溫濕度是數據中心空氣環境的重要指標,溫度過高或過低都可能會影響到IT設備的正常運行,同樣,濕度過低或過高也會對一下設備產生較為嚴重的影響,簡單來講,低濕會增加IT設備產生靜電的可能性,高濕可能會引起空氣結露而產生凝結水對設備造成損壞。將機房的濕度通過合理的手段調整到合理的范圍至關重要,目前運維較為適合的相對濕度范圍是25%-60%。
濕度的概念
濕度就是表征空氣中含有水蒸氣多少的物理量,衡量標準有**濕度和相對濕度兩種。**濕度,它表示每立方米的濕空氣中含有的水蒸氣的質量,單位是克/立方米(g/m3);相對濕度,指空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比。濕空氣的**濕度與相同溫度下可能達到的****濕度之比。也可表示為濕空氣中水蒸氣分壓力與相同溫度下水的飽和壓力之比,是一個比值,沒有單位,通常我們所說的濕度就是指相對濕度。
數據中心常用加濕方法與比較
加濕的方法有很多種,目前在數據中心中應用較為廣泛的有高壓微霧加濕、濕膜加濕這兩種。
高壓微霧加濕
高壓微霧加濕器的工作原理是利用高壓柱塞泵將水壓提高到4-7Mpa,然后將加壓后的水經耐高壓輸送管線由專業噴嘴將其霧化,產生3—15mm的微霧顆粒,使其能夠迅速從空氣中吸收熱量完成汽化并擴散,從而完成空氣加濕的目的。如圖1所示為高壓微霧加濕器的外觀。

圖1????高壓微霧加濕器

圖2????濕膜加濕器
濕膜加濕器
濕膜加濕的工作原理當水箱中的水輸送到加濕器頂部的淋水器,水均勻地淋到濕膜的頂部,淋水器確保水均勻分配到濕膜材料上,水沿濕膜材料向下滲透,淋濕濕膜內部的所有層面,同時被濕膜材料吸收,形成均勻的水膜。當干燥的風通過濕膜材料時,空氣和濕潤的濕膜表面有較大面積的接觸,大量水分子隨風送入需加濕的空間,使空氣的濕度增加。如圖2所示為濕膜加濕器的外觀。
高壓微霧加濕預濕膜加濕器的熱力學過程相同,從加濕原理上來說都是等焓降溫加濕過程。二者之間的區別從造價、規模、耗水量、水質要求、控制精度、運維等角度對比分析,如下圖3所示。
項目 | 高壓微霧加濕 | 濕膜加濕器 |
造價 | 造價相對較高 | 造價相對較低 |
規模 | 規模較大,可以根據需求安裝,加濕量自主調節,占地面積較小。 | 規模較小,單臺加濕器加濕能力在10-30kg/h左右,體積較大,占地面積較大。 |
耗水量 | 耗水量較大 | 耗水量較小 |
水質要求 | 水質要求較高,一般使用軟化水,如水質硬度較大容易堵塞噴嘴,且容易使經常接觸噴霧的設備表面凝結水垢。 | 水質要求不高,如果水質硬度較大,會減少濕膜的使用年限并降低加濕效率。 |
控制精度 | 濕度控制精度不高 | 濕度控制精度不高 |
運維 | 年度重新安裝噴嘴、水過濾器、泄水閥進行清洗,維護工作較為復雜。 | 年度對濕膜、過濾器進行清洗,維護工作較為簡單。 |
??加濕方式比較
數據中心常用除濕方法與比較
目前數據中心采用前兩種除濕方式較多。除濕的方法也有很多種,如冷卻除濕、冷凍除濕機除濕。
冷卻除濕將空氣冷卻至露點溫度以下,使空氣中的水氣即凝結成水以達到降低濕度的目的。在數據中心中有盤管冷卻除濕和新風內循環冷卻除濕兩種,二者的工作原理相同,都是利用通過將盤管的溫度調整至低于室內空氣露點,使室內回風與盤管發生換熱的過程中析出空氣中的水分,使其凝結在盤管表面滴入凝水盤流出,達到降低濕度的目的。
水環熱泵除濕機除濕
