第2版前言
第1版前言
第1章概論1
1.1數據中心的前世今生1
1.1.1數據中心發展歷程1
1.1.2數據中心功能演進5
1.2新基建數據中心發展趨勢7
1.2.1 數據中心的市場規模7
1.2.2數據中心的建設情況12
1.2.3數據中心單機櫃功率現狀分析與總體能效分析15
1.2.4數據中心所存在的問題19
1.2.5新基建數據中心技術路線25
1.2.6數據中心的冷卻技術趨勢26
1.2.7我國數據中心發展的相關政策35
1.3我國綠色數據中心的發展40
1.3.1綠色數據中心內涵與定義41
1.3.2政策支持推動綠色數據中心發展42
1.3.3我國綠色數據中心相關技術標準與主要內容43
1.3.4綠色數據中心發展趨勢48
思考題與習題48
參考文獻48
第2章數據中心傳熱過程、負荷計算與能耗模型51
2.1數據中心的典型布局與傳熱分析51
2.1.1數據中心建設與分類51
2.1.2數據中心選址分析52
2.1.3數據中心機房功能分區及其面積選取54
2.1.4數據中心機房典型送回風方式布局55
2.1.5數據中心各類設備的布置原則56
2.1.6數據中心機房建築設計與布局60
2.1.7數據中心傳熱分析63
2.2建築圍護結構的冷負荷計算64
2.2.1傳統通過圍護結構傳入熱量的計算64
2.2.2傳統計算方法存在的問題65
2.2.3影響數據中心圍護結構保溫性的因素66
2.2.4負荷模擬計算方法的選擇67
2.2.5DeST模型簡介及其與其他模型的比較68
2.2.6基於DeST軟件的數據中心的全年負荷及能耗模擬69
2.3新風及人體負荷計算73
2.3.1人體散熱量計算73
2.3.2新風冷負荷計算73
2.3.3人體散濕量計算74
2.3.4新風濕負荷計算76
2.4IT及轉換設備熱負荷估算與數據中心能耗模型77
2.4.1IT及轉換設備熱負荷估算77
2.4.2數據中心發熱設備發熱分析77
2.4.3數據中心發熱設備的發熱計算88
2.4.4數據中心能耗預測90
2.4.5數據中心能耗模型的建立91
2.4.6服務器的功耗模型 92
2.4.7空調繫統的能耗模型97
2.4.8數據中心能耗的宏觀預測102
思考題與習題105
參考文獻106
數據中心節能技術與應用第2版目錄第3章數據中心機房側冷源設備及繫統設計110
3.1數據中心冷源繫統介紹110
3.1.1機械制冷繫統112
3.1.2自然冷源繫統112
3.1.3分布式能源繫統113
3.2制冷設備原理與性能117
3.2.1壓縮式制冷設備117
3.2.2換熱設備及輔助設備的原理與性能123
3.2.3溴化鋰機組的原理與性能125
3.3制冷設備機組原理與性能137
3.3.1風冷型精密冷卻設備137
3.3.2水冷型直膨式冷卻機組144
3.3.3乙二醇自然冷型冷卻機組146
3.3.4冷凍水型冷卻機組148
3.3.5雙冷源主機設備151
3.3.6氟泵自然冷型冷卻機組155
3.3.7水側餘熱回收繫統158
3.3.8蒸發冷卻空調機組160
3.4回路熱管冷卻技術171
3.4.1回路熱管冷卻繫統思辨171
3.4.2重力型回路熱管176
3.4.3液泵輔助驅動回路熱管冷卻繫統179
3.4.4氣泵（壓縮機）驅動回路熱管冷卻繫統185
3.5冷卻主機的性能評價189
3.6數據中心制冷節能技術模式及制冷方案選擇邏輯190
3.6.1數據中心制冷節能技術模式190
3.6.2數據中心制冷方案選擇邏輯192
思考題與習題194
參考文獻195
第4章數據中心蒸發冷卻技術198
4.1蒸發冷卻技術原理198
4.1.1風側蒸發冷卻198
4.1.2水側蒸發冷卻200
4.2蒸發冷卻換熱器202
4.2.1直接蒸發冷卻器202
4.2.2間接蒸發冷卻器204
4.3蒸發冷卻技術設備性能評價208
4.3.1直接蒸發冷卻空調機組208
4.3.2間接蒸發冷卻空調機組209
4.3.3蒸發冷卻冷水機組211
4.4數據中心蒸發冷卻繫統應用形式212
4.4.1數據中心用直接蒸發冷卻212
4.4.2數據中心用間接蒸發冷卻214
4.4.3數據中心用空氣-水蒸發冷卻218
4.4.4數據中心用蒸發冷卻散熱繫統222
思考題與習題224
參考文獻225
第5章末端設備原理及氣流組織評價226
5.1空氣側末端設備原理及性能227
5.1.1水冷櫃門空調227
5.1.2背板空調228
5.1.3列間空調235
5.1.4機房精密空調239
5.2氣流組織的模擬仿真239
5.2.1數據中心建模239
5.2.2氣流控制方程242
5.2.3機架與服務器模型246
5.3數據中心氣流組織常用性能指標及評價250
