數(shù)據(jù)中心機(jī)房的電子信息及IT 設(shè)備需要在一個(gè)合適的環(huán)境下穩(wěn)定,、安全的運(yùn)行,。數(shù)據(jù)中心室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)范的要求,，濕度是數(shù)據(jù)中心環(huán)境控制的一個(gè)重要參數(shù),。加濕量的大小與系統(tǒng)設(shè)定的濕度上下限有關(guān)系,，同時(shí)也受項(xiàng)目所在地的氣候分區(qū)約束,，應(yīng)當(dāng)分別計(jì)算冬,、夏季加濕量取大值確定,，當(dāng)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)露點(diǎn)溫度低于5 ℃時(shí)，系統(tǒng)需啟動(dòng)加濕,，同時(shí)應(yīng)根據(jù)冷源方案選擇合適的加濕氣流組織,。
數(shù)據(jù)中心服務(wù)器對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)中心環(huán)境濕度有一定的要求，濕度過(guò)低,，容易造成電子元器件的靜電累積,，從而導(dǎo)致較高的靜電電壓，最終對(duì)服務(wù)器構(gòu)成危害,，數(shù)據(jù)中心機(jī)房濕度保持在恰當(dāng)水平將發(fā)揮有益作用,，濕度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致潛在的問(wèn)題,，將濕度保持在恰當(dāng)水平可以讓空氣本身稍微提高電導(dǎo)性并讓空氣的接觸面稍微濕潤(rùn)，從而減少導(dǎo)致靜電釋放的“電荷效應(yīng)”,，當(dāng)數(shù)據(jù)中心環(huán)境濕度低于要求的下限時(shí),，需要對(duì)數(shù)據(jù)中心環(huán)境進(jìn)行加濕，目前數(shù)據(jù)中心加濕計(jì)算及加濕控制方法還存在著一些不合理現(xiàn)象,，從而導(dǎo)致了數(shù)據(jù)中心加濕系統(tǒng)的過(guò)度耗能,，因此分析加濕系統(tǒng)的計(jì)算方法并選擇合理的加濕氣流組織方式顯的尤為重要。
1 規(guī)范對(duì)環(huán)境濕度的要求
1.1 新舊規(guī)范對(duì)比
如表1 所示新舊規(guī)范關(guān)于數(shù)據(jù)中心溫濕度控制范圍對(duì)比[1-2]：
新規(guī)不再注重使用相對(duì)濕度作為數(shù)據(jù)中心控制的主要參數(shù),，而是選用露點(diǎn)溫度作為控制數(shù)據(jù)中心濕度的參數(shù),，且新版規(guī)范在條文解釋中也明確指出：影響數(shù)據(jù)中心靜電累計(jì)效應(yīng)和空氣中各種鹽分潮解度的是空氣含濕量d，而不是空氣的相對(duì)濕度,，新規(guī)范基本上也定義了數(shù)據(jù)中心的含濕量范圍,，如表2:
新規(guī)范基本規(guī)定數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的含濕量范圍即：5.6 g/kg≤d≤10.6 g/kg，由于在干球溫度 27 ℃,，露點(diǎn)溫度 5.5 ℃時(shí),，相對(duì)濕度為 25.3%，為規(guī)范所規(guī)定的相對(duì)濕度低限,，因此數(shù)據(jù)中心的相對(duì)濕度范圍為含濕量不小于 5.6 g/kg 且相對(duì)濕度不大于 60%,，圖 1 為數(shù)據(jù)中心溫濕度范圍在焓濕圖中的表達(dá)。
如圖 1 所示陰影區(qū)域?yàn)閿?shù)據(jù)中心溫濕度控制的范圍區(qū)間,。
理解規(guī)范對(duì)濕度上下限的要求,，將有助于尋找數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)加濕量的計(jì)算方法。
2 加濕系統(tǒng)啟動(dòng)的影響因素
2.1 空調(diào)機(jī)組過(guò)度除濕導(dǎo)致的環(huán)境含濕量下降
當(dāng)冷卻器表面溫度低于被處理空氣的露點(diǎn)溫度時(shí),，空氣所含水蒸氣被凝結(jié)出來(lái),。如果精密空調(diào)機(jī)組的表冷器溫度不提高，精密空調(diào)機(jī)組將不斷的有冷凝水析出并排至室外空間,，同時(shí)環(huán)境中空氣的含濕量逐漸降低,，當(dāng)表冷器的溫度低于環(huán)境溫度所要求的露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的含濕量將低于規(guī)范所要求的范圍,，此時(shí)需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行加濕,，工程中可采用溫濕度傳感器和露點(diǎn)溫度傳感器來(lái)監(jiān)控進(jìn)風(fēng)濕度的上限和下限，露點(diǎn)溫度傳感器可安裝在精密空調(diào)出風(fēng)口處于監(jiān)控送風(fēng)含濕量的下限,。溫濕度傳感器,、露點(diǎn)溫度傳感器會(huì)將采集的信號(hào)反饋給加濕器，當(dāng)?shù)陀谙孪迺r(shí)啟動(dòng)加濕系統(tǒng),。
