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数据中心如何实现更低的PUE和更好的IAQ

据报导,数据中心占全球用电量的1.5%,在美国等一些复杂地区,这一比例可能高达2.5%以上。数据中心约35%-40%或更多的能源消耗用于冷却IT设备。 虽然数据中心基础设施顾问和运营商已经部署了许多节能系统/设备来节省能源,但仍有大约40%的数据中心以平均效率运行,PUE为1.5 – 2(电源使用效率,用于确定和监控数据中心的运行效率的指标)。 PUE 超过1.5 的数据中心不能被视为高效数据中心。

IT和设施管理专业人员面临着改善PUE的压力。 在过去十年中,省煤器和自然冷却越来越多地用于数据中心的能源节约。 由于气体污染,IT设备故障率上升,特别是在空气污染问题更严重的亚洲发展中国家,数据中心内温度和相对湿度的波动进一步恶化。 该主题已在上一期NanoFIL通讯-数据中心(DATA CENTER)遇上原因不明的设备故障问题? 中进行了深入讨论。

与PUE不同,IAQ(室内空气品质)没有得到合理充分的担忧。 它不仅涉及保护在其中工作的人员的健康,还涉及「清洁」环境,以保护IT设备免受气体污染造成的损害。

参考「数据中心颗粒物和气体污染指南(ASHRAE 2011)」。 数据中心必须保持清洁,符合ISO 14644-1 Class 8 (ISO 2014)。 这种清洁度通常可以通过适当的过滤方案来实现,如下所述:

  1. 室内空气可以使用MERV 8滤网(G4 / F5,25-30%灰尘斑点)连续过滤。
  2. 进入数据中心的空气可以使用MERV 11(F6,60-65%粉尘点)或MERV 13(F7,80-90%粉尘斑)滤网进行过滤。

气体污染应在ISA-71.04-2013轻度G1严重程度范围内,符合:

  1. 铜反应率低于每月300 埃(Å),以及
  2. 银反应率低于每月200 Å

由于气体分子比超细颗粒小100-1000倍,因此即使是效率为99.97%或更高的HEPA滤网(@0.3μm)也无法阻止它。 对于气体污染水准高的数据中心,强烈建议对进气和数据中心内的空气进行气相过滤。

值得注意的是,可靠性和能源效率是数据中心的两个主要关注点。 我们不仅需要改进PUE,还需要确保消除影响IT设备可靠性的空气污染物。

虽然数据中心基础设施顾问和运营商一直在关注节能系统/设备来改善PUE,例如自然冷却,高效UPS,热或冷空气通道封闭等,但与IAQ和节能相关的空气滤网总是被忽视,可能是因为它对数据中心运营成本的影响微不足道。 然而,从总拥有成本(TCO)的角度来看,空气滤网的成本仅为TCO的20%-25%,相关的电力成本占60%-70%。

空侧的功耗与空气流速和工作压力成正比,如下式所示:

Q:空气流速|
P:工作压力|
c:常量|
μ:系统效率(电机、风扇、逆变器、驱动皮带等μ的倍数)

空气过滤器引起的风阻是系统工作压力的要素之一。 为了节省能源,需要具有高过滤效率(MERV 11至MERV 13)但低风阻的滤网。

玻璃纤维过滤介质可用于制造袋式或褶式面板滤网,以实现高过滤效率,同时其压降和压降变化率在其使用寿命内相对较高。

鉴于数据中心每周7天,每天24小时运行,由于600 mm x 600 mm空气滤网的平均压降增加一个PA而导致的电力消耗可能高达每年10-12千瓦时。

Nanofil 密折板式活性炭过滤网由复合过滤质材组成,包括静电纤维层,活性炭网和电纺纳米纤维层,专门设计用于数据中心,以减少有害气体和细颗粒物,并降低能耗。 据透露复合纳米纤维滤网在整个过滤过程中的压降和非常高的捕获效率方面表现最佳。 分离和纯化技术 206 (2018) 26–38,WW-F。 梁等人.

此外,由于其特殊配方的纳米纤维膜,该滤网具有很高的抗菌和抗病毒性能。 根据SGS 的测试报告,它可以杀死超过99.9% 的常见空气传播细菌,如大肠杆菌等。

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