ตู้แร็คขนาด 1 เมกะวัตต์ในศูนย์ข้อมูล - ตู้จ่ายไฟข้างแร็ค (Power Sidecar)

การเพิ่มความหนาแน่นของหน่วยประมวลผล AI ทำให้กำลังไฟฟ้าของตู้แร็คมีแนวโน้มขยับจากระดับหลายสิบหรือหลายร้อยกิโลวัตต์สู่ระดับ 1 เมกะวัตต์ (MW) ต่อแร็ค ข้อจำกัดจึงไม่ได้อยู่ที่การจัดหาไฟฟ้าให้เพียงพอเท่านั้น แต่ครอบคลุมกระแสไฟฟ้าและขนาดตัวนำ พื้นที่ติดตั้งอุปกรณ์ การป้องกันความขัดข้อง การเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างรวดเร็ว และการระบายความร้อน NVIDIA เสนอระบบจ่ายไฟ 800 VDC เพื่อรองรับแร็คระดับเมกะวัตต์

โดยมีแนวทางติดตั้งตั้งแต่ตู้จ่ายไฟข้างแร็ค (Power Sidecar) ไปจนถึงการแปลงและจ่ายไฟ DC ในระดับอาคาร บทความนี้วิเคราะห์หลักการทางวิศวกรรม ทางเลือกด้านสถาปัตยกรรม และเงื่อนไขที่ต้องตรวจสอบก่อนนำไปใช้ในศูนย์ข้อมูลของประเทศไทย โดยแยก ตัวเลขที่คำนวณได้ตามหลักฟิสิกส์ ออกจาก เป้าหมายและแผนพัฒนาที่ผู้ผลิตประกาศ อย่างชัดเจน (Blake et al., 2025; Simonelli, 2026)

คำสำคัญ: AI Data Center; 1 MW Rack; 800 VDC; Power Sidecar; DC Protection; Liquid Cooling

1. บทนำ

ตู้แร็คสำหรับงาน AI ยุคใหม่รวม GPU, CPU, หน่วยความจำ และระบบเชื่อมต่อความเร็วสูงไว้ในพื้นที่จำกัด การเพิ่มจำนวนและกำลังของอุปกรณ์เหล่านี้ทำให้ระบบจ่ายไฟแบบแรงดันต่ำภายในแร็คมีภาระกระแสสูงขึ้น NVIDIA ระบุว่าระบบจ่ายไฟภายในแร็คที่ประมาณ 54 VDC เริ่มเผชิญข้อจำกัดทางกายภาพเมื่อกำลังของแร็คเพิ่มขึ้น และได้ประกาศแนวทาง 800 VDC สำหรับแร็ค 1 MW และสูงกว่า ในช่วงการเปลี่ยนผ่านตั้งแต่ปี 2027 เป็นต้นไป

อย่างไรก็ตาม ปีดังกล่าวเป็น แผนพัฒนาและการนำผลิตภัณฑ์เข้าสู่ตลาด ไม่ใช่หลักฐานว่าทุกองค์ประกอบของระบบพร้อมใช้งานเชิงพาณิชย์ในทุกโครงการแล้ว (Blake et al., 2025)  ความหมายของ “แร็ค 1 MW” ต้องกำหนดให้ชัดในเอกสารออกแบบว่าเป็น กำลังไฟฟ้าที่ IT Rack รับ, กำลังขาออกของชุดจ่ายไฟ หรือกำลังรวมที่อาคารต้องจัดหา เพราะค่าทั้งสามไม่เท่ากันเมื่อรวมความสูญเสียของตัวแปลงไฟ อุปกรณ์เครือข่าย และระบบระบายความร้อน

2. เหตุผลทางไฟฟ้าของการเพิ่มแรงดัน

สำหรับระบบ DC ความสัมพันธ์พื้นฐานคือ

หากส่งกำลัง 1 MW โดยสมมติว่าไม่มีความสูญเสีย กระแสจะเป็นดังนี้

ค่าข้างต้นเป็น ตัวอย่างเพื่อแสดงหลักการ ไม่ใช่พิกัดของสายหรือ busbar ที่ต้องติดตั้งจริง ระบบจริงแบ่งกำลังเป็นหลายวงจรและต้องเผื่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ กระแสต่อเนื่อง อุณหภูมิ และรูปแบบความซ้ำซ้อน การสูญเสียความร้อนในตัวนำสัมพันธ์กับ I2R ดังนั้นการลดกระแสใน ช่วงตัวนำที่เปรียบเทียบภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ช่วยลดการสูญเสียหรือเปิดทางให้ใช้ตัวนำที่มีขนาดเหมาะสมกว่าได้

