技術(shù)分析：如何控制數(shù)據(jù)中心的濕度水平
數(shù)據(jù)中心的濕度引發(fā)了一場爭論。數(shù)據(jù)中心的濕度經(jīng)常與溫度相比而考慮，將濕度保持在適宜的水平可避免計算機(jī)元件出問題，同時可避免能源浪費(fèi)。
數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)代空氣冷卻裝置，無論是否是高架地板系統(tǒng)的CRAC，這些冷卻器或冷卻系統(tǒng)位于服務(wù)器機(jī)架上，顯示相對濕度，根據(jù)這一數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心的管理人員可以進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)。但是業(yè)內(nèi)關(guān)于合適的濕度范圍的爭論仍在進(jìn)行，什么濕度可以確保數(shù)據(jù)中心設(shè)備的安全運(yùn)行？除了相對濕度讀取法之外還有其他更好的方法來測量室內(nèi)濕度嗎？
應(yīng)該說，大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心管理人員都不是氣象人員，但是對基本知識的理解，如多大的濕度會影響以及如何影響服務(wù)器空間，可以幫助了解電腦設(shè)備的壽命以及電力支出。
數(shù)據(jù)中心的濕度如何起作用？
如果一個數(shù)據(jù)中心室內(nèi)濕度過高，就會在計算機(jī)元件上形成凝結(jié)的水滴，因此導(dǎo)致設(shè)備壽命變短。其次，濕度過高會導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)表面形成水滴，這會使冷卻設(shè)備的效率降低，最終導(dǎo)致成本增加。
傳統(tǒng)測量數(shù)據(jù)中心濕度的方法是相對濕度法，相對濕度是指一定溫度下，以當(dāng)前空氣中含水量與空氣中最大含水量的百分比作為空氣濕度的量度指標(biāo)。美國熱量協(xié)會（AmericanSocietyofHeating）的技術(shù)委員會，冷卻和空氣調(diào)節(jié)工程部（ASHRAE）認(rèn)為電腦設(shè)備所在空間的相對濕度A在40%-55%的范圍內(nèi)。
同時，如果濕度過低，數(shù)據(jù)中心可能會出現(xiàn)靜電現(xiàn)象(ESD)。這種情況會導(dǎo)致電力設(shè)備突然斷電，嚴(yán)重時甚至可能損壞設(shè)備。這一情況幾年前曾發(fā)生過。一個系統(tǒng)管理員身上帶有靜電時碰觸了一個設(shè)備，結(jié)果導(dǎo)致一臺服務(wù)器的內(nèi)部熱傳感器斷電。為了避免類似事件再次發(fā)生，Henderson的技術(shù)小組在數(shù)據(jù)中心安裝了一臺濕度調(diào)節(jié)器，因為舊的空氣調(diào)節(jié)裝置無法進(jìn)行內(nèi)部濕度控制。
Henderson發(fā)現(xiàn)ASHRAE所推薦的濕度范圍中最低濕度比較理想。他說，“以我的經(jīng)驗，數(shù)據(jù)中心的最佳濕度是40%。如果低于這一標(biāo)準(zhǔn)，就有可能導(dǎo)致靜電發(fā)生。”
數(shù)據(jù)中心的濕度范圍過于嚴(yán)格嗎？
但是行業(yè)內(nèi)的很多人認(rèn)為這一濕度范圍過窄、限制性過強(qiáng)，因此ASHRAE應(yīng)該擴(kuò)大相對濕度范圍。ASHRAE承認(rèn)濕度范圍在20%-80%之間都是可以接受的，但是最佳濕度范圍是40%-55%之間。
然而，將濕度保持在這個范圍內(nèi)是很復(fù)雜的，因為數(shù)據(jù)中心所在空間的濕度處于不停地變化之中，比如由于設(shè)備的高工作負(fù)荷而導(dǎo)致的高溫度。數(shù)據(jù)中心不同位置濕度也不同，這導(dǎo)致了不同位置的冷卻系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況要有所差別，這也使得數(shù)據(jù)中心內(nèi)的濕度控制更為復(fù)雜。
UptimeInstitute有限公司數(shù)據(jù)中心的顧問Sullivan反對放寬數(shù)據(jù)中心的濕度標(biāo)準(zhǔn)：“我認(rèn)為應(yīng)該保持嚴(yán)格的濕度標(biāo)準(zhǔn)，因為我堅持認(rèn)為靜電問題在相對濕度低于此標(biāo)準(zhǔn)時就有可能發(fā)生?！?/p>
