那么，这到底是什么疾病呢?和数据中心又有什么关系呢?

 

 

军团菌与空调系统关系

大量研究表明，数据中心和军团菌肺炎的关联度来源于暖通空调系统。军团菌病，一种已被WHO关注并将其列入世界性传染病之一的危险性细菌性肺炎疾病。

 

军团菌病是伴随人类社会进步和经济发展，出现的一种新型传染病，潜伏期约2-10天，主要通过气溶胶传播，造成非典型性肺炎。军团菌主要存在于土壤与水体中，但是其适宜生存及快速繁衍的水体环境温度为25 -45 ºC，这一水温在自然界水体是较少存在的，而在人工的喷淋系统、增湿设备和空调的冷却水系统中，运行温度恰好在这一范围内，因此这些场所中军团菌滋生速度较快。

 

在以上场所中，中央空调的冷却水系统尤其是冷却塔中，运行水温主要集中在25ºC至35ºC之间，水温特别适宜军团菌生长，且与户外空气直接接触，富含有机物，因此是军团菌滋生的最主要场所。

 

大量水质调研显示，冷却水中的军团菌主要来自冷却塔。冷却塔是集中式水冷空调系统的重要部分，如果疏于管理，会为军团菌生存、繁衍提供养料，并可随水汽蒸形成气溶胶进行传播，危害极大。

 

当冷却水塔循环水水压保持在60 psi 以上时就能形成5μm的污染气溶胶，这种颗粒容易进入肺泡致病，它通过集中空调进风口门窗和通风管被抽入室内，或在冷却塔周围200m范围内形成气溶胶。

 

封闭式冷却塔军团菌及嗜肺军团菌检出率远远低于开放式冷却塔，封闭式冷却塔循环水不易受外界污染，开放式塔的循环水由于长期暴露在外，影响水质，风险居于首位。

 

　 闭式冷却塔结构图

 

流行病学调查显示，人群中可能存在军团菌病的隐性感染和亚临床感染，特别是使用大型中央空调的公共人群和医院工作人员及住院患者，流行形势并不乐观。为预防军团菌病的散发和暴发，必须加强军团病的监测与水系统的管理，尤其是集中式水冷空调系统更是重中之重。

 

 

数据中心军团菌风险

 

大量的调研数据未包括任何的数据中心，这足以说明，数据中心的冷却水系统未纳入疾控中心监测范围内，并且行业内鲜有人关注，这存在巨大的隐患。

 

如图所示，某实际运行的数据中心冷却塔内部环境脏乱不堪，污染严重，水质情况很差，数据中心用冷却塔内部水质监管缺位，实际情况令人触目惊心。

 

 某数据中心开式冷却塔内部　　

 

传统风冷系统存在能效较低、室外机摆放空间不足等问题，无法满足节能的需求，因此近些年集中空调冷冻水系统得到了飞速的发展。同样换热量的冷却塔，闭式的造价是开式塔的3-5倍，因此目前国内绝大部分IDC使用的是开式冷却塔，因此，目前数据中心军团菌潜在威胁是比较大的。

 

　　数据中心开式冷却塔庞大的羽流状漂水

 

如图所示，大型开式冷却塔的水雾扩散范围很大，如果产生军团菌，对附近的环境都会产生较大的威胁，气溶胶可能随风传播到附近十几公里的范围。

 

那么，集中冷冻水系统都采用闭式塔来规避风险是否可行呢?采用不同类型冷却塔的IDC成本组成比对如下图所示：

 

　　 10MW冷冻水IDC开式冷却塔系统投资组成

 

　　10MW冷冻水IDC闭式冷却塔系统投资组成

 

其总成本对比如表所示：

 

　　10MWIDC采用开式和闭式冷却塔投资对比

 

选用品牌较好的闭式冷却塔，大概会比开塔系统总成本增加10.59%，总体成本上升不多。闭式塔优点多，漂水率、耗水量均大幅低于开式塔，补水量也较少，脏堵、着火风险都低很多，并且后续无需大修更换填料，唯一的劣势是价格高出很多。

 

采用闭式塔，不但可以大幅降低军团菌传播风险，另外从维护难度、系统清理、可靠性等方面均有提升，因此综合考虑经济效益与企业社会责任，采用闭式冷却塔是可行的。

 

 

数据中心主流空调方案公共健康安全风险比对

 

随着技术的进步，目前全变频风冷系统解决方案已得到大规模的应用，其能耗数据已经可以优于离心式冷水系统，完全不采用水的解决方案将完全消除军团菌风险的威胁。

 

如图所示，为某天津已经运行的4000kW全变频风冷氟泵数据中心，第三方满载假负载测试结果，在2019年8月13日，室外温度22度时，整机房100%负荷下，数据中心整体PUE1.258(包含供配电、暖通等全部基础设施)。

 

　 某运营商4000kW全变频风冷氟泵数据中心

 

同样以10MW数据中心为例，暖通制冷系统分别采用全变频氟泵风冷无水方案、开式塔离心式冷冻水系统、闭式塔离心式冷冻水系统、风冷冷冻水系统，间接蒸发冷却系统进行综合对比。

 

　　数据中心主流空调方案TCO及军团菌风险对比

 

从经济性角度考虑，方案1采用全变频氟泵风冷无水方案，初投资比方案2开式塔离心式冷水系统稍高，但是整体TCO远远优于其他四种方案，方案2和方案3初投资虽然稍高，但TCO基本一致，因此采用闭塔代替开塔完全可行。

 

风冷冷冻水系统CAPE及OPEX均居高不下，因此逐渐被边缘化。其次，从军团菌防范风险考虑，开式塔和间接蒸发冷却系统由于处于户外，集水盘直接裸露与空气接触，军团菌风险也较高，方案设计时必须严加防范。

 

最后，只要采用水蒸发的方式，后备蓄水系统也是必须关注的风险点之一，建议采用闭式蓄水罐或膨胀水箱进行储水。

 

中心防治军团菌可采用的策略逻辑：

A、 采用风冷全变频氟泵系统解决方案不但TCO最优，且完全无存水环境，军团菌风险最低，是新建数据中心建设的最佳选择。

B、但是迫于其他条件，本身存在集中冷源等因素，应优先选用闭式冷却塔，减少开式塔的潜在公共健康安全隐患。

C、采用开式塔系统，间接蒸发冷却系统的，应加强水质监测和水质处理，军团菌监测应至少每月1次，处理灭毒应至少3个月进行一次。

 

结语

 

 

也许有人觉得，数据中心制冷行业在暖通空调中只是很小的比例，但是，身为社会的一份子，正是各个行业的人共同努力，从而使得整体社会的公共健康安全得以保证。