大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都是精心設(shè)計(jì)而成的，很多人都誤以為這樣的數(shù)據(jù)中心只要追求高功效低能耗之外就可以了。因此，人們往往會(huì)忘記干凈、清潔的環(huán)境對(duì)于數(shù)據(jù)中心有著重要的意義。有些數(shù)據(jù)中心甚至可能會(huì)因?yàn)閼?hù)外顆粒或氣體污染物的進(jìn)入而處于有害環(huán)境中，在一些情況下，污染物還有可能形成于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。為了避免數(shù)據(jù)中心的管理者們忘記這么重要的一點(diǎn)，今天我們就數(shù)據(jù)中心環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。

空氣污染物對(duì)數(shù)據(jù)中心造成的影響主要分為三類(lèi)：化學(xué)影響、機(jī)械影響和電學(xué)影響。電路板中的銅蠕變腐蝕和小型表面安裝組件中的鍍銀腐蝕是兩種常見(jiàn)的化學(xué)故障。機(jī)械影響包括散熱片污染、光信號(hào)*、摩擦力增大等，電學(xué)影響包括電路阻抗和電弧的變化等。請(qǐng)注意，縮小電路板功能部件的尺寸并實(shí)現(xiàn)組件的小型化是改善硬件性能的必要條件，但是也會(huì)使硬件更易受到數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的污染物的影響。制造商們一直致力于在不斷縮小功能部件尺寸的同時(shí)維持硬件的可靠性，卻又無(wú)需采取額外的高成本措施來(lái)加強(qiáng)所有的IT設(shè)備。他們的大多數(shù)IT設(shè)備都并非安裝在腐蝕性環(huán)境中，腐蝕性環(huán)境會(huì)使設(shè)備面臨更高的故障風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心的粉塵和氣體污染物來(lái)維持硬件的可靠性，這是數(shù)據(jù)中心管理員的職責(zé)，數(shù)據(jù)中心的清潔程度必須達(dá)到ISO14644-18級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。一般而言，只要采用以下所列的相應(yīng)過(guò)濾方案，就能達(dá)到這樣的清潔級(jí)別：

1.可按ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)127-2007"Method of Testing for Rating Computerand Data Processing Room Unitary Air Conditioners"中的建議，使用MERV8過(guò)濾器不斷地過(guò)濾室內(nèi)空氣；

2.可按標(biāo)題為"Particulate and Gaseous Contaminationin Datacom Environments"的ASHRAE書(shū)籍中的建議，使用MERV11或MERV13過(guò)濾器過(guò)濾進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的空氣。應(yīng)當(dāng)減少數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的粉塵源。

氣體污染物應(yīng)符合已修改的ANSI/ISA-71。04-1985安全級(jí)別G1，以滿(mǎn)足以下條件：

1.銅反應(yīng)率低于300C/月。

2.銀反應(yīng)率低于300C/月，對(duì)于含有大量氣體污染物的數(shù)據(jù)中心，強(qiáng)烈建議對(duì)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的空氣及數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的空氣進(jìn)行氣相過(guò)濾。要維持IT設(shè)備的高度可靠性，并避免保修范圍以外的硬件更換成本，請(qǐng)遵守此處所列的要求，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

空氣粉塵由粉塵引起的故障包括(但不局限于)以下幾種(ASHRAE2009a)：

機(jī)械影響

這些影響包括阻礙冷卻氣流、*移動(dòng)部件、磨損、光干涉、互聯(lián)*、表面變形(例如，磁性媒體)以及其他的類(lèi)似影響；

化學(xué)影響

落在印刷電路板上的粉塵會(huì)導(dǎo)致組件腐蝕和/或臨近的相隔功能部件短路；

電學(xué)影響

這些影響包括阻抗變化和電子電路導(dǎo)體發(fā)生橋接。

粉塵無(wú)處不在，即便采取最好的過(guò)濾措施，數(shù)據(jù)中心內(nèi)還是會(huì)有粉塵。這些粉塵會(huì)落在電子硬件上。幸運(yùn)的是，大多數(shù)粉塵都是無(wú)害的。只有在少數(shù)情況下，粉塵才會(huì)侵蝕電子硬件。

