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:18px,stroke-width:1.2px,padding:12px; 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.