2025年数据中心空气治理白皮书-伊顿

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白皮书 数据中心空气治理 白皮书 2 EATON www.eaton.com.cn 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。 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。 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。 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。 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。 数据中心空气治理 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。 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。 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。 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。 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。 根据 QYResearch 调研数据，全球数据中心市场呈现稳定增长态势，2024 年突破 1871.4 亿美元。 预计 2028 年将达到 2840 亿美元，年复合增长率约 11.0% 3 EATON www.eaton.com.cn 目录 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 一、 数据中心空气治理需求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1 设备可靠性保障要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 人员健康要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 国内外标准要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 政府和监管机构要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2 存在挑战 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.3 空气治理措施不足 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.4 中小型数据中心治理滞后 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.5 区域化污染差异显著 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.6 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2 冷板式液冷服务器的材料敏感性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.3 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.2 治理成本与技术瓶颈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 4.3 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 5.2 物理化学检测方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 5.3 仪器监测法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 5.4 现场检测与实验室分析结合法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 5.5 实时监测技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 六、全链条治理方法体系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6.1 全生命周期治理规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 6.2 多级过滤技术应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 6.3 气流组织优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 6.4 智能运维与标准合规 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 6.5 监测与预警 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 七、未来趋势：智能化、绿色化与精准化治理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 7.1 新技术融合驱动治理升级 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 7.2 低碳化治理与可持续发展 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 7.3 生物安全与职业健康的深度整合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 八、案例分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 九、结论与展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 术语表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 白皮书参编单位及人员. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .