Технологии очистки и фильтрации воздуха
Раздел описывает методы очистки воздуха в ЦОД от пыли и газовых загрязнителей.
Современные системы применяют сочетание механической (пылевой) и химической (сорбционной) фильтрации для поддержания безопасной концентрации частиц и газов, предотвращая коррозию и сбои оборудования.
Общие принципы
Эффективное снижение уровня загрязнений достигается только при комплексной стратегии очистки воздуха, включающей:
удаление взвешенных частиц (пыли, аэрозолей);
удаление газовых соединений (сернистых, хлорсодержащих, озона и др.);
поддержание равномерного распределения воздушных потоков и избыточного давления в помещениях.
Применение правильно подобранных ступеней фильтрации позволяет снизить концентрации загрязнителей ниже установленных нормативов и существенно уменьшить вероятность отказов электронного оборудования.
Фильтрация твёрдых частиц
Очистка воздуха от пыли — наиболее развитая и хорошо изученная область.
Требования к качеству фильтрации в ЦОД определены в рекомендациях ASHRAE Technical Committee 9.9.
На практике применяются следующие классы и схемы:
| Ступень | Назначение | Тип фильтра | Эффективность по частицам (ISO 16890) |
| Предварительная | Задержка крупной пыли, волокон, насекомых | Грубый фильтр ePM₁₀ | 50–60 % |
| Основная | Очистка рециркуляционного и приточного воздуха | Тонкий фильтр ePM₂.₅ | 70–85 % |
| Финальная | Финишная очистка вблизи серверных стоек | HEPA ePM₁ | 95–99 % |
Пылевая фильтрация не удаляет газовые загрязнители. Даже при высокой эффективности по частицам воздух может содержать опасные концентрации сернистых и хлорсодержащих соединений.
Сорбционная фильтрация (удаление газовых примесей)
Удаление газовых загрязнителей осуществляется с помощью фильтров с сорбентом — гранулированным или волокнистым материалом, который поглощает молекулы вредных веществ из потока воздуха.
Наиболее часто применяются:
углеродные сорбенты (активированный уголь, экструзированные углеродные кассеты);
импрегнированные сорбенты с добавками для нейтрализации сернистых и хлорсодержащих соединений;
волокнистые фильтры с химически активным наполнителем — нетканый материал с нанесённым сорбентом.
Комбинация фильтрации частиц и газов обеспечивает максимальный эффект при одновременном удалении обоих типов загрязнений.
Такое решение часто называют «двойная ступень» — пылевая + сорбционная очистка.
Пример комбинированной системы
Схема многоступенчатой очистки воздуха
flowchart LR
classDef big font-size:28px,stroke-width:1.2px,padding:18px;
A["Загрязнённый воздух"]:::big --> B["Предварительный фильтр (пылевой)"]:::big
B --> C["Сорбционный фильтр (химическая очистка)"]:::big
C --> D["Финальный фильтр (тонкая очистка частиц)"]:::big
D --> E["Очищенный воздух в машинный зал"]:::big
Типовая схема включает три ступени:
1. Предфильтр грубой очистки — защищает сорбционные кассеты от пыли.
2. Сорбционный блок — поглощает газовые примеси.
3. Финальный фильтр тонкой очистки — предотвращает вынос сорбента и остаточных частиц в машинный зал.
Конструктивные особенности
Для ЦОД предпочтительны кассетные фильтры с малым аэродинамическим сопротивлением и возможностью замены без пылеобразования.
Сорбционные секции проектируются так, чтобы обеспечивать время контакта воздуха с сорбентом не менее 0,1–0,3 с.
В системах кондиционирования (CRAC, CRAH) размещение таких фильтров требует учёта сопротивления и ограничения по размеру.
Современные решения используют экструзированные углеродные блоки (ECC) и волокнистые сорбционные материалы (ALNF), сочетающие эффективность и компактность.
Эффективность и эксплуатация
Срок службы фильтров зависит от концентрации загрязнителей и относительной влажности воздуха.
При эксплуатации фильтров с химически активным сорбентом необходимо контролировать перепад давления и состояние сорбента (по цвету или масс-измерению).
Регламентная замена — не реже одного раза в 6–12 месяцев, при высоком уровне внешнего загрязнения — чаще.
Рекомендуется предусматривать датчики перепада давления и съёмные панели для обслуживания.
Ключевые идеи
Эффективная очистка воздуха достигается сочетанием пылевой и сорбционной фильтрации.
Пылевая фильтрация задерживает твёрдые частицы, но не устраняет газовые примеси.
Сорбционная фильтрация удаляет сернистые, хлорсодержащие и другие коррозионно-активные соединения.
Трёхступенчатая схема — предфильтр, сорбционный фильтр, финальный фильтр — является оптимальной для ЦОД.
Контроль состояния фильтров должен быть регулярным и включать измерение перепада давления и периодическую замену кассет.