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第1章 当代数据中心基础设施现状与发展趋势 1

1.1数据中心的现状与发展趋势 1

1.1.1数据中心技术发展的驱动因素 1

1.1.2数据中心的定义 4

1.1.3新一代数据中心的基本特征 5

1.1.4 IT技术进步对数据中心基础设施的挑战 7

1.2数据中心机房基础设施 11

1.2.1机房基础设施的子系统 11

1.2.2机房基础设施建设的可用性因素模型 13

1.3数据中心机房基础设施的价值 15

1.3.1数据中心机房基础设施的价值 15

1.3.2可用性——价值的第1个性能指标 16

1.3.3适应性——价值的第2个性能指标 17

1.3.4 TCO——价值的第3个性能指标 19

1.3.5优化数据中心企业价值的策略 21

1.4数据中心规划设计中存在的问题 21

1.4.1数据中心规划设计中存在的10个基本事实 22

1.4.2数据中心规划设计中存在的10个最常见的误解 25

1.4.3如何预测数据中心规模 31

1.4.4如何确定数据中心机房基础设施投资总成本 32

1.4.5对如何确定数据中心功率密度规范的讨论 34

1.5数据中心规划设计原则和规划设计内容 38

1.5.1数据中心业务定位 38

1.5.2确定数据中心建设规模 39

1.5.3数据中心选址 39

1.5.4数据中心可持续发展能力评估 40

1.5.5数据中心的可用性评估 41

1.5.6数据中心的经济性评估 42

1.5.7数据中心的可服务性评估 42

1.6数据中心规划流程 43

1.6.1规划设计流程需要规范化、标准化 44

1.6.2数据中心规划设计流程 44

1.7数据中心的系统标准化模块化设计 47

1.7.1可修复和可快速修复功能是提高系统可用性的关键 47

1.7.2“系统模块化”是可修复和可快速修复的根本条件 51

1.7.3模块化系统的定义与特征 51

1.7.4模块化是标准化的基础 54

1.7.5模块化系统对基础设施商业价值的贡献 55

1.8数据中心能耗现状与节能技术 57

1.8.1数据中心节能降耗面临的困惑 58

1.8.2数据中心高能耗的影响 59

1.8.3数据中心能源效率指标 60

1.8.4当前数据中心能效状况 60

1.8.5数据中心基础设施能效低下是传统设计造成的 62

1.8.6设备容量利用率低下是数据中心基础设施能效低的主要原因 63

1.8.7绿色数据中心的节能战略 66

1.8.8机房建筑的节能策略 68

1.8.9供电系统的节能策略 69

1.8.10制冷系统的节能策略 71

第2章 数据中心供电系统 73

2.1数据中心供电系统 74

2.1.1交流输入系统 74

2.1.2 UPS不停电供电系统 75

2.1.3数据中心机架配电系统 77

2.2传统数据中心供电系统在设计和应用中存在的问题 78

2.2.1过度规划和生命周期成本问题 78

2.2.2供电系统的适应性及可扩展性 80

2.2.3供电系统可用性的问题 81

2.2.4设备选用和安装使用问题 83

2.2.5 UPS对供电系统的可管理性问题 84

2.2.6可服务性的问题 85

2.3数据中心供电系统设计理念的变化 86

2.3.1研究工作从单台设备向整个供电系统变化 86

2.3.2对系统可靠性的研究向可用性研究变化 86

2.3.3提高供电系统的适应性 87

2.3.4集成一体化设计理念 87

2.3.5系统模块化设计成为供电系统设计的基本原则 88

第3章 UPS设备 89

3.1 UPS设备基本功能 89

3.2 UPS应具备的电性能指标 91

3.2.1正确而科学地规定UPS的电性能指标 92

3.2.2 UPS对电网环境适应能力指标 93

3.2.3 UPS应对负载提供符合要求的常规电性能指标 97

3.2.4输出能力和可靠性 100

3.2.5 UPS系统配置功能 104

3.2.6 UPS系统智能管理和通信功能 108

3.3 UPS基本电路结构形式分类与性能特点 110

3.3.1后备式 111

3.3.2线交互式 112

3.3.3双转换（在线）式 114

3.4 Delta变换UPS 115

3.4.1 Delta变换UPS的电路组成和工作原理 116

3.4.2 Delta变换式UPS的在线工作状态和高性能输出指标 122

3.4.3 Delta变换器是典型的输入功率因数校正电路（PFC） 124

3.4.4 Delta变换UPS的功率传输过程与输出能力 126

