Dimenzování UPS pro AI výpočty: topologie, chemie baterií, výdrž a past na kVA

UPS před AI serverem je položka, u které je rozdíl mezi dobře a lacino spíš otázkou toho, co vlastně kupujete, než kolik utratíte. Jednotka 6 kVA s označením „6000 W“ často není UPS o výkonu 6 kW. Line-interactive za třetinu ceny double-conversion jednotky je v pořádku pro kancelářský počítač a u čtyřkartového uzlu se občas spolupodepíše pod pádem systému.

Tento text je o ochraně UPS na hardwaru Kentino: 4GPU a 8GPU servery Kentino AI na spotřebitelských kartách (RTX 5090, 4090) i na workstation kartách (RTX Pro 6000 Blackwell). Křížové odkazy: W04, P01, P03, I04, P06, L05.

Proč AI server UPS vůbec potřebuje

Ne kvůli nepřetržitému běhu. Tréninkové úlohy mají checkpointy; inference se vyprázdní a nastartuje znovu. Když napájení vypadne na devadesát minut, přijdete o práci od posledního checkpointu — model, data i hardware to přežijí. Co Vám UPS skutečně koupí:

1. Řízené vypnutí. Tvrdý restart pod zátěží je špinavá událost — souborové systémy uprostřed zápisu mohou skončit v nekonzistentním stavu (žurnál něco zachrání, ale ne roztržený checkpoint ani rozepsané zápisy do databáze). S UPS server doběhne fronty, synchronizuje souborové systémy, pošle SIGTERM vLLM nebo SGLangu a vypne se přes OS — na vyladěném uzlu tři až pět minut.
2. Překlenutí přechodových jevů. Síť poklesne na desítky až stovky ms. Obvykle to pohltí hold-up zdroje, někdy se server tiše restartuje. Horší varianta: GPU na pár ms uvidí podpětí na 12 V, stáhne boost, začne hlásit ECC chyby a výstup inference je několik minut nenápadně špatný, než se ovladač resetuje. Diagnostikuje se to o týdny později, až si někdo všimne, že stoupla perplexita.
3. Úprava kvality napájení. Double-conversion regeneruje výstupní sinusovku z DC sběrnice. Zdroj vidí čistých 230 V bez ohledu na kvalitu sítě.

K čemu UPS není: k překlenutí dlouhého výpadku. Dimenzovaná na 5 kW po deset minut už znamená několik kVA baterií; dimenzovaná na hodinu znamená samostatnou místnost. Na skutečné překlenutí potřebujete generátor (P06).

Past jménem kVA versus kW

Zdánlivý výkon (kVA) je efektivní napětí × efektivní proud. Činný výkon (kW) je to, co skutečně koná práci. PF = kW / kVA.

U nelineárních zátěží je PF < 1,0 a UPS musí přesto dodat plné kVA. Starší jednotky udávaly VA s předpokladem PF 0,6–0,8. „6 kVA“ UPS z roku 2010 tak mohla mít činný výkon 4 kW — odtud pramení většina překvapení typu „na štítku 6000 VA, vypnulo to při 4500 W“.

Moderní zdroje v AI serverech to mění. Aktivní PFC zhruba od roku 2010 tlačí PF k ~0,95–0,99. Zdroje Kentino AI (Corsair AX, Seasonic PRIME, Super Flower Leadex, Supermicro CRPS) běží na PF ≥ 0,97. Moderní serverové zdroje dosahují PF ≈ 0,99, takže kVA a kW u UPS dnes sedí na sebe:

Line-interactive řady (Vertiv Liebert PSI5, APC Smart-UPS SMT) mají stále PF ~0,9. U double-conversion od 6 kVA výš počítejte s tím, že kVA ≈ kW v rámci 10 %, a přečtěte si datasheet. Dimenzujte podle kW a pak ověřte, že kVA to pokryje.

Double-conversion online versus line-interactive

Existují tři třídy UPS; pro AI je vhodná jen jedna.

Standby (offline). Přepnutí za 8–25 ms, často schodovitá sinusovka. Kancelářské jednotky za 100 €. Přeskočte.

Line-interactive. Autotransformátor koriguje podpětí i přepětí bez přechodu na baterii. Přepnutí 2–10 ms. Vertiv Liebert PSI5, APC Smart-UPS SMT, Eaton 5PX. Pro kancelářské IT dostačující. Pro AI výpočty nevhodné.

