电磁屏蔽机房具有隔离外界电磁干扰、阻断室内电磁辐射向外界扩散、防止电子通信设备信息泄漏等功能,广泛应用于政府、军队、重要科研院所等核心部门,在保密设施中日益凸显出其强大的领先地位。电磁屏蔽机房是一个依托“法拉第笼”原理的钢板结构的房子,包括六面壳体、门、窗等一般房屋要素,要求严密的电磁密封性能,并对所有进出管线作相应屏蔽处理,进而阻断电磁辐射出入。电磁屏蔽机房对钢板的一致性、焊接和铆接工艺要求较高,屏蔽机房目前有组合式、钢板焊接式、钢板直贴式及铜网式四大类,对于较大型屏蔽机房一般采用钢板焊接式。电磁屏蔽机房的结构和功能决定了其昂贵的造价,相较于普通屏蔽机房,增加了其日常运维的困难程度。
　　
　　对于这套复杂的屏蔽系统,通常会有一整套对应的维保方案,来保证其能正常稳定工作。但是除了保证其严格的电磁不泄露外,延长其使用寿命也是日常工作的重点。日常运维过程中经常会发现屏蔽壳体出汗的现象。针对这种情况,我们展开了一系列的调查研究。
　　
　　1 屏蔽机房的周边环境
　　
　　屏蔽机房结构如图1所示。
　　
　　屏蔽机房是一个六方体盒子立在混凝土墙内部,屏蔽机房主体材料就是钢板。空调系统和IT系统等位于屏蔽壳体内部。机房精密空调(CRAC)负责为屏蔽壳内的IT系统设施提供冷量,维持屏蔽壳内温度的稳定平衡。屏蔽壳外面是走廊,外走廊有个用于采光和换气的窗。
　　
　　2 屏蔽壳体出汗原因分析
　　
　　屏蔽壳出汗是一种物理现象,冬日的北方的清晨经常看到的玻璃上的窗花是同一种物理想象的不同呈现,空气中的水蒸气在遇到低温物体时会有凝结现象的发生。由于屏蔽壳内部温度较低,屏蔽壳外部温度较高,水蒸气在遇到温度低的铁壳时,温度迅速下降,这时便会有水珠析出。而析出的水珠附着在屏蔽壳的表面,与铁壳表面发生氧化反应,铁壳也就生锈了(此部分化学原理较为复杂),最终影响铁壳的使用寿命。
　　
　　那么为什么会有水珠析出呢,怎么样避免这种情况的发生呢?物理学中通常使用相对湿度来体现空气中水蒸气的浓度。相对湿度是指,在一定温度下空气中的水蒸气含量与该温度下饱和水蒸气含量的百分比。根据热力学方程,温度越高,空气中饱和水蒸气的含量就越高,相反,温度越低,空气中饱和水蒸气的含量就越低。当温度较高的不饱和水蒸气,降低温度后就有可能会有水珠析出。

   水珠是否会析出的关键点在于温度高的情况下的水蒸气含量是否超过温度低情况下的饱和水蒸气含量,若超过则有水珠析出,若没超过则不会有水珠析出。表1是1个大气压下,不同温度时,空气中饱和水蒸气的含量(数据来源于网络)。
　　
　　由于走廊外并没有温湿度监测,我们在屏蔽壳走廊的中间部位,增设了温湿度探头。表2是该探头监视的数据。
　　
　　由表2可见,我们以时间1处的值为参考进行数据分析,屏蔽壳体外空气29℃/37RH%,另屏蔽壳内空调出风口处屏蔽壳体最低约为15℃,屏蔽壳外空气中的水蒸气含量为:
　　
　　28.8×37%=10.7<12.9(参见表1,15℃时的饱和水蒸气含量)
　　
　　小结1:由于10.7小于12.9,所以此情况下不会有水珠析出。
　　
　　我们以时间10处的值为参考进行数据分析,此时屏蔽壳体外空气32℃/45RH%,进行估算,屏蔽壳外空气中的水蒸气含量为:33.9×45%=15.3>12.9(15℃时的饱和水蒸气含量)
　　
　　小结2:由于15.3大于12.9,所以此情况下就会有水珠析出,另15.3<15.4(18℃时的饱和水蒸气含量),所以如果屏蔽壳体(空调出风口处)的温度要是大于18℃,此种情况下也不会有水珠析出。
　　
　　结论:通过上述数据分析,我们发现两点可以降低水珠析出的概率,一是降低屏蔽壳外的湿度,另一是升高屏蔽壳体空调出风口处的温度,为此我们采取了整改措施。
　　
　　3 整改措施
　　
　　根据上一节得出的结论,我们采取了两项措施来避免屏蔽壳体的出汗。措施一:在屏蔽壳外加装工业用除湿机,用来降低屏蔽壳体外空气的湿度;措施二,在屏蔽壳内空调出风口处铺装1cm厚的保温棉,使该处屏蔽壳的最低温度上升了2℃,达到17℃。此外仅仅加装设备和保温措施是远远不够的,我们还制定出了日常运维参数表。根据计算,17℃的饱和水蒸气对应不同温度下的湿度值见表3。
　　
　　根据表3,我们设置了除湿机工作控制逻辑,为保证不会有水珠析出,我们对除湿机工作设点稍微做了一些冗余。例如,35℃时饱和相对湿度为36.5RH%，我们将设点设为35RH%，具体逻辑见图2。
　　
　　为了更加智能化的实现控制逻辑,我们在加湿机的控制芯片中植入了一段小程序,程序使用C语言编写:
　　

　　将此程序嵌入到除湿机的控制芯片内,室外湿度实现了自动化控制,取得了较好的效果,屏蔽壳体出汗的现象再也没有发生。
　　
　　当然倘若不具备上述条件,我们也可以根据温湿度曲线,大概设置几个值,制定出一个大概的除湿机工作的湿度区间。例如,某段时间屏蔽壳外温度长期稳定在30℃附近,这时我们可以将除湿机的工作湿度下线设点设为45RH%。
　　
　　作者简介
　　
　　高福义,2013年复旦大学物理系毕业,2013至今在国家计算机网络与信息安全管理中心上海分中心从事数据中心建设和运维管理工作。
　　
　　编辑：Harris