Câble ou rail ? Planification d'une infrastructure de centre de données

Dans le passé, la plupart des opérateurs de centres de données ont opté pour une solution câblée, installée via des chemins de câbles au plafond du centre de données ou dans le faux plancher, d'où ils alimentent le matériel dans les racks via des câbles PDU (Power Distribution Units). En fait, aucune décision n'a été prise et, faute d'alternatives techniques, la solution standard avec les câbles a été adoptée. Des systèmes de distribution de courant par rail étaient certes déjà présents sur le marché, mais ces solutions, conçues à l'origine uniquement pour une utilisation dans des environnements industriels, présentaient encore divers handicaps : Par exemple, les boîtiers de sortie des rails électriques étaient si largement dimensionnés qu'ils pouvaient certes être installés confortablement dans des halls de production de dix ou quinze mètres de haut, mais ne convenaient guère à une utilisation dans des centres informatiques aux plafonds bas, aux racks étanches et aux faux planchers. Les points de connexion vissés entre les différents blocs d'alimentation posaient également problème. En cas de variations de température au-dessus du couloir froid ou chaud, les connecteurs se desserraient ou se détachaient même complètement. Pour remédier à ce problème, il était nécessaire de couper l'alimentation électrique, ce qui n'était évidemment pas une bonne idée pour l'alimentation de racks dans lesquels fonctionnent des serveurs de production.

De plus, l'installation de chaque boîtier de départ, par exemple pour l'alimentation électrique d'un nouveau rack, nécessitait une planification suffisamment longue et un temps d'arrêt calculé pour l'intervention d'un électricien. Aujourd'hui, les systèmes de distribution de courant sur rail spécialement conçus pour les centres de données représentent non seulement une véritable alternative aux solutions de câblage, mais sont même supérieurs à ces dernières en termes de rentabilité, de convivialité et de flexibilité.

Le principe de fonctionnement des distributeurs de barres conductrices

Une solution appelée Starline, par exemple, permet de distribuer le courant par rail grâce à des profilés modulaires extensibles qui sont fixés au plafond du bâtiment ou dans le faux plancher. Les différents profilés en aluminium sont reliés entre eux par des connecteurs sans vis ni boulons, dont la longueur est dimensionnée de manière à assurer une dissipation optimale de la chaleur, ce qui exclut tout risque de desserrage dû à la température ou même de détachement des éléments de connexion. L'alimentation électrique elle-même se fait en un seul point central et alimente l'ensemble du système de rails, selon les exigences, avec des intensités de courant de 100, 225, 250, 400 ou 800 ampères et avec une tension pouvant atteindre 415 volts.

Partout où l'on a besoin de courant dans un environnement informatique, par exemple sur chaque rack de serveurs, il est facile d'adapter un boîtier de sortie comme unité de distribution dans le profilé de rail. Le montage s'effectue en deux temps : il suffit d'insérer le raccord du boîtier de sortie dans le boîtier du profilé et de le faire pivoter de 90 degrés. - Cette procédure simple devrait être familière à tous ceux qui ont déjà manipulé des éléments de construction Fischertechnik. Les boîtiers de sortie sont ensuite équipés de prises de courant monophasées ou triphasées qui permettent de brancher des blocs PDU pour alimenter tout le matériel d'un rack.

Alimentation électrique des racks par boîtes de sortie ou par câble

L'installation des boîtiers de sortie peut se faire à n'importe quel endroit le long du rail d'alimentation Starline, ce qui constitue un avantage considérable par rapport aux panneaux câblés, qui ne peuvent être montés qu'à des points fixes prédéfinis et à une distance constante les uns des autres. Dans le cas des solutions câblées, le positionnement des racks est donc déterminé par l'infrastructure électrique. Cette situation entraîne naturellement des pertes en termes de possibilités de positionnement des racks et de leur densité, ainsi qu'en termes d'extension, de démontage et de flexibilité de l'environnement informatique dans son ensemble. Mais ce qui est encore plus décisif, c'est que le montage de nouveaux boîtiers de sortie ne prend que quelques minutes avec les répartiteurs à barres conductrices et ne peut pas durer des semaines comme avec les systèmes à câbles. Cette énorme différence de temps ne s'explique pas uniquement par le fait que la réalisation d'une dérivation de câble par un électricien prend généralement un à deux jours. C'est la planification qui prend le plus de temps : En effet, pour réaliser une dérivation pour un PDU d'armoire, il faut interrompre l'ensemble de l'alimentation électrique des racks alimentés par le panneau de câbles correspondant en tant que temps d'arrêt planifié, puis la relancer lentement. C'est là que les systèmes de rails se distinguent, car une extension avec des boîtiers de dérivation supplémentaires peut être réalisée simplement en les insérant dans le rail et en les tournant de 90 degrés pendant que l'alimentation électrique est en marche et donc à tout moment.