Double-conversion online. Zátěž běží trvale ze střídače, který je napájen z DC sběrnice z usměrňovače a baterie zapojených paralelně. Při ztrátě vstupu převezme DC sběrnici baterie — střídač se to vůbec nedozví. Doba přepnutí nulová, výstup plně regenerovaný. APC Smart-UPS SRT, Eaton 9PX, Vertiv Liebert GXT5/EXM, Riello Sentinel Dual SDU/SDH, Schneider Galaxy VS.

Proč double-conversion: přepnutí trvající 4–10 ms shodí zdroj pracující blízko jmenovitého výkonu (uzel Kentino AI o 5 kW při 70% zatížení zdroje má hold-up ~12 ms; přepnutí za 6 ms spotřebuje polovinu a na přechodové špičky nezbude rezerva). Krátký propad na 12 V se propíše až na vstup VRM grafické karty — klesnou takty, naskočí ECC chyby, někdy karta vypadne ze sběrnice. Moderní zdroje ATX a CRPS jsou na upravenou sinusovku citlivé. Double-conversion odstraní všechny tři problémy.

Cena: 6 kVA double-conversion vyjde na 1500–2500 €, line-interactive na 700–1200 €. U serverové sestavy za 30 000 € a více plus 5 000 € do elektra a chlazení je rozdíl 1000 € nejlevnější pojistka, jakou koupíte.

Výpočet dimenzování: činný výkon plus rezerva

P_ups_kW   =  (P_server + P_network + P_workstation_critical) × 1.25
P_ups_kVA  =  P_ups_kW / PF_load   (PF ≈ 0.97 for AI PSUs)

Koeficient 1,25 pokrývá přechodové špičky GPU (5090 jdoucí na 600 W po dobu 5 ms) a 10% růst.

Workstationy UPS obvykle nepotřebují — obsluha si po minutovém výpadku prostě znovu otevře SSH. Síťové prvky ano — server, který přežije, ale během vypínání se nedostane do sítě k operátorovi, je na tom stejně jako ten, který zhasl. Zahrňte ToR switch a správcovský AP.

Zdravý rozum při instalaci: zatěžujte UPS na 70–80 % jmenovitého kW. Pod 50 % utrácíte za kapacitu v méně efektivním pracovním bodě; nad 85 % nezbývá rezerva na přechodové jevy a UPS při první špičce GPU přejde do bypassu.

Dimenzování doby zálohy

Zdvojnásobení doby zálohy stojí víc než dvojnásobek, protože větší baterie si vyžádají i větší střídač.

Pro Kentino AI miřte na 10–15 min při trvalé zátěži. Pět minut technicky stačí na čisté vypnutí, ale nenechává rezervu, když síť bliká (vypadne, za 30 s se obnoví, vypadne znovu). Patnáct minut dá operátorovi prostor přihlásit se a rozhodnout, zda výpadek přečkat, nebo vypnout.

UPS 6 kVA s interními bateriemi typicky zvládne 4–6 min. Na deset minut potřebujete jednu externí bateriovou skříň, na patnáct dvě. Každá skříň stojí ~30–40 % ceny samotné UPS. Doba zálohy je zdaleka největší cenová páka.

Bod zvratu pro generátor leží kolem 20–30 min při 5 kW. Pod ním baterie. Nad ním generátor plus menší překlenovací UPS (P06).

Lithium versus VRLA: stav v roce 2026

Lithium-iontové baterie (LFP — lithium-železo-fosfát, bezpečná chemie pro stacionární použití) překročily hranici ekonomické výhodnosti během posledních tří let a každý významný výrobce dnes nabízí lithiové varianty svých střední třídy double-conversion.

TCO závisí na tom, jak rychle místnost VRLA baterie unaví. UPS ve 30°C komoře spálí VRLA sady každých 18–24 měsíců — lithium se vrátí za dva až tři roky. Ve 22°C laboratoři může VRLA vydržet pět let a lithium se vrací na delším horizontu. TCO lithia je za 10 let zhruba o 35 % nižší, někteří výrobci uvádějí 50 %.

Pro nové instalace nad 3 kVA je lithium výchozí volbou. BMS navíc znamená, že UPS ví, kdy jí baterie umírá. VRLA dává smysl u velmi malých instalací (1–3 kVA) a jako náhradní sady do nelithiových jednotek.

