Budget électrique et thermique d'un laboratoire de calcul robotique + IA

Le volet calcul d'un laboratoire de robotique, c'est la partie que l'on photographie pour le site web. La prise murale, c'est la partie qui décide si tout cela fonctionne réellement. La plupart des laboratoires que nous avons vus « venus à l'IA » sous-estiment leur charge électrique continue d'un facteur deux environ, le découvrent dès le premier mois lorsqu'un disjoncteur saute pendant un entraînement, puis passent le trimestre suivant à refaire le câblage d'une salle qu'ils croyaient terminée.

Cet article est la version chiffrée de cette conversation, à tenir avant de signer le bail ou de commander le serveur. Il couvre la liste complète des charges — serveur, robots, stations de travail, réseau, éclairage —, le calcul de refroidissement qui détermine si la salle peut suivre, l'installation électrique dont vous avez réellement besoin et une checklist à remettre à l'électricien avant qu'il ne perce le mur.

Public visé : responsables de laboratoire, intégrateurs et acheteurs européens qui installent un ou deux serveurs IA et quelques robots humanoïdes ou quadrupèdes dans une même salle. Nous raisonnons partout sur la réalité électrique européenne en 230 V / 400 V. Les lecteurs nord-américains peuvent diviser la plupart des tensions par deux et aboutir à peu près aux mêmes conclusions.

La liste complète des charges

Un laboratoire robotique + IA compte plus d'appareils en consommation continue que ne l'imaginent ceux qui en construisent un pour la première fois. Le calcul fait les gros titres ; le reste fait le gros de la facture.

Quelques points à signaler avant de dérouler un exemple :

• La fiche technique du chargeur G1 (54 V, 5 A ≈ 270 W) annonce bien moins que ce que l'on imagine. Les plates-formes humanoïdes plus grandes, dans la classe des 70–130 kg, peuvent tirer 1 kW ou plus d'un chargeur rapide ; la règle empirique « charge d'un humanoïde = 1 kW » est prudente, mais pas absurde. Vérifiez la fiche technique réelle du chargeur de votre unité.
• Les stations de travail ne sont pas « gratuites ». Un développeur équipé d'une 5090 dans son poste, qui fait de l'inférence locale et du débogage, peut tenir 500 W en continu. Quatre développeurs, cela fait 2 kW en continu, soit l'équivalent d'un serveur 4 GPU.
• L'éclairage et le divers s'additionnent. Un laboratoire de 30 m² avec un bon éclairage de poste, trois imprimantes et un établi de soudure atteint facilement 1 kW avant même l'arrivée du moindre matériel IA.

Exemple chiffré : un serveur, deux humanoïdes, quatre postes

Une installation réaliste : 1× serveur Kentino AI 256/8x, 2× robots humanoïdes sur station de charge, 4× stations de travail de développeur avec écrans, équipements réseau, éclairage et un petit établi d'atelier.

1× serveur Kentino AI 8 GPU     ~ 4.5 kW
2× chargeurs humanoïdes (~1 kW) ~ 2.0 kW   (plates-formes plus grandes, hypothèse prudente)
4× stations de travail (500 W)  ~ 2.0 kW
8× écrans (50 W pièce)          ~ 0.4 kW
Réseau + points d'accès         ~ 0.2 kW
Éclairage + divers              ~ 0.6 kW
                                --------
Charge IT + laboratoire         ~ 9.7 kW en continu

Arrondissez à ~10 kW en continu pour la planification. Ce chiffre détermine toutes les autres décisions de cet article. À noter également : ces 10 kW supposent que les deux humanoïdes se rechargent simultanément, ce qui arrivera si l'équipe gère mal son planning — et elle le gérera mal. Prévoyez le cas où tout consomme en même temps.

À titre de comparaison : un laboratoire plus modeste, avec un seul serveur 4 GPU, un humanoïde, deux postes et le reste à l'avenant, se situe autour de 5–6 kW. Un laboratoire plus grand, avec deux serveurs 8 GPU et une flotte de quatre robots, atteint sans peine 18–20 kW. Le « laboratoire 10 kW » est le cas médian que nous observons en 2026.