อย่างไรก็ตาม ไม่ควรนำ 1,250 A ที่ 800 VDC ไปเทียบตรง ๆ กับกระแสของระบบ 480 VAC สามเฟสเพื่อสรุปปริมาณทองแดงที่ประหยัดได้ เพราะระบบ AC และ DC ต่างกันทั้งจำนวนตัวนำ power factor รูปแบบวงจร ระยะทาง และเกณฑ์การติดตั้ง ต้องเปรียบเทียบแบบจำลองทั้งเส้นทางจ่ายไฟ (Blake et al., 2025; Open Compute Project, 2026) 

3. สถาปัตยกรรมจ่ายไฟสำหรับแร็ค 1 MW

3.1 Power Sidecar: การแปลงไฟข้าง IT Rack

Power Sidecar เป็นตู้จ่ายไฟที่อยู่ใกล้ IT Rack รับไฟ AC จากระบบอาคาร แปลงเป็น 800 VDC และส่งต่อไปยังแร็คประมวลผล วิธีนี้เหมาะกับอาคารที่มีระบบจำหน่าย AC อยู่แล้ว เพราะสามารถเพิ่มส่วนจ่ายไฟ DC ใกล้โหลดได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนสถาปัตยกรรมไฟฟ้าทั้งอาคารทันที Google, Microsoft และ NVIDIA อธิบายแนวทางนี้ว่าเป็นหนึ่งในเส้นทางเปลี่ยนผ่านสำหรับอาคารเดิม โดยความเป็นไปได้ขึ้นกับกำลังไฟ AC และพื้นที่แถวแร็คที่มีอยู่ (Open Compute Project, 2026)  เอกสารนำเสนอของ LITEON (2026, หน้า 11–12) แสดงตัวอย่าง Power Sidecar ที่รับไฟ AC สามเฟส และจ่าย 800 VDC โดยระบุรุ่น 660 kW และแนวทางรุ่น 1.2 MW ตัวเลข 1.2 MW เป็น พิกัดของชุดจ่ายไฟตามรูปแบบความซ้ำซ้อนที่ผู้ผลิตระบุ จึงต้องตรวจต่อว่ากำลังสุทธิที่ IT Rack ได้รับหลังความสูญเสียของ DC/DC และภายใต้เหตุขัดข้องหนึ่งรายการเป็นเท่าใด

3.2 การจ่าย 800 VDC แบบรวมศูนย์

อีกทางเลือกหนึ่งคือแปลงไฟจาก AC เป็น 800 VDC ที่ระดับแถว ห้องไฟฟ้า หรืออาคาร แล้วจ่ายผ่านระบบกระจายไฟ DC ไปยังหลายแร็ค Schneider Electric เสนอภาพการพัฒนาจาก Sidecar ไปสู่ตัวแปลงระดับอาคาร เช่น transformer rectifier unit (TRU) หรือ solid-state transformer (SST) สำหรับบล็อกกำลังสูงขึ้น (Simonelli, 2026, หน้า 7–9) ขณะเดียวกันความร่วมมือใน Open Compute Project กำลังพัฒนาข้อกำหนดร่วมสำหรับการแปลงไฟ MV AC เป็น 800 VDC และส่วนเชื่อมต่อของระบบ (Open Compute Project, 2026) 

ไม่มีสถาปัตยกรรมใดมีประสิทธิภาพสูงกว่าทุกกรณี ผลลัพธ์ขึ้นกับระยะทางจ่ายไฟ ระดับโหลดจริง จำนวนขั้นการแปลง และการวางระบบสำรอง ตัวเลขประสิทธิภาพ “95%+” หรือ “96%+” ในสไลด์ Schneider Electric เป็นค่าที่เสนอในภาพสถาปัตยกรรมตัวอย่าง ยังไม่ควรนำมาคำนวณผลตอบแทนโครงการโดยไม่กำหนดขอบเขตการวัดและโหลดที่ใช้ทดสอบ (Simonelli, 2026, หน้า 9)

4. การสำรองไฟและการป้องกันความขัดข้อง

แร็ค 1 MW ต้องจัดการ ความต่อเนื่องของไฟฟ้า และ การเปลี่ยนโหลดอย่างรวดเร็ว เป็นคนละปัญหา ตัวเก็บประจุใกล้แร็คช่วยลดผลของโหลด GPU ที่เปลี่ยนในช่วงสั้นมาก ส่วน BBU, UPS หรือ BESS มีบทบาทตามระยะเวลาสำรองและตำแหน่งติดตั้งที่ออกแบบไว้ NVIDIA อธิบายการกักเก็บพลังงานหลายช่วงเวลาเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรม 800 VDC ขณะที่ Simonelli (2026, หน้า 10–13) แยกภารกิจด้านการลดความผันผวนของโหลดออกเป็นหลายระดับเวลา 

ตัวอย่างเช่น LITEON (2026, หน้า 11) ระบุ BBU shelf 110 kW ที่จ่ายเต็มกำลังได้ 45 วินาที พลังงานขาออกที่คำนวณจากพิกัดนี้เท่ากับ

