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那么,這到底是什么疾病呢?和數(shù)據(jù)中心又有什么關(guān)系呢?
大量研究表明,數(shù)據(jù)中心和軍團菌肺炎的關(guān)聯(lián)度來源于暖通空調(diào)系統(tǒng)。軍團菌病,一種已被WHO關(guān)注并將其列入世界性傳染病之一的危險性細菌性肺炎疾病。
軍團菌病是伴隨人類社會進步和經(jīng)濟發(fā)展,出現(xiàn)的一種新型傳染病,潛伏期約2-10天,主要通過氣溶膠傳播,造成非典型性肺炎。軍團菌主要存在于土壤與水體中,但是其適宜生存及快速繁衍的水體環(huán)境溫度為25 -45 ºC,這一水溫在自然界水體是較少存在的,而在人工的噴淋系統(tǒng)、增濕設(shè)備和空調(diào)的冷卻水系統(tǒng)中,運行溫度恰好在這一范圍內(nèi),因此這些場所中軍團菌滋生速度較快。
在以上場所中,中央空調(diào)的冷卻水系統(tǒng)尤其是冷卻塔中,運行水溫主要集中在25ºC至35ºC之間,水溫特別適宜軍團菌生長,且與戶外空氣直接接觸,富含有機物,因此是軍團菌滋生的最主要場所。
大量水質(zhì)調(diào)研顯示,冷卻水中的軍團菌主要來自冷卻塔。冷卻塔是集中式水冷空調(diào)系統(tǒng)的重要部分,如果疏于管理,會為軍團菌生存、繁衍提供養(yǎng)料,并可隨水汽蒸形成氣溶膠進行傳播,危害極大。
當冷卻水塔循環(huán)水水壓保持在60 psi 以上時就能形成5μm的污染氣溶膠,這種顆粒容易進入肺泡致病,它通過集中空調(diào)進風(fēng)口門窗和通風(fēng)管被抽入室內(nèi),或在冷卻塔周圍200m范圍內(nèi)形成氣溶膠。
封閉式冷卻塔軍團菌及嗜肺軍團菌檢出率遠遠低于開放式冷卻塔,封閉式冷卻塔循環(huán)水不易受外界污染,開放式塔的循環(huán)水由于長期暴露在外,影響水質(zhì),風(fēng)險居于首位。
閉式冷卻塔結(jié)構(gòu)圖
流行病學(xué)調(diào)查顯示,人群中可能存在軍團菌病的隱性感染和亞臨床感染,特別是使用大型中央空調(diào)的公共人群和醫(yī)院工作人員及住院患者,流行形勢并不樂觀。為預(yù)防軍團菌病的散發(fā)和暴發(fā),必須加強軍團病的監(jiān)測與水系統(tǒng)的管理,尤其是集中式水冷空調(diào)系統(tǒng)更是重中之重。
大量的調(diào)研數(shù)據(jù)未包括任何的數(shù)據(jù)中心,這足以說明,數(shù)據(jù)中心的冷卻水系統(tǒng)未納入疾控中心監(jiān)測范圍內(nèi),并且行業(yè)內(nèi)鮮有人關(guān)注,這存在巨大的隱患。
如圖所示,某實際運行的數(shù)據(jù)中心冷卻塔內(nèi)部環(huán)境臟亂不堪,污染嚴重,水質(zhì)情況很差,數(shù)據(jù)中心用冷卻塔內(nèi)部水質(zhì)監(jiān)管缺位,實際情況令人觸目驚心。
某數(shù)據(jù)中心開式冷卻塔內(nèi)部
傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)存在能效較低、室外機擺放空間不足等問題,無法滿足節(jié)能的需求,因此近些年集中空調(diào)冷凍水系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展。同樣換熱量的冷卻塔,閉式的造價是開式塔的3-5倍,因此目前國內(nèi)絕大部分IDC使用的是開式冷卻塔,因此,目前數(shù)據(jù)中心軍團菌潛在威脅是比較大的。
數(shù)據(jù)中心開式冷卻塔龐大的羽流狀漂水
如圖所示,大型開式冷卻塔的水霧擴散范圍很大,如果產(chǎn)生軍團菌,對附近的環(huán)境都會產(chǎn)生較大的威脅,氣溶膠可能隨風(fēng)傳播到附近十幾公里的范圍。