Monophasé ou triphasé : quand chacun suffit

Voici la même question ramenée à ce qui compte pour un laboratoire : quel circuit tient la charge ?

Le laboratoire 10 kW se situe juste au-dessus de la limite en continu du triphasé 400 V 16 A : une arrivée 16 A triphasée est donc théoriquement possible, mais elle ne laisse aucune marge pour le second serveur ou un troisième humanoïde. La bonne réponse pour un laboratoire de 10 kW en 2026, c'est une arrivée triphasée 400 V 32 A sur un connecteur rouge 5 broches IEC 60309 (CEE), répartie en interne en circuits de dérivation monophasés 16 A au tableau divisionnaire.

Le choix du triphasé 32 A ne concerne pas seulement la charge d'aujourd'hui. C'est l'assurance la moins chère contre la surprise « on a ajouté un serveur ». Le surcoût d'installation entre 16 A et 32 A triphasé est faible — le disjoncteur, le connecteur et une section de câble un peu plus forte. Le coût d'une reprise douze mois plus tard est plusieurs fois supérieur, parce qu'il faut tirer du câble neuf dans des murs finis.

Le piège du « je vais juste le brancher »

Presque tous les laboratoires débutants pensent que le câblage existant de la salle fera l'affaire. Ce n'est presque jamais le cas.

Une salle de bureau européenne type dispose d'un ou deux circuits monophasés 16 A alimentant toutes les prises, souvent partagés avec l'éclairage sur le même départ. Branchez un serveur 4 GPU (2.4 kW), un humanoïde en charge (1 kW), deux stations de travail (1 kW), les écrans et les lumières (300 W), et vous voilà à 4.7 kW sur un circuit théorique de 3.7 kW / 2.95 kW en continu. Le disjoncteur saute au premier entraînement prolongé. Parfois il saute à 02:30 un mardi, quand personne n'est dans le bâtiment, et vous découvrez le mercredi que le serveur a redémarré de force trois fois dans la nuit.

Quinze minutes de réflexion suffisent à l'éviter. Comptez la charge, regardez le disjoncteur, décidez si vous devez appeler un électricien avant de passer commande du serveur. La visite de l'électricien coûte quelques centaines d'euros ; la reprise, quelques milliers, plus un mois de retard sur le projet.

Une variante particulièrement vicieuse : le circuit tient à la charge moyenne, mais déclenche sur les pics transitoires. Un serveur 8 GPU en 5090 (4.5 kW en continu) peut monter à 6 kW pendant quelques dizaines de millisecondes lors d'une transition entre étapes d'entraînement. Un disjoncteur monophasé 32 A courbe B (7.4 kW en continu) encaisse cela sans problème. Un 16 A courbe C du mauvais côté d'un circuit déjà chargé, non. Vous le vivrez sous la forme « le serveur redémarre au hasard quand on lance un entraînement », diagnostiqué au bout du compte par un électricien muni d'une pince ampèremétrique.

CVC : chaque kW entrant devient un kW sortant

La première règle physique d'un laboratoire de calcul : toute la puissance électrique injectée dans la salle y finit en chaleur. Un serveur de 4 kW est un radiateur de 4 kW, avec des étapes en plus. Le système CVC doit évacuer cette chaleur au même rythme, faute de quoi la température de la salle grimpe jusqu'à ce que le matériel bride ses fréquences, que les gens quittent la pièce, ou les deux.

1 kW de chaleur  =  3,412 BTU/h
1 tonne de froid  =  3.517 kW  =  12,000 BTU/h

Pour le laboratoire de 10 kW, vous devez évacuer 10 kW de chaleur en continu. Cela représente ~34,000 BTU/h, soit environ 2.85 tonnes de froid. Mais les équipements sont donnés pour une puissance nominale dans des conditions précises, et une salle mal ventilée, avec du soleil sur le mur sud et des personnes à l'intérieur, perd de la capacité de refroidissement. La règle de marge habituelle :

Capacité CVC  =  1.3 à 1.5 × charge IT + laboratoire

Pour 10 kW de charge IT, installez 13–15 kW de capacité de refroidissement. Arrondissez à un système de 15 kW. Cela paraît surdimensionné jusqu'au premier après-midi de juillet à 35 °C, quand l'ambiance du bâtiment grimpe et que votre climatisation nominale ne délivre plus que 80 % de sa plaque signalétique.