นี่เป็นพลังงาน ตามเงื่อนไขพิกัดของ shelf ดังกล่าว ไม่ใช่ระยะเวลาสำรองของแร็ค 1 MW ทั้งแร็ค และไม่ใช่หลักฐานว่าไฟจากต้นทาง A หรือ B ขาดแล้วโหลดจะทำงานต่อเนื่องโดยไม่มีการเปลี่ยนสถานะ

อีกประเด็นคือ DC fault protection และ selectivity: เมื่อเกิดลัดวงจรที่ปลายทาง อุปกรณ์ป้องกันควรตัดวงจรที่ผิดปกติ โดยรักษาการจ่ายไฟแก่ส่วนอื่นตามวัตถุประสงค์ของแบบ การพิจารณาต้องใช้พฤติกรรมกระแสลัดวงจรของ converter และแหล่งกักเก็บพลังงานจริงร่วมกับ fuse, breaker, contactor และ busway ที่เลือก Schneider Electric จึงเสนอให้ตรวจสอบ การทำงานร่วมกันของอุปกรณ์ทั้งชุด ไม่พิจารณาเพียงพิกัดของอุปกรณ์แต่ละชิ้น (Simonelli, 2026, หน้า 14-15) สำหรับโครงการที่กำหนดเส้นทาง A/B แบบ 2N ต้องแสดง single-line diagram ตั้งแต่แหล่งจ่ายถึงจุดรับไฟของ IT Rack และพิสูจน์ว่าเหตุขัดข้องหรือการปิดซ่อมหนึ่งส่วนไม่ทำให้โหลดสูญเสียทั้งสองเส้นทาง ความซ้ำซ้อนของ power shelves แบบ N+1 หรือ “4-to-make-3” เพียงอย่างเดียวไม่เท่ากับ 2N ของระบบทั้งหมด

5. ภาระความร้อนและระบบระบายความร้อน

กำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ IT ใช้ส่วนใหญ่จะปรากฏเป็นความร้อนที่ต้องนำออกจากศูนย์ข้อมูล ดังนั้นแร็คที่ใช้ไฟ 1 MW ต้องมีระบบรับภาระความร้อนระดับใกล้เคียง 1 MW โดยต้องบวกความร้อนของอุปกรณ์จ่ายไฟที่อยู่ในพื้นที่ที่เกี่ยวข้อง และแยกให้ชัดว่าส่วนใดถูกระบายผ่านของเหลวหรืออากาศ หากใช้ น้ำเป็นตัวอย่างเชิงคำนวณ และกำหนดผลต่างอุณหภูมิขาไป–ขากลับ ΔT=10^∘ Cอัตราการไหลสำหรับรับความร้อน 1 MW จะอยู่ประมาณ

หรือประมาณ 86 m³/h เมื่อประมาณความหนาแน่นน้ำเป็น 1,000 kg/m³ ตัวเลขนี้เป็นเพียง สมดุลความร้อนเบื้องต้น ไม่ใช่อัตราการไหลที่กำหนดให้ NVIDIA rack หรือวงจร PG25 จริง ซึ่งต้องใช้คุณสมบัติสารหล่อเย็น ภาระที่เข้าสู่วงจรของเหลว และค่าความดันสูญเสียจากผู้ผลิต แนวทางระบายความร้อนด้วยของเหลวที่อุณหภูมิสูงอาจช่วยลดการพึ่งพาเครื่องทำน้ำเย็นได้ในบางสภาพการออกแบบ ASHRAE แบ่งชั้นอุณหภูมิของเหลวจ่ายให้ IT เช่น W40 และ W45 แต่การระบุ W45 ไม่ได้แปลว่า dry cooler จะระบายความร้อนได้เต็มกำลังทุกชั่วโมงในประเทศไทย ต้องตรวจข้อมูลอากาศรายชั่วโมง อุณหภูมิออกแบบของอุปกรณ์ และผลต่างอุณหภูมิที่ heat exchanger ต้องการ (ASHRAE, n.d.) 

6. หลักเกณฑ์ประเมินการลงทุนสำหรับประเทศไทย

การศึกษาความเหมาะสมของแร็ค 1 MW ควรระบุ กำลัง IT สุทธิและขอบเขตโหลดก่อน แล้วจึงเปรียบเทียบ Sidecar กับ DC แบบรวมศูนย์ภายใต้สมมติฐานเดียวกัน โดยมีข้อมูลอย่างน้อยดังนี้

