Содержание
Эволюция тепловых рекомендаций ASHRAE для ЦОД
В 2004 году технический комитет ASHRAE TC 9.9 выпустил первый документ серии *Datacom Series* — Thermal Guidelines for Data Processing Environments, который впервые ввёл систематизированные нормы температуры и влажности воздуха на входе в ИТ-оборудование. Эти рекомендации стали отраслевым стандартом и легли в основу проектирования современных центров обработки данных.
Предпосылки появления Thermal Guidelines
До 2004 года температурные нормы для серверных помещений базировались на устаревших данных Bellcore/Telcordia, предназначенных для мэйнфреймов. Температура в таких помещениях обычно поддерживалась на уровне 12,8 °C (55 °F) при относительной влажности около 50 %. Для инженеров и операторов такие условия означали необходимость работать в «свитерах и куртках» — серверные были откровенно холодными.
Рост энергопотребления и повышение плотности вычислительных нагрузок вынудили отрасль пересмотреть подход к охлаждению. На фоне прогнозов Минэнерго США (DOE) о возможном превышении роста энергопотребления ЦОД над доступными мощностями к 2011 году, ASHRAE предложила новые границы теплового режима, ориентированные на энергоэффективность.
Основные положения Thermal Guidelines
Руководство ввело понятия Recommended (рекомендуемые) и Allowable (допустимые) диапазоны температур и влажности воздуха на входе в ИТ-оборудование. Был установлен новый «рекомендованный» диапазон 18–27 °C, соответствующий оборудованию класса A1, и расширенные классы A2, A3, A4 с допустимыми диапазонами вплоть до 45 °C.
Это стало революцией: впервые допускалось повышение температуры без потери надёжности и без аннулирования гарантий производителей. Современное оборудование, как показали тесты ASHRAE, могло стабильно работать при более высоких температурах, а экономия энергии достигалась за счёт увеличения времени работы в режиме свободного охлаждения (free cooling).
Ключевые изменения и инженерные последствия
* Повышение уставки температуры. Верхняя граница рекомендуемого диапазона (27 °C) позволила уменьшить использование холодильных машин и увеличить часы свободного охлаждения.
* Введение классов A1–A4. Новая система классификации установила границы по температуре и влажности для разных типов оборудования. Класс A1 применим для серверов и систем хранения, A2–A4 — для более устойчивых конфигураций.
* Пересмотр подходов к охлаждению. Документ указал на возможность значительной экономии энергии за счёт оптимизации потоков воздуха и отказа от «перехлаждения» помещений.
* Влияние на проектирование ЦОД. Разработка схем холодных/горячих коридоров, систем изоляции (containment) и повышение температуры воздуха в залах стали прямыми следствиями Thermal Guidelines.
Физические аспекты и тепловой конверт
Понятие Thermal Envelope описывает диапазон сочетаний температуры и влажности воздуха, при которых оборудование сохраняет надёжность. На графике он представлен в виде психрометрической диаграммы, где оси отражают «сухую» и «влажную» температуры и относительную влажность.
Ошибкой считается упрощённое повышение уставки кондиционеров без учёта теплового распределения. Например, воздух с температурой 27 °C у решётки фальшпола может нагреться до 32–38 °C у верхней части стоек. Без изоляции потоков («containment») такие перегревы делают эксплуатацию рискованной.
Эффект энергоэкономии и надёжность
Рекомендации ASHRAE показали, что повышение температуры в рамках допустимых пределов не приводит к увеличению отказов оборудования, если выполняется контроль влажности и потоков воздуха. Это позволило крупным дата-центрам сократить долю энергопотребления систем охлаждения, которая ранее могла достигать 30–40 % от общей мощности ЦОДа.
Основная цель внедрения Thermal Guidelines — снижение энергопотребления без ущерба для надёжности оборудования. Ориентиром служит использование максимально возможного количества часов свободного охлаждения при поддержании температуры воздуха в пределах «теплового конверта».
Ключевые идеи
- В 2004 г. ASHRAE TC 9.9 выпустил первый свод рекомендаций *Thermal Guidelines*, задав основу для всех последующих стандартов ЦОД.
- Введены классы A1–A4 с диапазонами до 45 °C и разграничением «рекомендуемых» и «допустимых» условий.
- Повышение температур уставок позволило массово внедрить свободное охлаждение.
- Современные ЦОДы проектируются с учётом теплового конверта, оптимального распределения потоков и предотвращения локальных перегревов.
- Рекомендации ASHRAE стали отраслевым стандартом и до сих пор обновляются с учётом новых типов оборудования и климатических условий.