2025年数据中心空气治理白皮书

数据中心空气治理 引言 随着全球数字化和智能化进程的加速，数据中心作为数字时代的基础设施，其重要性日益凸显。据QYResearch调研显示，全球数据中心市场规模在2024年已突破1871.4亿美元，机柜数大约1900-2000万个；其中，中国数据中心总规模超过840万标准机架，算力总规模位居全球第二。 各类设备日益紧凑的趋势使得气态污染成为数据中心运营和可靠性方面的一个重大关切。风冷设备中的更高功率密度需要极其高效的散热器和大量的空气流动，从而增加了空气传播污染物的暴露风险。对设备组件上的无铅焊料和表面处理也带来了额外的腐蚀风险。 当监测结果显示数据中心空气质量未达到规定的腐蚀限值，且已排除其他环境因素（即温度、湿度）的影响时，应采用气相空气过滤。这包括从外部引入数据中心进行通风和/或增压的空气，以及数据中心内部所有再循环的空气。颗粒物污染的优化控制也应纳入整体空气处理系统设计中。 然而，数据中心在为社会经济提供强大算力支持的同时，也面临着诸多环境挑战，其中室内空气治理问题尤为突出。数据中心内部的空气质量直接关系到供配电及暖通基础设施、ICT设备、通信设备等关键硬件的稳定运行，以及数据的安全性和业务的连续性。 以UPS（不间断电源）为例，作为数据中心最关键、最核心的基础设施之一，随着UPS故障率上升，设备维修频率提高，零部件更换更频繁，这会大幅增加运维费用和复杂度，并带来巨大的业务中断风险。 在污染水平较低的地区运营的数据中心，可能还需要对气态和颗粒污染物进行强化空气净化处理，尤其是在使用大量外部空气进行“自由冷却”并导致数据中心内污染物水平升高的情况下。作为最低要求，数据中心内的空气应通过气相/颗粒空气组合过滤器进行再循环，以去除这些污染物以及数据中心内部产生的污染物，从而将污染物水平保持在规定的限度内。 波洛蒙研究所的研究发现，55%的数据中心计划外中断和UPS系统故障有关。根据Ponemon调查显示，数据中心宕机成本每分钟已增加到约8851美元。假设一个数据中心因UPS故障每年多发生1小时宕机，则损失约为53.1万美元。同时，频繁宕机还会影响数据中心的声誉，导致客户流失，造成长期的隐性损失。 数据中心气态分子级污染物和颗粒污染物最优控制的一般设计要求包括：对空间进行密封和增压以防止污染物渗透，加强对温度和湿度的控制，改善整个数据中心的空气分布，以及对新风（室外）系统、再循环空气系统和机房空调应用气相和颗粒过滤。 欧盟“关于限制在电气和电子设备中使用某些有害物质的指令”（RoHS指令）只是众多已通过的无铅法规中的第一项。这些法规导致印刷电路板（PCB）、表面贴装元件等设备组件对空气传播的腐蚀性污染物的敏感性增加。 对气态污染物的最佳控制将允许机械系统中为颗粒物和气态分子级污染物控制设置单独的部分。然而，机械系统受到的物理限制，如尺寸和压降的限制，以及持续的预算约束，都要求开发新型化学过滤产品。 因此，在环境污染水平较高的地区运营的数据中心，可能会因多项“无铅”法规对电子设备（包括供配电和暖通基础设施，信息技术和数据通信设备等）制造的影响而出现硬件故障，数据中心对空气质量监测的需求日益增加。 本白皮书旨在全面剖析数据中心空气治理的需求、现状、检测手段、现存问题及治理方法，结合国内外标准、实际案例和最新研究成果，为数据中心行业提供科学、有效的空气治理解决方案，助力数据中心实现绿色、高效、可靠运行。 目录 1.1设备可靠性保障要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2人员健康要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3国内外标准要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.4政府和监管机构要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.5能效与可持续性优化需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 二、数据中心空气治理现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.1治理成效. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2存在挑战. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3空气治理措施不足. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4中小型数据中心治理滞后. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.5区域化污染差异显著. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.6复杂污染源协同作用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 三、智算数据中心液冷应用的新挑战. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.1高能量密度环境对腐蚀的加速作用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.2冷板式液冷服务器的材料敏感性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.3行业标准与控制策略. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 四、空气质量现存问题的原因分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.1内外污染源分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.2治理成本与技术瓶颈. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.3管理体系缺失. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 五、数据中心空气质量检测. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5.1腐蚀性气体. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115.2物理化学检测方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115.3仪器监测法. . . . . .