E-BOOK 数据中心暖通系统运维

数据中心暖通系统运维

中文暂无

出版社: 清华大学出版社
出版日期: 2023-05-01
页数: 390 页
评分: 8.9 / 10

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编辑推荐

1．本书紧密围绕培养合格的数据中心暖通系统运维人员所需的知识与技能展开；
2．内容由浅入深，不仅涉及空气调节理论、热力学定律、制冷原理、常见制冷系统组成及工作原理等，还涉及数据中心暖通系统的空调机组、风系统和水系统等组成与工作原理等；
3．本书阅读门槛低，讲解通俗易懂，科普式讲解适合零基础读者。

内容简介

本书为有志于从事数据中心暖通系统运维工作的人员提供了必需的入门知识。本书遵循由浅
入深的原则，首先以“零基础”视角系统介绍了暖通系统运维人员的入门基础理论知识，主
要包括空气调节理论、热力学定律、制冷原理、常见制冷系统组成及各部件工作原理，这些构成
了本书的重点内容。随后本书以数据中心暖通系统为聚焦点，介绍了数据中心暖通系统的常见组
成方式、各部分工作原理，其中针对数据中心暖通系统的空调机组、风系统、水系统等进行了比
较详细的介绍。后为了开阔读者视野、激发读者兴趣，书中涉及了一些数据中心暖通系统设计
方面的内容。
本书适用于从事数据中心暖通系统运维工作的初学者以及对数据中心暖通系统感兴趣的
人士。

目　　录

第1章　导论 1
1.1　暖通系统概述 1
1.2　数据中心暖通空调系统典型组成形式 2
1.2.1　由风冷机房精密空调机组组成 2
1.2.2　由水冷冷水机组和通冷冻水型机房精密空调组成 3
1.2.3　由间接蒸发冷却式空调机组组成 3
1.3　暖通系统在数据中心中的作用 4
第2章　暖通基础知识 6
2.1　暖通空调及制冷技术的发展历史 6
2.2　制冷技术的应用领域 7
2.3　湿空气的物理性质 8
2.4　暖通基本术语 8
2.5　湿空气的焓湿图及应用 14
2.5.1　利用焓湿图求空气的湿球温度 15

