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Modules d'alimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenters

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Les modules d'alimentation et de refroidissement standardisés, préassemblés et intégrés de datacenter
sont au moins 60 % plus rapide à déployer et permettent une première économie de 13 % ou plus par rapport à une infrastructure d'alimentation et de refroidissement de datacenter traditionnelle.

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Modules d'alimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenters

  1. 1. Modules dalimentation et derefroidissement en conteneurspour les datacentersLivre Blanc 163Révision 1Par Dennis Bouley and Wendy Torell Table Des Matières > Résumé Général Cliquez sur une section pour y accéder directement Les modules dalimentation et de refroidissement Introduction 2 standardisés, préassemblés et intégrés de datacenter sont au moins 60 % plus rapide à déployer et Coût initial de la 2 permettent une première économie de 13 % ou plus standardisation par rapport par rapport à une infrastructure dalimentation et de à la personnalisation refroidissement de datacenter traditionnelle. Les Économies supplémentaires 8 Facility Modules, également appelés dans le secteur des Facility Modules des datacenters, modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs, permettent aux Avantages supplémentaires 9 concepteurs de datacenter de changer davis en passant des Facility Modules dune mentalité de « construction » personnalisée à une Inconvénients des Facility 10 mentalité d« intégration sur site » standardisée. Ce livre Modules blanc compare le coût des deux scénarios, présente les avantages et les inconvénients de chacun, et identifie Types de Facility Modules 13 quels environnements peuvent davantage tirer parti Applications des Facility 15 de lapproche des Facility Modules. Modules de datacenter Conclusion 17 Ressources 18 by Schneider Electric. Les livres blancs APC font maintenant partie de la bibliothèque Schneider Electric produite par le Datacenter Science Center de Schneider Electric DCSC@Schneider-Electric.com
  2. 2. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacentersIntroduction Lorsque des parties prenantes du datacenter sont confrontées au défi de déploiement dune nouvelle infrastructure dalimentation et de refroidissement de datacenter (par ex., groupe de production deau glacée, pompes, climatiseurs, CRAH, onduleurs, tableau de distribution électrique, commutateur, transformateurs, etc.), est-il préférable pour ces derniers de convertir une salle existante dans le bâtiment (sil ne sagit en aucun cas dune option) ou de construire une extension aux équipements dalimentation et de refroidissement supplémentaires internes ? Ou bien est-il plus rentable et techniquement réalisable de se procurer lalimentation et le refroidissement à partir dun ensemble de modules techniques ? Les Facility Modules sont des systèmes dinfrastructure physique de datacenter (par exemple, des systèmes dalimentation et de refroidissement) préfabriqués, préassemblés/intégrés, prétestés et fournis au sein de modules « enfichables » standardisés sur un site de datacenter. Cette démarche soppose à la méthode classique consistant à provisionner linfrastructure physique dun datacenter à partir dun développement unique, toutes les opérations dassemblage, dinstallation et dintégration ayant lieu sur le site de construction. Les avantages offerts par les Facility Modules sont notamment des économies de temps et dargent, une planification plus simple, un niveau supérieur de fiabilité et de réactivité, une efficacité accrue et une plus grande responsabilité du fournisseur. Déployer des Facility Modules permet daccélérer le déploiement de 60 % et déconomiser 13 %, voire davantage, des coûts initiaux par rapport à la méthode classique de création de la même infrastructure (voir Figures 1 et 6). Les économies peuvent même être nettement supérieures (30 %, voire davantage) si le datacenter classique voit sa capacité surdimensionnée et sil est équipé demblée des systèmes et des contrôles types dalimentation et de refroidissement. Les conteneurs dexpédition traditionnels ISO de 40 pi. par 8 pi. (12,2 m par 2,4 m) sont la forme la plus reconnaissable du Facility Modules. Cependant, les Facility Modules peuvent également être construits sur un sabot ou livrés sous plusieurs formes de bâtiments modulaires. Cest pourquoi ce livre utilisera le terme « Facility Modules » et non pas « conteneurs » pour décrire les différentes solutions modulaires. Ce livre fournit aux professionnels des datacenters les informations nécessaires pour justifier un cas détude concernant les modules dalimentation et de refroidissement de datacenter.Coût initial de la Les Facility Modules sont plus rapides et moins onéreux à déployer quune approche traditionnelle de « même infrastructure physique » pour plusieurs raisons. La Figure 1standardisation compare les coûts initiaux de ces deux approches en utilisant une conception et un cadrepar rapport à la de déploiement identiques ou en se basant sur une comparaison entre éléments semblables.personnalisation Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 2