一般而言，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的有害粉塵中均含有大量離子，比如氯鹽。這些有害粉塵主要來(lái)自直徑為2。5-15μm的室外粗塵以及直徑為0。1-2。5μm的室外微塵(Comizzoli1993)。粗塵顆粒中包含各種礦物性和生物性污染物(大多是因風(fēng)蝕而形成的)，可在空氣中停留數(shù)日。微塵顆粒一般是由礦物燃料燃燒以及火山活動(dòng)所形成的，可在空氣中停留數(shù)年。各種巨大的鹽水體也是數(shù)據(jù)中心空氣粉塵污染物的一個(gè)主要來(lái)源，沿海地區(qū)的強(qiáng)風(fēng)可將海鹽向內(nèi)陸方向吹進(jìn)10公里(6英里)或者更遠(yuǎn)，而這些海鹽能夠毀壞這一范圍內(nèi)的電子設(shè)備(Bennett1969；Crossland1973)。

從環(huán)境中吸收濕氣是粉塵損害印刷電路板可靠性的途徑之一。濕塵中的離子污染物會(huì)降低印刷電路板表面的絕緣阻抗，更糟糕的是，它們還會(huì)通過(guò)離子遷移導(dǎo)致臨近的相隔功能部件短路。

潮解相對(duì)濕度是指，粉塵吸收足夠的水分變濕從而導(dǎo)致腐蝕和/或離子遷移時(shí)的相對(duì)濕度，這一濕度決定了粉塵的腐蝕性。當(dāng)粉塵的潮解相對(duì)濕度高于數(shù)據(jù)中心的相對(duì)濕度時(shí)，粉塵處于干燥狀態(tài)，不會(huì)造成腐蝕或者離子遷移。然而，在少數(shù)情況下，當(dāng)粉塵的潮解相對(duì)濕度低于數(shù)據(jù)中心的相對(duì)濕度時(shí)，粉塵就會(huì)吸收濕氣而變濕并導(dǎo)致腐蝕和/或離子遷移，從而降低硬件可靠性。Comizzoli等人在1993年所進(jìn)行的某項(xiàng)研究顯示，在全球各地，由停留在印刷電路板上的粉塵而引起的泄漏電流都會(huì)隨著相對(duì)濕度的提高而呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。這項(xiàng)研究使我們得到了以下結(jié)論：將數(shù)據(jù)中心的相對(duì)濕度保持在60%以下，這樣可以將由停留的微塵而引發(fā)的泄漏電流保持在可接受的次μA級(jí)范圍內(nèi)。

少數(shù)情況下，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部也可能會(huì)產(chǎn)生有害粉塵。增濕器會(huì)通過(guò)蒸發(fā)空氣中的水滴來(lái)提高室內(nèi)濕度，如果加入增濕器的水含鹽量高，而這些鹽的潮解相對(duì)濕度又低于數(shù)據(jù)中心的相對(duì)濕度，就可能造成有害的室內(nèi)粉塵污染。即使這些鹽的濃度很低，也會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕和離子遷移威脅。通過(guò)使用逆向滲透法(ASHRAE2009a)來(lái)處理增濕器中的水，可以緩減這些與增濕器相關(guān)的腐蝕問(wèn)題。

來(lái)自紙張、硬紙板或者紡織品的纖維性粉塵會(huì)污染散熱片，并中斷設(shè)備的冷卻過(guò)程。數(shù)據(jù)中心操作員應(yīng)避免在數(shù)據(jù)中心內(nèi)大量使用這些材料。例如，新設(shè)備應(yīng)在數(shù)據(jù)中心外拆箱，應(yīng)將大量的打印機(jī)放置在其他位置?？偟恼f(shuō)來(lái)，大多數(shù)粉塵都是無(wú)害的。

少數(shù)情況下，當(dāng)停留的粉塵的潮解相對(duì)濕度低于數(shù)據(jù)中心的相對(duì)濕度時(shí)，就有可能出現(xiàn)腐蝕和/或離子遷移問(wèn)題。一般而言，數(shù)據(jù)中心的相對(duì)濕度必須保持在60%以下，以避免任何灰塵腐蝕硬件。鋅晶須是顆粒污染物對(duì)硬件可靠性造成嚴(yán)重危害的另一種途徑，它是數(shù)據(jù)中心內(nèi)最常見(jiàn)的導(dǎo)電顆粒。