3.5不带输出工频变压器UPS-高频机 129

3.5.1 UPS电路的演变史反映了UPS电路技术的发展历程 129

3.5.2 UPS输出隔离变压器的功能 132

3.5.3无输出变压器UPS的电路形式 137

3.5.4无变压器UPS的性能优势 140

3.5.5无输出变压器UPS可输出的功率等级 144

3.5.6关于无输出变压器UPS工作可靠性的讨论 146

3.6模块化UPS 148

3.6.1模块化UPS系统的体系结构及运行模式 148

3.6.2模块化UPS的体系结构来源于UPS冗余并机系统 150

3.6.3 UPS冗余并机系统的集成化、模块化过程 151

3.6.4功率电路模块的变化 154

3.6.5模块化UPS的可靠性和可用性 155

3.7直流输出DC-UPS系统 159

3.7.1计算机供电系统结构和电压制式的演变过程 159

3.7.2传统UPS供电系统的现状与存在的问题 160

3.7.3传统UPS输出直流化变革的理论基础 162

3.7.4直流输出电压的选择 164

3.7.5 DC-UPS供电系统设计 168

3.7.6 DC-UPS系统的可用性分析 173

3.7.7 DC-UPS系统的主要特点和性能优势 175

第4章 数据中心UPS供电方案设计现状与发展趋势 178

4.1选择配置供电系统方案的原则 178

4.1.1数据中心业务定位和对供电系统的可用性要求 179

4.1.2数据中心供电系统建设规模与容量 182

4.1.3数据中心供电系统规划设计流程 186

4.2各种系统配置方法与性能比较 187

4.2.1可用性分析和论证是确定供电方案的首要因素 187

4.2.2典型的交流输入不停电供电系统方案配置 188

4.2.3 UPS不停电供电系统的基本类型 190

4.2.4其他冗余类型的UPS不停电供电系统 198

4.3供电系统设计与应用中存在的问题 201

4.3.1双市电输入与UPS双输入的配置问题 201

4.3.2冗余环节中的再冗余问题 203

4.3.3 STS对UPS双总线系统的不利影响 205

4.3.4供电系统零地电压问题 206

4.3.5当代数据中心备用能源的配置问题 212

4.4供电系统谐波的产生与抑制技术 213

4.4.1谐波的定义与产生过程 214

4.4.2数据中心供电系统中主要的谐波源 215

4.4.3谐波的基本概念及特征参数 216

4.4.4谐波对供电系统的影响 219

4.4.5数据中心供电系统中谐波的产生和分析 224

4.4.6谐波治理技术 227

4.4.7各种谐波治理技术的性能比较 233

4.5 UPS供电系统备用电池 235

4.5.1蓄电池组的特性参数 236

4.5.2蓄电池容量的选配方法 241

4.5.3蓄电池管理与维护中应注意的问题 243

4.6备用柴油发电机 247

4.6.1柴油发电机的性能参数和输出阻抗特性 247

4.6.2柴油发电机在数据中心供电系统运行中存在的问题 248

4.6.3改善发电机与供电系统的配置 250

4.7供电系统转换开关 253

4.7.1 ATS转换开关 253

4.7.2 STS转换开关 255

4.7.3机架小功率ATS转换开关 258

第5章 数据中心空调制冷系统 260

5.1传统数据中心制冷系统状态及发展趋势 260

5.1.1当代数据中心空调制冷系统负载的特点 260

5.1.2传统空调制冷系统设计理念面临的挑战 261

5.1.3当代数据中心制冷系统设计理念的变化 263

5.2数据中心空调制冷系统规划 264

5.2.1数据中心规划设计对空调制冷系统的要求 264

5.2.2系统设备发热量的组成 268

5.2.3数据中心总热负荷的估算 271

5.2.4制冷系统的节能规划 273

5.3数据中心空调制冷系统设计中的问题 274

5.3.1 IT设备散热特点和对制冷的要求 274

5.3.2数据中心机架气流状况与存在的问题 277

5.3.3机架布局和设备分布问题 279

5.3.4 CRAC冷却性能的设置 280

5.3.5空气送风口与回风口设计 281

5.4制冷方案的类型及功能 282

5.4.1制冷系统设计方案的一般类型及功能 282

5.4.2硬地板环境中冷却系统的类型 284

5.4.3活动地板环境中冷却系统的类型 285

5.5提高制冷效果的一般性措施 286

5.5.1防止和消除机架中冷热气流循环 286

5.5.2减少和消除机房内冷热气流混合改善冷却效果 289

5.6高密度机架和机架群的制冷措施 290