  3. 3. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenters Économies sur les premiers coûts Refroidissement: $2.00/watt Alimentation:$2.20/watt Refroidissement: $1.75/watt Économies sur Alimentation:$1.90/watt les premiers coûts : 13 % Conception/ installation InstallationFigure 1Différences des coûtsinitiaux entre lapprochetraditionnelle et lapproche Conceptiondes Facility Modules Matériel/ logiciel Matériel/ logiciel Modules techniques Installation traditionnelle Les coûts utilisés dans cette analyse représentent les prix courants et proviennent des projets réels dentreprises de conception/construction et de fabricants de composants, ainsi > Définition que des moyennes et règles générales du secteur. Lanalyse se base sur les hypothèses de lapproche suivantes : « traditionnelle » Dans ce livre, lapproche • Capacité d’alimentation et de refroidissement de 500 kW « traditionnelle » a les mêmes composants et le même • Groupe de production deau glacée intégré avec mode économiseur dimensionnement • Coûts de main-dœuvre à St.Louis, MO, États-Unis avec des conditions du site du parc dinfrastructure physique que daffaires situé en région périurbaine dans les modules dalimentation et de refroidissement. La • Aucune économie en termes de noyau et denveloppe de bâtiment nest comprise principale différence réside dans le fait que lapproche • Aucune infrastructure despace libre nest comprise (distribution dair, unité de traditionnelle est construite distribution de lalimentation, racks) dans un bâtiment (parfois appelé « à charpente de • Une infrastructure physique identique pour les deux approches de Facility Modules et bois »). Cela implique des traditionnelle afin de garantir une comparaison exacte du coût des matières premières caractéristiques techniques personnalisées et un important travail sur site par rapport aux Les modules dalimentation et de refroidissement permettent de réaliser dimportantes modules préfabriqués économies (une différence de coût initial de 3,65 $ contre 4,20 $) parce quils offrent un standardisés. moyen standardisé pour construire et installer linfrastructure physique du datacenter. La standardisation des composants permet de réaliser des économies déchelle considérables en termes de production, de livraison et dinstallation dune capacité dalimentation et de climatisation dans le datacenter. Dautre part, lapproche traditionnelle est extrêmement personnalisée avec la majorité du travail réalisée sur site. Les éléments disparates provenant de différents fournisseurs sont conçus sur mesure au sein dune installation unique. Comme vous pouvez le constater sur la Figure 1, bien que les coûts liés au matériel ou au « système » soient plus élevés pour les Facility Modules, les économies nettes pour les coûts initiaux sont de 13 % en raison dimportantes économies réalisées en termes de coûts de conception et dinstallation. Les sections suivantes apportent une description de chaque catégorie sur la Figure 1 pour illustrer quels modules techniques sont moins onéreux. Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 3
  4. 4. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacentersCoût de matériel/logicielsLe coût de « matériel/logiciels » comprend le matériel mécanique et électriquedinfrastructure physique de la salle (commutateur, onduleur, panneaux, échangeur dechaleur, groupe de production deau glacée refroidi par air, pompes, filtres, éclairage,matériel de sécurité et de lutte anti-incendie), ainsi que les systèmes de gestion et decontrôle. Ces coûts imputables au système sont environ 40 % plus élevés pour les FacilityModules en raison du coût des matériaux supplémentaires (tels que lenveloppe duconteneur) et le coût global de préassemblage/intégration du matériel, des logiciels etsystèmes de contrôle.Coûts de conceptionLes Facility Modules sont conçus dans une zone de recherche et de développement, ils sonttestés puis libérés à la fabrication. Une fois en fabrication, la conception est « découpéeà lemporte-pièce » et expédiée à lutilisateur final. Dans lapproche traditionnelle, plusieursparties jouent un rôle dans le développement de la conception. De nombreuses réunions sonttenues dans lesquelles les électriciens, concepteurs, utilisateurs finaux, services techniques,services informatiques et dirigeants sont tous impliqués. Des points de conception sontdiscutés, la politique joue un rôle important et des décisions doivent souvent être prisessimultanément.Les coûts de « conception » comprennent deux types de coûts : la sélection et lagencementdes équipements et la conception/ingénierie du plan du site. Dans le cas des FacilityModules, la sélection et lagencement des équipements sont déjà réalisés dans lusine(ajoutés dans le coût du système) et la conception/ingénierie du plan du site est réduite deplus de 80 % par rapport à la construction traditionnelle parce que lagencement et laplanification du site deviennent alors bien plus simples et comprendront généralement4 corps de métiers : ingénieur en structure, ingénieur civil, ingénieur électrique et évaluateurarchitectural. Dans les constructions traditionnelles de datacenters, la conception/ingénieriedu plan du site peut représenter 5 % des dépenses totales du projet.Coûts dinstallationLes coûts d« installation » comprennent tous les travaux réalisés sur le terrain pourassembler, intégrer et mettre en service le système pour son fonctionnement. Plusprécisément, cela comprend :La gestion de projet des systèmes : le coût pour superviser le projet est plus faible pourune installation modulaire (environ de 60 %) en raison de la complexité réduite du projet etdu fait quil ny ait quun seul fournisseur pour la totalité de linfrastructure physique à gérer.La préparation du site et la gestion du projet de construction : ces dépensescomprennent les étapes de creusement des tranchées pour les tuyaux et gaines électriques,de nivelage et de pose des plateformes en béton et dautres dépenses générales de chantier.Ce type de travail doit avoir lieu quelle que soit lapproche prise et, par conséquent, le coûtest approximativement le même.Linstallation du système dalimentation et de refroidissement : linstallation du matérielcomprend les dépenses liées au déballage des composants, à linventaire, à lagencement età lassemblage des composants, à létablissement dinterconnexions entre les composants etau démarrage du système. Pour les installations modulaires, la plupart de ces tâches sontéliminées (le travail consiste seulement à placer les modules sur des coussins de protectionen ciment, à relier les modules aux commutateurs du bâtiment existants, à installer laSchneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 4
