Guide sur la densité de puissance des centres de données en conteneur

Densité de puissance des centres de données en conteneur : commencer par la liste des baies

Réponse rapide

• 5–8 kW/baie  — informatique périphérique, stockage et informatique générale ;
• 15–30 kW/baie  — inférence et calcul accéléré mixte ;
• 100 kW/baie ou plus  — entraînement d’IA, avec refroidissement liquide au niveau de la puce.

Une note du bureau de dimensionnement

Une demande typique commence ainsi :

Aucune réponse utile n’est encore possible. Deux mégawatts de serveurs classiques et deux mégawatts de baies denses équipées de GPU n’impliquent pas la même disposition dans la salle. Les trajets des câbles diffèrent, tout comme l’installation de refroidissement, les canalisations, le poids des armoires et la disposition des batteries.

Le premier document dont les ingénieurs ZT ont besoin n’est pas un décompte de conteneurs. Il s’agit d’une liste des baies indiquant, au minimum :

• l’équipement installé dans chaque baie ;
• puissance attendue et puissance maximale en kW pour chaque baie ;
• tension et configuration de l’alimentation ;
• redondance requise pour le système UPS ;
• autonomie de la batterie ;
• charges refroidies par air et charges refroidies par liquide ;
• température de conception du site.

Un conteneur possède des parois fixes. Si deux armoires GPU créent une concentration locale de chaleur, aucun couloir supplémentaire n’est disponible pour y remédier ultérieurement. Ce problème doit être résolu dès la phase de conception, avant l’assemblage en usine.

Calculez les valeurs avant de choisir le système de refroidissement

Voici la vérification de base pour une disposition standard à faible densité :

Ce calcul ne constitue qu’un point de départ. Une moyenne peut masquer une répartition inégale de la charge entre les baies. Par exemple :

Cette configuration affiche tout de même une moyenne de 5 kW/baie, mais les deux dernières baies déterminent le débit d’air local requis. Une moyenne par rangée ne permet pas de refroidir une baie surchauffée.

ZT examine donc la charge effective au niveau de chaque baie, plutôt que de se fier à une seule valeur représentant l’ensemble de l’installation.

Trois cas de conception

Cas A — 5 à 8 kW par baie

Il s’agit de la fourchette habituelle pour les systèmes périphériques, le stockage, les télécommunications et l’informatique générale des entreprises. Une climatisation en ligne N+1 est généralement adaptée.

Une installation au Kazakhstan constitue une référence utile. ZT a fourni trois conteneurs de 40 pieds avec une charge informatique totale de 168 kW , répartie sur 24 baies . Le résultat obtenu était 7 kW/rack . La solution comprenait :

• une alimentation sans coupure 2N ;
• une autonomie de 20 minutes assurée par des batteries VRLA ;
• Climatisation en ligne N+1 ;
• Extinction d’incendie au FM200 ;
• un boîtier extérieur IP55.

L’arithmétique compte :

Pour un conteneur standard unique, les plages publiées sont les suivantes :

Ne pas copier la colonne « charge totale » dans un champ « kW/baie ». Elle décrit une notion différente.

Cas B — 15–30 kW par baie

Cette plage couvre l’inférence IA, l’ajustement fin et les charges mixtes CPU/GPU. Le refroidissement par air peut encore être envisageable, mais uniquement avec un contrôle délibéré des allées et une carte thermique par baie.

L’équipement en ligne de ZT couvre :

• 15–62,6 kW pour les unités à détente directe ;
• 32,9–61,4 kW pour les unités à eau glacée ;
• un rapport de chaleur sensible supérieur à 95%.

La puissance nominale de l’unité de refroidissement ne correspond pas à la puissance nominale du bâti. Une unité en ligne peut desservir plusieurs armoires, selon le point de fonctionnement, la redondance et la disposition des flux d’air.

C’est également la plage où les moyennes deviennent les moins utiles. Supposons qu’une rangée de six armoires soit planifiée comme suit :

La moyenne par rangée est d’environ 18,7 kW/arme. Toutefois, les deux dernières armoires déterminent le risque thermique. Elles peuvent nécessiter une disposition différente de celle des quatre premières.

AT30–50 kW/arme , ZT examine généralement les échangeurs thermiques à porte arrière ou une conception hybride air/liquide. Le choix réel dépend du matériel serveur, des températures d’eau et des conditions sur site.

