorstwa do innej lokalizacji bez ponoszenia dodatkowych kosztów budowy obwodów zasilających napięcia gwarantowanego.

3. Podwyższenie kosztów o wydzielenie obwodów zasilających napięcia gwarantowanego.

4. Zakładając, że cena dwóch dodatkowych akumulatorów będzie wynosić połowę ceny UPS-a. Dla centralnego systemu zasilania awaryjnego cena powinna wynosić ok. 48 tyś. zł. (Jeden APC Smart-UPS RT 15kVA RM 230V + dwa moduły akumulatorów).

5. Awaria UPS-a pozbawia urządzenia ochrony.

6. Łatwość monitoringu i konserwacji.

7. Przeciążenie jednej fazy zasilającej z której zasilany jest UPS - wprowadzana duża asymetria sieci energetycznej obiektu.

VIII. PODSÓMOWANIE

Po rozważeniu wariantów zasilania awaryjnego bazującego na systemach zasilania rozproszonego lub centralnego ze względu na aspekty ekonomiczne oraz funkcjonalność rozwiązania proponowanym jest wybór wariantu rozproszonego system zasilania awaryjnego.

Planując wyposażenie cywilnego przedsiębiorstwa w dowolną liczbę komputerów z zapewnieniem możliwości pracy lub bezpiecznego wyłączenia po zaniku napięcia zasilającego najbardziej opłacalnym rozwiązaniem jest zakup komputerów przenośnych.

Zastosowanie baterii wewnętrznej oraz mały pobór mocy wyklucza generowanie dodatkowych kosztów rozbudowy istniejącej infrastruktury lub zakupu zasilaczy awaryjnych przy zbliżonych cenach akumulatorów.

IX. BIBLIOGRAFIA

mgr inż. Julian Wiatr, mgr inż. Marcin Orzechowski: Poradnik projektanta elektryka

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690 z późniejszymi zmianami - ostania z 12 marca 2009 roku, DzU nr 56/2009, poz. 461). 

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 roku w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (DzU nr 93/2007, poz. 623 z późniejszymi zmianami).

N SEP-E-004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa.

PN-IEC 60364 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.

PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Część 4 - 41: Ochrona przed porażeniem elektrycznym,

Regulacje prawne dotyczące zasilaczy UPS :

EN 60950 z 1992 roku z późniejszymi zmianami, określająca wymagania bezpieczeństwa dla urządzeń służących do przetwarzania danych i innych urządzeń biurowych (norma oparta na publikacji IEC 950)

Polskim odpowiednikiem normy EN 60950 jest PN-93/T-42107.

EN 50091-1 z 1993 roku, definiująca wymagania ogólne i wymagania bezpieczeństwa dla zasilaczy UPS

EN 50091-2 z 1995 roku, określająca wymagania dotyczące kompatybilności elektromagne-tycznej dla zasilaczy UPS przeznaczonych do instalacji w pomieszczeniach ogólnodostępnych.

ENV 50091-3, klasyfikująca konstrukcje w zakresie właściwości funkcjonalnych (projekt)

Internet źródło:

1. http://www.dell.com/pl/firmiinstytucji/p/poweredge-t110-2/pd

2. http://www.elektro.info.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=4028:bezpieczne-zasilanie-maych-sieci-komputerowych&catid=133&Itemid=183

3. http://www.apcmedia.com/salestools/WTOL-7GKS4S_R3_EN.swf

4. http://www.apc.com/tools/ups_selector/index.cfm

5. http://zenfist.pl/kalkulator-mocy-zasilacza-moc-zasilacza-news-151.html

6. www.thomas-krenn.com/pl/produkty/backup-i-bezpieczenstwo/akcesoria-zasilacze-ups/zasilacze-awaryjne-ups/kalkulator-ups.html

mgr inż. Julian Wiatr, mgr inż. Marcin Orzechowski: Poradnik projektanta elektryka, Wydawnictwo MEDIUM, Warszawa 2008

Tamże

Rys. 1. Opracowanie wlasne

Rys. 2. Opracowanie własne

Rys. 3. Opracowanie własne

Rys. 4. Opracowanie własne

Rys. 5. Opracowanie własne

- 1 -

PowerEdge™ T110 II to idealny serwer dla małych firm. Stanowi on idealne połączenie korzyści, niezawodności oraz funkcji ułatwiających współpracę i ochronę danych.

Przyjazne miejsce pracy: wydajność klasy biznes przy mniejszej ilości zakłóceń dzięki poziomowi hałasu porównywalnemu ze standardowymi komputerami stacjonarnymi.

Zasilanie: Jeden zasilacz 305 W

Przekątna 47 cm (18,5 '') z podświetleniem LED.

Pełna produktywność: wszystkie podstawowe funkcje niezbędne do niezawodnej pracy przez cały dzień.

Wymagane napięcie zasilania: Od 100 do 240 V prądu zmiennego / 50 lub 60 Hz +/- 3 Hz/1,5 A.

Zużycie energii: 18 W (standardowo)/22 W (maksymalnie).

Główne zalety komputera OptiPlex 960 to:

• Zmniejszenie zużycia energii i kosztów poprzez zastosowanie zasilacza o wydajności 88%

• Cicha praca, dzięki zastosowaniu rozwiązania QuietKit.

• Minimalizacja zużycia energii dzięki zastosowaniu technologii zarządzania Dell EnergySmart i wydajnych energetycznie procesorów firmy Intel

• Certyfikaty Energy Star, EPEAT-Gold, TCO i Blue Angel, świadczące o dbałości firmy o środowisko naturalne.

Zasilanie: Zasilacz o mocy 255W 85PLUS, zgodny z normą ENERGY STAR 4.0, z aktywną korekcją współczynnika mocy (PFC)

Liczba portów - 16

Moc pobierana:

- tryb czuwania 1,8 W,

- tryb pracy 3,8W

Funkcje	Drukarka , ksero, skaner, faks
Proces	Suchy elektrostatyczny laserowy
Wymiary	306 x 435 x 265 mm (W x S x G)
Ciężar	8,3 kg
Zasilanie	220/240 V, 50 Hz
Pobór mocy	4,7 W (tryb gotowości) 375 W (drukowanie)

---