2.2 新風(fēng)系統(tǒng)引入導(dǎo)致的環(huán)境含濕量下降
新風(fēng)引入導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心含濕量下降主要發(fā)生在北方的過(guò)度季節(jié)或冬季，如根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》,，北京冬季室外通風(fēng)平均溫度-3.6℃,，相對(duì)濕度44%,，此時(shí)空氣中的含濕量只有2.2g/kg，遠(yuǎn)低于數(shù)據(jù)中心要求的含濕量下限,，若持續(xù)的引入未加濕的干燥空氣進(jìn)入數(shù)據(jù)中心,，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的含濕量持續(xù)下降，達(dá)不到規(guī)范所要求的范圍,，增大了信息設(shè)備受高靜電電壓的影響,。
3 數(shù)據(jù)中心加濕計(jì)算方法
3.1 加濕系統(tǒng)計(jì)算公式
加濕系統(tǒng)的計(jì)算公式為[3]：
式中：w 為系統(tǒng)加濕量，kg/h,；ρ 為空氣的密度,，kg/m3；V為房間體積,，m3,；n 為換氣次數(shù)，一般為 1~2 次,；d1 為加濕前空氣的含濕量,，g/kg；d2 為加濕后空氣的含濕量,， g/kg,。
舉例：以一個(gè) 250 ㎡，層高 4.5 m 的數(shù)據(jù)中心為例,，冬季室外通風(fēng)溫度 -3.6 ℃,，RH=35%，精密空調(diào)系統(tǒng)露點(diǎn)傳感器報(bào)警溫度為 6.5℃,，加濕器啟動(dòng)溫度為5 ℃,，加濕器停止加濕線為 RH=45%，冷通道進(jìn)風(fēng)溫度為 26 ℃,，新風(fēng)換氣次數(shù) 1.5 次 /h,，分別計(jì)算其過(guò)度出濕導(dǎo)致加濕量和因新風(fēng)引入導(dǎo)致的加濕量，查濕空氣
焓濕圖得到參數(shù)為：ρ=1.16kg/m3,，換氣次數(shù) n=2,， RH=45%時(shí)，d2=9.6g/kg,，溫度 5 ℃,，d1=5.5 g/kg，冬季室外空氣含濕量 d=1.2g/kg[1],。
過(guò)度除濕導(dǎo)致的加濕量：w1=1.16×1125 ×2 × (9.6-5.5)/1000=10.7 kg/h
新風(fēng)引入導(dǎo)致的加濕量：w2=1.16×1125 ×1.5 × (9.6-1.2)/1000=16.4 kg/h
通過(guò)以上計(jì)算可以知道,，在北方地區(qū)[4-5]，其冬季需要的加濕量是遠(yuǎn)大于夏季由于過(guò)度除濕所需的加濕量，選擇加濕器時(shí),，應(yīng)以冬季工況為準(zhǔn),，對(duì)于南方地區(qū)，應(yīng)區(qū)別對(duì)待,，分別計(jì)算冬,、夏季兩種工況的加濕量，并取大值為準(zhǔn),。
3.2 濕度參數(shù)設(shè)定對(duì)加濕系統(tǒng)的影響
由計(jì)算舉例可知,，由過(guò)度除濕導(dǎo)致的加濕量和加濕系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)值有關(guān)系，啟動(dòng)加濕參數(shù)值設(shè)置越低,，停止加濕參數(shù)值設(shè)置越高,，則系統(tǒng)的加濕量越大，所以數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部的濕度目標(biāo)上限不宜偏高,，否則會(huì)造成加濕系統(tǒng)功耗增加,，同時(shí)啟動(dòng)加濕點(diǎn)，不宜設(shè)置過(guò)高,，這樣將會(huì)縮小濕度控制范圍,，導(dǎo)致加濕系統(tǒng)頻繁進(jìn)行啟停控制,，同時(shí)加濕時(shí)段增長(zhǎng),，不利用節(jié)能和節(jié)水，綜上所述數(shù)據(jù)中心應(yīng)盡量擴(kuò)大濕度的控制范圍,，這樣可以縮減加濕時(shí)段,，由于過(guò)度除濕導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