新基建：數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與設(shè)計(jì)

目錄
第1章 數(shù)據(jù)中心概述 1
1.1 數(shù)據(jù)中心的起源與定義 2
1.1.1 電報(bào)與電話的發(fā)明 2
1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)明 3
1.1.3 互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明 4
1.1.4 數(shù)據(jù)中心的興起 5
1.2 數(shù)據(jù)中心的功能演進(jìn) 7
1.3 數(shù)據(jù)中心建設(shè)基本內(nèi)容 9
1.4 數(shù)據(jù)中心建設(shè)原則與目標(biāo) 11
1.5 數(shù)據(jù)中心的基本現(xiàn)狀 14
1.5.1 困局之一：信息爆炸 15
1.5.2 困局之二：綠色與節(jié)能 16
1.5.3 困局之三：業(yè)務(wù)挑戰(zhàn) 18
1.6 數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)及其關(guān)注要點(diǎn) 18
1.7 本書重點(diǎn)研究內(nèi)容 19
第2章 綠色數(shù)據(jù)中心的評(píng)價(jià)指標(biāo) 20
2.1 數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構(gòu) 20
2.2 電能利用效率（PUE） 21
2.3 水利用效率（WUE） 25
2.4 碳利用效率（CUE） 27
第3章 數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)及物理模型 30
3.1 網(wǎng)絡(luò)的融合及其網(wǎng)絡(luò)模型 30
3.2 數(shù)據(jù)中心的物理模型 32
第4章 數(shù)據(jù)中心的可靠性/可用性模型 36
4.1 可靠性研究的發(fā)展 36
4.2 可靠性參數(shù) 37
4.3 可靠性與可用性分析 39
4.3.1 可靠性的特性 39
4.3.2 可靠性和可用性的分析方法 40
4.4 可用性參數(shù)計(jì)算 43
4.4.1 平均無故障時(shí)間計(jì)算 43
4.4.2 平均維修時(shí)間和修復(fù)率的計(jì)算 43
4.4.3 可用性與故障率和修復(fù)率的關(guān)系 44
4.5 系統(tǒng)可靠性模型 44
4.5.1 可靠性基本模型 44
4.5.2 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型 44
4.5.3 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型 45
4.5.4 混合系統(tǒng)的可靠性模型 46
4.6 數(shù)據(jù)中心可靠性/可用性模型 46
4.6.1 國家標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)可靠性/可用性的要求 47
4.6.2 美國數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)TIA 942對(duì)可靠性/可用性的要求 49
4.6.3 ANSI/BICSI 002—2014對(duì)可靠性/可用性的要求 52
4.6.4 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施可靠性模型 54
第5章 數(shù)據(jù)中心的能效模型 64
5.1 數(shù)據(jù)中心的能效定量評(píng)價(jià)指標(biāo) 64
5.2 數(shù)據(jù)中心的能效模型及其研究 65
5.2.1 IT設(shè)備的能耗研究 65
5.2.2 供配電系統(tǒng)的能耗研究及其PUE計(jì)算 69
5.2.3 制冷系統(tǒng)的能耗研究及其PUE計(jì)算 72
5.2.4 數(shù)據(jù)中心PUE測(cè)試方法 76
5.3 數(shù)據(jù)中心能效模型的進(jìn)一步研究 78
第6章 數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)模型 80
6.1 經(jīng)濟(jì)模型的基本概念 80
6.2 數(shù)據(jù)中心的成本與收益項(xiàng)目 80
6.2.1 數(shù)據(jù)中心的成本項(xiàng)目 80
6.2.2 數(shù)據(jù)中心的收益項(xiàng)目 81
6.3 數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)評(píng)估方法 82
6.3.1 數(shù)據(jù)中心總擁有成本法 82
6.3.2 數(shù)據(jù)中心投資回報(bào)法 83
第7章 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃 88
7.1 新一代數(shù)據(jù)中心容量規(guī)劃制約模型 89
7.1.1 IT規(guī)劃 89
7.1.2 供電 90
7.1.3 制冷 91
7.1.4 空間制約 93
7.2 新一代數(shù)據(jù)中心需求成長模型 93
7.3 新一代數(shù)據(jù)中心容量規(guī)劃關(guān)鍵支點(diǎn) 95
7.3.1 可用性支點(diǎn) 95
7.3.2 成本支點(diǎn) 96
7.3.3 綠色節(jié)能支點(diǎn) 97
7.3.4 功率密度支點(diǎn) 98
7.4 數(shù)據(jù)中心容量規(guī)劃的實(shí)施細(xì)則 98
第8章 數(shù)據(jù)中心的技術(shù)要求 100
8.1 數(shù)據(jù)中心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)概述 100
8.2 數(shù)據(jù)中心等級(jí)劃分 102
8.3 數(shù)據(jù)中心機(jī)房位置及設(shè)備布置 105
8.4 數(shù)據(jù)中心環(huán)境參量要求 107
8.5 數(shù)據(jù)中心建筑與結(jié)構(gòu) 112
8.6 數(shù)據(jù)中心空氣調(diào)節(jié) 116
8.7 數(shù)據(jù)中心電氣技術(shù) 117
8.8 數(shù)據(jù)中心電磁屏蔽 118
8.9 數(shù)據(jù)中心機(jī)房布線 118
8.10 數(shù)據(jù)中心機(jī)房監(jiān)控與安全防范 119
8.11 數(shù)據(jù)中心機(jī)房給水排水 119
8.12 數(shù)據(jù)中心機(jī)房消防 120
第9章 數(shù)據(jù)中心選址指南 121