La norme ASHRAE TC 9.9 définit l'enveloppe thermique que suit toute conception de centre de données. La plage actuellement recommandée est de 18–27 °C en température sèche à l'entrée d'air du serveur, avec une humidité allant de 8 °C de point de rosée à 60 % HR, plafonnée à ≤ 80 % HR. La nouvelle classe H1, pour l'IA/HPC à haute densité, resserre cette plage à 18–22 °C. Pour un petit laboratoire équipé de GPU grand public haut de gamme (5090, 4090), la fenêtre plus large de 18–27 °C convient ; visez 22 °C comme point de conception et acceptez que les après-midi d'été dérivent vers 25 °C.

L'humidité compte autant que la température, pour deux raisons. En dessous de 30 % HR, le risque de décharge électrostatique augmente — mauvaise nouvelle pour les personnes qui manipulent l'électronique des robots, et pour les capteurs sensibles. Au-dessus de 80 % HR, le risque de condensation sur les surfaces froides augmente et la corrosion s'accélère sur le long terme. Visez 40–60 % HR toute l'année. La plupart des climatiseurs split ne gèrent pas activement l'humidité ; pour un laboratoire en climat côtier humide, cela justifie un déshumidificateur dédié ou une unité de classe CRAC qui, elle, le fait.

Options de refroidissement : mobile, split ou CRAC

La recommandation honnête, selon la taille du laboratoire :

• Moins de 5 kW de charge IT : un bon climatiseur mobile bigaine peut dépanner, mais un simple split mural est plus propre, plus silencieux et revient à peu près au même une fois pris en compte le moins bon rendement du mobile sur deux ou trois ans.
• 5–15 kW de charge IT : split mural ou cassette, dimensionné à 1.3–1.5× la charge IT. C'est le point idéal pour un laboratoire d'une seule salle. Un système split de 15 kW, c'est un compresseur extérieur unique et une ou deux unités intérieures.
• 15–40 kW de charge IT : système multi-split ou passage à une petite CRAC. À cette échelle, vous commencez à vouloir un contrôle de l'humidité et vous devez réellement penser redondance (panne du compresseur unique = plus de refroidissement = arrêt thermique en 20 minutes sous charge).
• Plus de 40 kW de charge IT : unité CRAC dédiée ou boucle d'eau glacée ; vous exploitez alors une petite salle serveur, plus un laboratoire. Cela sort du cadre de cet article.

Le climatiseur mobile mérite un avertissement particulier. Les unités monogaine prélèvent l'air frais à l'intérieur de la salle, rejettent la chaleur par la gaine et aspirent l'air de compensation dans le reste du bâtiment (ou à l'extérieur, par la moindre fuite). Leur rendement net est donc mauvais : pour chaque 1 kW de froid délivré, elles réintroduisent ~0.3–0.5 kW d'air chaud. Elles sont en outre assez bruyantes pour rendre un espace de travail désagréable. À utiliser comme solution de dépannage, pas comme plan.

Flux d'air : la discipline avant-arrière du rack compte

Le système CVC délivre de l'air frais dans la salle ; le rack le convertit en travail utile. La question mécanique est de savoir si cet air frais atteint réellement les entrées des GPU avant de se mélanger à l'air chaud rejeté.

La convention standard est le flux d'air avant-arrière dans le rack : l'air frais entre par l'avant du rack, traverse les serveurs et ressort à l'arrière. Les serveurs Kentino AI respectent cette convention avec 3× entrées d'air de 120 mm à l'avant et 1× extraction de 120 mm à l'arrière par châssis, dimensionnées pour une charge continue 24/7 avec des ventilateurs industriels. C'est la convention de toutes les salles serveurs, pour la même raison : elle permet de séparer le soufflage froid de la reprise chaude.