  5. 5. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenterstuyauterie du refroidissement et à démarrer les systèmes), permettant ainsi de réaliser deséconomies dinstallation de plus de 50 %. De plus, étant donné que le travail sur le terrainest plus onéreux et long à réaliser quun travail comparable à lusine, les Facility Modulespermettent de réaliser des économies importantes. Par exemple, un travailleur de la chaînede montage de lusine qui installe un ensemble standard de fils électriques préfabriqué dansun module coûte moins cher que la combinaison dun ingénieur électrique et dun électriciensur le terrain qui sont chargés de construire une conception électrique unique pour ce projetparticulier.Une autre économie liée aux dépenses (qui nest pas prise en considération dans lanalysede la Figure 1) est associée à lexpédition. Il est bien moins cher dexpédier un modulepréassemblé par rapport à une expédition des différentes pièces et composants dun systèmetraditionnel assemblé sur le terrain. Plus simple, lexpédition consolidée entraîne égalementmoins de dommages dexpédition, ce qui peut représenter une dépense supplémentaire et unretard indésirable.Linstallation et la programmation des logiciels de gestion/systèmes de contrôle : dansun datacenter traditionnel, linstallation et la programmation des logiciels de gestion et dessystèmes de contrôle peuvent représenter une importante dépense (0,30 $/Watt ou plus) etcomprennent le coût dintégration du tableau de bord/de linterface du système de gestionà linfrastructure dalimentation et de refroidissement, ainsi que le coût de réglage descontrôles du système pour atteindre le rendement souhaité (par ex., contrôler les points deconsigne du refroidissement pour obtenir une optimisation des heures en mode économiseurdénergie et de la consommation dénergie). Pour de nombreux datacenters personnalisés,il sagit dun objectif final qui nest jamais atteint en raison des complexités de contrôle dusystème. Pour les installations modulaires, cette dépense est imputable principalementà lusine, lorsque la programmation et loptimisation des logiciels et des contrôles sontstandardisées, afin que le travail sur site soit quasiment éliminé et que la productivité dece datacenter saméliore.La mise en service : la mise en service implique la documentation et la validation du résultatdu processus de conception/construction du datacenter. Les étapes détaillées de la mise enservice varient en fonction du datacenter, mais cela comprend souvent certaines étapestelles que des essais témoins en usine, lassurance qualité et le contrôle qualité, ledémarrage, des tests fonctionnels et des tests des systèmes intégrés. Pour les installationsmodulaires, certaines étapes telles que les essais témoins en usine et lassurance qualitésont souvent considérés comme inutiles puisque, dans ce cas, il sagit dun système completstandardisé, préconçu, préintégré et prétesté. Cela permet de réaliser des économies deprès de 25 %.Même si cela nest pas illustré dans lanalyse de la Figure 1, un autre avantage important entermes de coût concernant lapproche des Facility Modules est la réduction ou lélimination dela construction sur site dune installation « en dur » pour abriter linfrastructure physique. Cenest pas seulement onéreux (de lordre de 1 076 à 1 614 $ par mètre carré), cela savèreégalement perturbant pour réaliser des opérations techniques normales (voir Figure 2 etFigure 3).Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 5
  6. 6. Mod dules dalimen ntation et de r refroidisseme en contene ent eurs pour les d datacentersFigur 2 reApprooche traditionn nellepour d développer ledataceenter existant tFigur 3 reInstall lationde fau ux-plancherpour le datacenter e« en du » ur Avec les Facility Modules, le travail de c , construction es moins invas et moins com st sif mplexe puisque le n noyau et lenve eloppe doivent être construits et que linsta s allation sur site est e considérableement réduite. La Figure 4 i . illustre un Fac cility Module placé sur site su des ur coussins de protection en ciment avec u grue. Une fois en place, lalimentation électrique e une est connecté au commut ée tateur principal, au module d refroidissem de ment et à lespaace informatique et la conduit deau réfrigé e, te érée est conneectée aux unité de traiteme dair dans és ent lespace info ormatique). Schneider E Electric – Cen de Donné Scientifiqu ntre ées ue Livr Blanc 163 re Rev 1 6
  7. 7. Mod dules dalimen ntation et de r refroidisseme en contene ent eurs pour les d datacentersFigur 4 reInstall lation du mod de dulepuissaance préassemmblé etpréfabbriqué du data acenter Dans un scé énario où les m modules dalimmentation et de refroidisseme alimenteron e ent nt le datacente la plupart des charges de gestion de co er, e onstruction traditionnelles onception et co de départ so transférées du propriétaire/de lutilisate final du datacenter au fournisseur de ont s eur solutions, coomme illustré à la Figure 5 ((remarque : un entreprise d conception- ne de -construction peut réaliser toutes ces tââches dans le c traditionne Le fabrican conçoit puis « marque cas el). nt et répète » l modules dalimentation e de refroidiss les et sement de dataacenters pour plusieurs clients. Linf frastructure physique dalime entation et de r refroidissemen du datacenter fait partie nt de la chaîne logistique de fabrication co e ontrairement à une construct tion personnaliisée sur site. Cela a un im mpact significa sur les frais dinstallation. atif s Dans une ap pproche traditi ionnelle, le proopriétaire/lutilisateur final es responsable du st développem ment de la conc ception, de las ssemblage des composants de la solution, de s lengagemen de plusieurs fournisseurs pour lacquisit nt s tion déquipem ments, ou bien de lembauche et de la gestio de sous-traitants pour réa on aliser ce travail. En revanche étant e, donné que les modules dalimentation e de refroidissement sont préconstruits da lusine, et ans le propriétaire/lutilisateur final évite les tâches qui pre ennent beauco de temps ( oup (pas besoin de rechercher les pièces individuelles des équipemen nécessaires ; un ou peu d plannings nts s de de livraison à gérer ; traite le cas éché er, éant, avec les q quelques rares sous-traitant en s ts constructionn). Schneider E Electric – Cen de Donné Scientifiqu ntre ées ue Livr Blanc 163 re Rev 1 7
