數據中心節能技術與應用（簡體書）

針對數據中心高散熱量的現狀以及全年冷卻和安全的需求,需要構建具有冗餘、可靠、容錯、可擴展以及靈活等特點的系統服務於數據中心。本書綜合目前新產品新系統、新思路、新方法、新標準,並結合數據中心機房的具體情況,介紹數據中心的演變過程、傳熱過程、冷熱源設備及系統設計、末端設備、氣流組織、監控節能系統、節能規劃設計與標準,以及國內外典型數據中心的節能設計思路及案例等,以降低能耗和節約資源為目的,促進數據中心的建設實現可持續發展。本書也是作者多年來從事數據中心節能技術研究經驗的總結。本書可作為高校建築環境與能源應用工程專業的教材,也可供相關領域的從業人員(設計人員、設備研發人員、系統運維人員、管理人員)相關政府部門的工作人員等學習和參考。

目錄
前 言
第1章 概論 1
1.1 數據中心的前生今世 1
1.1.1 數據中心發展歷程 1
1.1.2 數據中心功能演進 4
1.2 國內外數據中心能耗現狀及問題 6
1.2.1 不同維度能耗現狀解析 6
1.2.2 存在的問題 9
1.3 國內外數據中心節能技術的發展 15
1.3.1 末端形式的節能技術 16
1.3.2 主機側節能技術 19
1.3.3 自然冷卻節能技術 24
1.3.4 被動式節能技術 26
1.3.5 數據中心節能技術的發展趨勢 28
思考題與習題 28
參考文獻 29
第2章 數據中心傳熱過程與負荷
計算 31
2.1 數據中心的典型佈局與傳熱分析 31
2.1.1 數據中心建設與分類 31
2.1.2 數據中心選址分析 32
2.1.3 數據中心機房功能分區及其
面積選取 34
2.1.4 數據中心機房典型送回風方式
佈局 35
2.1.5 數據中心各類設備的佈置原則 36
2.1.6 數據中心機房建築設計與佈局 40
2.1.7 數據中心傳熱分析 43
2.2 建築圍護結構的冷負荷計算 44
2.2.1 傳統通過圍護結構傳入熱量
的計算 44
2.2.2 傳統計算方法存在的問題 45
2.2.3 影響數據中心圍護結構保溫性
的因素 45
2.2.4 負荷模擬計算方法的選擇 47
2.2.5 DeST模型簡介及其與其他模型
的比較 48
2.2.6 基於DeST軟件的數據中心的全年
負荷及能耗模擬 49
2.3 IT及轉換設備熱負荷估算/數據中心發熱
設備的傳熱分析 52
2.3.1 數據中心發熱設備的構成 53
2.3.2 數據中心發熱設備發熱分析 53
2.3.3 數據中心發熱設備的發熱計算 64
2.4 新風及人體負荷計算 66
2.4.1 人體散熱量計算 66
2.4.2 新風冷負荷計算 66
2.4.3 人體散濕量計算 69
2.4.4 新風濕負荷計算 70
思考題與習題 70
參考文獻 70
第3章 數據中心機房側冷源設備及
系統設計 72
3.1 數據中心冷源系統介紹 72
3.1.1 機械製冷系統 72
3.1.2 自然冷源系統 74
3.1.3 分布式能源系統 74
3.2 製冷設備原理及性能 79
3.2.1 壓縮式製冷設備 79
3.2.2 換熱設備及輔助設備的原理
與性能 85
3.2.3 溴化鋰機組的原理與性能 87
3.3 製冷設備機組原理及性能 100
3.3.1 風冷型精密冷卻設備 100
3.3.2 水冷型直膨式冷卻機組 106
3.3.3 乙二醇自然冷型冷卻機組 108
3.3.4 冷凍水型冷卻機組 110
3.3.5 雙冷源主機設備 113
3.3.6 氟泵自然冷型冷卻機組 117
3.3.7 水側餘熱回收系統 121
3.3.8 蒸發冷卻空調機組 123
3.4 冷卻主機的性能評價 134
3.5 數據中心製冷節能技術模式及製冷方案
選擇邏輯 134
3.5.1 數據中心製冷節能技術模式 134
3.5.2 數據中心製冷方案選擇邏輯 137
思考題與習題 139
參考文獻 139
第4章 末端設備原理及氣流組織
評價 141
4.1 空氣側末端設備原理及性能 142
4.1.1 水冷櫃門空調 142
4.1.2 熱管背板空調 143
4.1.3 列間空調 148
4.1.4 機房精密空調 152
4.2 氣流組織的模擬仿真 153
4.2.1 數據中心建模 153
4.2.2 氣流控制方程 156
4.2.3 機架與服務器模型 160
4.3 數據中心氣流組織常用性能指標
及評價 163
4.3.1 機櫃冷卻指數 163
4.3.2 回風溫度指數 164
4.3.3 供熱指數與回熱指數 165
4.3.4 摻混指數 165
思考題與習題 166
參考文獻 166
第5章 數據中心的可視化監控節能
系統 168
5.1 控制原理簡介 168
5.1.1 基本概念 168
5.1.2 基本控制方式 169
5.1.3 系統的數學模型 169
5.1.4 系統方塊圖 170
5.1.5 控制性能指標 170
5.1.6 系統的分析方法 171
5.1.7 案例―――定風量系統的基本
控制 172
5.2 節能控制理論與分析方法 173
5.2.1 常用控制方法 173
5.2.2 基本節能策略 177
思考題與習題 179
參考文獻 179
第6章 數據中心節能規劃設計與
標準 181
6.1 數據中心的能效指標 181
6.1.1 電能利用效率(PUE) 182
6.1.2 其他能效指標 184
6.1.3 日本的DPPE能效指標體系 186
6.2 數據中心空調系統設計標準 188
思考題與習題 193
參考文獻 193
第7章 國內外典型數據中心的節能設計
思路及案例 194
7.1 設計中常見的問題及對策 194
7.2 我國數據中心節能設計案例分析 200
7.2.1 資興市東江湖大數據產業園一期
新建機樓 200
7.2.2 中國移動通信集團湖南有限公司
核心機樓 206
7.2.3 中國聯通呼和浩特雲數據中心 208
7.2.4 阿裡雲千島湖數據中心 212
7.2.5 中國聯通綏化分公司數據中心 213
7.2.6 寧夏中衛奇虎360雲計算數據
中心 216
思考題與習題 217
參考文獻 217
第8章 高熱密度數據中心設計 219
8.1 高熱密度數據中心概況 219
8.2 高熱密度數據中心散熱解決方案 220
8.2.1 機房級冷卻方案 221
8.2.2 機櫃級冷卻方案 223
8.2.3 服務器級液冷方案 226
8.3 小結 230
思考題與習題 230
參考文獻 230