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Artikelserie USV-Knowhow · Teil 3 von 6 USV-Dimensionierung — VA, Watt und Laufzeit richtig berechnenScheinleistung vs. Wirkleistung · Leistungsfaktor · Laufzeitberechnung · Redundanz Praxisbeispiele · Berechnungsformeln · Lastermittlung · N+1-Redundanz |
 Online-USV-Anlage im Rechenzentrum — Quelle: Wikimedia Commons (CC BY-SA) |
VA vs. Watt: Scheinleistung und Wirkleistung erklärt
USV-Leistungen werden in zwei Einheiten angegeben, die häufig für Verwirrung sorgen: VA (Voltampere) und Watt (W). Der Zusammenhang:
| Wirkleistung (W) = Scheinleistung (VA) × Leistungsfaktor (cos φ) |
| Begriff | Einheit | Beschreibung | Typische Werte |
|---|---|---|---|
| Scheinleistung | VA | Geometrische Summe aus Wirk- und Blindleistung | Nennleistung der USV |
| Wirkleistung | W | Tatsächlich verbrauchte Leistung | 60–100 % der VA-Zahl |
| Leistungsfaktor | cos φ | Verhältnis Wirkleistung/Scheinleistung | 0,6–1,0 |
Typische Leistungsfaktoren im B2B:
| Gerätetyp | cos φ | Hinweis |
|---|---|---|
| Moderne Server, redundante Netzteile | 0,95–1,0 | Active PFC |
| PC-Netzteile (ATX), Switches | 0,9–0,95 | 80-Plus-zertifiziert |
| Ältere Geräte, Transformatoren | 0,6–0,8 | Konservativ rechnen |
| Motoren, Frequenzumrichter | 0,7–0,85 | Induktive Last |
Lastermittlung: Was muss geschützt werden?
Vor der Auswahl einer USV müssen Sie den Gesamtstrombedarf aller zu schützenden Geräte ermitteln. Datenquellen:
1. Typenschild / Datenblatt: Watt- oder VA-Angaben des Herstellers
2. Messgerät (z. B. Energiekosten-Messgerät): Realer Verbrauch unter Last
3. Tabellenwerte (Schätzung): Branchentypische Verbrauchswerte
| Gerätetyp | Typischer Verbrauch (W) | Anmerkung |
|---|---|---|
| Tower-Server (1 CPU, 16 GB RAM) | 100–200 W | Idle/Last schwankt stark |
| Rack-Server (1U, 2 CPU) | 200–500 W | Unter Last bis 600 W |
| NAS (4–8 Bay) | 30–80 W | HDD-Anlauf kann Spitze erzeugen |
| 24-Port-Switch (L2) | 15–40 W | PoE-Switch deutlich mehr |
| Firewall / Router | 20–60 W | |
| Monitor (24" LED) | 20–35 W |
Empfehlung: Planen Sie einen Sicherheitspuffer von 20–25 % auf die ermittelte Last. USV-Geräte arbeiten im optimalen Wirkungsgradbereich bei 50–80 % Auslastung — nicht bei 100 %.
Laufzeitberechnung: Wie lange hält die Batterie?
Die Überbrückungszeit hängt von drei Faktoren ab: Batteriekapazität (Ah), angeschlossener Last (W) und Batterispannung (V). Eine vereinfachte Formel:
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Laufzeit (h) ≈ (Batteriekapazität Ah × Batteriespannung V × Wirkungsgrad) ÷ Last (W) Vereinfacht für 12V/7Ah-Akku (typisch für kleine USV): Laufzeit ≈ (7 Ah × 12 V × 0,85) ÷ Last = 71,4 ÷ Last Beispiel: 300 W Last → 71,4 ÷ 300 = ca. 14 Minuten |
In der Praxis geben Hersteller Laufzeitkurven in ihren Datenblättern an. Entscheidend: Je geringer die Last, desto länger die Laufzeit (nicht linear, da Batterien bei höherer Entladerate weniger Kapazität abgeben). Die meisten Hersteller geben Laufzeiten bei 50 %, 75 % und 100 % Last an.
| Szenario | Ziel | Empfehlung |
|---|---|---|
| Geordneter Shutdown | 5–15 Minuten | Standard-USV mit interner Batterie ausreichend |
| Überbrückung bis Generator | 10–30 Minuten | Externe Batteriemodule (EBM) zuschalten |
| Dauerbetrieb ohne Generator | > 1 Stunde | Mehrere EBM oder große Batterieschränke, USV-Batterien |
 USV-Geräte in Tower- und Rack-Ausführung — Quelle: Wikimedia Commons (CC BY-SA) |
Redundanzkonzepte: N+1 und 2N
Für hochverfügbare Umgebungen genügt eine einzelne USV nicht. Zwei Redundanzkonzepte sind in der Praxis verbreitet:
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Modulare USV-Systeme (z. B. Effekta M-Serie, Eaton 9PX Modular, APC Symmetra) erlauben den Aufbau von N+1-Redundanz in einem einzigen Gehäuse durch Hot-Swap-fähige Leistungsmodule. USV bis 25000VA.
Praxisbeispiel: Kleines Rechenzentrum (KMU)
| Gerät | Anzahl | Einzelleistung (W) | Gesamt (W) |
|---|---|---|---|
| Rack-Server (2U, 2 CPU) | 4 | 350 W | 1.400 W |
| 48-Port-Switch PoE | 2 | 120 W | 240 W |
| Firewall (Enterprise) | 1 | 60 W | 60 W |
| NAS (8 Bay) | 1 | 70 W | 70 W |
| Gesamtlast | 1.770 W | ||
| + 25 % Puffer | 2.213 W | ||
| Empfohlene USV-Größe (cos φ=0,9) | ≈ 3.000 VA | ||
Ergebnis: Eine 3000-VA-Online-USV (z. B. Effekta AX 3000, Eaton 5PX 3000, APC Smart-UPS On-Line 3000) wäre hier die richtige Wahl. Für 15 Minuten Überbrückungszeit: interne Batterie reicht aus. Bei 30 Minuten: Externes Batteriemodul (EBM) hinzufügen. USV bis 3000VA.
Häufige Fragen zur USV-Dimensionierung
| Darf ich eine USV mit 100 % auslasten? |
| Technisch ja, wirtschaftlich nein. Im optimalen Wirkungsgradbereich (50–80 % Auslastung) arbeitet die USV am effizientesten und erzeugt am wenigsten Wärme. 100 % Auslastung verkürzt die Lebensdauer der Bauteile und lässt keinen Spielraum für Anlaufströme. Faustregel: Immer 20–25 % Puffer einplanen. |
| Wie beeinflusst die Temperatur die Laufzeit? |
| Erheblich. VRLA-Bleiakkus verlieren pro 10 °C über 25 °C etwa 50 % ihrer Kapazität. Bei 35 °C Raumtemperatur läuft eine USV nur halb so lange wie im Datenblatt angegeben (bei 25 °C Referenztemperatur). Temperatur beeinflusst auch die Lebensdauer: Details in Teil 4: USV-Akkus und Wartung. |
| Was sind externe Batteriemodule (EBM)? |
| Externe Batteriemodule (EBM, auch BP = Battery Pack) sind separate Einheiten, die an kompatible USV angeschlossen werden und deren Laufzeit multiplizieren. Kompatibilität: herstellerspezifisch. Typisch: Effekta EBM, APC Smart-UPS SUA BPX, Eaton EBM. USV-Batterien und -Zubehör im Shop. |
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