心含濕量下降主要發(fā)生在采用風(fēng)冷直膨式精密空調(diào)的機(jī)房，因?yàn)闄C(jī)組超配或風(fēng)冷直膨式空調(diào)機(jī)組本身不具備蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)功能,，如未采用電子膨脹閥的定頻機(jī)組,，所以數(shù)據(jù)中心應(yīng)盡可能采用配置電子膨脹閥[6]和變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的空調(diào)產(chǎn)品來(lái)提高蒸發(fā)溫度的調(diào)節(jié)范圍[7]，通過(guò)提高蒸發(fā)溫度來(lái)避免過(guò)度除濕對(duì)加濕系統(tǒng)的影響,，目前市場(chǎng)上風(fēng)冷直膨式的空調(diào)大都采用渦旋壓縮機(jī)技術(shù),，實(shí)際工作中技術(shù)人員應(yīng)主動(dòng)與廠家溝通產(chǎn)品電子膨脹閥的參數(shù)與功能，是否采用了變?nèi)萘繙u旋壓縮機(jī)技術(shù),，通過(guò)選擇合適產(chǎn)品來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)中心加濕系統(tǒng),，提高加濕系統(tǒng)的節(jié)能效益。
4 加濕設(shè)備及加濕方式的選擇
4.1 不同加濕設(shè)備的比較
目前市場(chǎng)上的加濕器品類較多,，但最常使用的還是紅外加濕器,，濕膜加濕器以及電極加濕器這三種加濕設(shè)備[8-11]。根據(jù)比較,，濕膜加濕器有很好的節(jié)能效益[12],，尤其是大型數(shù)據(jù)中心，所以是機(jī)房工程中普遍使用的加濕設(shè)備。
4.2 加濕氣流組織方式
數(shù)據(jù)中心采用濕膜加濕器控制濕度時(shí),，通常都是獨(dú)立設(shè)置的,，為了節(jié)能，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都采用了冷通道封閉措施,，精密空調(diào)機(jī)組采用靜電地板下送風(fēng)的氣流組織形式，精密空調(diào)機(jī)組設(shè)置在熱通道內(nèi),，加濕器通常也放在熱通道內(nèi),，加濕氣流組織通常有以下兩種方式：
方式一：加濕器采用上送風(fēng)形式，濕空氣與回風(fēng)混合后進(jìn)入精密空調(diào)機(jī)組,，然后再由精密空調(diào)送到冷通道內(nèi),，如圖 2 所示。
方式二：加濕器采用下送風(fēng)形式,，加濕器吸取熱通道的空氣進(jìn)行加濕后送入地板下,，通過(guò)下送風(fēng)通道與精密空調(diào)送風(fēng)混合后送到冷通道內(nèi)，如圖 3 所示,。
采用第一種加濕方式的缺點(diǎn)在于,，如果數(shù)據(jù)中心采用了風(fēng)冷直膨式的精密空調(diào)機(jī)組且不具備蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)功能，就會(huì)出現(xiàn)加濕后的空氣與回風(fēng)一起進(jìn)入空調(diào)機(jī)組,，又被表冷器提前冷凝除濕,，導(dǎo)致空氣還未進(jìn)入冷通道就被除濕，導(dǎo)致加濕效率降低,，加濕時(shí)間延長(zhǎng),，所以采用風(fēng)冷直膨的空調(diào)機(jī)組適合采用第二種方式，與精密空調(diào)送風(fēng)混合后一起送至冷通道,。對(duì)于采用了高溫冷凍水的精密空調(diào)機(jī)組,，由于其表冷器溫度較高，被處理空氣經(jīng)過(guò)表冷器時(shí),，不會(huì)被冷凝除濕,，空調(diào)機(jī)組運(yùn)行在干工況，以上兩種氣流組織的加濕方式都可以采用,。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)分析討論：數(shù)據(jù)中心所處的地理氣候位置,，以及數(shù)據(jù)中心采用的冷源方案，都會(huì)影響數(shù)據(jù)中心加濕系統(tǒng),，在加濕量計(jì)算上應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際氣候分區(qū)及全年氣象參數(shù)選擇合適的加濕量計(jì)算方法,，同時(shí)也應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心的冷源方案和機(jī)房?jī)?nèi)部布局要求選擇合理的加濕氣流組織方案。
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