水環熱泵式除濕機通過風機將機房內潮濕空氣抽入機器內部,通過壓縮機制冷將蒸發器降溫至露點以下,潮濕空氣經過蒸發器在表面凝結成水,匯集至接水盤后,流入水箱中,干爽空氣經冷凝器重新加熱同時降低相對濕度,由出風口排出,這樣不斷循環將室內濕度降低,除濕效果較好。
除濕方式比較
幾種除濕方法的基本原理相同,都是使室內空氣中的水蒸氣凝結成液態水的形式。在除濕的過程中,不同的除濕方式又有著截然的不同點,如下表所示。
項目 | 盤管除濕 | 新風除濕 | 除濕機除濕 |
固定成本 | 無需額外成本,需要降低冷凍水的供水溫度 | 需使用新風機,同時可以提供房間新風量和維持正壓的作用。 | 需除濕機,成本相對較高。 |
運行成本 | 冷凍水供水溫度只有降低到低于室內空氣露點溫度才能起到除濕的效果。據實測數據,機房回風空氣露點溫度為15℃,冷凍水供水溫度一般在12℃以下才能祈禱良好效果,而正常冷凍水供水溫度為16℃,因為除濕降低了4℃,使得冷機COP下降,進而導致耗電量增加12%左右。運行成本較高。 | 新風機關閉新風口采用室內循環,由室外機風冷熱泵機組提供冷凍介質,運行成本相對較低。單新風除濕的除濕量較小,只能作為輔助除濕。 | 運行成本較低,通過冷凝除濕和加熱除濕兩個階段使空氣濕度下降,機組運行COP相對較高。 |
除濕效果 | 除濕效果一般,與冷凍水供水溫度的高低有著直接關系。 | 除濕效果不明顯,可以做輔助除濕。 | 除濕效果良好 |
規模 | 規模較大,多個MDC列間空調或精密空調共同作用,除濕范圍較廣。 | 規模較小,機房內的新風機不能承擔起全部除濕工作。 | 規模較小,一個IT機房需要多臺除濕機共同工作。 |
控制精度 | 可以根據控制冷凍水溫度調整除濕量,控制精度較低 | 調整盤管中冷媒的溫度或調整送回風閥的大小調整除濕量,精度較低。 | 可以調節除濕量,精度相對較高。 |
圖6????除濕方式比較
其他加濕除濕方法
關于數據中心機房中的加濕與除濕也可以采用其他一些辦法,如:
?電極加濕
通過加濕電極對加濕桶內的水施加電壓,由于水的導電性形成閉合回路電流,將水加熱至沸騰,產生蒸汽進入空氣中。產生水蒸汽的產生量(加濕量)大小則取于電極罐中水位的高低,即電極棒插入水中的深度或面積。
離心式加濕器
離心式加濕器的原理是離心式轉盤在電機作用下高速轉動,將水強力甩出打在霧化盤上,把自來水霧化成5-10微米左右的超微粒子顆粒后噴射出去。吹到空氣中后,通過空氣與水微粒熱濕交換,達到空氣充分加濕和降溫的目的。
紅外線加濕器
紅外線加濕器是用于機房精密空調的新型加濕器,基本原理是通過遠紅外線對水進行震動,使其產生熱量進而蒸發。紅外線加濕器的特點在于:避免電極加濕器加濕罐結垢,堵塞電磁閥,對水質的要求較高,影響加濕效率等缺點。對于環境要求很高的通信機房,紅外加濕器是一個良好的選擇。
轉輪除濕
轉輪除濕過程中,轉盤在驅動裝置的帶動下緩慢轉動,當吸附轉盤在處理空氣區域水分子達到飽和狀態后,進入再生區域由高溫空氣進行脫附再生,從而達到高精度的濕度控制。
溶液除濕
利用氯化鋰、溴化鋰、氯化鈣等鹽溶液對空氣中水蒸氣的強烈吸收作用進行除濕,除濕過程穩定,鹽水可通過再生器再生重復使用。
固體吸附劑吸附除濕
應用固體硅膠、氯化鈣等具有吸附能力的物質吸收周圍環境的水份,從而達到干燥環境空氣的目的,在吸濕的過程中同步對吸濕后的吸附劑進行再生脫水處理,使固體吸附劑循環使用,整個吸濕工作具有連續穩定、大除濕量工作的優點。
總結
數據中心的IT機房和設備房間雖然對濕度的要求并不太高,但如何**又節能的將房間的濕度維持在合適的范圍內需要仔細和分析與思考。在規劃設計和運維改造的過程中需要結合實際情況選擇合適的加濕除濕方式。