HPC集群机房的不良环境包括温度问题、湿度问题、灰尘等。当环境不良时，将对IT设备运行产生严重干扰或损坏。
5.1.1.1 高温对设备运行的影响
（1）温度与平均无故障运行时间的关系。
温度与平均无故障运行时间（MTBF）的关系：由于现代电子设备所用的电子元器件的密度越来越高，使元器件之间通过传导、辐射和对流产生热耦合。因此，热应力已经成为影响电子元器件失效率的一个最重要的因素。对于某些电路来说，可靠性几乎完全取决于热环境。为了达到预期的可靠性目的，必须将元器件的温度降低到实际可以达到的最低水平。有资料表明：环境温度每提高10℃，元器件寿命约降低30%～50%，影响小的也基本都在10%以上。这就是有名的“10℃”法则。
（2）高温对元器件的影响。
①半导体器件。电子元器件在工作时产生大量的热，如果没有有效的措施及时把热散走，就会使集成电路和晶体管等半导体器件形成结晶，这种结晶是直接影响计算机性能、工作特性和可靠性的重要因素。
根据实验得知，室温在规定范围内每增加10℃，其可靠性约降低25%。
器件周围的环境温度大约超过60℃时，就将引起计算机发生故障，当半导体器件的结温过高时，其穿透电流和电流倍数就会增大。
②电容器。温度对电容器的影响主要是：使电解电容器电解质中的水分蒸发增大，降低其容量，缩短使用寿命，改变电容器的介质损耗，影响其功率因数等参数的变化。
由实验得知，在超过规定温度工作时，温度每增加10℃，其使用时间下降50%。
③记录介质。实验表明，当磁带、磁盘、光盘所处温度持续高于37.8℃时，开始出现损坏；当温度持续高于65.6℃时则完全损坏。
对于磁介质来说，随着温度的升高，磁导率增大；当温度达到某一值时，磁介质丢失磁性，磁导率急剧下降。磁性材料失去磁性的温度称为居里温度。
④绝缘材料。由于高温的影响，用玻璃纤维胶版制成的印制电路板将发生变形甚至软化，结构强度变弱，印制板上的铜箔也会由于高温的影响而使粘贴强度降低甚至剥落，高温还会加速印制插头和插座金属簧卡的腐蚀，使接点的接触电阻增加。
⑤电池环境温度与寿命的关系。电池是对环境温度最敏感的器件（设备），温度在工作温度25℃上，每上升10℃，寿命下降50%。
电池寿命与温度关系如图5-1所示。
图5-1 电池寿命与温度关系
5.1.1.2 低温对IT设备运行的影响
低温同样导致IT设备运行、绝缘材料、电池等问题。当机房温度过低时，部分IT设备将无法正常运行。
（1）机房温度过低导致设备无法运行。
机房的环境温度低于5℃时，通信设备将无法正常运行；机房的环境温度低于-40℃对，铅酸电池无法提供能量。
（2）绝缘材料。
低温时，绝缘材料会变硬、变脆，使结构强度同样减弱。对于轴承和机械传动部分，由于其自身所带的润滑油受冷凝结，黏度增大而出现黏滞现象。
温度过低时，含锡量高的焊剂会发生分解，从而降低电气连接的强度，甚至出现脱焊、短路等故障。
（3）电池环境温度与放电容量的关系。
同样，当工作温度为25℃之下时，随着温度的下降，电池放电容量下降。
低温影响电池放电容量如图5-2所示。(www.xing528.com)
图5-2 低温影响电池放电容量
通常，湿度要求为40%～65%，在IT类设备工作时，要求湿度为40%～55%。超过65%的湿度，为湿度过高。如果湿度超过80%，属于潮湿。低于40%属于湿度过低（空气干燥）。
5.1.1.3 湿度过高对IT类设备运行的影响
当空气的相对湿度大于65%时，物体的表面附着一层厚度为0.001～0.01μm的水膜；湿度为100%时，水膜厚度为10μm。这样的水膜容易造成“导电小路”或者飞弧，会严重降低电路可靠性。
在相对湿度保持不变的情况下，温度越高，对设备的影响越大，这是因为水蒸气压力随温度升高而增大，水分子易于进入材料内部。
当相对湿度由25%增加到80%时，纸张的厚度将增加80%，这就是在潮湿的天气里，打印机无法正常工作的原因。
5.1.1.4 湿度过低对IT类设备运行的影响
静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）是电子工业中普遍存在的“硬病毒”，在内、外因条件具备的特定时刻便会发作，已成为电子工业的隐形杀手。
据报道，仅美国电子工业每年因ESD造成的损失就达几百亿美元。根据Intel公司公布的资料显示，在引起计算机故障的诸多因素中，电气过应力（Electrostatic Over Stress，EOS）/ESD是最大的隐患，将近一半的计算机故障都是由EOS/ESD引起的，ESD对计算机的破坏作用具有隐蔽性、潜在性、随机性和复杂性的特点。
Intel公司统计计算机故障原因分布如图5-3所示。
图5-3 Intel公司统计计算机故障原因分布
IT类设备由众多芯片、元器件组成，这些元器件对静电都很敏感，不同的静电敏感器件受静电损伤的阈值电压如表5-1所示。
表5-1 静电损伤的阈值电压
在空气湿度过低（干燥环境）时，工作人员的活动非常容易产生静电。表5-2反映的在不同条件下人的各种动作所产生的静电电压。
实验表明，当机房相对湿度为30%时，静电电压为5000V；当相对湿度为20%时，静电电压为10000V；当相对湿度降到5%时，静电电压高达20000V以上。
根据IEC 61000-4-2测试标准，静电放电时，产生的瞬间电压可达到7000V，甚至超过10000V。
表5-2 静电电压产生量
5.1.1.5 灰尘对主设备运行的影响
除温度和湿度之外，灰尘对IT类设备是更厉害的杀手。
（1）腐蚀电路板。
微小颗粒吸收空气中的湿气后，在被微小颗粒污染的设备表面上形成电解层，这对许多金属会产生腐蚀作用。如果电解液浸透到导线保护层形成腐蚀点，并且该腐蚀点所处位置的导体有不同的电压，则在导线与导体之间就可能产生电弧，这样的电弧通常会烧坏元器件，严重的电弧会电解电路板形成导电电桥。
（2）降低绝缘性能。
灰尘中存在大量的金属离子，这些金属离子与潮湿空气结合，就会降低电路与元器件的绝缘性能。
（3）灰尘影响散热，间接地促使零部件温度升高，影响寿命。
一定量的灰尘附着在电路与元器件上，影响散热效果，导致局部元器件的温度上升。导致电子设备退化的最主要环境因素是灰尘颗粒和水蒸气，暴露在潮湿空气中的电子设备被微小颗粒污染后，就可能产生故障，这种故障通常表现为串话和软故障。
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