Sullivan堅持這一觀點(diǎn)是基于一個數(shù)據(jù)，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)相對濕度低于20%時，即使工作人員沒有碰觸設(shè)備，計算機(jī)組件也開始出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)問題。Sullivan說這可能是靜電影響，當(dāng)空氣過于干燥的時候就會產(chǎn)生，僅僅是空氣從計算機(jī)元件表面穿過就會影響元件的運(yùn)行。
但是CoyStine――DegreeControls有限公司的電力冷卻仿真工程師說，即使將濕度保持在適宜的范圍，也不能完全避免靜電問題。他承認(rèn)低濕度是導(dǎo)致靜電的一個主要因素，但是科學(xué)領(lǐng)域有一個爭論就是濕潤空氣中的水分如何避免靜電現(xiàn)象的發(fā)生。
他說：“你將濕度調(diào)整到了適宜的范圍，但靜電現(xiàn)象還是發(fā)生了。因為還有其他因素導(dǎo)致這一現(xiàn)象的發(fā)生?！?/p>
Sullivan也同意這一觀點(diǎn)，他承認(rèn)靜電影響在完全潔凈的空氣中不會發(fā)生；而空氣中的微粒，比如灰塵，使得表面靜電現(xiàn)象發(fā)生的可能性更大。Stine補(bǔ)充了其他因素，如數(shù)據(jù)中心的接地狀況，服務(wù)器機(jī)箱的接地設(shè)計，這都會影響靜電的發(fā)生。
DLBAssociates有限公司的顧問，ASHRAE技術(shù)委員會成員DonBeaty說，電信中心通常比較干燥，但是工作人員通常佩帶接地的腕帶以減少靜電。最后，Beaty說，數(shù)據(jù)中心應(yīng)該從正反兩方面來考慮低濕度的影響。
Beaty在一封email中寫道：“將濕度標(biāo)準(zhǔn)放寬應(yīng)該基于對總體運(yùn)行支出分析，將調(diào)節(jié)濕度所花費(fèi)的資金，與濕度范圍放寬后機(jī)器出現(xiàn)問題導(dǎo)致的成本增長相對比，然后再得出結(jié)論?！?/p>
相對濕度vs絕對濕度
使問題更復(fù)雜化的是很多業(yè)內(nèi)人士，包括一些ASHRAE技術(shù)委員會成員，認(rèn)為應(yīng)該用絕對濕度取代相對濕度。絕對濕度，是指一定溫度下，空氣中水量的測量數(shù)字。因此當(dāng)數(shù)據(jù)中心的溫度升高時，相對濕度降低，絕對濕度保持不變。ASHRAE也推薦了相關(guān)范圍。
DegreeControls公司的Stine舉了一個例子，他說如果穿過一臺服務(wù)器的空氣溫度為60度，則相對濕度水平為40%，絕對濕度大約為0.0045磅水每磅干燥空氣。
但是如果采用相對濕度，問題就出現(xiàn)了。當(dāng)空氣穿過服務(wù)器時，空氣溫度會升高。這導(dǎo)致相對濕度降低，甚至可能降低到20%，而這時絕對濕度卻未發(fā)生變化。
Stine說：“你可以讓非常潔凈的空氣穿過服務(wù)器，但數(shù)據(jù)顯示相對濕度水平卻非常低，而絕對濕度卻未發(fā)生變化?！?/p>
他補(bǔ)充說，一個數(shù)據(jù)中心管理人員因此將提高相對濕度使?jié)穸然謴?fù)到40%-55%的標(biāo)準(zhǔn)濕度范圍。這就導(dǎo)致了冷卻裝置上凝結(jié)水滴的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)運(yùn)行效率降低。
Sullivan也認(rèn)為采用絕對濕度是最好的：“你想做的是控制機(jī)房的空氣濕度，而不是相對濕度?！?/p>
Beaty同時說仍需對絕對濕度和相對濕度進(jìn)行更進(jìn)一步的研究，特別是數(shù)據(jù)中心的液體冷卻問題已成為了關(guān)注重點(diǎn)。
將數(shù)據(jù)中心的濕度調(diào)節(jié)裝置與冷卻裝置分離？
還有一項建議是建造獨(dú)立的數(shù)據(jù)中心空氣控制裝置，這一裝置同時可以控制濕度，而不要將濕度控制器和空氣調(diào)節(jié)裝置分開安裝。RTKLAssociates有限公司的副總Spinazzola說，當(dāng)每個分系統(tǒng)基于空氣情況執(zhí)行不同的功能時，數(shù)據(jù)中心的多個空氣冷卻系統(tǒng)會出現(xiàn)問題。比如，Spinazzola說他所在的數(shù)據(jù)中心有三個空氣調(diào)節(jié)裝置，這些空氣調(diào)節(jié)裝置的功能各不相同：一個是冷卻裝置，一個是除濕裝置，第三個是加濕裝置。
Spinazzola推薦采用有獨(dú)立空氣控制器的中央濕度控制系統(tǒng)。他發(fā)表了一篇論文，進(jìn)行了成本分析，結(jié)果顯示這是控制企業(yè)數(shù)據(jù)中心濕度的方法中最節(jié)約開支也是最有效的一種。
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