  8. 8. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenters Approche traditionnelle C ommen - Modules techniques cer C oncep tio n Co nception C oncep tio n schématiqu e Co nception sché matiq ueFigure 5 Solution Dévelop peme nt d e la Développ ement de la FournisseurDans lapproche con cep tio ntraditionnelle, le co nception Gestion Do cu ments d e con stru ction Responsabilitépropriétaire du datacenter r e i Documen ts de co nstruction e t vest chargé de réaliser ou n App el d offres/ e edexternaliser la majeure n égociat ion de s piè ces c d Appe ld o ffres/partie du travail de a t e négo ciation des pièces l a c yplanification et de Acquisition D C Datacentersolutions dassemblage d e comp osa nts Acq uisitio n d e comp osants Responsable Fabricat io n/installation Gestion C onstru ction / installation Responsabilité Exp lo itation Exploitatio n Dém antèlemen t Fin Démant èle mentÉconomies Lanalyse ci-dessus est axée sur les coûts dinvestissement, mais il est possible de réaliser davantage déconomies si lon tient compte des dépenses dexploitation.supplémentairesdes FacilityModules Frais de maintenance Il est possible de réduire les frais de maintenance des Facility Modules. Même si la maintenance doit maintenant être effectuée dans des espaces plus réduits, lutilisateur final ferait des économies en assurant par contrat la maintenance des conteneurs « tout-en-un ». Plutôt que davoir à rédiger un ensemble de conditions générales avec différents fournisseurs, un seul contrat pourrait être établi pour prendre en charge les un ou deux Facility Modules à « grande surface ». Dans un tel scénario, une entreprise serait tenue responsable du bon fonctionnement du Facility Module. Il sagit dune approche simplifiée puisque le propriétaire na plus à se préoccuper didentifier quelle entreprise est responsable de la résolution dun accident. Dans un datacenter traditionnel, la plupart des pièces et composants (plomberie, électricité, système dalimentation, système de refroidissement et racks) sont pris en charge par différents fournisseurs et les accusations sont monnaie courante. Les économies peuvent également sétendre aux mises à niveau logicielles/de gestion. Au lieu davoir un code écrit personnalisé pour un large assortiment ou des produits, les modules dalimentation et de refroidissement du datacenter mettent à disposition au client un ensemble de mises à niveau du microprogramme standard. Coûts énergétiques Les salles mécaniques et électriques traditionnelles consomment plus dénergie que des modules dalimentation et de refroidissement comparables. Les économies dénergie existent principalement parce que la conception préfabriquée des modules permet une meilleure intégration des contrôles des systèmes dalimentation et de refroidissement (cet avantage est particulièrement prononcé lorsquil se réfère à la coordination des contrôles du système de refroidissement). Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 8
  9. 9. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenters Prenons en compte lexemple des contrôles pour une unité de réfrigération. La programmation requise pour coordonner correctement les groupes de production deau glacée, tours de refroidissement, pompes et vannes, par exemple, est vaste. Lajout de modes économiseurs renforce la complexité. En fait, les modes économiseurs sont souvent désactivés dans les conceptions en raison de cette complexité, ce qui entraîne une dépense supplémentaire en énergie. LAmerican Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) publie les normes de Coefficient de Performance (COP) pour les unités de réfrigération. Un COP plus élevé indique une meilleure performance globale du système. Même si les différents composants qui constituent lunité de réfrigération peuvent atteindre les normes publiées, la plupart des unités de réfrigération atteignent un COP bien plus faible. Il sagit dun symptôme des problèmes rencontrés lorsque lon tente dintégrer les contrôles de plusieurs composants impliqués. Linefficacité des contrôles personnalisés conçus/intégrés“ signifie souvent bien moins de temps de fonctionnement en mode économiseur et une Le rendement consommation globale dénergie plus élevée.énergétique dun FacilityModule est prévisible La complexité des contrôles fait quil est difficile de prévoir le rendement énergétique (PUE)parce que leséquipements ont été dans un cadre traditionnel. Néanmoins, le PUE dun Facility Modules est prévisible parce queprétestés de manière les équipements ont été prétestés de manière intensive à laide des composants standard, etintensive à laide des les contrôles ont été coordonnés à lavance. Envisageons le PUE dun datacenter traditionnelcomposants standards, de 1 MW à 50 % de charge avec une densité moyenne de 6 kW par rack, faux-plancher,et les contrôles ont été groupes de production deau glacée, variateurs de fréquence (VFD), contrôle de leau et ”coordonnés à lavance. économiseurs. Dans un tel datacenter, un PUE de 1,75 environ serait classique. Des configurations de Facility Modules comparables ont été testées et analysées, et un PUE mesuré de 1,4 ou plus est attendu. Cette différence se traduit par une réduction de 20 % de la facture délectricité.Avantages Au-delà des avantages relatifs aux coûts des Facility Modules, les propriétaires de datacenter ont des raisons supplémentaires de poursuivre lapproche des Facility Modules :supplémentairesdes Facility Une efficacité prévisible : lapproche des Facility Modules permet au consommateur dindiquer, et