Cas C — 100 kW par rack et plus

À ce stade, la conception n’est plus une version à échelle agrandie du cas A. Au-dessus de 50 kW/rack , ZT utilise le refroidissement liquide au niveau des puces comme voie pratique d’évacuation de la chaleur.

Le matériel de refroidissement liquide comprend :

• un support de rack allant de 30 kW à 100 kW et plus ;
• des collecteurs en acier inoxydable 304 ;
• Des flexibles en EPDM ;
• des raccords rapides à coupure sèche ;
• Unités de distribution centrale (CDU) à partir de 200 à 1400 kW ;
• contrôle de la température côté secondaire dans une plage de ±1°C ;
• une configuration redondante 1+1 disponible pour les pompes, les instruments, l’alimentation électrique et les communications.

Un projet cloud aux États-Unis a utilisé cinq conteneurs ISO de 40 pieds à 100 kW/rack , pour une capacité totale du projet de 5 mW . Le package comprenait des onduleurs 2N, une batterie au lithium assurant une autonomie de 10 minutes, un système hybride de refroidissement air/liquide, des refroidisseurs à détente libre à sustentation magnétique, le fluide Novec 1230, le système VESDA et une plateforme DCIM intégrée.

Le délai d’achèvement enregistré était de six mois. La durée estimée pour une construction conventionnelle, telle que mentionnée dans le dossier du projet, s’élevait à 18–24 mois. L’architecture a été conçue pour évoluer d’une puissance de 5 MW à 50 MW.

Il s’agit de résultats observés sur des projets réels, non de garanties universelles. Les travaux sur site, les autorisations requises et la disponibilité du réseau électrique influencent toujours le calendrier.

Quelle solution de refroidissement correspond au planning d’installation des armoires ?

Considérez ce tableau comme un outil de présélection conceptuelle. Il ne remplace ni la liste des serveurs ni le modèle thermique.

Quatre vérifications pour une proposition de fournisseur

1. Les unités sont-elles clairement étiquetées ?

Une proposition doit distinguer :

• kW par rack ;
• kW IT total par conteneur ;
• unité de refroidissement en kW ;
• Puissance thermique de l’unité de distribution de climatisation (CDU) en kW ;
• puissance totale du projet en MW.

Si ces valeurs apparaissent dans un même tableau sans étiquettes, demander un calendrier corrigé.

2. La déclaration de redondance décrit-elle une topologie réelle ?

« Haute disponibilité » n’est pas une topologie. Demander si le système est de type N+1, 2N ou autre configuration. Confirmer quels composants sont redondants et ce qui se produit pendant la maintenance.

Les projets de référence ZT utilisent des systèmes d’onduleurs sans interruption (UPS) 2N avec batteries au lithium ou VRLA. Les équipements UPS montés en rack respectent la norme ISO/IEC 62040-3, offrent un temps de transfert nul et atteignent un rendement de 98,5 % en mode ECO. Les unités sur pied ont un rendement nominal de 95,5 %, acceptent une tension d’entrée de 138 à 485 V~ et permettent le fonctionnement parallèle de quatre unités.

3. Le fournisseur a-t-il vérifié la charge maximale admissible par rack et le débit d’air résiduel ?

Capacité statique de charge des racks ZT : 3000 kg et perforation à 80 % ou plus ces deux valeurs sont importantes pour le matériel GPU moderne. Le refroidissement liquide évacue la chaleur des composants équipés de plaques froides, mais d’autres parties du serveur peuvent tout de même rejeter de la chaleur dans l’air.

4. Existe-t-il un plan de tests en usine ?

Avant l’expédition, l’acheteur doit examiner le projet de test de réception en usine. Les documents utiles comprennent :

• les schémas unifilaires ;
• les plannings d’installation dans les baies ;
• les listes d’alarmes et de verrouillages interlocks ;
• les points de charge frigorifique ;
• Les séquences de commande de l’unité de distribution de fluide (CDU) ;
• les résultats thermiques ou issus de simulations CFD ;
• calculs de l’autonomie de la batterie ;
• coordination des disjoncteurs ;
• essais d’étanchéité ;
• procédures d’essai du système intégré.

L’intégration en usine réduit le montage sur site. Elle n’élimine toutefois pas la nécessité de vérification.