5.3.1機櫃冷卻指數251
5.3.2回風溫度指數251
5.3.3供熱指數與回熱指數252
5.3.4摻混指數253
5.4數值仿真在數據中心的應用253
5.4.1數值仿真技術概述253
5.4.2基於數值仿真技術的數據中心熱管理255
5.4.3基於數值仿真技術的室內應用場景259
5.4.4基於數值仿真技術的室外應用場景269
5.4.5基於數值仿真技術的空調故障停機分析273
5.4.6數值仿真應用趨勢277
思考題與習題282
參考文獻282
第6章數據中心的可視化監控節能繫統285
6.1控制原理簡介285
6.1.1基本概念285
6.1.2基本控制方式286
6.1.3繫統的數學模型286
6.1.4繫統方塊圖287
6.1.5控制性能指標287
6.1.6繫統的分析方法288
6.1.7案例——定風量繫統的基本控制289
6.2節能控制理論與分析方法290
6.2.1常用控制方法291
6.2.2基本節能策略294
6.3數據中心高壓直流繫統296
6.3.1數據中心電源繫統方案296
6.3.2數據中心高壓直流繫統的設計對比298
6.3.3數據中心高壓直流繫統的應用301
6.4數據中心空調繫統典型故障簡介301
6.4.1數據中心空調繫統故障種類301

隨著信息技術的發展，物聯網、雲計算、大數據、人工智能、5G 及區塊鏈技術迅速發展，電子商務、視頻、遊戲等行業客戶需求持續穩定增長，人與人之間的信息交流呈現圖文、視化形式。2020 年 3 月我國政府進一步強調，加快數據中心等新型基礎設施建設進度。我國數據中心呈現穩定高速的增長。另外，《“十三五”國家信息化規劃》指出：到 2018 年，新建大型雲計算數據中心電能使用效率（PUE）值不高於 1.5；到 2020 年，形成具有國際競爭力的雲計算和物聯網產業體繫，新建大型雲計算數據中心 PUE 值不高於1.4。數據中心的快速發展和其數量規模的不斷壯大將會引起巨大的能源消耗，如何提高數據中心的能效，實現數據中心走向高效、清潔、循環的綠色發展道路，保障數據中心持續健康發展成為相關研究人員的研究重點。
為了進一步總結數據中心相關安全和節能技術的發展現狀，由來自高校、科研機構、設計院及企業的專家、學者組成的編寫班子編寫了《數據中心節能技術與應用》第2版，本版吸收了第1版的經典之處，修正了存在的問題，更加全面地總結了碳達峰、碳中和背景下我國數據中心及綠色低碳數據中心的發展現狀、發展趨勢、能耗問題、高效冷卻設備、氣流組織、監控節能繫統、規劃設計與標準、節能案例及5G機房設計等，以滿足相關專業學生、相關領域的設計人員、設備研發人員、繫統運維人員、管理人員，以及相關政府部門的工作人員等學習、建設運營和決策參考的需求。
第2版的修訂內容主要有：第1章新增我國數據中心的發展現狀與趨勢及我國綠色低碳數據中心發展的主要內容；第2章對第1版內容進行了升華，對數據中心能耗模型做了全新的介紹；第3章保留了第1版的經典之處，並對回路熱管冷卻技術的基本原理、重力型回路熱管、液泵輔助驅動回路熱管、氣泵（壓縮機）驅動回路熱管冷卻繫統做了詳細介紹；新增了第4章內容，對數據中心蒸發冷卻技術的原理、換熱器類型、設備性能評價及繫統應用形式進行了介紹；第5章新增面向建築設計的BIM技術、面向環境控制的CFD技術與面向繫統和建築設備的能耗模擬技術的應用；第6章新增數據中心空調繫統故障的種類、故障的基本概念以及故障檢測與診斷的方法；第8章新增國家超級計算鄭州中心、騰訊天津數據中心、華為智能預制模塊化數據中心及海底數據中心的案例分析，為相關企業提供參考；第9章新增5G的供電技術和供冷技術的特點、設計理念、方式以及案例分析。
本書分為9章，第1章由張泉、鄭宏、黃翔 、李國柱、劉金祥、凌麗完成；第2章由張泉、白雪蓮完成；第3章由李震、彭少華、袁曉東、張泉、邵雙全、周峰、馬國遠完成；第4章由黃翔完成，第5章由翟志強、王輔仁、彭少華、廖曙光、黃鼕梅、李楠完成；第6章由餘躍濱、黃公勝、趙陽完成；第7章由夏春華、吳曉暉、熊紹東完成；第8章由羅志剛、凌麗、康楠、黃翔、李典林、何波、何繼盛、李震完成；第9章由李震、陳旭、張泉、王未完成。
本書的編寫得到了國家重點研發項目（項目號：2018YFE0111200、2016YFB0601600）、國家自然科學基金（項目號：51878254）、湖南省重點領域研發計劃（2020WK2012）及湖南省高新技術產業科技創新引領計劃（2020GK4057）資助，同時對參加本書部分編寫整理工作的湖南大學研究生團隊、重慶大學研究生金超強和西安工程大學研究生金洋帆表示感謝。
由於時間倉促，錯誤在所難免，希望廣大讀者與同行專家批評指正，便於再版時修正。

張泉 李震