机房空气卫士设计说明书(简)

数据中心空气卫士产品

上海科力玛数据科技有限公司

2015-05

一．简介：

目前，针对针对数据中心，通讯中心（机房）的空气质量标准仅有可参考的国际标准ANSI/ISA S71.04-1985的G1级别（指机房适用级别）。中国还没有制定相关标准。

但是，这并不代表机房的空气质量普遍达标或不重要。事实上正相反，机房的空气质量非常恶劣。近年，数据中心采用了大量高密度服务器。由于发现了服务器在空气污染物水平较高的情况下时有损毁现象发生，严重威胁数据中心安全，机房空气品质问题才被从新认识。

为便于描述，我们按照影响对象的不同，将机房空气污染物分为两个大类：

1．.对服务器有较严重影响的空气污染物

•硫化物SO2

•氮氧化物No2

•达到一定程度的CO2

•数据中心内的有害粉尘中均含有大量离子，氯盐。这些有害粉尘主要来自直径为

2.5-15 μm 的室外粗尘以及直径为0.1-2.5 μm 的室外微尘（Comizzoli 1993）。

•氨NH3

•氯气等卤素

•臭氧

2．对IT运维人员有较严重伤害的空气污染物：

•甲醛

•苯，二甲苯等

•二噁英等

•氡

•TVOC（总挥发性有机物）

图一.室内空气污染的来源

家具和地板

甲醛

油漆

甲苯，苯，有机物

电池室电力室

浓硫化物

周边车辆，油机启动汽车尾气，油机尾气室外新风带来的汽车尾气，工业排放，大气污染物

SO2，NO, NO2, CO2, 颗粒物）

保温材料，塑料增塑剂

甲醛，有机物等

复印机和打印机

放射臭氧

生活排放，化粪池等

氨气等

建筑本身（水泥抗冻剂），大理石等氨，氡等

二．数据中心污染情况分析

1．数据中心污染物浓度级别

•服务器级别要求的净化浓度：ppb级

•人员要求：ppm

通常直接用污染物浓度评价室内污染水平。一是单位体积浓度ug/m3，二是单位质量浓度mg/m3。对低浓度污染物，可用ppb表示计数浓度。

ppm:体积或重量的百万分之一。

ppb：ppm的千分之一。

结论：服务器对环境洁净的要求高于民用建筑标准。

2．数据中心污染物来源

表1. 数据中心污染物来源分析表

3. 污染空气对服务器的影响

在中国，特别是近些年发现很多数据中心出现莫名其妙的硬件故障率上升情况。经过多家IT设备生产商的共同怀疑和测评，得出的结论惊人相似：

中国数据机房空气污染物超标造成了IT设备硬件故障。原因主要为电子电路板腐蚀。具体表现为：

铜蠕变腐蚀：含硫气体和湿气能够腐蚀电路板上所有暴露在外的镀铜。所生成的腐蚀产物（硫化铜）能够引起电路板蠕变，并会造成临近的相隔功能部件短路；

银蠕变腐蚀：含硫气体即使在干燥情况下也能腐蚀银，并生成硫化银腐蚀产物；硫化银大量聚集后会产生机械压力，从而破坏封装；并发生进一步腐蚀，直到部

件中的所有银全都耗尽，最终导致断路；

服务器惧怕污染空气的原因:

•缩小电路板功能部件的尺寸并实现组件的小型化是改善硬件性能的重要手段，但是也更易受到数据中心环境中的污染物的污染；

•根据欧盟环保要求– RoHS标准，IT设备生产商普遍摒弃了传统的铅焊接工艺，取而代之的是更加先进的银铜焊接工艺。这样做大大增加了设备的环保特性，但银铜焊接工艺对腐蚀性气体更为敏感。

•缩小电路板功能部件的尺寸并实现组件的小型化是改善硬件性能的必要条件，，但是也会使硬件更易受到数据中心环境中的腐蚀颗粒和气体的侵袭。制造商们一直致力于维持不断缩小的硬件的可靠性。因此，有必要控制数据中心的空气污染物并指定其建议的可接受限值，这已成为确保IT 设备持续可靠运行的关键所在。

图二. 硫化物对银铜的腐蚀情况

在含有大量含硫气体的环境中，组件上的镀银被腐蚀并形成了硫化银“花朵”，从

而造成组件故障

图三. 硫化物对电路板的腐蚀情况

含硫气体对于符合RoHS 且表面涂有OSP 的电路板上的铜所造成的腐蚀图四. 含有大量氯化镁离子湿离子造成的腐蚀

美国某公司对机房的实测结果：

美国某IT公司对31个机房进行测试。（这些机房均在北美地区。空气质量优于中国）。目的是考察机房中空气污染造成的银铜腐蚀并测评这种状况对服务器可能造成的伤害。

图五：

腐蚀速率高于1000C/月的6 次银腐蚀，腐蚀速率为0-100C/月的铜腐蚀有26 次，而银腐蚀则为0 次；腐蚀速率为100-200C/月的铜腐蚀有 2 次，而银腐蚀则有 4 次；腐蚀速率为200-300C/月的铜腐蚀有 2 次，而银腐蚀有4 次；等等。

图六：

如底图所示，在这31 个发生过因腐蚀导致硬件故障的站点中，银腐蚀速率通常要比铜腐蚀速率高出一个数量级或更多

•ANSI/ISA-71.04-198 已发布了气体成分的环境限制。这些限制对于确定数据中心环境清洁度有着指导作用，但是，出于某些原因，对于测量腐蚀性或预测数据中心环境中的硬件故障率，它们却没有任何帮助。首先，确定气体成分并不是一项简单的任务。其次，一般来说，通过气体成分来预测腐蚀速率也不是一项十分直观的工作。气体间的协同作用会让情况变得更加复杂。例如，经证实，二氧化硫或氢化硫本身对于银或铜并没有十分强的腐蚀性，但是当它们同其他气体（如二氧化氮和/或臭氧）结合后，就会对银和铜产生强烈的腐蚀性（Volpe 1989）。相对湿度对于铜的腐蚀速率有很大的影响，而银的腐蚀速率却与湿度无关（Rice 1981）