Comparaison des performances dans des environnements de centres de données à haute densité et critiques pour l'entreprise

D'autres avantages de l'alimentation électrique par rail sont particulièrement évidents dans les secteurs critiques tels que les environnements de développement et de test. Ceux-ci souffrent souvent d'espaces restreints dans lesquels tout l'équipement informatique est entassé. De plus, les systèmes sont souvent reconfigurés et des racks entiers sont déplacés afin de reproduire des scénarios informatiques "du monde réel", dans lesquels le développement et les tests sont effectués en direct. Les panneaux de câblage ne peuvent pas suivre le rythme de configuration requis, ni du point de vue de la construction, ni du point de vue de la conception technique, car, comme nous l'avons déjà mentionné, ils sont limités en termes de nombre d'unités PDU disponibles dans l'armoire et sont liés à des marques de dérivation fixes. S'y ajoute le temps nécessaire à l'installation d'une unité PDU en armoire à un nouvel endroit, qui est toujours égal à la durée du temps d'arrêt prévu. Et des temps d'installation pouvant aller jusqu'à une semaine sont un critère d'exclusion absolu, en particulier pour les entreprises internationales qui développent et font de la recherche 24 heures sur 24 selon le principe "Follow-the-sun".

L'utilisation d'un système de rails dans de telles zones est donc recommandée, non seulement parce qu'il permet d'ajouter et de déplacer des boîtiers de sortie en quelques minutes sans interrompre l'alimentation électrique, mais aussi parce qu'il permet d'utiliser plusieurs boîtiers de sortie à la fois : Les boîtiers de sortie sont généralement conçus de manière à ce qu'une unité offre plusieurs sorties pour le raccordement d'unités PDU en armoire, ce qui permet d'alimenter simultanément plusieurs racks. De cette manière, il est possible d'alimenter les racks avec des taux d'ampères de 16, 20, 32 ou 63, par exemple dans des environnements de test ou de démonstration très chargés, tout en alimentant également les appareils 230 VAC. Pour que la distribution de courant soit non seulement flexible et variable, mais aussi protégée, les boîtiers de sortie disposent généralement de coupe-circuits et d'une protection physique multiple. La redondance de l'ensemble de l'infrastructure de distribution d'énergie, obligatoire notamment dans le secteur des missions critiques, peut être facilement mise en place grâce à un deuxième système de rails parallèle au rail principal.

Coûts et rentabilité

Si l'on considère les coûts des deux systèmes de distribution de courant, les solutions câble-panneau marquent tout d'abord des points en ce qui concerne les coûts purement matériels lors d'une première installation. En effet, les câbles sont par nature moins chers que les profilés en aluminium. Les systèmes de rails rattrapent cette avance et dépassent les panneaux de câbles dès que l'on prend en compte les coûts d'installation d'une infrastructure électrique, y compris les dérivations pour les PDU des armoires, ainsi que son fonctionnement et sa maintenance pendant un an : Selon la taille et la complexité de la distribution électrique, les systèmes de rails génèrent entre 30 et 50 % de coûts d'installation et de maintenance en moins que les solutions câblées conventionnelles. De plus, l'avantage financier des solutions sur rails s'accroît progressivement à chaque extension. En raison de ces économies potentielles, on estime qu'à moyen et long terme, le coût total de possession (TCO) sera de 20 à 30 % supérieur à celui des systèmes câblés. Cet avantage peut être encore plus élevé si l'on tient compte de la longue durée de vie et de la réutilisation des systèmes de rails - ainsi que des effets positifs secondaires sur les coûts qui résultent par exemple de la suppression des faisceaux de câbles de plusieurs mètres d'épaisseur dans le double plancher et de l'optimisation du flux d'air de refroidissement et de la pression d'air froid qui en résulte, ainsi que de l'augmentation globale de l'efficacité du refroidissement.

Conclusion

La distribution électrique sur rail dans les centres de données représente aujourd'hui non seulement une véritable alternative aux systèmes câblés, mais elle est également devenue une solution de premier choix en raison des avantages technologiques et fonctionnels présentés. Et ce qui est particulièrement intéressant, c'est que la valeur et l'efficacité d'une distribution électrique sur rail peuvent encore être augmentées par une solution complémentaire pour la surveillance de l'énergie. Intégrés dès le départ dans les boîtiers de départ ou les alimentations d'extrémité d'un système de distribution de courant sur rail ou installés ultérieurement, des modules de mesure radio saisissent au niveau spatial de la distribution des valeurs de courant vitales, telles que volts, ampères, watts, consommation de courant, fréquence, facteur de puissance, puissance apparente ou pics de consommation, et les mettent à la disposition des experts du centre de calcul ou des installations via un écran local, une interface utilisateur dédiée ou l'application DCIM ou BMS de fournisseurs tiers. Les professionnels des centres de données disposent ainsi des outils nécessaires pour répartir les charges de manière optimale, gérer la consommation de manière plus efficace, économiser de l'énergie et protéger leur centre de données contre les pannes de système dues à l'électricité.