Remarques sur l’efficacité et la conformité

ZT a enregistré un PUE annuel inférieur à 1.2pour une capacité complète de refroidissement liquide par plaque froide en 2024. Sa bibliothèque de paramètres indique 1.5–2.0comme fourchette de comparaison pour les installations traditionnelles refroidies par air. Le PUE dépend du climat, de la charge et de l’évacuation de chaleur ; la cible finale doit donc être vérifiée en fonction des conditions spécifiques du projet.

ZT cite, parmi ses certifications, les normes ISO 9001, CE, CCC, TÜV, RoHS, UL et TIA-942. La bibliothèque de paramètres du produit identifie également la norme UL 1741 pour les systèmes électriques de conteneurs, la norme UL 94 V-0 pour les performances ignifuges de l’enveloppe des conteneurs IA, et la classe IP55 pour la protection contre les intrusions.

Avant l'achat, confirmez la portée et le numéro du certificat pour la configuration proposée. Un logo sur une brochure ne suffit pas.

Pour un contexte de conception plus large, consultez le Aperçu TIA-942 et la Ressources du département américain de l'Énergie consacrées aux centres de données .

Questions fréquemment posées

Que dois-je envoyer à ZT pour un examen initial du dimensionnement du conteneur ?

Envoyez le planning des baies, la liste des serveurs ou des GPU, la charge crête par baie, la tension, l'exigence de redondance, la durée de secours, les préférences en matière de refroidissement et les conditions du site.

Un conteneur de 40 à 70 kW constitue-t-il une conception haute densité ?

Pas nécessairement. Dans la référence standard de ZT, 40 à 70 kW correspond à la charge totale IT du conteneur de 40 pieds. Une disposition de 40 kW sur 8 baies équivaut à 5 kW par baie.

Puis-je utiliser la charge moyenne par baie pour dimensionner le système de refroidissement ?

Utilisez-la uniquement pour une première vérification. La baie la plus chaude, et non la moyenne, peut déterminer le débit d'air, le tracé des canalisations et le positionnement des unités de refroidissement.

Quand devrais-je envisager le refroidissement liquide ?

ZT examine généralement le refroidissement par porte arrière ou hybride pour des charges de 30 à 50 kW/rack. Au-delà de 50 kW/rack, le refroidissement liquide au niveau des puces constitue la solution pratique.

Quelles tailles de CDU sont disponibles ?

ZT propose des CDU dont les capacités vont de 200 à 1400 kW, avec une régulation de température côté secondaire de ±1 °C et une conception redondante optionnelle 1+1.

De combien de temps la préfabrication permet-elle de gagner ?

ZT constate une réduction du temps de construction sur site de 50 à 70 % par rapport à la construction traditionnelle. La durée réelle du projet dépend toutefois des travaux de génie civil, des autorisations, des raccordements aux réseaux et du transport.

Trois points à mentionner sur la page de garde du cahier des charges

• Indiquez la charge maximale par rack — pas seulement la charge moyenne.
• Précisez séparément la charge totale du conteneur, la charge par rack et la puissance frigorifique requise.
• Exigez des plans, des calculs et un plan d’essai en usine avant toute approbation.
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À PROPOS DE ZT

Fondée en 2009, ZT (ZheJiang ZhiTing Information Technology Co., Ltd) conçoit et fabrique des infrastructures de centres de données préfabriqués dans une usine de production de 30 000 m² située dans la province du Zhejiang, en Chine, avec plus de 200 employés. Sa gamme de produits comprend des systèmes conteneurisés ISO de 20 et 40 pieds, des unités de distribution de refroidissement (CDU), des systèmes de refroidissement en ligne, des onduleurs (UPS), des baies et des logiciels de gestion des infrastructures de centre de données (DCIM). Les certifications citées par ZT comprennent les normes ISO 9001, CE, CCC, TÜV, RoHS, UL et TIA-942.

Discuter du calendrier des baies avec ZT

Pour une première analyse utile, envoyez la liste réelle des baies et des équipements plutôt qu’un simple objectif global en mégawatts pour le projet. L’équipe d’ingénierie de ZT pourra ainsi adapter l’agencement du conteneur, la chaîne d’alimentation électrique et la configuration de refroidissement à la charge déclarée.

Demandez une consultation technique ou consulter le solution de centre de données conteneurisé .

Sources

• Série Datacom ASHRAE
• Document blanc du TIA sur le refroidissement liquide
• Aperçu de la norme TIA-942
• Département américain de l’Énergie : Centres de données et serveurs