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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UPS115

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UPS148

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