為了防止腐蝕，一些高架地板鋼磚的底部都會(huì)鍍上鋅。支撐鋼磚的縱梁和基座也會(huì)鍍上鋅。這些鋅可能是通過(guò)電鍍或熱浸鍍鋅方式鍍上去的。盡管鋅晶須在這兩種鍍鋅方式下都有可能出現(xiàn)，但是電鍍鋅上更易產(chǎn)生晶須(Brusse2004；Lahtinen2008)。有時(shí)，鋅晶須可長(zhǎng)達(dá)1至2毫米，在拆卸鋼磚或拉動(dòng)/拆卸地下電纜時(shí)，鋼磚會(huì)被弄亂，這時(shí)鋅晶須可能會(huì)發(fā)生移動(dòng)并暴露在空氣中，從而威脅到IT設(shè)備。如果IT設(shè)備吸入鋅晶須，電壓高于25V的電路中可能會(huì)出現(xiàn)短路，電弧，信號(hào)紊亂或者災(zāi)難性故障(Miller2007)。

有一種非常簡(jiǎn)單的鋅晶須探測(cè)方式，這就是使用手電筒。拆下一塊高架地板磚，將其立于光線較弱的區(qū)域中。打開(kāi)手電筒，以45°角掃射鋼磚底部。在亮光中閃爍的小斑點(diǎn)可能就是鋅晶須。為了確認(rèn)是否存在鋅晶須，應(yīng)當(dāng)使用碳膠標(biāo)簽收集標(biāo)本并在掃描電子顯微鏡(SEM)下查看。如果存在鋅晶須，就應(yīng)當(dāng)采取補(bǔ)救措施，其中包括更換被污染的高架地板磚并聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人士對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行清理。ISO14644-1已成為全球性的首要標(biāo)準(zhǔn)，用于根據(jù)空氣中的顆粒濃度對(duì)空氣清潔程度進(jìn)行分級(jí)。

氣體污染物含硫氣體(如SO2和H2S)是數(shù)據(jù)中心內(nèi)導(dǎo)致硬件腐蝕的最常見(jiàn)氣體(Rice1981)。ANSI/ISA-71。04-198已發(fā)布了氣體成分的環(huán)境限制。這些限制對(duì)于確定數(shù)據(jù)中心環(huán)境清潔度有著指導(dǎo)作用，但是，出于某些原因，對(duì)于測(cè)量腐蝕性或預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的硬件故障率，它們卻沒(méi)有任何幫助。

首先，確定氣體成分并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。

其次，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)氣體成分來(lái)預(yù)測(cè)腐蝕速率也不是一項(xiàng)十分直觀的工作。氣體間的協(xié)同作用會(huì)讓情況變得更加復(fù)雜。例如，經(jīng)證實(shí)，二氧化硫或氫化硫本身對(duì)于銀或銅并沒(méi)有十分強(qiáng)的腐蝕性，但是當(dāng)它們同其他氣體(如二氧化氮和/或臭氧)結(jié)合后，就會(huì)對(duì)銀和銅產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕性(Volpe1989)。相對(duì)濕度對(duì)于銅的腐蝕速率有很大的影響，而銀的腐蝕速率卻與濕度無(wú)關(guān)(Rice1981)。

如ANSI/ISA-71。04-1985標(biāo)準(zhǔn)所述，要確定數(shù)據(jù)中心環(huán)境內(nèi)的氣體腐蝕性，有一種十分簡(jiǎn)便的量化方式，即所謂的"反應(yīng)式監(jiān)測(cè)法"。該方法會(huì)將銅試樣置于該環(huán)境中一個(gè)月，然后使用庫(kù)倫還原法來(lái)分析腐蝕產(chǎn)物的厚度及化學(xué)性質(zhì)。