5.6.1功率密度的定义 291

5.6.2高密度机架和机架群的制冷措施 292

5.7空调制冷设备 295

5.7.1数据中心制冷系统设计对空调设备的要求 295

5.7.2机房专用精密空调与普通舒适空调的区别 298

5.7.3机房专用精密空调系统冷源的分类 299

5.7.4机房空调系统 302

5.7.5机房除尘 304

5.8数据中心制冷效果的勘测与维护工作 305

5.8.1数据中心制冷效果的勘测与核查 305

5.8.2机房制冷设备和系统的维护管理 307

第6章 数据中心机房建设 311

6.1数据中心机房对物理环境的要求 311

6.1.1对温度的要求 311

6.1.2对湿度的要求 312

6.1.3对洁净度的要求 312

6.1.4对有害气体的要求 314

6.1.5对通风系统的要求 316

6.1.6对电磁干扰的要求 317

6.1.7机房的静电防护 319

6.1.8对照明系统的要求 323

6.2数据中心对机房功能性的要求 323

6.2.1数据中心机房设施的可用性功能分类等级 324

6.2.2数据中心对机房各子系统功能的要求 327

6.3供配电系统设备的布局设计与安装 332

6.3.1供配电系统设备布局设计与安装工作的要求 332

6.3.2配电级联保护和断路器的选择 335

6.3.3线缆选择与安装 342

6.3.4供配电系统的安装要求 346

6.3.5 IT设备专用电源插座（机架PDU） 347

6.3.6机房辅助设备用电插座 350

6.3.7 UPS系统设备的安装与管理 351

6.3.8电池的安装与维护 354

6.3.9机房照明系统 355

6.4数据中心机房地线系统 356

6.4.1接地的基本概念 356

6.4.2数据中心机房的地线种类 357

6.4.3供电系统接地类型 359

6.4.4数据中心系统接地原则 362

6.4.5数据中心机房接地系统 366

6.5制冷系统设备布局设计与安装 369

6.5.1数据中心制冷系统安装要求 369

6.5.2水冷机组的安装 372

6.5.3空调机组维护及故障的排除 373

6.6机房场地设计与建设 373

6.6.1规划及方案设计 373

6.6.2建筑结构设计 374

6.6.3机房室内装修 375

6.6.4高架活动地板 376

6.7机房防雷系统 381

6.7.1雷电的分类及传导形式 381

6.7.2现代防雷技术的基本措施 382

6.7.3防雷保护的分区原则 383

6.7.4数据中心防雷技术 384

6.7.5防雷元器件及应用 387

6.8机房消防系统 390

6.8.1数据中心机房发生火灾的原因 390

6.8.2机房建筑防火措施 392

6.8.3配置报警和灭火设备 394

6.8.4防火管理 394

6.8.5火灾自动报警探测器 394

6.8.6火灾自动报警系统 397

6.8.7机房消防灭火系统在机房建设时应注意的问题 398

6.8.8其他消防设施 400

6.8.9智能消防 401

第7章 数据中心基础物理设施的监控与管理 403

7.1数据中心基础物理设施监控与管理的作用和功能 403

7.1.1数据中心基础物理设施监控与管理的作用 403

7.1.2数据中心基础物理设施监控与管理的功能 403

7.2数据中心基础物理设施监控与管理的原理与结构 406

7.3数据中心基础物理设施监控与管理的对象和内容 407

7.3.1配电单元的监控与管理 407

7.3.2防雷系统的监控与管理 408

7.3.3柴油发电机组的监控与管理 408

7.3.4 UPS电源及蓄电池组的监控与管理 408

7.3.5数据中心机柜微环境的监控与管理 409

7.3.6智能精密空调的监控和管理 409

7.3.7数据中心漏水系统的监控与管理 410

7.3.8数据中心消防系统的监控与管理 410

7.3.9数据中心环境温湿度的监控与管理 410

7.4数据中心基础物理设施监控与管理的方案和特点 411

7.4.1数据中心基础物理设施监控与管理的方案设计 411

7.4.2数据中心基础物理设施监控与管理的特点 412

7.5基础设施的监控与管理面临的挑战和机遇 413

7.5.1海量数据应用使基础设施的监控与管理面临很大的挑战 413

7.5.2能耗大幅增加使节能高效的基础支撑更显重要 414

7.5.3跨域整合、前瞻预测、动态响应的监控和管理成为必然趋势 414

7.5.4数据中心基础设施全业务的生命周期管理日趋成熟 414

参考资料 416