au fabricant, de publier, les gains defficacité escomptés en fonction desModules mesures réelles de leur conception. Cette prévisibilité est intéressante pour les entreprises axées sur les initiatives de rendement énergétique. La portabilité : si la portabilité est dune grande valeur, les Facility Modules peuvent alors avoir du sens. Pensons par exemple à une entreprise qui a besoin de déployer lalimentation et le refroidissement du datacenter mais dont le bail expire dans 18 mois. Si leur bail nest pas renouvelé, ils peuvent déplacer physiquement linvestissement dans linfrastructure physique de leur datacenter (alimentation et refroidissement) avec eux plutôt que de labandonner. Dautres avantages financiers : dun point de vue comptable, les modules techniques peuvent être classés comme « équipement » en opposition à la désignation de « bâtiment ». Cette option offrirait des avantages en termes dimpôts, dassurance et de finances. Évidemment, le droit fiscal, les polices dassurance et les contrats dachat/de location varient selon lendroit et la région. Par conséquent, cet éventuel avantage doit dabord être vérifié. Une protection contre les incertitudes : les Facility Modules sont une option viable en cas de forte incertitude concernant la croissance future. La souplesse de lévolutivité et de loptimisation de la capacité permet de réduire les risques. Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 9
  10. 10. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenters La vitesse de déploiement : les datacenters traditionnels peuvent prendre jusquà deux ans, de la conception à la mise en service, pour la livraison. La rapidité de mise en œuvre est souvent essentielle pour une entreprise. Pour les entreprises dont latout commercial repose largement sur la rapidité de mise sur le marché (par ex., celles qui veulent être les premières à commercialiser de nouveaux produits), les coûts liés au temps représentent un facteur important. Les datacenters construits avec des Facility Modules peuvent être déployés en quelques semaines, du concept à la mise en service (voir Figure 6). Estimations du temps de déploiement (en semaines) Conception et 60% de gain 12 24 de temps Ingénierie Usine 4 32 Production Construction 14 16 Fin dudéla i traditionnel Tests 1 3 Installation 6 Findu délai 25 m odulaire M en ise 1 4 service 0 34 88 Modulaire Semaines Traditionnel Formation simplifiée : lapproche des Facility Modules permet une importante simplification de la formation du personnel puisque les modules sont standardisés avec une interface au niveau du système. Cela signifie également quil y a moins de risque pour le fonctionnement du datacenter lorsque des transitions de personnel ont lieu.Inconvénients Si les Facility Modules offrent de la flexibilité, un temps de déploiement plus court et des avantages en matière de coûts, alors pourquoi les Facility Modules ne sont-ils pas unedes Facility solution pour tous ? Tenez compte de certains des défis que les Facility Modules peuventModules présenter : La distance entre les Facility Modules et le datacenter interne : dans les cas où les Facility Modules extérieurs alimentent un datacenter intérieur, la distance est un facteur important. Si le datacenter intérieur est situé à côté dun mur périmétrique extérieur ou dun toit, les dépenses pour connecter le datacenter aux modules techniques sont réduites. Cependant, si le datacenter se situe dans la structure profonde du bâtiment, le coût dacheminement des câbles et de la tuyauterie (percée de plusieurs murs, planchers et/ou plafonds) peut rapidement devenir prohibitif. Les risques physiques : les Facility Modules peuvent être exposés à des éléments extérieurs tels que des conditions climatiques difficiles, une intention malveillante, la circulation des véhicules (sils se situent dans un parking) et une invasion danimaux/dinsectes. Les risques pour un site particulier doivent faire lobjet dune évaluation avant de choisir de déployer des Facility Modules. Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 10
  11. 11. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacentersLes aménagements pour lapprovisionnement énergétique et la connectivité réseau :lorsque des Facility Modules sont installés, des aménagements pour une distribution delalimentation supplémentaire (disjoncteurs/commutateur supplémentaires) et des connexionsà fibre doivent être établis.La forme restrictive : les Facility Modules sont de gros « morceaux » de capacité dalimentationet de climatisation et, même sils sont mobiles, ils représentent un défi lorsquil faut lesrelocaliser. Les blocs sont lourds et peuvent être trop lourds à placer sur le toit dun bâtiment.Les dimensions de 12,2 m par 2,4 m dun conteneur dexpédition traditionnel signifie que lespropriétaires de datacenters qui sont confrontés à la croissance peuvent être restreints parles restrictions de largeur, de hauteur et de longueur, à moins quils aient suffisammentdespace au sol pour ajouter des Facility Modules supplémentaires.Lergonomie humaine : les Facility Modules sont conçus pour les opérations à distance etsont moins conviviaux que les datacenters traditionnels en dur. Lespace intérieur est trèslimité (pour le personnel de maintenance, par exemple) et la circulation de lair est tournéevers les équipements, non pas pour le confort des hommes.La facilité dentretien : le personnel dentretien qui travaille dans des datacenterstraditionnels ont lhabitude daccéder à lavant et à larrière de léquipement dans unenvironnement intérieur protégé. Par ailleurs, certains modules dalimentation et derefroidissement ont des portes situées à lextérieur permettant ainsi au personnel dentretiend’accéder à larrière de léquipement. Lorsque ces portes sont ouvertes, léquipement delinfrastructure physique est exposé à la chaleur, à lhumidité, à la poussière, au froid età dautres éléments extérieurs potentiellement dangereux.La conformité à la réglementation locale : étant donné que les Facility Modules présententune nouvelle technologie, les municipalités locales peuvent ne pas avoir encore établi derecommandations concernant les restrictions sur les modules. Des incohérences peuventexister concernant la manière dont les différentes municipalités classent les modulesdalimentation, de refroidissement et informatiques. Les réglementations locales ont unimpact sur le niveau de fabrication et de personnalisation des modules requis pour obtenir lesapprobations de lautorité compétente.Le transport : Aux États-Unis la Transportation Security Administration (TSA) stipule leslimites de largeur (3,5 mètres) et de longueur, afin que les charges de camion et de trainpuissent passer sur les routes en virage, sous les ponts et dans les tunnels. En France et enEurope, les routes peuvent même être plus petites, limitant ainsi d’avantage la mobilité desconteneurs. Les charges larges non standard nécessitent des autorisations spéciales et untransit avec escorte, ce qui augmente le coût de transport des Facility Modules.Le Tableau 1 présente les différences entre une construction de datacenter traditionnel etdes Facility Modules à travers plusieurs facteurs. (Veuillez noter que les cellules cochéesindiquent les meilleures performances de chaque facteur).Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 11
  12. 12. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacentersTable 1Comparaison récapitulative de lapproche traditionnelle et de lapproche des Facility Modules Construction de datacenter Facteur Facility Module traditionnel Délais de Peut être conçu, livré, installé et opérationnel sous un délai 12 à 24 mois correspond à un délai classique déploiement de quelques semaines. Coût initial en investissement très élevé avec lintégralité de Permet au datacenter dêtre construit dans dimportants Coût du lassemblage, de linstallation et de lintégration sur le terrain modules kW à la capacité dalimentation et de climatisation déploiement préfabriquée Approbations réglementaires ponctuelles pour les différentes Les propriétaires de datacenters qui choisissent dinstaller les étapes dagencement de linfrastructure. Cette approche Facility Modules doivent consulter les autorités locales avant Obstacles entraîne souvent des retards qui ont un impact sur le de procéder à linstallation. Les processus dautorisation réglementaires lancement de la construction en aval. Lutilisateur final est peuvent varier considérablement selon les zones responsable de lobtention des approbations. géographiques. La sécurité physique est renforcée lorsque les équipements Lemplacement des équipements de linfrastructure physique Sécurité sont situés bien à lintérieur du bâtiment et éloignés du en dehors du bâtiment augmente lexposition à des menaces périmètre extérieur pour la sécurité physique et climatiques Du point de vue de linfrastructure physique, un rééquipement Les équipements spécialisés (tels quune grue) sont peut être plus complexe et plus lourd quune construction dun nécessaires pour manœuvrer des Facility Modules Installation nouveau datacenter. Les composants de linfrastructure préconfigurés de 20 et 40 pieds. Une « station daccueil » doivent être installés et démarrés individuellement, puis mis doit être configurée pour brancher les tuyaux et lélectricité du en service. bâtiment. Démarré comme une unité intégrée unique. Signalé comme une structure temporaire qui peut être plus Implications attrayante dun point de vue fiscal (voir le livre blanc n° 115 Reconnu comme un élément permanent du bâtiment fiscales de Schneider-Electric, Avantages financiers et fiscaux dune infrastructure de datacenter modulaire et portable) La solution est assemblée sur le terrain à partir de plusieurs Le rendement est plus prévisible parce que les composants pièces et composants fournis par plusieurs fournisseurs. Cela sont préparés et sont validés en usine avant leur expédition. Fiabilité renforce le besoin de coordination et, par conséquent, Les plus petits modules réduisent les risques derreur augmente les risques derreur humaine. humaine : En cas de panne, lensemble du datacenter ne fonctionnera plus. Les structures existantes limitent souvent les rendements électriques qui peuvent être atteints à travers une distribution Les Facility Modules peuvent utiliser des composants de lalimentation et du refroidissement optimisée ; les Rendement internes modulaires standard et peuvent être spécifiés contrôles complexes personnalisés et configurés entraînent à un PUE cible. un fonctionnement du refroidissement sous-optimal, réduisant le rendement Lacier et laluminium produisent près de la moitié des Les matériaux de construction utilisés ont de fortes émissions émissions de carbone du béton. Le béton est utilisé Empreinte de carbone. Les briques, lisolation et le béton sont tous des uniquement pour verser une plateforme de soutien. Une carbone matériaux qui émettent beaucoup de carbone. Le béton est quantité bien plus faible de béton est donc nécessaire pour souvent utilisé pour les planchers, les murs et les plafonds. les Facility Modules par rapport à un datacenter ayant une « enveloppe de bâtiment » comparable. La maintenance est plus limitée avec des Facility Modules en Les datacenters traditionnels ont plus despace de manœuvre raison des contraintes despace. Dans certains cas, Facilité pour le personnel dentretien. Toute la maintenance est léquipement est accessible uniquement par louverture dune dentretien protégée de tout type délément climatique difficile. porte de lextérieur, et par lexposition de léquipement à des éléments extérieurs (chaleur, humidité, froid). Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 12
