前言

数据中心经历了40多年的发展历程，在IT技术进步和数据中心在企业和部门中的重要性不断提高的驱动下，其变化和发展日新月异。今天，覆盖全球的Internet实际上是在无数数据中心支持下运转的，数据中心已经成为像交通、能源一样的经济基础设施。

人们对新一代数据中心的关注可以归结为两个方面：一是如何认识新一代数据中心，即新一代数据中心的概念模型和设计思想；二是如何建设新一代数据中心，即建设新一代数据中心的核心技术和实施步骤。新一代数据中心的基本特征可归结为模块化的标准基础设施、虚拟化资源与环境、自动化远程管理、快速的可扩展能力、节能与节省空间、高设备资源利用率和高可用性冗余设计。当前IT技术进步对数据中心基础设施提出的严峻挑战突出表现在三个方面：业务连续性和灾难恢复性的挑战；功率密度和热量管理方面的挑战；能耗和昂贵运营费用方面的挑战。人们越来越清楚地看到，当前的数据中心在这些挑战面前面临着难以逾越的困难，作为数据中心的基础设施陆续暴露出许多重大欠缺和问题，企业和机构必须采用创新的途径改造基础设施。数据中心技术正处在革命性的变化过程中，这种变化并非简单的数量增加和规模变大，更重要的则是体现在数据中心规划设计理念的变化和新技术、新产品的应用上。

本书重点内容之一是从发展的角度阐明了数据中心基础设施设计建造中一些新的概念和新的设计理念产生的必然性和重要性，并把这些新的概念和新的理念用于新技术、新产品的应用和对整个数据中心各个子系统的规划、方案设计、设备选用和安装维护的叙述中。

这些新的概念和新的理念包括：以数据中心价值概念阐述可用性、适应性和总拥有成本所涵盖的内容以及对数据中心建设的重要性，提高可用性、适应性和降低总拥有成本是提高数据中心价值的三大核心要素；提出了模块化概念、系统模块化设计理念，以及标准化模块化在数据中心规划设计中的重要性，“系统模块化设计”观念在行业中已上升到一个新的高度，成为一种富有创造性和突出战略意义的设计哲学；供电系统设计理念的变化，概括起来有“研究工作从单台设备向整个供电系统变化”、“对系统可靠性的研究向可用性研究变化”、“提高供电系统的适应性”、“集成一体化设计理念”、“系统模块化设计成为供电系统设计的基本原则”五个方面，这些变化反映了数据中心供电系统技术进步的进程，并全面指导着供电系统的规划、方案设计、产品技术进步、设备选型、安装与维护管理的全过程；在解决高密度IT设备和机架热量管理这一挑战的驱动下，制冷系统设计理念发生了革命性的变化，面对数据中心传统的“房间制冷”遇到的诸多问题，新的设计理念可概括为“把负载设备产生的热量有效地带走，保证IT设备有一个理想的工作环境”。新的设计理念不再强调机房的环境温度，而是提出“机架定位单元”概念。新的设计理念和技术的关键是：保证IT设备进风和出风温度；保证机架气流组织畅通；提高冷、热空气在IT设备和机架中的交换效率。

本书重点内容之二是对数据中心和各个子系统的规划设计做了较全面的论述。规划设计是数据中心建设最重要的环节，决定着整个数据中心的性质、商业需求目标、规模、近期和远期升级扩展计划、可用性级别、能源效率预期目标。规划设计指导和规定了数据中心建设的整个过程，实际上对设备选型、施工安装和运行维护等都做了严格、明确的要求和规定。人们已经清醒地认识到，规划设计错误的代价是昂贵的、灾难性的，未满足功能设计要求意味着建了一个业主不需要的数据中心。

当代的数据中心要在设计建造之前做好规划，所以遇到了很多新的没有经验可借鉴和无章可循的问题，诸如如何准确地预测未来的需要；如何确定数据中心的建设规模；在设计过程中如何恰当地考虑灵活性和可扩展性；如何确定投资和运营总成本；如何确定数据中心功率密度等。在做规划设计时，特别要避免过早强调硬件设备的选用，因为这会使项目陷入冗长的技术讨论中，而通常按照旧方法建造的数据中心只能支持旧技术，并得出旧的结果。所以本书在总结过去经验的基础上，提出了一个详细且清晰的数据中心规划设计流程。

本书重点内容之三是用较大的篇幅介绍了与数据中心基础设施有关的新技术、新产品。新技术、新产品是数据中心技术发展的基础，包括无输出变压器UPS、模块化UPS、直流输出UPS、Delta变换UPS、改善机房热量管理的就近制冷技术、冷热通道封闭技术等。这些新技术、新产品在提高可用性、提高效率、降低成本、减小体积和重量、改善系统配置能力等方面都显示出不同程度的优势。模块化UPS是最高级别的系统模块化设计产品，其功能包括了集成的冗余并机系统和模块化修复技术；无输出变压器UPS在很大程度上改善了传统带输出变压器UPS的性能，代表了UPS电路技术的发展方向，是在不久的将来传统的带输出变压器UPS的替代产品；Delta变换UPS则代表了传统UPS电路技术的最高水平；直流输出UPS可从根本上打破传统的UPS供电系统可靠性难以提高的局面，在效率、体积、重量、成本、系统配置、标准化等方面也可以得到大幅度的改善和提高，是传统UPS和UPS供电系统的革命性的变化，虽然产品研制成熟和推广使用尚有一个较长的时间，但它预示着数据中心不停电供电系统的未来；改善机房热量管理的就近制冷和冷热通道封闭等技术已经在数据中心局部高密度机架中使用，可将机架功率密度从常规的2kW提高到5kW直至20kW，为解决未来更高密度数据中心的热量管理问题展示了乐观的前景。

本书重点内容之四是对数据中心及其各主要的子系统的方案设计、设备选用、安装与维护使用做了详细的介绍，使这些资料具有很强的可操作性。包括规划设计阶段的规划设计程序、建设规模的确定、数据中心选址、可持续发展能力评估、可用性评估、经济性评估、可服务性评估等；供电系统的各种设备的工作原理、性能指标、选用办法、安装和维护注意事项；供电方案的配置原则、容量的确定、各种供电方案的配置方法和功能比较、蓄电池的选用原则和容量的计算、发电机的配置方法和容量选择、各级配电级联保护关系和断路器的选择、各级功率线缆的规格的确定等；制冷系统的总热负荷的估算、机架布局和设备分布原则、空气送风口与回风口设计、水冷机组的安装、空调机组维护及故障的排除、提高制冷效果的一般性措施、高密度机架和机架群的制冷措施、制冷效果的勘测与维护工作等；机房建设阶段的供配电和制冷系统设备的布局设计与安装、地线系统铺设、电池的安装与维护、机房室内装修、高架活动地板、机房防雷系统、机房消防系统等。

本书在撰写过程中得到了沈卫东（曙光信息产业有限公司基础设施产品总监）、黄群冀（科技通机房公司总经理）、张永平（施耐德公司数据中心解决方案中心经理）和石葆春（施耐德公司数据中心售前技术支持部经理）的支持，提供了宝贵的参考资料，在此表示衷心的感谢。

参加本书编写的还有中达电通股份有限公司关键基础架构产品处的叶新平、戴林华、刘蔚敏、郑强、刘志华、高存智、李南、郭利臣、刘铭、李志国等人。

编著者