1.  ไฟฟ้า : เส้นทาง A/B, กำลังหลังเสียอุปกรณ์หนึ่งรายการ, efficiency curve ของแต่ละช่วง, โหลดช่วงต่ำและสูง, ขนาดตัวนำ และความร้อนจากการสูญเสีย 
2. ความเชื่อถือได้ : DC fault study, selectivity, จุดแยกซ่อม, ลำดับการทำงานของ UPS/BBU/BESS และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 
3. การระบายความร้อน : ภาระความร้อนของ IT Rack และ Power Sidecar แยกกัน, อัตราการไหลและอุณหภูมิที่ผู้ผลิตรับรอง, ความพร้อมของระบบ heat rejection ตามสภาพอากาศพื้นที่ตั้ง 
4. เศรษฐศาสตร์ : เงินลงทุนตลอดเส้นทางจ่ายไฟ พื้นที่แร็คและห้องไฟฟ้า ค่าไฟฟ้าตามรูปแบบโหลดจริง ค่าบำรุงรักษา และต้นทุนของการหยุดทำงาน 
5. ความพร้อมส่งมอบ : ผลทดสอบร่วมของอุปกรณ์และการรับรองผลิตภัณฑ์รุ่นที่จะจัดซื้อ ไม่ใช้เพียงปีใน roadmap เป็นหลักฐานความพร้อม 

ตัวอย่างความไวต่อประสิทธิภาพ: หากการออกแบบหนึ่งลดการใช้ไฟฟ้าจากต้นทางได้จริง 10 kW ต่อเนื่อง เมื่อเทียบกับอีกแบบ พลังงานที่ต่างกันในหนึ่งปีที่เดินเครื่อง 8,760 ชั่วโมงคือ 87.6 MWh ผลประหยัดทางการเงินต้องคูณด้วยโครงสร้างค่าไฟและปรับตามช่วงเวลาที่โหลดทำงานจริง ตัวอย่างนี้เป็นวิธีคำนวณ ไม่ใช่การรับรองว่า 800 VDC ประหยัดไฟได้ 10 kW ต่อแร็คเสมอ

7. บทสรุป

ตู้แร็คขนาด 1 MW เปลี่ยนโจทย์การออกแบบศูนย์ข้อมูลจากการเลือกอุปกรณ์ภายในแร็คไปสู่การออกแบบ ไฟฟ้า การกักเก็บพลังงาน การป้องกัน และการระบายความร้อนเป็นระบบเดียวกัน 800 VDC ช่วยลดกระแสในช่วงจ่ายกำลังสูงและเปิดทางให้ย้ายอุปกรณ์แปลงไฟออกจากพื้นที่ประมวลผล Sidecar เป็นทางเลือกที่มีเหตุผลสำหรับการเพิ่มความหนาแน่นในอาคาร AC เดิม ส่วนการจ่าย DC แบบรวมศูนย์ควรได้รับการเปรียบเทียบตั้งแต่ต้นในโครงการใหม่ที่มีหลายแร็คระดับเมกะวัตต์ เกณฑ์ตัดสินสุดท้ายควรเป็นผลทดสอบและต้นทุนตลอดอายุโครงการภายใต้ระดับความพร้อมใช้งานที่ต้องการ โดยเฉพาะการพิสูจน์เส้นทาง A/B และ selectivity ของระบบ DC ไม่ใช่เลือกจากแรงดัน 800 VDC หรือค่าประสิทธิภาพที่ประกาศเพียงค่าเดียว

เอกสารอ้างอิง (APA 7)

• ASHRAE. (n.d.). Introduction and purpose: AI data center energy performance framework. https://www.ashrae.org/technical-resources/ai-data-center-framework/introduction-and-purpose
• Blake, M., Hsu, M., Goldwasser, I., Petty, H., & Huntington, J. (2025, May 20). NVIDIA 800 VDC architecture will power the next generation of AI factories. NVIDIA Technical Blog. https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-800-v-hvdc-architecture-will-power-the-next-generation-of-ai-factories/ 
• LITEON Technology Corporation. (2026, March 16). Power solution for NVIDIA Vera Rubin and 800 VDC AI rack architecture [Conference presentation]. NVIDIA GTC 2026. https://www.nvidia.com/en-us/on-demand/session/gtc26-ex82089/
• Open Compute Project. (2026, August 11). Powering the next era of AI: How Google, Microsoft and NVIDIA are standardizing and accelerating the industry transition to LVDC. https://www.opencompute.org/index.php/blog/powering-the-next-era-of-ai-how-google-microsoft-and-nvidia-are-standardizing-and-accelerating-the-industry-transition-to-lvdc 
• Simonelli, J. (2026). The 1 MW rack and going beyond the sidecar: Optimizing the future of 800 VDC for power distribution [Conference presentation]. Schneider Electric. 
• Srivastava, N., & Petty, H. (2025, October 13). Building the 800 VDC ecosystem for efficient, scalable AI factories. NVIDIA Technical Blog. https://developer.nvidia.com/blog/building-the-800-vdc-ecosystem-for-efficient-scalable-ai-factories/