  13. 13. Mod dules dalimen ntation et de r refroidisseme en contene ent eurs pour les d datacentersTyp de Facility pes Certains Fac cility Modules sont emballés dans des con 2,4 s ns nteneurs de fre traditionnels de és et 12,2 m par 2 m (Figure 8a ) et certain sont emballé comme « unités » préfabriquées sMod dules complément taires personn nalisées ou commpléments mo odulaires vers des bâtiments existants s (Figure 8b). Dautres enco sont emba ore allées et livrés comme châss mobiles (Figure 8c). sis Les modules peuvent être placés à linté s e érieur dun ent trepôt pour être protégés de la pluie. e Les auvents en forme de t s tente peuvent être aménagé afin de mieu protéger les modules, és ux s comme un a à voitures, par exemple, peut protéger une voiture q nest pas m abri , r qui mise au garage. A BFigur 8a reVue ex xtérieure du F FacilityModul pendant le letransp portFigur 8b reUnité mmodulaire moontéesur le t livrée au s en toit site Cdeux ssectionsFigur 8c reOndul leur modulaire monté esur châssis mobiles s,batter et distribut rie tion delalime entation Conteneu et châs mobiles (transport) ISO clas urs ssis ssiques Module de refroidisseme : ces unité abritent des groupes de pr ent és roduction deau glacée refroidis par air, des pompe avec variate es eurs de fréquen (VFD), un r nce réservoir de co onservation de fluide, un logiciel de su n urveillance, des capteurs et d caméras d sécurité phy des de ysique, et peuvent p prendre en chaarge une capacité pouvant a atteindre 500 k par contene kW eur (voir Figure 9). e Schneider E Electric – Cen de Donné Scientifiqu ntre ées ue Livr Blanc 163 re Rev 1 13
  14. 14. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenters Groupes de production d’eau glacée Vase dexpansion Modules de refroidissement naturelFigure 9 Séparateur dairIllustration du modulede refroidissement de PanneauxSchneider Electric dalimentation principale Réservoir de stockage, Tuyauterie interne (en-dessous) Pompe Pompes VFD Module dinstallation de puissance : comme illustré à la Figure 10, ces unités abritent des onduleurs et des batteries, un transformateur, un commutateur, des panneaux, une sécurité physique (sécurité daccès, caméras, capteurs, logiciel de surveillance), des systèmes de protection et dalarmes incendie VESDA, et un système de refroidissement par rangée. Le module technique de puissance présente également des branchements pour lalimentation secteur, lalimentation sur site, lalimentation de secours (générateur) et les données de sauvegarde. UPS, batteries alimentations modulaires Transformateur disolationFigure 10 Commutateur critiqueIllustration de lintérieur dumodule dinstallation depuissance dalimentation Système dede Schneider Electric refroidissement In-Row Agent blanc Protection incendie Commutateur primaire Commutateur de dérivation Modules de refroidissement modulaire par évaporation indirecte Lorsque lASHRAE a étendu la plage de température dentrée du serveur recommandée à 27 °C, elle la fait dans lintention dautoriser davantage dheures de fonctionnement en mode économiseur. Un module de refroidissement modulaire par évaporation indirecte est conçu pour fonctionner en dehors du datacenter et peut basculer automatiquement entre deux formes de refroidissement économisé : Échange de chaleur air-air : apporte de lair chaud aux équipements informatiques du datacenter à travers les ventilateurs commutés électroniquement des modules. Cet air est alors acheminé dans des canaux internes du refroidisseur par évaporation indirecte (IEC). Simultanément, lair ambiant froid est soufflé dans léchangeur de chaleur qui absorbe Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 14
  15. 15. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacenters lénergie thermique provenant de lair des équipements informatiques sans créer de mélange. Après le refroidissement de lair des équipements électriques, il quitte lIEC et passe dans le serpentin évaporateur, puis retourne au datacenter. Échange de chaleur par évaporation indirecte : lorsque les températures ambiantes ne peuvent pas prendre en charge léchange de chaleur air-air, le refroidissement économisé se produit à travers le refroidissement par évaporation indirecte qui retire la chaleur de lair des équipements informatiques en évaporant leau en dehors des canaux de léchangeur de chaleur. Lunité empêche lair extérieur dentrer en contact avec lair du datacenter, indépendamment du mode de refroidissement utilisé (air-air ou évaporation indirecte). Tandis que les environnements tempérés réaliseront les ROI les plus rapides, presque toutes les zones géographiques peuvent atteindre un certain niveau de « refroidissement naturel » Lien vers les resources en utilisant ces modules de refroidissement. Un exemple de module de refroidissement qui Livre Blanc 132 sapplique à cette méthode de refroidissement est lEcoBreezeTM de Schneider Electric.Modes économiseurs Chaque module a la capacité de refroidir environ 50 kW et des modules jusquà 8 x 50 kWdes systèmes de peuvent être configurés dans un cadre (voir Figure 11). Le livre blanc n° 132 de Schneiderrefroidissement des Electric, Modes économiseurs des systèmes de refroidissement des datacenters, fournit plusdatacenters de détails sur la manière dont ce système de refroidissement se compare aux autres systèmes ayant des modes économiseurs.Figure 11Illustration deléconomiseur côté aircomposée de modulesen conteneursApplications des Voici une liste non exhaustive dapplications type pour les Facility Modules :Facility Modules Les fournisseurs dinstallations partagées cherchant à agrandir et répliquer plus vitede datacenter et moins cher les systèmes dalimentation et de support informatique de leurs clients : les Facility Modules leur fournissent une solution qui leur permet dagrandir ou de réduire efficacement la capacité grâce à de grands blocs constitutifs modulaires de puissance lorsque la demande pour les services quils fournissent fluctue avec le marché. Les datacenters à court de capacité dalimentation et de climatisation ou despace physique : les Facility Modules leur permettent dajouter rapidement de la capacité de refroidissement et dalimentation. Ils peuvent ainsi installer des serveurs supplémentaires dans les racks existants et gérer cette plus forte densité de rack. Les nouvelles installations faisant face à un calendrier serré : pour les entreprises dont latout commercial repose largement sur la rapidité de mise sur le marché (par ex., celles qui veulent être les premières à commercialiser de nouveaux produits), les coûts liés au temps représentent un facteur important. Les opérateurs de datacenters installés dans des locaux en location : si une entreprise est en location, elle ne souhaitera peut-être pas investir dans une ressource fixe quelle devra Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 15