9.1 數(shù)據(jù)中心選址基本要求 121
9.2 數(shù)據(jù)中心選址標(biāo)準(zhǔn) 121
9.3 數(shù)據(jù)中心選址的關(guān)聯(lián)因素 128
9.4 數(shù)據(jù)中心選址的新思考 129
第10章 數(shù)據(jù)中心裝飾裝修 132
10.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 132
10.2 裝飾裝修的主要功能 132
10.3 裝飾裝修的主要內(nèi)容及選材 136
10.4 工藝要求 142
第11章 數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng) 146
11.1 數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)概述 146
11.1.1 內(nèi)容約定 146
11.1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 151
11.1.3 數(shù)據(jù)中心對(duì)供配電系統(tǒng)的要求 151
11.1.4 數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的發(fā)展歷程 156
11.2 數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備及其電源系統(tǒng) 161
11.2.1 服務(wù)器的分類 162
11.2.2 服務(wù)器電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 165
11.2.3 服務(wù)器電源對(duì)于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)意義 167
11.3 數(shù)據(jù)中心高壓變配電系統(tǒng) 172
11.3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 172
11.3.2 電壓選擇 173
11.3.3 高壓系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式 175
11.3.4 高壓變配電系統(tǒng)主接線 178
11.3.5 高壓變配電系統(tǒng)配電網(wǎng)接線 183
11.3.6 高壓配電一次接線典型方案 185
11.3.7 不同規(guī)模數(shù)據(jù)中心的高壓變配電系統(tǒng)構(gòu)成 187
11.4 數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng) 188
11.4.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 189
11.4.2 柴油發(fā)電機(jī)組的原理、組成及分類 192
11.4.3 數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇 195
11.4.4 柴油發(fā)電機(jī)組與其負(fù)載匹配 198
11.5 數(shù)據(jù)中心ATSE系統(tǒng) 204
11.5.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 204
11.5.2 ATSE產(chǎn)品的定義及構(gòu)成 205
11.5.3 ATSE的分類 206
11.5.4 ATSE的切換 208
11.5.5 ATSE應(yīng)用中產(chǎn)生的問題 210
11.5.6 數(shù)據(jù)中心ATSE常見的組網(wǎng)形式 214
11.6 數(shù)據(jù)中心輸入低壓配電系統(tǒng) 216
11.6.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 216
11.6.2 低壓電器設(shè)備概述 217
11.6.3 低壓熔斷器 217
11.6.4 低壓隔離電器 220
11.6.5 低壓斷路器 221
11.6.6 低壓配電方式 229
11.6.7 低壓配電柜 230
11.7 數(shù)據(jù)中心UPS系統(tǒng)的分類﹑原理及供電方案 235
11.7.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 235
11.7.2 UPS的分類及定義 236
11.7.3 3種類型UPS的原理及特點(diǎn) 238
11.7.4 數(shù)據(jù)中心常用大容量UPS的內(nèi)部拓?fù)?242
11.7.5 數(shù)據(jù)中心UPS的供電方案 246
11.8 數(shù)據(jù)中心UPS的關(guān)鍵技術(shù)﹑關(guān)注熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì) 250
11.8.1 數(shù)據(jù)中心大容量UPS的關(guān)鍵技術(shù) 250
11.8.2 數(shù)據(jù)中心UPS的關(guān)注熱點(diǎn) 253
11.8.3 數(shù)據(jù)中心UPS的發(fā)展趨勢(shì) 265
11.9 數(shù)據(jù)中心UPS電池系統(tǒng) 270
11.9.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 270
11.9.2 數(shù)據(jù)中心UPS電池系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 270
11.9.3 數(shù)據(jù)中心UPS電池技術(shù)特性 274
11.9.4 數(shù)據(jù)中心UPS電池系統(tǒng)配置計(jì)算 279
11.10 數(shù)據(jù)中心UPS輸出配電系統(tǒng)和機(jī)架配電系統(tǒng) 280
11.10.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 280
11.10.2 UPS輸出配電系統(tǒng) 281
11.10.3 機(jī)架配電系統(tǒng) 285
11.11 數(shù)據(jù)中心高壓直流系統(tǒng) 289
11.11.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 289
11.11.2 數(shù)據(jù)中心的高壓直流之路 290
11.11.3 高壓直流技術(shù)優(yōu)勢(shì) 293
11.11.4 高壓直流系統(tǒng)特點(diǎn) 297
11.11.5 高壓直流電壓選擇標(biāo)準(zhǔn) 299
11.11.6 高壓直流系統(tǒng)組成 301
11.11.7 高壓直流系統(tǒng)設(shè)備配置 302
