针对数据中心高散热量的现状以及全年冷却和安全的需求,需要构建具有冗余､可靠､容错､可扩展以及灵活等特点的系统服务于数据中心｡

本书综合目前新产品､新系统､新思路､新方法､新标准,并结合数据中心机房的具体情况,介绍数据中心的演变过程､传热过程､冷热源设备及系统设计､末端设备､气流组织､监控节能系统､节能规划设计与标准,以及国内外典型数据中心的节能设计思路及案例等,以降低能耗和节约资源为目的,促进数据中心的建设实现可持续发展｡本书也是作者多年来从事数据中心节能技术研究经验的总结｡

本书可作为高校建筑环境与能源应用工程专业的教材,也可供相关领域的从业人员(设计人员､设备研发人员､系统运维人员､管理人员)､相关政府部门的工作人员等学习和参考｡

前 言

第1章 概论 1

1.1 数据中心的前生今世 1

1.1.1 数据中心发展历程 1

1.1.2 数据中心功能演进 4

1.2 国内外数据中心能耗现状及问题 6

1.2.1 不同维度能耗现状解析 6

1.2.2 存在的问题 9

1.3 国内外数据中心节能技术的发展 15

1.3.1 末端形式的节能技术 16

1.3.2 主机侧节能技术 19

1.3.3 自然冷却节能技术 24

1.3.4 被动式节能技术 26

1.3.5 数据中心节能技术的发展趋势 28

思考题与习题 28

参考文献 29

第2章 数据中心传热过程与负荷

计算 31

2.1 数据中心的典型布局与传热分析 31

2.1.1 数据中心建设与分类 31

2.1.2 数据中心选址分析 32

2.1.3 数据中心机房功能分区及其

面积选取 34

2.1.4 数据中心机房典型送回风方式

布局 35

2.1.5 数据中心各类设备的布置原则 36

2.1.6 数据中心机房建筑设计与布局 40

2.1.7 数据中心传热分析 43

2.2 建筑围护结构的冷负荷计算 44

2.2.1 传统通过围护结构传入热量

的计算 44

2.2.2 传统计算方法存在的问题 45

2.2.3 影响数据中心围护结构保温性

的因素 45

2.2.4 负荷模拟计算方法的选择 47

2.2.5 DeST模型简介及其与其他模型

的比较 48

2.2.6 基于DeST软件的数据中心的全年

负荷及能耗模拟 49

2.3 IT及转换设备热负荷估算/数据中心发热

设备的传热分析 52

2.3.1 数据中心发热设备的构成 53

2.3.2 数据中心发热设备发热分析 53

2.3.3 数据中心发热设备的发热计算 64

2.4 新风及人体负荷计算 66

2.4.1 人体散热量计算 66

2.4.2 新风冷负荷计算 66

2.4.3 人体散湿量计算 69

2.4.4 新风湿负荷计算 70

思考题与习题 70

参考文献 70

第3章 数据中心机房侧冷源设备及

系统设计 72

3.1 数据中心冷源系统介绍 72

3.1.1 机械制冷系统 72

3.1.2 自然冷源系统 74

3.1.3 分布式能源系统 74

3.2 制冷设备原理及性能 79

3.2.1 压缩式制冷设备 79

3.2.2 换热设备及辅助设备的原理

与性能 85

3.2.3 溴化锂机组的原理与性能 87

3.3 制冷设备机组原理及性能 100

3.3.1 风冷型精密冷却设备 100

3.3.2 水冷型直膨式冷却机组 106

3.3.3 乙二醇自然冷型冷却机组 108

3.3.4 冷冻水型冷却机组 110

3.3.5 双冷源主机设备 113

3.3.6 氟泵自然冷型冷却机组 117

3.3.7 水侧余热回收系统 121

3.3.8 蒸发冷却空调机组 123

3.4 冷却主机的性能评价 134

3.5 数据中心制冷节能技术模式及制冷方案

选择逻辑 134

3.5.1 数据中心制冷节能技术模式 134

3.5.2 数据中心制冷方案选择逻辑 137

思考题与习题 139

参考文献 139

第4章 末端设备原理及气流组织

评价 141

4.1 空气侧末端设备原理及性能 142

4.1.1 水冷柜门空调 142

4.1.2 热管背板空调 143

4.1.3 列间空调 148

4.1.4 机房精密空调 152

4.2 气流组织的模拟仿真 153

4.2.1 数据中心建模 153

4.2.2 气流控制方程 156

4.2.3 机架与服务器模型 160

4.3 数据中心气流组织常用性能指标

及评价 163

4.3.1 机柜冷却指数 163

4.3.2 回风温度指数 164

4.3.3 供热指数与回热指数 165

4.3.4 掺混指数 165

思考题与习题 166

参考文献 166

第5章 数据中心的可视化监控节能

系统 168

5.1 控制原理简介 168

5.1.1 基本概念 168

5.1.2 基本控制方式 169

5.1.3 系统的数学模型 169

5.1.4 系统方块图 170

5.1.5 控制性能指标 170

5.1.6 系统的分析方法 171

5.1.7 案例———定风量系统的基本

控制 172

5.2 节能控制理论与分析方法 173

5.2.1 常用控制方法 173

5.2.2 基本节能策略 177

思考题与习题 179

参考文献 179

第6章 数据中心节能规划设计与

标准 181

6.1 数据中心的能效指标 181

6.1.1 电能利用效率(PUE) 182

6.1.2 其他能效指标 184

6.1.3 日本的DPPE能效指标体系 186

6.2 数据中心空调系统设计标准 188

思考题与习题 193

参考文献 193

第7章 国内外典型数据中心的节能设计

思路及案例 194

7.1 设计中常见的问题及对策 194

7.2 我国数据中心节能设计案例分析 200

7.2.1 资兴市东江湖大数据产业园一期

新建机楼 200

7.2.2 中国移动通信集团湖南有限公司

核心机楼 206

7.2.3 中国联通呼和浩特云数据中心 208

7.2.4 阿里云千岛湖数据中心 212

7.2.5 中国联通绥化分公司数据中心 213

7.2.6 宁夏中卫奇虎360云计算数据

中心 216

思考题与习题 217

参考文献 217

第8章 高热密度数据中心设计 219

8.1 高热密度数据中心概况 219

8.2 高热密度数据中心散热解决方案 220

8.2.1 机房级冷却方案 221

8.2.2 机柜级冷却方案 223

8.2.3 服务器级液冷方案 226

8.3 小结 230

思考题与习题 230

参考文献 230