但是，僅使用銅試樣存在兩個(gè)主要限制：

第一，對(duì)于會(huì)強(qiáng)烈腐蝕許多金屬的污染物氯而言，銅并不十分敏感；

第二，銅的腐蝕度對(duì)于相對(duì)濕度又過(guò)于敏感。使用銀試樣有利于區(qū)分氣體污染物與相對(duì)濕度對(duì)腐蝕性造成的影響。

如果結(jié)果表明，相對(duì)濕度對(duì)于腐蝕過(guò)程有顯著的影響，那么只需降低數(shù)據(jù)中心的相對(duì)濕度，就能降低腐蝕性?，F(xiàn)在通行的方法是同時(shí)使用銀試樣和銅試樣，以便更好地了解環(huán)境中腐蝕氣體的化學(xué)性質(zhì)。表2：按ANSI/ISA-71。04-1985劃分的氣體腐蝕性等級(jí)嚴(yán)重等級(jí)銅的反應(yīng)等級(jí)描述G1300C/月環(huán)境得到了良好的控制，腐蝕性不是影響設(shè)備可靠性的因素。溫和G2300-1000C/月環(huán)境中的腐蝕影響可以測(cè)量，其可能是影響設(shè)備可靠性的一個(gè)因中等素。G31000-2000C/月環(huán)境中極有可能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。較嚴(yán)重GX>2000C/月只能在該環(huán)境中使用經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)和封裝的設(shè)備。

目前，ANSI/ISA-7104-1985標(biāo)準(zhǔn)僅適用于銅腐蝕，然而正如上文所述，最好同時(shí)使用銅和銀試樣，以對(duì)數(shù)據(jù)中心的腐蝕性進(jìn)行分級(jí)。換言之，對(duì)于一個(gè)被歸入G1級(jí)嚴(yán)重等級(jí)的數(shù)據(jù)中心而言，銅和銀的腐蝕速率限值不應(yīng)超過(guò)300C/月。只有很少數(shù)的問(wèn)題數(shù)據(jù)中心的銅腐蝕速率大于100C/月；而所有這些問(wèn)題數(shù)據(jù)中心的銀腐蝕速率都大于100C/月。

請(qǐng)注意，在這31個(gè)站點(diǎn)中，銀腐蝕速率通常要比銅腐蝕速率高出一個(gè)數(shù)量級(jí)或更多。這項(xiàng)調(diào)查只針對(duì)已報(bào)告了硬件故障的數(shù)據(jù)中心，它清楚地指明了，銅腐蝕速率并不是硬件故障可能性的良好指標(biāo)。要更好地根據(jù)銅銀腐蝕速率來(lái)預(yù)測(cè)腐蝕相關(guān)故障，就需要對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行隨機(jī)抽查，不論其是否出現(xiàn)過(guò)腐蝕相關(guān)故障。ANSI/ISA-71。04-1985是一個(gè)成熟且已被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定G1級(jí)嚴(yán)重等級(jí)的銅腐蝕速率應(yīng)低于300C/月，這一數(shù)據(jù)說(shuō)明"環(huán)境溫和并得到了良好的控制，腐蝕性不是影響設(shè)備可靠性的因素"。

數(shù)據(jù)中心的氣體污染物級(jí)別會(huì)受到位置及時(shí)間的影響。有利于監(jiān)測(cè)氣體腐蝕性的位置位于，機(jī)架進(jìn)氣口側(cè)前方2英寸(5cm)，離地面1/4及3/4機(jī)架高度處。理想情況下，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全年監(jiān)測(cè)，但隨著數(shù)據(jù)中心歷史記錄的增多，可以只對(duì)已知的氣體污染物處于高級(jí)別的月份進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

反應(yīng)式監(jiān)測(cè)法要求將銅銀試樣暴露在外一個(gè)月，以便準(zhǔn)確地測(cè)量環(huán)境腐蝕性。對(duì)于配有空氣側(cè)節(jié)能裝置的數(shù)據(jù)中心，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以對(duì)數(shù)據(jù)中心的外部事件做出迅速反應(yīng)；這些外部事件可能會(huì)釋放出腐蝕性氣體，而這些氣體可能會(huì)流入數(shù)據(jù)中心?，F(xiàn)在，共有兩種市售的實(shí)時(shí)反應(yīng)式監(jiān)測(cè)器可供選擇。其中一種使用石英晶體微量天平來(lái)測(cè)量腐蝕產(chǎn)物質(zhì)量增長(zhǎng)速率。另一種則通過(guò)測(cè)量金屬薄膜阻抗的增長(zhǎng)速率來(lái)確定氣體的腐蝕性。氣體的腐蝕性變化可通過(guò)實(shí)時(shí)探測(cè)得到，這樣就能采取各種預(yù)防性措施，如防止外界腐蝕性空氣進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。

