數據中心空氣安全治理措施研究
數據中心面臨外部環境輸入的空氣風險，自身運行過程中也會產生一些影響空氣質量的副產品，自然因素和人為因素在數據中心機房長時間連續運行過程中逐漸累積，對數據中心空氣環境產生一定的綜合影響。當前數據中心已經是集IT機房、值班監控、安裝調試、辦公和會議培訓等功能為一體的建筑，空氣質量問題給基礎設施設備、IT設備和人員帶來了廣泛、持續的安全風險，故數據中心空氣質量影響因素的分析研究及檢測評價應受到重視，并應通過采取積極治理措施，確保數據中心工作人員和各類設備的空氣環境安全。
數據中心面臨的輸入性空氣風險
1.有害氣體
一方面是來自外部空氣中的硫化物、氯化物、氮氧化物等有害氣體，另一方面是數據中心工業化裝修可能析出甲醛、苯等有機物。這些氣體刺激人體口鼻黏膜，引發過敏、發炎，還可破壞肺組織或血液，導致肺部呼吸道和其他器官疾病。硫化物、氯化物等溶于水后形成酸性環境腐蝕基礎設施設備和IT設備電路板，造成電路斷路或短路，給配電系統和IT設備運行帶來較大的潛在風險。
2.灰塵和沙塵
空氣中的PM10質量相對較大容易沉降，而PM2.5粒徑小、重量輕，幾乎一直懸浮在空氣中，攜帶著大量的有毒、有害物質長時間在空氣中運動，因而對人體健康和機房IT設備的影響更大。尤其是機房內氣流擾動大，如果灰塵控制不力則極易產生各種問題：灰塵可以阻塞CPU風扇，造成CPU過熱燒毀，會影響各板卡之間的接觸并在適當濕度下造成電路板的腐蝕，還可以降低設備散熱效率和材料絕緣性能，導致金屬膨脹系數改變并使設備壽命降低。另外，西北部地區冬春季頻發的沙塵天氣，裹挾著更大的顆粒物，對室外人員和設備安全構成直接威脅。
3.鹽霧
鹽霧是指大氣中由含鹽微小液滴所構成的彌散系統。其成因主要由于海洋中海水激烈擾動，風浪破碎，海浪拍岸等產生大量泡沫、氣泡，氣泡破裂時會生成微小的水滴，這樣的水滴廣泛分布于海面上，隨著風和平流作用向陸地上輸送。鹽霧主要對機房設備產生影響：鹽霧使靠近海岸的數據中心設備如電機、電子元器件、儀表、配電系統設備、IT設備及通訊設備、接插件導線和鋼結構等受到嚴重腐蝕和破壞而不能正常工作，長時間的腐蝕可造成重大經濟損失。
4.飛絮和花粉
近幾年新建的大型數據中心一般都建設在郊區，這樣的位置空氣流動性好，有利于散熱，但也有利于植物飛絮、花粉隨風飄落聚集。飛絮給數據中心機房室外散熱器正常運行帶來嚴重威脅，不僅降低散熱效率、堵塞水流孔隙，堆積的飛絮還可能引發火災，給數據中心機房帶來災難性損失。花粉在空氣中飄散時極易被人吸進呼吸道內，數據中心運維過程中經常涉及室外設備巡檢維護，工作人員接觸花粉的幾率非常大，有花粉過敏史的人員一定要注意自我防護。
數據中心自身存在的空氣風險
1.柴油機尾氣
數據中心一般配置多臺大功率柴油發電機，部分或全部柴油機同時運行會使得數據中心園區受到大量尾氣的影響，同一區域內集群部署多個數據中心的情況下啟動柴油發電機有可能發生尾氣彼此影響。另外，尾氣隨風力風向而擴散，在室外行走、巡檢的人員也易吸入尾氣。以某數據中某主流品牌2500千瓦低壓柴油機為例，正常工況下每臺柴油機每小時產生尾氣28080立方米，可見裝配多臺柴油機的數據中心僅啟機維護就產生大量尾氣。
2.空調制冷劑
較大量的空調制冷劑泄漏，會傷害人體呼吸道和肝臟，達到一定濃度可導致頭痛、嘔吐、暈厥甚至痙攣和窒息。有的空調制冷劑與空氣混合后形成爆炸性混合物，遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險，還有的制冷劑本身不燃燒也不爆炸，而一旦遇到明火會產生劇毒的光氣，給機房安全運行和人員生命健康帶來巨大風險。
3.氫氣
鉛酸蓄電池在充電時會分解出一定量的氫氣，氫氣屬于易燃易爆氣體，在空氣中的體積濃度超過4%就可能發生爆炸，而蓄電池室的爆炸事件又可引發蓄電池組短路形成電氣化火災，嚴重威脅數據中心配電系統的安全。
4.揮發性氣體