第1章　导论 1
1.1　暖通系统概述 1
1.2　数据中心暖通空调系统典型组成形式 2
1.2.1　由风冷机房精密空调机组组成 2
1.2.2　由水冷冷水机组和通冷冻水型机房精密空调组成 3
1.2.3　由间接蒸发冷却式空调机组组成 3
1.3　暖通系统在数据中心中的作用 4
第2章　暖通基础知识 6
2.1　暖通空调及制冷技术的发展历史 6
2.2　制冷技术的应用领域 7
2.3　湿空气的物理性质 8
2.4　暖通基本术语 8
2.5　湿空气的焓湿图及应用 14
2.5.1　利用焓湿图求空气的湿球温度 15
2.5.2　干式冷却过程在焓湿图上的表示 15
2.5.3　减湿冷却过程在焓湿图上的表示 15
2.5.4　加热过程在焓湿图上的表示 16
2.5.5　等焓加湿过程在焓湿图上的表示 16
2.6　空气环境对数据中心的影响 17
2.6.1　数据中心IT设备的特点 17
2.6.2　不良空气环境对数据中心IT设备的危害 19
2.7　热力学基本定律及其在制冷技术中的应用 23
2.7.1　热力学定律 23
2.7.2　热力学第二定律 24
2.7.3　热力学第三定律 25
2.8　蒸气压缩式制冷原理 25
2.8.1　制冷剂的状态及相关术语 26
2.8.2　制冷剂的压-焓图 29
2.8.3　制冷系统中制冷剂的状态变化 30
2.9　制冷剂、载冷剂和润滑油 33
2.9.1　制冷剂 33
2.9.2　载冷剂 36
2.9.3　压缩机润滑油 38
2.10　常见制冷方法 39
2.10.1　常见制冷方法与原理 39
2.10.2　常用蒸气制冷方法与原理 41
2.11　数据中心制冷系统常用压缩机简介 44
2.11.1　往复式活塞压缩机 45
2.11.2　涡旋式压缩机 47
2.11.3　数码涡旋式压缩机 48
2.11.4　螺杆式压缩机 48
2.11.5　离心式压缩机 50
2.12　冷凝器 51
2.12.1　冷凝器的传热原理 51
2.12.2　冷凝器的种类及特点53
2.13　蒸发器 59
2.13.1　卧式蒸发器 59
2.13.2　冷却排管 61
2.13.3　冷风机（空气冷却器） 62
2.14　节流机构 64
2.14.1　手动节流阀 64
2.14.2　浮球节流阀 65
2.14.3　热力膨胀阀 65
2.14.4　毛细管 68
2.15　制冷系统辅助设备 70
2.15.1　油分离器 70
2.15.2　集油器 72
2.15.3　空气分离器 72
2.15.4　中间冷却器 72
2.15.5　储液器 72
2.15.6　电磁阀、单向阀、针阀 73
2.15.7　压力开关 73
2.15.8　视液镜 74
2.15.9　电加热器 74
2.15.10　温度继电器 74
2.15.11　干燥过滤器 74
2.15.12　风扇调速器 75
2.15.13　漏水告警器、烟雾告警器、火灾告警器 75
2.15.14　板式换热器 76
第3章　空调的分类及各类空调简介 77
3.1　空调常见分类 77
3.1.1　根据空调冷（热）源分类 77
3.1.2　根据空气处理设备的设置情况分类 77
3.1.3　按负担室内空调负荷所用的介质分类 79
3.1.4　根据集中系统处理的空气来源分类 80
3.1.5　按照使用目的分类 80
3.1.6　按送风速度分类 81
3.2　多联机空调介绍 81
3.3　机房精密空调介绍 82
3.4　氟泵式制冷节能型空调机组 83
第４章　机房精密空调的使用与维护 84
4.1　数据中心机房的负荷特点 84
4.2　数据中心机房的环境特点及相关国标 84
4.3　数据中心机房的环境参数对空调的要求 86
4.4　数据中心机房采用机房精密空调的必要性 87
4.5　风冷直膨式机房精密空调的系统结构及维护保养要点 90
4.5.1　框架系统 91
4.5.2　送风系统 92
4.5.3　制冷系统 93
4.5.4　电加热系统 93
4.5.5　加湿系统 94
4.5.6　控制系统 95
4.6　风冷直膨式机房精密空调的送回风系统 96
4.6.1　送风系统的布置 96
4.6.2　机房的构造及气流组织方式 96
4.6.3　风道系统的组成 96
4.6.4　风机风量的调节 97
4.7　风冷直膨式机房精密空调加热装置 97
4.8　风冷直膨式机房精密空调加湿装置 97
4.8.1　电加湿罐 97
4.8.2　远红外加湿器 98
4.9　风冷直膨式机房精密空调控制系统 98
4.9.1　常见功能介绍 98
4.9.2　通过机组本地用户终端进行的操作 99
4.10　风冷直膨式机房精密空调安装调试方法及注意事项 100
4.10.1　场地准备 100