Konkrétní volby podle úrovně Kentino AI

Uvádíme výrobní řady, ne konkrétní SKU — řady jsou stabilní, čísla modelů se mění.

4GPU Kentino AI (2,4 kW trvale, 3,0 kW špička): 3 kVA / 2,7 kW double-conversion, lithium. APC Smart-UPS SRT 3000, Eaton 9PX 3000, Vertiv Liebert GXT5 3000, Riello Sentinel Dual SDU 3000. Interní baterie ~5 min — na řízené vypnutí dost. EU €1 500 – 2 500 lithium, €1 000 – 1 600 VRLA. Provedení 2U–3U convertible.

8GPU Kentino AI (5 kW trvale, 6 kW špička): 6 kVA / 5,4–6 kW double-conversion, lithium. APC Smart-UPS SRT 6000, Eaton 9PX 6000, Vertiv Liebert GXT5 6000, Riello Sentinel Dual SDH 6000. Interní baterie 4–6 min; s jednou externí skříní 10–12 min. EU €3 000 – 5 000 lithium, €2 000 – 3 500 VRLA, plus €1 000 – 2 000 za skříň. Provedení 4U–6U.

Rack se 4× 8GPU (20 kW trvale): centralizovaná 20–30 kVA, nebo 6 kVA na každý server. Centralizovaně — APC Smart-UPS SRT 20000, Eaton 9PX 22 kVA, Vertiv Liebert APM, Schneider Galaxy VS 20 kW — €12 000 – 20 000 lithium při desetiminutové záloze. Na server — 4× 6 kVA, celkem €16 000 – 22 000.

Centralizované řešení je efektivnější (jeden střídač na 96–97 % proti čtyřem na 92–94 %), zabere méně místa v racku a nad ~15 kW vychází levněji na kW. Řešení na server je odolnější — porucha jedné UPS shodí jeden server. Jeden rack, jeden operátor: centralizujte. SLA na spravované služby: distribuujte.

Monitoring: SNMP, NUT, řetězec vypínání

UPS, kterou nikdo nehlídá, je ta, která tiše neprojde kapacitním testem a zalže Vám přesně v den, kdy ji potřebujete. Tři vrstvy, hned první den.

Každoroční kapacitní test. Jednou za rok ruční vybití. Méně než 80 % jmenovité kapacity znamená konec životnosti. Nejčastější porucha UPS v praxi je jednotka, která hlásí „baterie OK“, a přitom dodá 30 sekund místo 10 minut — firmware odhaduje kapacitu z napětí, ne ze skutečné kapacity. U lithia test nahradí BMS; u VRLA je povinný. Viz křížový odkaz L05.

Past „zapojil jsem to a zapomněl“

Tichá smrt baterie. UPS stojí tři roky. Třicetisekundový autotest projde, protože baterie třicet sekund ještě má. Dashboard svítí zeleně. Přijde pětiminutový výpadek, střídač se odmlčí po 45 s a server tvrdě spadne. Baterie byla mrtvá 18 měsíců.

Tepelné týrání. UPS v komoře se 4GPU serverem, který do ní sype 2,4 kW, bez chlazení, okolní teplota celé léto 32–35 °C. VRLA stárne zhruba 2× rychleji na každých 10 °C nad 25 °C — baterie s pětiletou životností vydrží při 35 °C 18 měsíců. Lithium je tolerantnější, ale i tak má raději < 30 °C.

Řešení: naplánujte test, hlídejte teplotu místnosti a nalepte na jednotku štítek s datem příští výměny.

Nahlédnutí k integraci generátoru

Nad 20–30 min zálohy jsou baterie špatná cesta. Venku stojí generátor o 10 nebo 20 kW připojený přes automatický přepínač sítě (ATS). Při ztrátě sítě dá ATS povel ke startu, počká na stabilní výstup (10–30 s) a přepne zátěž. UPS mezitím překlene mezeru — baterie dodá plnou zátěž ~60 s s rezervou. Pětiminutová záloha UPS bohatě stačí. Dlouhodobé krytí zajistí palivová nádrž. P06 se věnuje generátoru, ATS a blokováním.

Toto je součást Kentino Wiki, referenční série o AI výpočtech, robotice a systémech, které je propojují. Komentáře a opravy uvítáme na info@kentino.com.