11.12 數(shù)據(jù)中心電力電纜選擇與設(shè)計(jì) 305
11.12.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 305
11.12.2 數(shù)據(jù)中心防火電纜綜述 305
11.12.3 數(shù)據(jù)中心防火電纜選擇與計(jì)算 311
第12章 數(shù)據(jù)中心機(jī)房防雷和接地系統(tǒng)設(shè)計(jì) 316
12.1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房防雷和接地系統(tǒng)的關(guān)系及系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)原則 316
12.2 雷電對(duì)電子設(shè)備的損害途徑及防護(hù)措施 318
12.3 數(shù)據(jù)機(jī)房防雷在建筑物防雷中的分類等級(jí) 319
12.4 數(shù)據(jù)機(jī)房防雷的具體措施 319
12.4.1 機(jī)房位置的設(shè)置 320
12.4.2 建筑物的防雷 320
12.4.3 SPD的選用 321
12.5 數(shù)據(jù)中心共用接地與單獨(dú)接地 322
12.6 數(shù)據(jù)中心UPS輸出端重復(fù)接地的探討 327
12.7 如何降低數(shù)據(jù)中心機(jī)房IT設(shè)備的零地電壓 333
第13章 數(shù)據(jù)中心的制冷 336
13.1 數(shù)據(jù)中心制冷的原因 336
13.1.1 數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的發(fā)展 336
13.1.2 數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求 337
13.1.3 數(shù)據(jù)中心不良環(huán)境對(duì)IT設(shè)備的危害 338
13.2 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 343
13.2.1 制冷技術(shù)發(fā)展歷史及應(yīng)用 343
13.2.2 基本名詞術(shù)語 344
13.2.3 熱力學(xué)基本定律及其制冷技術(shù)的應(yīng)用 349
13.2.4 制冷原理 353
13.2.5 制冷劑、載冷劑和潤滑油 359
13.2.6 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)常用壓縮機(jī)簡介 365
13.2.7 冷凝器 372
13.2.8 蒸發(fā)器 380
13.2.9 節(jié)流機(jī)構(gòu) 386
13.2.10 輔助設(shè)備 392
13.3 空調(diào)的分類 398
13.4 數(shù)據(jù)中心制冷空調(diào)的選擇 402
13.4.1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房的負(fù)荷特點(diǎn) 402
13.4.2 數(shù)據(jù)中心機(jī)房的環(huán)境要求 403
13.4.3 數(shù)據(jù)中心機(jī)房的環(huán)境參數(shù)對(duì)空調(diào)的要求 406
13.4.4 數(shù)據(jù)中心機(jī)房必須采用專用的機(jī)房空調(diào) 407
13.5 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算 411
13.5.1 數(shù)據(jù)中心冷負(fù)荷類型 411
13.5.2 數(shù)據(jù)中心冷負(fù)荷工程計(jì)算方法 412
13.6 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)常用方案 413
13.6.1 風(fēng)冷型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng) 414
13.6.2 冷凍水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng) 415
13.6.3 水冷型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng) 417
13.6.4 乙二醇冷卻型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng) 418
13.6.5 雙冷源型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng) 419
13.6.6 熱管式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng) 420
13.7 數(shù)據(jù)中心空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 422
13.7.1 送風(fēng)方式 423
13.7.2 數(shù)據(jù)中心氣流組織 426
13.7.3 數(shù)據(jù)中心設(shè)備布置 434
13.7.4 數(shù)據(jù)中心空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)核算 439
13.8 數(shù)據(jù)中心空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 439
13.8.1 數(shù)據(jù)中心空調(diào)水系統(tǒng)的分類與選擇 440
13.8.2 數(shù)據(jù)中心空調(diào)水系統(tǒng)的承壓設(shè)計(jì) 445
13.8.3 數(shù)據(jù)中心空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 447
13.9 數(shù)據(jù)中心高熱密度制冷系統(tǒng)簡介 454
13.9.1 高熱密度區(qū)域解決方式 455
13.9.2 局部熱點(diǎn)解決方式 456
13.9.3 高熱密度封閉機(jī)柜 457
13.9.4 其他高熱密度制冷方式 458
13.10 數(shù)據(jù)中心自然冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 459
13.10.1 自然冷卻的概念和分類 461
13.10.2 風(fēng)側(cè)自然冷卻 462
13.10.3 水側(cè)自然冷卻 465
13.11 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例分析 469
13.11.1 中小型數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 469