Dans un vrai centre de données, le soufflage froid et la reprise chaude sont physiquement séparés par un confinement d'allée — panneaux, rideaux ou caissons complets autour des rangées de racks. Dans un petit laboratoire avec un ou deux racks contre un mur, vous ne pouvez généralement pas construire un confinement d'allée chaude complet, mais vous pouvez en faire la version simple :

• Les façades des serveurs font face à la source d'air frais (la bouche du split, ou la porte donnant sur une pièce plus fraîche).
• L'arrière des serveurs fait face au chemin de reprise chaude (un mur, idéalement avec la reprise de la climatisation en hauteur sur ce même mur).
• Aucun équipement aspirant par le côté ou par le dessus mélangé au rack. (Cela exclut les PC de bureau empilés sur le rack, que nous avons déjà vus plus d'une fois.)

Sans séparation, l'air froid se mélange à l'air chaud rejeté avant d'atteindre le rack, la capacité de refroidissement effective chute de 15–25 %, et les GPU accumulent lentement de la chaleur au fil de l'après-midi. Les études sur le confinement en centre de données montrent une réduction de 20–25 % de l'énergie des ventilateurs et de 20 % sur les groupes froids lorsqu'un confinement correct est mis en place. La version à l'échelle du laboratoire du même principe : ne laissez pas l'air se mélanger là où ce n'est pas nécessaire.

Batterie et recharge : ce qu'il faut prévoir

Un robot en charge n'est pas une charge constante. Le chargeur consomme près de sa puissance nominale pendant les premiers 70–80 % du cycle, puis diminue. Un humanoïde qui revient d'une session d'entraînement avec 20 % de batterie et que l'on branche consomme la pleine puissance du chargeur pendant une ou deux heures, puis passe en charge d'entretien pendant encore une heure.

Deux conséquences :

1. La consommation du chargeur entre en concurrence avec celle du serveur. Si votre circuit tient le serveur seul mais est dimensionné à exactement 80 % du disjoncteur, brancher un robot à pleine puissance vous fait dépasser. Le calcul du laboratoire 10 kW ci-dessus supposait les deux robots en charge simultanée ; si votre réalité est « on recharge un robot pendant l'entraînement », vous pouvez retirer un kW du budget. Si votre réalité est « on recharge les deux robots à la fin de chaque journée pendant qu'un long entraînement tourne la nuit », vous ne le pouvez pas.
2. Décalez ou surdimensionnez. La réponse propre consiste à surdimensionner le circuit. La réponse économique consiste à décaler les recharges par une programmation de prises sur PDU commutable — le robot A charge de 18:00 à 22:00, le robot B de 22:00 à 02:00, et l'entraînement dispose du circuit entier entre les deux. La programmation par PDU est fragile parce que les humains oublient de brancher les robots ; c'est le surdimensionnement que nous recommandons.

Point plus subtil : les robots ont leur propre batterie, donc une coupure de quelques minutes n'est pas un problème pour eux. Vous n'avez presque jamais besoin de placer les chargeurs de robots derrière un onduleur — le robot reste alimenté par sa propre batterie et la recharge reprend simplement au retour du courant. Le budget onduleur est pour le serveur, pas pour la flotte.

Dimensionnement de l'onduleur

Le serveur est l'élément que vous ne pouvez pas vous permettre de perdre sur une baisse de tension ou une brève coupure. Un arrêt propre depuis un entraînement en cours prend deux ou trois minutes. Une alimentation secteur instable (chute à 0 V pendant 200 ms, revient, rechute 30 secondes plus tard) en demande davantage.

