新基建：數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與設計

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 電報與電話的發(fā)明 2
1.1.2 計算機的發(fā)明 3
1.1.3 互聯(lián)網的發(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 7
1.3 數(shù)據(jù)中心建設基本內容 9
1.4 數(shù)據(jù)中心建設原則與目標 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)務挑戰(zhàn) 18
1.6 數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢及其關注要點 18
1.7 本書重點研究內容 19
第2章 綠色數(shù)據(jù)中心的評價指標 20
2.1 數(shù)據(jù)中心能耗結構 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)中心的網絡及物理模型 30
3.1 網絡的融合及其網絡模型 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)計算 43
4.4.1 平均無故障時間計算 43
4.4.2 平均維修時間和修復率的計算 43
4.4.3 可用性與故障率和修復率的關系 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 國家標準《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》對可靠性/可用性的要求 47
4.6.2 美國數(shù)據(jù)中心標準TIA 942對可靠性/可用性的要求 49
4.6.3 ANSI/BICSI 002—2014對可靠性/可用性的要求 52
4.6.4 數(shù)據(jù)中心基礎設施可靠性模型 54
第5章 數(shù)據(jù)中心的能效模型 64
5.1 數(shù)據(jù)中心的能效定量評價指標 64
5.2 數(shù)據(jù)中心的能效模型及其研究 65
5.2.1 IT設備的能耗研究 65
5.2.2 供配電系統(tǒng)的能耗研究及其PUE計算 69
5.2.3 制冷系統(tǒng)的能耗研究及其PUE計算 72
5.2.4 數(shù)據(jù)中心PUE測試方法 76
5.3 數(shù)據(jù)中心能效模型的進一步研究 78
第6章 數(shù)據(jù)中心的經濟模型 80
6.1 經濟模型的基本概念 80
6.2 數(shù)據(jù)中心的成本與收益項目 80
6.2.1 數(shù)據(jù)中心的成本項目 80
6.2.2 數(shù)據(jù)中心的收益項目 81
6.3 數(shù)據(jù)中心的經濟評估方法 82
6.3.1 數(shù)據(jù)中心總擁有成本法 82
6.3.2 數(shù)據(jù)中心投資回報法 83
第7章 數(shù)據(jù)中心基礎設施規(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)劃關鍵支點 95
7.3.1 可用性支點 95
7.3.2 成本支點 96
7.3.3 綠色節(jié)能支點 97
7.3.4 功率密度支點 98
7.4 數(shù)據(jù)中心容量規(guī)劃的實施細則 98
第8章 數(shù)據(jù)中心的技術要求 100
8.1 數(shù)據(jù)中心技術標準概述 100
8.2 數(shù)據(jù)中心等級劃分 102
8.3 數(shù)據(jù)中心機房位置及設備布置 105
8.4 數(shù)據(jù)中心環(huán)境參量要求 107
8.5 數(shù)據(jù)中心建筑與結構 112
8.6 數(shù)據(jù)中心空氣調節(jié) 116
8.7 數(shù)據(jù)中心電氣技術 117
8.8 數(shù)據(jù)中心電磁屏蔽 118
8.9 數(shù)據(jù)中心機房布線 118
8.10 數(shù)據(jù)中心機房監(jiān)控與安全防范 119
8.11 數(shù)據(jù)中心機房給水排水 119
8.12 數(shù)據(jù)中心機房消防 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)中心選址標準 121
9.3 數(shù)據(jù)中心選址的關聯(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 設計依據(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 內容約定 146
11.1.2 設計標準 151
11.1.3 數(shù)據(jù)中心對供配電系統(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設備及其電源系統(tǒng) 161
11.2.1 服務器的分類 162
11.2.2 服務器電源系統(tǒng)標準 165
11.2.3 服務器電源對于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設計的基礎意義 167
11.3 數(shù)據(jù)中心高壓變配電系統(tǒng) 172
11.3.1 設計標準 172
11.3.2 電壓選擇 173
11.3.3 高壓系統(tǒng)中性點運行方式 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)構成 187