對(duì)數(shù)據(jù)中心的氣體進(jìn)行氣相過(guò)濾對(duì)于不符合已修改的ANSI/ISA-7104-1985銅銀腐蝕G1級(jí)嚴(yán)重等級(jí)的數(shù)據(jù)中心，建議進(jìn)行氣相過(guò)濾。應(yīng)對(duì)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的氣體進(jìn)行氣相過(guò)濾，以防止氣體污染物進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。進(jìn)氣口的鼓風(fēng)機(jī)可用來(lái)為數(shù)據(jù)中心增壓，以避免受污染的室外空氣滲入數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。還應(yīng)通過(guò)氣相過(guò)濾器對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣進(jìn)行反復(fù)循環(huán)，以除去數(shù)據(jù)中心內(nèi)部生成的污染物。建議您通過(guò)這些措施使氣體污染物等級(jí)符合已修改的ANSI/ISA-7104-1985銅銀腐蝕G1級(jí)嚴(yán)重等級(jí)。

2008年ASHRA數(shù)據(jù)通信設(shè)備環(huán)境指南為了提高設(shè)施操作的靈活性，尤其是朝著減少數(shù)據(jù)中心能耗的目標(biāo)邁進(jìn)，SDHRAETC9委員會(huì)修訂了這些建議的設(shè)備環(huán)境規(guī)范，尤其是1級(jí)和2級(jí)的建議范圍?，F(xiàn)在，這兩個(gè)環(huán)境級(jí)別的建議范圍是相同的。這次修訂擴(kuò)大了建議的操作環(huán)境范圍。建議范圍的劃定為數(shù)據(jù)中心操作員維持高可靠性并以最高能效運(yùn)行數(shù)據(jù)中心提供了指導(dǎo)。IT制造商會(huì)在允許的范圍內(nèi)測(cè)試他們的設(shè)備，以驗(yàn)證設(shè)備能否在這些環(huán)境范圍內(nèi)正常工作。通常，制造商會(huì)在發(fā)布產(chǎn)品之前對(duì)其進(jìn)行一系列的測(cè)試，以驗(yàn)證其產(chǎn)品能否在該環(huán)境范圍內(nèi)滿(mǎn)足所有的功能需求。

這不是一種可靠性聲明，而是事關(guān)IT設(shè)備的功能。但是，建議范圍確實(shí)是一種可靠性聲明。對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間工作的設(shè)備，IT制造商建議數(shù)據(jù)中心操作員將環(huán)境維持在建議的范圍內(nèi)。短時(shí)間超出建議限值也許不成問(wèn)題，但是在接近允許限值的情況下運(yùn)行數(shù)月會(huì)導(dǎo)致可靠性問(wèn)題增多。通過(guò)檢查大量IT制造商的可用數(shù)據(jù)，2008年的擴(kuò)展建議范圍是所有IT制造商一致認(rèn)可的可接受范圍。如果IT設(shè)備在此范圍內(nèi)工作，其整體可靠性就不會(huì)受到任何影響。

需要注意的是，應(yīng)確保IT設(shè)備機(jī)架頂端滿(mǎn)足適當(dāng)?shù)倪M(jìn)氣條件。許多數(shù)據(jù)中心機(jī)架頂端的進(jìn)氣口溫度偏暖。當(dāng)溫?zé)岬臋C(jī)架廢氣無(wú)法直接返回到空氣處理設(shè)備中時(shí)，情況更是如此。這些溫暖的空氣還會(huì)影響相對(duì)濕度，造成機(jī)架頂端的相對(duì)濕度值降低。

大多數(shù)中小型企業(yè)數(shù)據(jù)中心管理者卻認(rèn)為，有點(diǎn)灰塵根本不會(huì)影響到服務(wù)器，沒(méi)什么大不了。但是專(zhuān)家們卻表示說(shuō)，這些灰塵塵?？隙〞?huì)影響服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心其他設(shè)備的功能。

數(shù)據(jù)中心安裝的全部都是靈敏設(shè)備，這與其他辦公環(huán)境不同?；覊m顆粒不僅會(huì)影響設(shè)備的使用，而且超靈敏煙霧探測(cè)器也會(huì)探測(cè)出污染物的位置，當(dāng)微粒增多時(shí)會(huì)誤以為是煙霧而發(fā)出報(bào)警。當(dāng)然，數(shù)據(jù)中心一定要避免出現(xiàn)這種情況。數(shù)據(jù)中心的清潔不僅要進(jìn)行常規(guī)除塵、真空吸塵，而且還要對(duì)房子周?chē)M(jìn)行清潔。

編輯：Harris

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