13.11.2 大型數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 470
13.11.3 高熱密度數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 471
13.11.4 數(shù)據(jù)中心自然冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 473
第14章 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的建設(shè) 479
14.1 綜合布線系統(tǒng)概述 479
14.1.1 綜合布線系統(tǒng)的定義 479
14.1.2 綜合布線系統(tǒng)的特點(diǎn) 480
14.1.3 綜合布線系統(tǒng)建設(shè)的常用標(biāo)準(zhǔn) 481
14.1.4 綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)成 481
14.2 綜合布線系統(tǒng)的通用設(shè)計(jì) 485
14.2.1 研究建筑物的功能 486
14.2.2 確定綜合布線系統(tǒng)的類型 486
14.2.3 確定綜合布線系統(tǒng)的等級(jí) 486
14.2.4 工作區(qū)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 486
14.2.5 配線子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 487
14.2.6 干線子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 492
14.2.7 設(shè)備間的設(shè)計(jì) 493
14.2.8 管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 493
14.2.9 建筑群子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 494
14.3 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)概述 494
14.3.1 數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的組成、等級(jí)及分類 494
14.3.2 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的空間構(gòu)成 496
14.3.3 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的支持空間構(gòu)成 498
14.4 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與規(guī)劃 499
14.4.1 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 500
14.4.2 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的規(guī)劃 504
14.5 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的產(chǎn)品選擇 507
14.5.1 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)各設(shè)備的具體作用 507
14.5.2 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)各設(shè)備的選擇 509
14.6 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 511
第15章 數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的建設(shè) 515
15.1 數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念 515
15.2 數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng) 519
15.2.1 消火栓系統(tǒng) 519
15.2.2 水噴淋系統(tǒng) 519
15.2.3 細(xì)水霧系統(tǒng) 520
15.2.4 氣體滅火系統(tǒng) 521
15.2.5 滅火器 522
15.3 數(shù)據(jù)中心火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 523
15.4 數(shù)據(jù)中心煙氣控制 523
第16章 數(shù)據(jù)中心的監(jiān)控與管理 525
16.1 數(shù)據(jù)中心監(jiān)控與管理系統(tǒng)概述 525
16.1.1 數(shù)據(jù)中心的監(jiān)控與管理系統(tǒng)的功能 525
16.1.2 數(shù)據(jù)中心監(jiān)控與管理系統(tǒng)的構(gòu)成 526
16.2 數(shù)據(jù)中心的IT資源的監(jiān)控與管理 527
16.2.1 數(shù)據(jù)中心的計(jì)算/網(wǎng)絡(luò)資源的管理 527
16.2.2 KVM管理系統(tǒng) 529
16.2.3 最優(yōu)IT運(yùn)維模式與數(shù)據(jù)中心管理 532
16.3 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控與管理 534
16.3.1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 535
16.3.2 數(shù)據(jù)中心的綜合安保系統(tǒng) 545
16.3.3 數(shù)據(jù)中心監(jiān)控中心系統(tǒng) 554
第17章 數(shù)據(jù)中心的評(píng)估 569
17.1 數(shù)據(jù)中心評(píng)估模型與標(biāo)準(zhǔn) 569
17.2 采用模型方法對(duì)數(shù)據(jù)中心評(píng)估實(shí)例 569
17.2.1 采用物理模型對(duì)數(shù)據(jù)中心評(píng)估 570
17.2.2 采用能效模型對(duì)數(shù)據(jù)中心評(píng)估 570
17.2.3 采用經(jīng)濟(jì)模型對(duì)數(shù)據(jù)中心評(píng)估 581
17.3 采用標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范方法對(duì)數(shù)據(jù)中心評(píng)估實(shí)例 585