Spécifiez toujours une topologie en ligne à double conversion pour le calcul IA. Les onduleurs line-interactive ont un temps de transfert de 4–10 ms au basculement sur batterie — sans conséquence pour des postes bureautiques, parfois catastrophique pour un serveur d'inférence en plein noyau CUDA. Ces 4 ms ne suffisent pas à faire tomber tout le matériel, mais nous avons vu des entraînements se figer et exiger un redémarrage forcé. La double conversion a un temps de transfert nul, car la charge est en permanence sur l'onduleur ; la batterie devient simplement la source continue.

Erreur fréquente : sous-dimensionner l'onduleur par rapport au pic transitoire. Un onduleur 3 kVA devant un serveur à 2.5 kW en continu avec des pics transitoires à 3 kW basculera sur bypass exactement au moment où vous en aviez le plus besoin. Dimensionnez l'onduleur sur l'enveloppe transitoire, pas sur la moyenne continue. C'est la même logique que le dimensionnement des alimentations dans W04.

Les robots, on l'a dit, n'ont pas besoin d'onduleur. Gardez le budget kVA pour le calcul.

Installation électrique concrète pour un laboratoire de 10 kW

Ce que nous recommandons, de bout en bout, pour un laboratoire robotique + IA de 10 kW en installation neuve :

Tableau divisionnaire triphasé 32 A réparti en six circuits de dérivation monophasés 16 A équilibrés — alimentations du serveur sur des phases distinctes, CVC isolé, chargeurs de robots sur leur propre disjoncteur.

Remarques sur cette architecture :

• Le triphasé 32 A au tableau divisionnaire du laboratoire constitue l'arrivée principale. De là, des circuits monophasés 16 A partent de chaque phase, à peu près équilibrés.
• Des circuits serveur dédiés, un par alimentation. Le serveur à double alimentation a ses deux cordons sur deux phases différentes — même logique que le câblage à distribution répartie d'un PDU triphasé.
• Le circuit des chargeurs humanoïdes est séparé de celui du serveur. Brancher un robot ne perturbe pas l'environnement électrique du serveur.
• Le CVC sur son propre circuit. L'appel de courant du compresseur de climatisation est important ; le partager avec le circuit du serveur, c'est chercher les déclenchements intempestifs.
• Différentiel de type B. Les alimentations à découpage avec PFC présentent de petites composantes de fuite continues qui peuvent tromper les différentiels de type AC. Le type B est la bonne réponse ; le type A reste acceptable sur les circuits plus petits.

C'est une journée de travail pour un électricien certifié, dans un bâtiment déjà alimenté en triphasé au tableau général. Dans un bâtiment en monophasé seulement, le distributeur devra peut-être renforcer l'arrivée, ce qui ajoute des semaines. Vérifiez le tableau avant de signer le bail.

L'avis honnête

La plupart des laboratoires sous-estiment leurs besoins en puissance et en refroidissement d'un facteur 2 environ. Le schéma est constant : on conçoit la salle autour du serveur acheté aujourd'hui, on oublie le second serveur que l'on voudra dans un an, on sous-dimensionne le refroidissement parce que le commercial a cité les kW de la plaque, et on fait l'impasse sur l'onduleur parce que « on a le réseau, ça suffit ».

Le coût de la bonne méthode du premier coup — tirer une arrivée triphasée 32 A, installer un split de 15 kW, placer un onduleur 8 kVA à double conversion devant le serveur — se situe dans une fourchette de €8–15k pour un laboratoire de 10 kW. Le coût de la mauvaise méthode est à peu près le même chiffre, plus un trimestre de retard sur le projet, plus l'atteinte à votre crédibilité quand vous annoncez à l'équipe « le serveur ne marche pas aujourd'hui ». Nous avons vu la mauvaise version plus souvent que la bonne.

Prévoyez 1.5× votre charge actuelle. Traitez la charge actuelle comme un plancher, pas comme un plafond. Le surcoût d'un calibre de disjoncteur supplémentaire à l'installation est faible. Le surcoût d'une reprise de l'installation est élevé.

Cet article fait partie du Kentino Wiki, une série de référence sur le calcul IA, la robotique et les systèmes qui les relient. Commentaires et corrections bienvenus à info@kentino.com.