11.4 數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機組系統(tǒng) 188
11.4.1 設計標準 189
11.4.2 柴油發(fā)電機組的原理、組成及分類 192
11.4.3 數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機組容量選擇 195
11.4.4 柴油發(fā)電機組與其負載匹配 198
11.5 數(shù)據(jù)中心ATSE系統(tǒng) 204
11.5.1 設計標準 204
11.5.2 ATSE產品的定義及構成 205
11.5.3 ATSE的分類 206
11.5.4 ATSE的切換 208
11.5.5 ATSE應用中產生的問題 210
11.5.6 數(shù)據(jù)中心ATSE常見的組網形式 214
11.6 數(shù)據(jù)中心輸入低壓配電系統(tǒng) 216
11.6.1 設計標準 216
11.6.2 低壓電器設備概述 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 設計標準 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 238
11.7.4 數(shù)據(jù)中心常用大容量UPS的內部拓撲 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的關鍵技術﹑關注熱點及發(fā)展趨勢 250
11.8.1 數(shù)據(jù)中心大容量UPS的關鍵技術 250
11.8.2 數(shù)據(jù)中心UPS的關注熱點 253
11.8.3 數(shù)據(jù)中心UPS的發(fā)展趨勢 265
11.9 數(shù)據(jù)中心UPS電池系統(tǒng) 270
11.9.1 設計標準 270
11.9.2 數(shù)據(jù)中心UPS電池系統(tǒng)基礎知識 270
11.9.3 數(shù)據(jù)中心UPS電池技術特性 274
11.9.4 數(shù)據(jù)中心UPS電池系統(tǒng)配置計算 279
11.10 數(shù)據(jù)中心UPS輸出配電系統(tǒng)和機架配電系統(tǒng) 280
11.10.1 設計標準 280
11.10.2 UPS輸出配電系統(tǒng) 281
11.10.3 機架配電系統(tǒng) 285
11.11 數(shù)據(jù)中心高壓直流系統(tǒng) 289
11.11.1 設計標準 289
11.11.2 數(shù)據(jù)中心的高壓直流之路 290
11.11.3 高壓直流技術優(yōu)勢 293
11.11.4 高壓直流系統(tǒng)特點 297
11.11.5 高壓直流電壓選擇標準 299
11.11.6 高壓直流系統(tǒng)組成 301
11.11.7 高壓直流系統(tǒng)設備配置 302
11.12 數(shù)據(jù)中心電力電纜選擇與設計 305
11.12.1 設計標準 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算 311
第12章 數(shù)據(jù)中心機房防雷和接地系統(tǒng)設計 316
12.1 數(shù)據(jù)中心機房防雷和接地系統(tǒng)的關系及系統(tǒng)設計依據(jù)、設計原則 316
12.2 雷電對電子設備的損害途徑及防護措施 318
12.3 數(shù)據(jù)機房防雷在建筑物防雷中的分類等級 319
12.4 數(shù)據(jù)機房防雷的具體措施 319
12.4.1 機房位置的設置 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接地 322
12.6 數(shù)據(jù)中心UPS輸出端重復接地的探討 327
12.7 如何降低數(shù)據(jù)中心機房IT設備的零地電壓 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設備的發(fā)展 336
13.1.2 數(shù)據(jù)中心IT設備對環(huán)境的要求 337
13.1.3 數(shù)據(jù)中心不良環(huán)境對IT設備的危害 338
13.2 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)基礎知識 343
13.2.1 制冷技術發(fā)展歷史及應用 343
13.2.2 基本名詞術語 344
13.2.3 熱力學基本定律及其制冷技術的應用 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)流機構 386
13.2.10 輔助設備 392
13.3 空調的分類 398
13.4 數(shù)據(jù)中心制冷空調的選擇 402
13.4.1 數(shù)據(jù)中心機房的負荷特點 402
13.4.2 數(shù)據(jù)中心機房的環(huán)境要求 403
13.4.3 數(shù)據(jù)中心機房的環(huán)境參數(shù)對空調的要求 406
13.4.4 數(shù)據(jù)中心機房必須采用專用的機房空調 407
13.5 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)負荷計算 411
13.5.1 數(shù)據(jù)中心冷負荷類型 411
13.5.2 數(shù)據(jù)中心冷負荷工程計算方法 412
13.6 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)常用方案 413
13.6.1 風冷型機房空調系統(tǒng) 414
13.6.2 冷凍水型機房空調系統(tǒng) 415
13.6.3 水冷型機房空調系統(tǒng) 417