那么,集中冷凍水系統(tǒng)都采用閉式塔來規(guī)避風(fēng)險是否可行呢?采用不同類型冷卻塔的IDC成本組成比對如下圖所示:
10MW冷凍水IDC開式冷卻塔系統(tǒng)投資組成
10MW冷凍水IDC閉式冷卻塔系統(tǒng)投資組成
其總成本對比如表所示:
10MWIDC采用開式和閉式冷卻塔投資對比
選用品牌較好的閉式冷卻塔,大概會比開塔系統(tǒng)總成本增加10.59%,總體成本上升不多。閉式塔優(yōu)點多,漂水率、耗水量均大幅低于開式塔,補水量也較少,臟堵、著火風(fēng)險都低很多,并且后續(xù)無需大修更換填料,唯一的劣勢是價格高出很多。
采用閉式塔,不但可以大幅降低軍團菌傳播風(fēng)險,另外從維護難度、系統(tǒng)清理、可靠性等方面均有提升,因此綜合考慮經(jīng)濟效益與企業(yè)社會責任,采用閉式冷卻塔是可行的。
隨著技術(shù)的進步,目前全變頻風(fēng)冷系統(tǒng)解決方案已得到大規(guī)模的應(yīng)用,其能耗數(shù)據(jù)已經(jīng)可以優(yōu)于離心式冷水系統(tǒng),完全不采用水的解決方案將完全消除軍團菌風(fēng)險的威脅。
如圖所示,為某天津已經(jīng)運行的4000kW全變頻風(fēng)冷氟泵數(shù)據(jù)中心,第三方滿載假負載測試結(jié)果,在2019年8月13日,室外溫度22度時,整機房100%負荷下,數(shù)據(jù)中心整體PUE1.258(包含供配電、暖通等全部基礎(chǔ)設(shè)施)。
某運營商4000kW全變頻風(fēng)冷氟泵數(shù)據(jù)中心
同樣以10MW數(shù)據(jù)中心為例,暖通制冷系統(tǒng)分別采用全變頻氟泵風(fēng)冷無水方案、開式塔離心式冷凍水系統(tǒng)、閉式塔離心式冷凍水系統(tǒng)、風(fēng)冷冷凍水系統(tǒng),間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)進行綜合對比。
數(shù)據(jù)中心主流空調(diào)方案TCO及軍團菌風(fēng)險對比
從經(jīng)濟性角度考慮,方案1采用全變頻氟泵風(fēng)冷無水方案,初投資比方案2開式塔離心式冷水系統(tǒng)稍高,但是整體TCO遠遠優(yōu)于其他四種方案,方案2和方案3初投資雖然稍高,但TCO基本一致,因此采用閉塔代替開塔完全可行。
風(fēng)冷冷凍水系統(tǒng)CAPE及OPEX均居高不下,因此逐漸被邊緣化。其次,從軍團菌防范風(fēng)險考慮,開式塔和間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)由于處于戶外,集水盤直接裸露與空氣接觸,軍團菌風(fēng)險也較高,方案設(shè)計時必須嚴加防范。
最后,只要采用水蒸發(fā)的方式,后備蓄水系統(tǒng)也是必須關(guān)注的風(fēng)險點之一,建議采用閉式蓄水罐或膨脹水箱進行儲水。
中心防治軍團菌可采用的策略邏輯:
A、 采用風(fēng)冷全變頻氟泵系統(tǒng)解決方案不但TCO最優(yōu),且完全無存水環(huán)境,軍團菌風(fēng)險最低,是新建數(shù)據(jù)中心建設(shè)的最佳選擇。
B、但是迫于其他條件,本身存在集中冷源等因素,應(yīng)優(yōu)先選用閉式冷卻塔,減少開式塔的潛在公共健康安全隱患。
C、采用開式塔系統(tǒng),間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的,應(yīng)加強水質(zhì)監(jiān)測和水質(zhì)處理,軍團菌監(jiān)測應(yīng)至少每月1次,處理滅毒應(yīng)至少3個月進行一次。