4.10.2　精密空调的安装 100
4.10.3　精密空调的调试 101
4.11　风冷直膨式机房精密空调的管理维护及保养 102
4.11.1　管理及其准则 102
4.11.2　管理工作的基本内容 102
4.11.3　日常维护保养的内容及实施周期 103
4.12　风冷直膨式机房精密空调一般故障的判断及排除 104
4.12.1　控制系统故障原因及排除方法 104
4.12.2　风道故障报警的原因及排除方法 105
4.12.3　制冷系统故障原因及排除方法 105
4.12.4　加热故障报警的原因及排除方法 108
4.12.5　加湿故障报警的原因及排除方法 108
4.12.6　故障快速判断速查表 109
4.13　风冷直膨式机房精密空调的局限性 110
第5章　数据中心暖通系统的冷负荷计算 111
5.1　数据中心各类冷负荷的计算方法 111
5.1.1　设备散热冷负荷的计算 111
5.1.2　建筑围护结构传导热冷负荷的计算 112
5.1.3　通过外窗进入的太阳辐射热冷负荷 112
5.1.4　人体散热冷负荷的计算 112
5.1.5　照明装置散热冷负荷的计算 113
5.1.6　新风冷负荷的计算 113
5.1.7　其他冷负荷的计算 113
5.1.8　机房总冷负荷的确定 114
5.2　数据中心冷负荷工程计算方法 114
5.2.1　功率面积法 114
5.2.2　面积法 115
第6章　数据中心暖通系统的常用方案 116
6.1　风冷型机房空调系统 116
6.2　冷冻水型机房空调系统 117
6.3　水冷型机房空调系统 118
6.4　乙二醇冷却型机房空调系统 119
6.5　双冷源型机房空调系统 119
6.6　其他形式的空调系统方案 120
6.6.1　行级空调 120
6.6.2　顶置对流空调系统 121
第7章　数据中心暖通风系统设计 123
7.1　送风方式 123
7.1.1　风帽上送风 123
7.1.2　风管上送风 124
7.1.3　地板下送风 125
7.2　数据中心气流组织形式 127
7.2.1　数据中心气流组织影响因素 127
7.2.2　服务器等设备气流规范 127
7.2.3　数据中心机架/机柜气流组织 128
7.2.4　防静电地板高度选择 132
7.3　数据中心设备布置 133
7.4　数据中心空调风系统设计核算 137
第8章　数据中心暖通水系统设计 139
8.1　数据中心暖通水系统的分类与选择 140
8.1.1　开式系统和闭式系统 140
8.1.2　两管制、三管制和四管制系统 141
8.1.3　同程式和异程式系统 141
8.1.4　定流量和变流量系统 143
8.2　数据中心暖通水系统的承压设计 145
8.2.1　水系统的承压计算及设备选型 145
8.2.2　水系统的承压分区 147
8.2.3　水系统的定压 147
8.3　数据中心暖通水系统的设计与计算 148
8.3.1　确定机房设计参数和总冷负荷 148
8.3.2　确定制冷系统结构及制冷机组、冷却塔、制冷终端的类型、容量和台数 148
8.3.3　水系统设计 149
8.3.4　保温设计 155
第9章　高热密度数据中心暖通系统简介 157
9.1　高热密度区域解决方案 157
9.2　局部热点解决方案 158
9.3　专用高热密度封闭机柜方案 159
9.4　其他高热密度散热解决方案 160
第10章　数据中心暖通系统其他常见设备 161
10.1　新风机组 161
10.1.1　新风机组的控制 161
10.1.2　新风机组的工作原理 163
10.1.3　新风机组功能段 163
10.2　蓄冷罐 164
10.3　循环水处理系统 165
10.3.1　加药装置 165
10.3.2　微晶旁流装置 166
10.4　软化水装置 166
10.5　反渗透水处理器 167
10.5.1　反渗透水处理器设备概述 167
10.5.2　反渗透水处理器工作原理 168
10.5.3　反渗透水处理器工艺流程 168
10.5.4　反渗透水处理器的清洗 168
10.6　补水装置 169
10.6.1　定压补水装置 169
10.6.2　冷却水补水系统 169
10.7　旁滤设备 170
10.8　压差旁通阀 171
第11章　数据中心暖通系统设计方法及实例分析 172
11.1　中小型数据中心暖通系统的设计方法 172
11.1.1　空调负荷计算 172
11.1.2　空调选型 173
11.1.3　空调布置 173
11.2　云计算数据中心暖通系统的规划设计案例 174
11.2.1　暖通系统设计 174
11.2.2　方案小结 179
参考文献 180