  16. 16. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacentersplus tard laisser sur place. Si le bail nest pas renouvelé, elle peut en revanche emporter sesmodules avec elle.Les services informatiques dont le personnel est disposé à gérer lalimentation et lerefroidissement – Le personnel informatique peut utiliser des Facility Modules pour contrôlersa propre distribution deau réfrigérée, sans dépendre des ressources saturées des servicestechniques des grandes entreprises.Les installations de datacenters soumises au rendement énergétique médiocre de leurinfrastructure existante – Ces installations ne pourront bénéficier que daméliorationsmarginales, limitées par les contraintes de leur site physique. Lajout de Facility Modules leuroffre une autre solution pour résoudre les problèmes inhérents à la conception inefficace dudatacenter dont elles auront pu hériter.Les entreprises disposant despaces inoccupés – Une zone dentrepôt restée vide, parexemple, pourra héberger une série de modules préconfigurés. Ils rentabiliseront ainsilespace et éviteront les retards et les coûts de construction quentraînerait la constructiondune nouvelle aile en dur.Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 16
  17. 17. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacentersConclusion Lintroduction de modules dalimentation et de refroidissement présente une alternative à lapproche artisanale traditionnelle de conception et de construction de datacenters. De nouvelles réalités économiques font quil nest plus possible de supporter les conséquences de lourds coûts initiaux et des délais de construction prolongés pour bâtir un datacenter traditionnel. La disponibilité des Facility Modules préfabriqués permet au cycle de planification de passer dun plan de construction sur site à une intégration sur site de blocs préfabriquées et prétestés dalimentation et de refroidissement. Le résultat de ce changement dorientation se traduit par des coûts moins élevés et une solution de livraison plus rapide. Les applications idéales pour les Facility Modules sont les suivantes : 1. Un nouveau datacenter cherchant à agrandir et répliquer plus vite et moins cher les systèmes dalimentation et de support informatique (en particulier lorsque laugmentation de puissance est incertaine). 2. Une entreprise disposant despace inoccupé (par ex., une zone dentrepôt restée vide) qui peuvent être exploités pour un nouveau datacenter déployé rapidement, sans impliquer de dépense de construction en dur. 3. Les datacenters existants qui sont limités par lespace et la capacité dalimentation/de climatisation. Les Facility Modules peuvent alimenter et refroidir les salles informatiques de datacenters traditionnels parvenues à court de capacité dalimentation et de climatisation. Ils peuvent également être utilisés pour alimenter et refroidir des modules informatiques (conteneurs pour équipement informatique). Parmi les grandes entreprises les plus en pointe, on note une migration depuis des installations « en dur » vers des « parcs » de Facility Modules. Les modèles commerciaux du Cloud Computing vont également accélérer ladoption de modes dapprovisionnement rapide à laide de Facility Modules. À propos des auteurs Dennis Bouley est analyste de recherche senior au sein du Centre de données scientifiques by Schneider Electric. Il est diplômé en journalisme et en français de l’Université de Rhode Island et possède un Certificat annuel de la Sorbonne à Paris. Il a publié de nombreux articles dans des journaux mondiaux traitant des environnements infrastructurels physiques et informatiques des datacenters et a rédigé plusieurs livres blancs pour le Green Grid. Wendy Torell est analyste de recherche senior au sein du Centre de données scientifiques de Schneider Electric. Elle conseille les clients sur lapproche à adopter en matière de disponibilité et de pratiques de conception pour optimiser la disponibilité de leurs datacenters. Elle est diplômée en génie mécanique du Union College de Schenectady, dans lÉtat de New York, et possède un MBA de l’Université de Rhode Island. Wendy Torell est ingénieur en fiabilité, certifiée par lAmerican Society for Quality. Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 17
  18. 18. Modules dalimentation et de refroidissement en conteneurs pour les datacentersRessourcesCliquez sur l’icône pour accéderà la ressource Avantages financiers et fiscaux dune infrastructure de datacenter modulaire et portable Livre Blanc 115 Modes économiseurs des systèmes de refroidissement des datacenters Livre Blanc 132 Projets de datacenter : Modèle de croissance Livre Blanc 143 Consultez tous les livres blancs whitepapers.apc.com Calculateur du coût dinvestissement dun datacenter Outil TradeOff Tool 4 Calculateur de planification de conception des datacenters Outil TradeOff Tool 8 Consultez tous les outils TradeOff Tools™ tools.apc.com Contactez-nous Pour des commentaires sur le contenu de ce livre blanc: Data Center Science Center DCSC@Schneider-Electric.com Si vous êtes client et que vous avez des questions relatives à votre projet de datacenter: Contactez votre représentant Schneider Electric www.apc.com/support/contact/index.cfm Schneider Electric – Centre de Données Scientifique Livre Blanc 163 Rev 1 18

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