數(shù)據(jù)中心機房的電子信息及IT 設(shè)備需要在一個合適的環(huán)境下穩(wěn)定,、安全的運行。數(shù)據(jù)中心室內(nèi)環(huán)境設(shè)計參數(shù)應(yīng)滿足國家相關(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，同時也受項目所在地的氣候分區(qū)約束,，應(yīng)當(dāng)分別計算冬,、夏季加濕量取大值確定，當(dāng)機柜進風(fēng)露點溫度低于5 ℃時,，系統(tǒng)需啟動加濕,，同時應(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)器對于整個數(shù)據(jù)中心環(huán)境濕度有一定的要求，濕度過低,，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，最終對服務(wù)器構(gòu)成危害,，數(shù)據(jù)中心機房濕度保持在恰當(dāng)水平將發(fā)揮有益作用,，濕度過高或過低都會導(dǎo)致潛在的問題,，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,，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,，需要對數(shù)據(jù)中心環(huán)境進行加濕,，目前數(shù)據(jù)中心加濕計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)的過度耗能,，因此分析加濕系統(tǒng)的計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)范對環(huán)境濕度的要求
1.1 新舊規(guī)范對比
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比[1-2]：
新規(guī)不再注重使用相對濕度作為數(shù)據(jù)中心控制的主要參數(shù),，而是選用露點溫度作為控制數(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 ℃,，露點溫度 5.5 ℃時，相對濕度為 25.3%,，為規(guī)范所規(guī)定的相對濕度低限,，因此數(shù)據(jù)中心的相對濕度范圍為含濕量不小于 5.6 g/kg 且相對濕度不大于 60%，圖 1 為數(shù)據(jù)中心溫濕度范圍在焓濕圖中的表達,。
如圖 1 所示陰影區(qū)域為數(shù)據(jù)中心溫濕度控制的范圍區(qū)間,。
理解規(guī)范對濕度上下限的要求,，將有助于尋找數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)加濕量的計算方法。
2 加濕系統(tǒng)啟動的影響因素
2.1 空調(diào)機組過度除濕導(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溫度時,，空氣所含水蒸氣被凝結(jié)出來,。如果精密空調(diào)機組的表冷器溫度不提高，精密空調(diào)機組將不斷的有冷凝水析出并排至室外空間,，同時環(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溫度時，空氣中的含濕量將低于規(guī)范所要求的范圍,，此時需要對環(huán)境進行加濕,，工程中可采用溫濕度傳感器和露點溫度傳感器來監(jiān)控進風(fēng)濕度的上限和下限，露點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,、露點溫度傳感器會將采集的信號反饋給加濕器，當(dāng)?shù)陀谙孪迺r啟動加濕系統(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)計規(guī)范》，北京冬季室外通風(fēng)平均溫度-3.6℃,，相對濕度44%,，此時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)中心加濕計算方法
3.1 加濕系統(tǒng)計算公式
加濕系統(tǒng)的計算公式為[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 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)露點傳感器報警溫度為 6.5℃，加濕器啟動溫度為5 ℃,，加濕器停止加濕線為 RH=45%,，冷通道進風(fēng)溫度為 26 ℃，新風(fēng)換氣次數(shù) 1.5 次 /h,，分別計算其過度出濕導(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,，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
通過以上計算可以知道,，在北方地區(qū)[4-5],，其冬季需要的加濕量是遠(yuǎn)大于夏季由于過度除濕所需的加濕量，選擇加濕器時,，應(yīng)以冬季工況為準(zhǔn),，對于南方地區(qū)，應(yīng)區(qū)別對待,，分別計算冬,、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)定對加濕系統(tǒng)的影響
由計算舉例可知,，由過度除濕導(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,，否則會造成加濕系統(tǒng)功耗增加,，同時啟動加濕點，不宜設(shè)置過高,，這樣將會縮小濕度控制范圍，導(dǎo)致加濕系統(tǒng)頻繁進行啟?？刂?，同時加濕時段增長，不利用節(jié)能和節(jié)水,，綜上所述數(shù)據(jù)中心應(yīng)盡量擴大濕度的控制范圍,，這樣可以縮減加濕時段,，由于過度除濕導(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)的機房，因為機組超配或風(fēng)冷直膨式空調(diào)機組本身不具備蒸發(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機的空調(diào)產(chǎn)品來提高蒸發(fā)溫度的調(diào)節(jié)范圍[7]，通過提高蒸發(fā)溫度來避免過度除濕對加濕系統(tǒng)的影響,，目前市場上風(fēng)冷直膨式的空調(diào)大都采用渦旋壓縮機技術(shù),，實際工作中技術(shù)人員應(yīng)主動與廠家溝通產(chǎn)品電子膨脹閥的參數(shù)與功能，是否采用了變?nèi)萘繙u旋壓縮機技術(shù),，通過選擇合適產(chǎn)品來優(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,，通常都是獨立設(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)機組采用靜電地板下送風(fēng)的氣流組織形式，精密空調(diào)機組設(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)混合后進入精密空調(diào)機組,，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行加濕后送入地板下,，通過下送風(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)機組且不具備蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)功能，就會出現(xiàn)加濕后的空氣與回風(fēng)一起進入空調(diào)機組,，又被表冷器提前冷凝除濕,，導(dǎo)致空氣還未進入冷通道就被除濕，導(dǎo)致加濕效率降低，加濕時間延長,，所以采用風(fēng)冷直膨的空調(diào)機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。對于采用了高溫冷凍水的精密空調(diào)機組,，由于其表冷器溫度較高,，被處理空氣經(jīng)過表冷器時，不會被冷凝除濕,，空調(diào)機組運行在干工況,，以上兩種氣流組織的加濕方式都可以采用。
5 結(jié)束語
通過分析討論：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,，都會影響數(shù)據(jù)中心加濕系統(tǒng)，在加濕量計算上應(yīng)根據(jù)工程的實際氣候分區(qū)及全年氣象參數(shù)選擇合適的加濕量計算方法,，同時也應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心的冷源方案和機房內(nèi)部布局要求選擇合理的加濕氣流組織方案,。
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