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前　　言

近年来，中国数据中心规模保持高速增长。据统计，中国数据中心规模从2015年的124万家增长到2020年的500万家；2020年中国数据中心建设投资3000亿元，2021—2023年数据中心产业投资将达1.4万亿元。
在全国数据中心建设、建成数量快速增长的背景下，对数据中心基础设施（主要包括电力设备、环境控制设备、监控设备、安全装置）运维管理人才的需求激增，而我国当前的人才现状与数据中心基础设施运维行业的需求严重不匹配，运维管理人才短缺问题非常严重，已成为制约行业发展的重要因素。为加快培养出合格的数据中心基础设施运维各专业的人才，提高从业人员的整体技能水平，由中国智慧工程研究会大数据教育专业委员会牵头，北京慧芃科技有限公司组织编写了“新基建·数据中心系列丛书”，以应急需。

近年来，中国数据中心规模保持高速增长。据统计，中国数据中心规模从2015年的124万家增长到2020年的500万家；2020年中国数据中心建设投资3000亿元，2021—2023年数据中心产业投资将达1.4万亿元。
在全国数据中心建设、建成数量快速增长的背景下，对数据中心基础设施（主要包括电力设备、环境控制设备、监控设备、安全装置）运维管理人才的需求激增，而我国当前的人才现状与数据中心基础设施运维行业的需求严重不匹配，运维管理人才短缺问题非常严重，已成为制约行业发展的重要因素。为加快培养出合格的数据中心基础设施运维各专业的人才，提高从业人员的整体技能水平，由中国智慧工程研究会大数据教育专业委员会牵头，北京慧芃科技有限公司组织编写了“新基建·数据中心系列丛书”，以应急需。
暖通系统作为组成数据中心基础设施的五大系统之一（其他四个分别为电气系统、弱电系统、消防系统、装饰系统），其首要作用就是通过制冷将数据中心内设备产生的大量热量带走，保障数据中心运行于适宜的温度环境中，同时还要保障数据中心的湿度、空气洁净度在合理的范围内。本书作者从培养一名合格的数据中心暖通系统运维人员这一目标出发，参阅了大量的相关培训教程、教材以及专业书籍，梳理出了相对全面的基础知识结构体系。一名合格的暖通系统运维人员不仅要巡视设备、记录运行数据、开关机器、遵照规程进行维护保养，还必须对常见故障有一定的预见及处理能力。此外，用人单位也应当考虑运维人员将来的职业提升空间问题，对运维人员给予相应的能力知识培养，这样才能吸引并留住人才。
本书正是基于上述考虑，撷取其中精华形成了11章内容。第1章概述数据中心暖通系统。第2章侧重于暖通空调及制冷的基础理论知识，其中部分内容对初学者有一定难度，但学习和掌握这些知识，对正在或即将从事数据中心暖通系统运维的读者来说，关系到他们职业发展的“后劲”。第3章对空调系统分类进行了专门介绍。第4章则对机房精密空调这种形式的空调的使用与维护进行了较为详细的介绍，由于这种机型结构相对简单，在数据中心中应用广泛，初学者从此种机型开始学习较为合适。第5～10章以图文并茂的形式，比较翔实地介绍了目前常见的数据中心主机房暖通系统各组成部分的结构、原理和工作过程，有了前面章节的知识作为基础，这部分的学习难度并不大。第11章介绍了典型的数据中心暖通系统设计实例，供读者学习和参考。
本书作者曾长期从事暖通系统运维工作，在工作中积累了大量人才培养的经验，对暖通系统运维人员需要具备的知识体系、能力结构以及学习中的难点有比较清晰的了解。
在本书的编写过程中，参阅了许多相关参考文献和资料，在此对参考文献的原编著者表示敬意和感谢。兰凡璧、杨少林在书中插图的绘制方面提供了大量帮助，在此对他们一并表示感谢。
由于时间仓促并且作者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，希望广大读者批评和指正。
作者
2022年10月

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数据中心暖通系统运维

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