13.6.4 乙二醇冷卻型機房空調系統(tǒng) 418
13.6.5 雙冷源型機房空調系統(tǒng) 419
13.6.6 熱管式機房空調系統(tǒng) 420
13.7 數(shù)據(jù)中心空調風系統(tǒng)設計 422
13.7.1 送風方式 423
13.7.2 數(shù)據(jù)中心氣流組織 426
13.7.3 數(shù)據(jù)中心設備布置 434
13.7.4 數(shù)據(jù)中心空調風系統(tǒng)設計核算 439
13.8 數(shù)據(jù)中心空調水系統(tǒng)設計 439
13.8.1 數(shù)據(jù)中心空調水系統(tǒng)的分類與選擇 440
13.8.2 數(shù)據(jù)中心空調水系統(tǒng)的承壓設計 445
13.8.3 數(shù)據(jù)中心空調水系統(tǒng)的設計與計算 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 局部熱點解決方式 456
13.9.3 高熱密度封閉機柜 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)設計 459
13.10.1 自然冷卻的概念和分類 461
13.10.2 風側自然冷卻 462
13.10.3 水側自然冷卻 465
13.11 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)設計實例分析 469
13.11.1 中小型數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)設計實例 469
13.11.2 大型數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)設計實例 470
13.11.3 高熱密度數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)設計實例 471
13.11.4 數(shù)據(jù)中心自然冷卻系統(tǒng)設計實例 473
第14章 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的建設 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 480
14.1.3 綜合布線系統(tǒng)建設的常用標準 481
14.1.4 綜合布線系統(tǒng)的構成 481
14.2 綜合布線系統(tǒng)的通用設計 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 486
14.2.4 工作區(qū)子系統(tǒng)的設計 486
14.2.5 配線子系統(tǒng)的設計 487
14.2.6 干線子系統(tǒng)的設計 492
14.2.7 設備間的設計 493
14.2.8 管理子系統(tǒng)的設計 493
14.2.9 建筑群子系統(tǒng)的設計 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、等級及分類 494
14.3.2 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的空間構成 496
14.3.3 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的支持空間構成 498
14.4 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的拓撲結構與規(guī)劃 499
14.4.1 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的拓撲結構 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)的產品選擇 507
14.5.1 數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)各設備的具體作用 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 511
第15章 數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的建設 515
15.1 數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的設計理念 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)中心火災自動報警系統(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)中心的計算/網絡資源的管理 527
16.2.2 KVM管理系統(tǒng) 529
16.2.3 最優(yōu)IT運維模式與數(shù)據(jù)中心管理 532
16.3 數(shù)據(jù)中心基礎設施的監(jiān)控與管理 534
16.3.1 數(shù)據(jù)中心機房動力環(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)中心的評估 569
17.1 數(shù)據(jù)中心評估模型與標準 569
17.2 采用模型方法對數(shù)據(jù)中心評估實例 569
17.2.1 采用物理模型對數(shù)據(jù)中心評估 570
17.2.2 采用能效模型對數(shù)據(jù)中心評估 570
17.2.3 采用經濟模型對數(shù)據(jù)中心評估 581
17.3 采用標準/規(guī)范方法對數(shù)據(jù)中心評估實例 585