ASHRAE и роль технического комитета TC 9.9

Материал посвящён организации ASHRAE и её профильному комитету TC 9.9, который отвечает за международные рекомендации по проектированию и эксплуатации центров обработки данных. Комитет определяет температурные и влажностные режимы для ИТ-оборудования, закладывает основы «свободного охлаждения» и влияет на энергоэффективность ЦОД по всему миру.

Что такое ASHRAE

ASHRAE (Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха) — профессиональное инженерное объединение, разрабатывающее стандарты и методики для систем микроклимата, вентиляции и энергосбережения. Организация основана в 1894 году и насчитывает десятки тысяч специалистов по всему миру. Её документы применяются при проектировании инженерных систем зданий, промышленных предприятий и центров обработки данных.

ASHRAE выпускает более 120 стандартов, методические руководства и серию отраслевых документов *Datacom Series*, посвящённых микроклимату и энергоэффективности ИТ-инфраструктуры.

Что представляет собой TC 9.9

TC 9.9 (Technical Committee 9.9) — это технический комитет ASHRAE, занимающийся вопросами микроклимата и энергоэффективности в помещениях, где размещается критически важное оборудование: серверные, телекоммуникационные узлы и ЦОД.

Комитет объединяет инженеров-практиков, представителей производителей серверов (IBM, HP, Dell и др.), проектировщиков, специалистов по охлаждению и энергетике. Цель TC 9.9 — выработать универсальные стандарты условий эксплуатации ИТ-оборудования, которые обеспечивают баланс между надёжностью и минимальными энергозатратами.

Основные направления деятельности:

определение диапазонов температуры и влажности для стабильной работы оборудования;
согласование этих параметров с производителями серверов и систем хранения данных;
разработка принципов проектирования систем охлаждения и приточной вентиляции для ЦОД;
актуализация данных по допустимым отклонениям параметров при аварийных режимах;
участие в формировании международных показателей энергоэффективности, включая PUE (*Power Usage Effectiveness*).

TC 9.9 стал площадкой, на которой впервые были согласованы подходы между производителями ИТ-оборудования и специалистами по климатическим системам. Это обеспечило единые правила проектирования и эксплуатации ЦОД по всему миру.

Концепция «теплового конверта»

Одним из ключевых достижений TC 9.9 стало введение понятия «теплового конверта» (Thermal Envelope) — диапазона температуры и влажности воздуха, при котором оборудование функционирует без ухудшения надёжности.

Рекомендованные параметры для современного оборудования:

$$T_{inlet}^{rec} = 18\text{…}27~^\circ\text{C}, \quad RH^{rec} = 20\text{…}60\%$$

где: - $T_{inlet}^{rec}$ — температура воздуха на входе в сервер или ИТ-стойку; - $RH^{rec}$ — относительная влажность воздуха.

«Рекомендованный диапазон» — параметры для нормальной работы оборудования. «Допустимый диапазон» — границы, при которых оборудование может временно работать без отказов, например при сбое системы охлаждения.

Классы температурных диапазонов

Комитет определил четыре класса оборудования (A1–A4), различающиеся допустимыми пределами температуры и влажности:

Класс оборудования	Температура воздуха на входе, °C	Относительная влажность, %
A1	15–32	20–80
A2	10–35	20–80
A3	5–40	8–85
A4	5–45	8–90

Классы A1–A2 характерны для корпоративных и коммерческих ЦОД, A3–A4 — для более устойчивого оборудования, предназначенного для периферийных и промышленных условий.

<rect x="0" y="0" width="700" height="400" fill="white" stroke="none" />
<text x="250" y="30" font-size="14" fill="red">Диапазоны температур и влажности (ASHRAE TC 9.9)</text>
<polygon points="140,300 220,300 260,200 180,200" fill="rgba(255,0,0,0.3)" stroke="red" />
<polygon points="120,320 240,320 280,180 160,180" fill="rgba(0,0,255,0.2)" stroke="blue" />
<polygon points="100,340 260,340 320,160 140,160" fill="rgba(0,255,255,0.2)" stroke="teal" />
<polygon points="80,360 300,360 340,140 120,140" fill="rgba(0,255,0,0.15)" stroke="green" />
<text x="200" y="220" font-size="12" fill="red">Recommended</text>
<text x="250" y="260" font-size="12" fill="blue">A1</text>
<text x="300" y="280" font-size="12" fill="teal">A2</text>
<text x="340" y="300" font-size="12" fill="green">A3–A4</text>

</svg>

Влияние на проектирование ЦОД

Рекомендации TC 9.9 радикально изменили подход к проектированию центров обработки данных:

отказ от переохлаждения и оптимизация уставок в диапазоне 26–28 °C;
внедрение систем свободного охлаждения (free cooling) и адиабатического кондиционирования;
пересмотр стратегий управления CRAC/CRAH — контроль по температуре входящего воздуха, а не подачи;
применение изоляции потоков (горячие/холодные коридоры, containment);
переход от фокусировки на аппаратуре к управлению всей термодинамической системой.

$$\Delta T_{\text{стойка}} = T_{\text{верх}} - T_{\text{низ}} \le 5~^\circ\text{C}$$

где: - $T_{\text{верх}}$, $T_{\text{низ}}$ — температуры воздуха в верхней и нижней зоне стойки.

Даже при подаче воздуха 27 °C температура в верхней части стойки может достигать 32–35 °C. Равномерность потока и эффективная изоляция коридоров — ключевой фактор надёжности.

Энергетический эффект

Повышение уставок с 22–24 °C до 26–28 °C уменьшает энергопотребление систем охлаждения на 25–40 %.
В умеренном климате (Москва, Екатеринбург, Новосибирск) режим «свободного охлаждения» возможен до 8 месяцев в году.
При корректной балансировке потоков показатель энергоэффективности PUE может быть улучшен на 0.05–0.15 пунктов.
Дополнительный эффект достигается за счёт снижения износа компрессоров и вентиляторов.

Российский контекст

В климатических условиях России рекомендации TC 9.9 особенно эффективны:

при средней годовой температуре наружного воздуха ниже +10 °C возможно круглогодичное использование естественного охлаждения;
требуется контроль влажности для предотвращения конденсации и коррозии;
при переводе уставок подачи воздуха на 27 °C можно снизить затраты на энергопотребление до 30 %;
наиболее рациональные диапазоны эксплуатации: 26–28 °C и 30–50 % RH.

При проектировании следует учитывать местные нормы по микроклимату, электробезопасности и санитарным условиям. Использование наружного воздуха требует фильтрации и защиты от пыли, особенно в промышленных зонах.

Ключевые идеи

ASHRAE — мировой центр стандартизации в области микроклимата и энергоэффективности.
TC 9.9 определяет условия эксплуатации ИТ-оборудования и баланс надёжности и энергоэффективности.
Концепция «теплового конверта» изменила подход к проектированию систем охлаждения.
Классы A1–A4 задали единые пределы температур и влажности для серверного оборудования.
Повышение уставок до 26–28 °C снижает энергопотребление и улучшает PUE.
Российский климат даёт уникальную возможность круглогодичного «свободного охлаждения».
При грамотной изоляции потоков и контроле ΔT по стойкам можно обеспечить стабильность и экономичность ЦОД.