部署水系統的數據中心普遍需要對水質進行控制，在水系統中投放多種阻垢劑、殺菌劑以預防管線結垢臟堵和微生物滋生，藥劑的存放、更換、灌裝過程中都存在一定揮發，泄壓閥排出的水中也含有一定量藥劑成分。另外，數據中心的室內儲油箱存在柴油揮發，輸油管線在保養維修不到位的情況下還存在跑滲滴漏情況，加劇了空氣中揮發性柴油的濃度。這些揮發性物質留存在空氣中，給人員的健康帶來潛在危害。
數據中心面臨的特殊空氣風險
1.致病菌傳染
2020年5月，北京市衛健委通報某單位發生A組乙型溶血性鏈球菌導致的多人集體發熱事件；無獨有偶，2020年8月美國疾控中心因在其亞特蘭大的辦公樓供水系統中發現了軍團菌而關閉了幾座辦公樓。相比普通辦公大樓，數據中心不僅存在適合微生物生存的水環境，還有“恒溫恒濕”的機房環境，加上許多數據中心還兼培訓中心、應急指揮中心的職能，人員相對密集，極易發生由細菌和病毒引發的傳染病擴散。歐美頻繁爆發的軍團菌傳染事件和2020年爆發的全球新冠肺炎疫情給數據中心空氣環境的生物安全管理敲響了警鐘。
2.重金屬污染
對于數據中心而言，大量的IT設備板卡、開關電源及UPS主機持續在發熱、振動的環境中運行，還有廢舊IT設備和組件集中堆放在庫房內，必然會產生一定的重金屬微粒。相關研究顯示，PM10顆粒對重金屬有較強的富集吸收效應，70%-90%的重金屬分布在大氣PM10中，如果數據中心灰塵顆粒物沒有得到妥善治理，則重金屬顆粒也將在數據中心場地內持續存在。另一個需要指出的情況是，我國空氣重金屬含量較高的京津冀、環渤海地區和南方的珠三角地區同時也是數據中心相對密集的區域，所以數據中心場面臨著來自外部和內部的空氣重金屬疊加風險。雖然目前空氣重金屬相關國標尚未出臺，但這一問題值得數據中心行業關注。
數據中心空氣安全治理措施
1.實時監測
數據中心空氣中的有害氣體、灰塵、重金屬顆粒在基本恒溫恒濕的環境中產生復雜的物理和化學反應，危害物的形態和形狀在不斷變化中且很難精準測定，一種有效的間接觀察方式是通過數據中心內金屬的腐蝕程度判斷整個空氣系統的對IT設備的危險程度。早期通過在機房內布置銅片和銀片的方式測定腐蝕度，但這種方式只能反映特定時間段內的空氣累積腐蝕能力，不能反映任一時刻的空氣腐蝕能力。現在雖然可以通過配置腐蝕度在線實時監測裝置不間斷跟蹤空氣腐蝕能力，但仍無法實現對多種有害物質含量的全面精準測定或單一成分有害物質對腐蝕結果的貢獻值，這些方面的研究仍需深入開展。
2.物理和化學過濾
物理過濾主要是過濾掉空氣中的有形顆粒物，但物理過濾存在極限，對直徑小于0.1微米的顆粒物無法實現物理過濾。化學過濾則可以進行分子級別的過濾，不管是氣體小分子還是有機物氣體大分子都可過濾，而且可以根據化學污染物的成分與含量進行更有針對性的處理，選擇合適的化學濾料去除特定的目標氣體。
3.生物過濾
物理過濾和化學過濾對細菌和病毒的攔截、殺滅效果并不理想，而在過濾網上增加抑菌、殺菌材料確保對病菌進行有效殺滅，就是生物過濾手段的價值所在。這種過濾方式無需對既有空調裝置進行改造，更換具備生物過濾功能的過濾網就可提高空氣安全水平，非常適用于數據中心這種較大型公共場所的空氣病菌集中過濾。
4.催化分解
催化被認為是一種非常具有應用潛力的氣體凈化技術，可以在常溫常壓下將空氣中的污染物如二氧化硫、硫化氫、氮氧化物等有害氣體催化為酸性離子和氮氣等,快速分解空氣中的各種有害氣體。組合應用熱、光等催化劑還可消滅空氣中細菌和病毒等危險生物因子。
5.在線清洗
數據中心內部產生的灰塵、設備震動導致的裝飾裝修材料起塵，極易在空調氣流擾動下附著在設備風扇、電路板等位置，引發諸多問題。在線清洗工作通過使用高絕緣、不燃燒、易揮發、環保型等特點的清洗劑，迅速徹底清除電路表面各種灰塵、油污、炭漬等污垢。在線帶電清洗技術解決了設備無法停電檢修維護的難題，降低了因綜合污染導致的設備運行隱患，可有效延長設備使用壽命。
結 語
數據中心的空氣安全，關系到數據中心設施設備和業務系統的安全穩定運行，影響著數據中心工作人員的身心健康。數據中心業主方、運維方、使用方、檢測機構和研究機構應協作配合，通過強化管理、排放控制、預防風險、連續監測、技術改造、產品升級和檢測評估等多種手段保障數據中心空氣環境的合規性、安全性，為數據中心行業持續穩健發展提供可靠支撐。
