數據中心主機房的加濕量和除濕量如何計算

數據中心環境的濕度對于服務器的安全穩定運行至關重要。濕度過高,機房有結露風險;濕度過低,容易造成電子元器件的靜電累積,從而導致較高的靜電電壓,最終對服務器構成危害。因此,數據中心機房的濕度必須保持在一定的范圍內?!稊祿行脑O計規范》(GB50174-2017)中,明確指出:冷通道或機柜進風區域的溫度為18~27℃,露點溫度為5.5℃~15℃,同時相對濕度不宜大于60%。需要指出的是,新版的規范對濕度的要求不再使用相對濕度,而是使用露點溫度。這是因為影響數據中心靜電累積效應和空氣中各種鹽風潮解度的是空調的含濕量d,而不是空調的相對濕度。將規范中對溫濕度的要求表示在焓濕圖上即為下圖所示:

《數據中心設計規范》對溫濕度要求的焓濕圖

那么,數據中心的加濕量和除濕量究竟該如何計算呢?

數據中心之所以需要加濕,主要考慮到兩方面需要耗濕。一是冬季時,室外空氣比較干燥,干燥的空氣直接送入機房會使機房的濕度下降,此時需要加濕;另一方面,是空調機組過度除濕導致機房的濕度下降,此時需要除濕。

數據中心除濕,一方面是考慮到在夏季的時候,室外空氣的濕度比較高,送入機房后會導致機房的濕度增加,此時需要除濕。另一方面,是考慮到人員散濕。

數據中心加濕系統的計算公式為:

式中:w為系統的加濕量,kg/h;

ρ為空氣的密度,kg/m3;

V為房間的體積,m3;

n為換氣次數,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;

例如:

某數據中心面積為250m2,層高為4.5米,冬季室外通風計算溫度為-3.6℃,RH=35%,精密空調系統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%,冷通道進風溫度為26℃,新風換氣次數為1.5次/h,分別計算其過度除濕導致加濕量和新風引入導致的加濕量。查濕空氣焓濕圖得到參數為:ρ=1.16kg/m3,換氣次數為n=2,RH=45%時,d2=9.6g/kg,溫度5℃,dl=5.5 g/kg,冬季室外空氣含濕量d=1.2 g/kg。

過度除濕導致的加濕量:w1=1.16×1125×2×(9.6-5.5)/1000=10.7kg/h;

新風引入導致的加濕量:w2=1.16×1125×1.5×(9.6-1.2)/1000=16.4kg/h;

通過上述計算可知,在北方地區,冬季所需要的加濕量遠大于夏季過度除濕所需要的加濕量,選擇加濕器時因以冬季工況為準。而對于南方地區,應區別對待,分別計算冬季、夏季兩種工況下的加濕量,并以大值為準。

加濕器啟動、告警、停止線

人員的散濕量跟人員所處的環境溫度及勞動強度有關,標準中總結了人員在不同勞動強度下的散濕量及散熱量??梢钥吹?,當環境溫度為26℃,輕度勞動下,一個成年男子的散濕量約為184g/h;假定機房運維時的人員為3人,則由于人員散濕導致的濕負荷為184×3=552g/h。

人員不同勞動強度下的散濕及散熱量

夏季新風的引入,也會帶來濕負荷。夏季室外空氣含濕量為d=13.91g/kg。新風引入導致的加濕量為:w=1.16×1125×1.5×(13.91-9.6)/1000=8.44kg/h。

需要提醒的是,市場上現有產品的加濕量單位一般為Kg/h,而除濕量的單位一般為L/D。兩者的換算關系為:1Kg/h=24L/D。

濕度影響因素計算值

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