ASHRAE丛书_数据通信设备功率趋势与冷却应用

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《数据通信设备功率趋势与冷却应用》是ASHRAE中负责“重要任务设施 工艺性房间与电子设备的委员会9 9 TC 9.9 授权出版的 该系列丛书提供了数据通信设施冷却与相关问题的处理方法
ASHRAE数据中心系列丛书中文版 翻译小组成员名单 杨国荣华东建筑设计研究院有服公司 胡仰耆华东建筑设计研究院有限公司 沈添鸿美国国际商业机器(IBM)全球(中国)有限公司 任兵华东建筑设计研究院有限公司 陈亮美国国际商业机器(IBM)全球(中国)有限公司 陈巍美国国际商业机器(IBM)全球(中国)有限公司 王振华美国国际商业机器(IBM)全球(中国)有服公司 盛安风华东建筑设计研究院有限公司 曹雷呜上海市工业设备安装有限公司 译者的话 经过30多年改革开放,我国的国民经济得到了快速发展,涌现出大批 国际级骨干企业。随着数据处理业务需求的爆炸式增长和计算机、网络技 术的飞跃进步,银行、保险、证券等金融行业、交通运输、医疗卫生等大 型企业及政府杌构相继建立起许多数据中心。在数据处理业务需求和I技 术的共同推动下’我國的数据中心建设现已进入了高速发展时期。数据中 心的热密度毎年呈上升趋势,且这种趋势还在继续。目前,数据中心内大 量采用的新型服务器的热密度已达20~30kW/机柜,常用的空调系统已难 以满足这类高密度机房的冷却要求。进入21世纪后,我国政府提出了节能 是国策的方针,在逐步加太节能减拌的力度,这对耗能大户的数据中心的 节能设计提出了挑战,建立一个新型数据中心的任务摆在数据通信设备制 造商、数据中心设计者和运行管理者面前。新型数据中心应具有“高效、 节能、可管理”的优势,在解决降低用户直接成本和管理问题的同时,有 助于建设节约型社会。 美国采暖制冷与空调工程师学会( ASHRAE)在2001年成立了关于数 据中心的技术小组,该小组早期名称为“TG9HDEC”。2003年后小组改名 为技术委员会9.9(简称TC9.9)。TC9.9是一个由数据通信设备生产商、 数据设备终端用户的业主与管理人员与政府机构、咨询机构、研究机构和 测试实验室专家组成的专业研究团队。该团队对数据中心的重要设施、技 术要求、电子设备及系统进行了细致地研究和总结,其研究成果编入了 ASHRAE手册,并出版了 ASHRAE TC9.9数据中心系列丛书。2009年, ASHRAE对其中三本书进行了修订,出了第2版。本翻译组有幸通过“国 际商业机器(IBM)全球(中国)有限公司”从美国 ASHRAE购买了该系 列丛书中文版的版权,将这套丛书翻译出版,以期对我国数据中心设计和 运行管理人员有所帮助。 《数据通信设备功率趋势与冷却应用》( Datacom Equipment Power Trends and Cooling applications)是该系列丛书的第2册。本书有5章,它 數据通信设备功率趋势与冷却应用 们分别为引言、背景、负荷发展趋势及其应用、风冷计算杌设备、水冷计 算杋设备。书中提供了教据通信设备新的、扩展的功率趋势图,使数据通 信设施的设计者能更精确地预示设施未来会期望到、且需适应的数据通信 设备负荷和将趋势信息应用到当今数据通信设施设计中的方法。本书还介 绍了可处理未来负荷的各种风冷与液冷系统方案;书中还含很有价值的附 录,它收集了被数据通信设备制造商、设施运行行业和供冷设计与施工行 业所用的术语和定义。该书内容全面且深入浅出,对从事数据中心设施空 调设计及运行管理的人员具有较大的参考价值和指导作用。 译者对此系列丛书进行了精心的翻译,以期让该丛书尽快与广大读者 见面。本书的翻译得到了美国“国际商业机器(IBM)全球(中国)有限 公司”的大力赞助,在此表示诚挚的感谢。此外,我们还应对本书的责任 编辑张文胜先生和姚荣华主任所作出的辛勤劳动表示敬意和感谢。同时也 感谢华东建筑设计研究院有限公司的同仁,是他们的关心和期望使本书的 翻译工作得以顺利地完成。 本书的译、校者虽已尽力,但是由于全书是在工程设计的业余时间内 完成的,也由于译者的学识水平和英语能力有限,译文中难免会出现错误 和不确切的地方,或者不能准确表达原著的学术内涵之处,热忱地欢迎广 大读者、专家、同仁批评指正。 杨国荣胡仰耆陈巍 2010年9月20日 致谢 感谢以下公司的代表,参与完成了本书的编写: alcatel Hellmer & Medved ANCIS Hewlett Packard IBM aTi Technologies Cisco System Intel corporation Cray Inc Lawrence berkeley National labs Data Aire, Ine Liebert Corporation Dell Computers Mallory &Evans,Inc. Department of Defense nSa Motorola, inc DLB Associates Consulting Engineers Nortel EMC Corporation un microsystems EYPMCF Syska Hennessy Group Inc Fannie mae Taylor Engineering Freescale Semiconductor The Uptime Institute Fujitsu Laboratories of america ASHRAE TO9.9特别感谢以下人员 Christian Belady, David Copeland, Shlomo Novotny, Gamal Refai- Ahmed与 Robin steinbrecher,感谢他们积极参与,包括参加电话会议、进 行撰写和审阅。 IMB的 Roger Schemidt博士,感谢他在本书的创作、质量提高中热 情的参与和做出的贡献。 DB联合咨询工程公司,感谢 Neil Chauhan先生制作了贯穿于本书 中的许多图案以及与本书无关的一些支持性图表。 DLB联合咨询工程公司,感谢 Don Beaty先生为本书初版所做的工 X|数据通信设备功率趋势与冷却应用 作,他以坚韧不拔的决心与努力完成了本书的初版编写。他的领导和支持 继续明确了TC9.9技术委员会正在获得成功。 此外, ASHRAE技术委员会TC9.9还应感谢以下人士: Dan baer, Ken Baker, Dina Birrell, Mike Bishop, Alan Claassen, Howard Cooper Tom Currie, Tom Davidson, Brian Durham, Bill French, Dennis Hellmer Magnus Herrlin, Mark Hydeman, Charlie Johnson, Christopher Kurkjian, H S. Liang Landsberg, Andy Morrison, David Moss, Greg Paustch, Dick Press ley, Terry Rodgers, Jeff Rutt, Melik Sahraoui, Grant Smith, vali sorell Fred Stack, Ben Steinberg, Robin Steinbrecher, Jeff Trower, William Tschudi 与 David Wang 目录 译者的话 致谢 第1章引言… 1.1目的与任务 1.2各章简介 自鲁非·自。 第2章背景 自◆鲁音非t参■p 鲁鲁音b ·鲁 2.1数据通信设施规划 111336 2.2数据通信设备扩容影响设施简单示例 2.3功率密度定义概述 ·非。D。。 2.4T行业与设施行业合作 10 2.5IT行业背景 第3章负荷发展趋势及其应用 12 3.1概述… 12 3.2以设备基底面积f2与功率W度量(W/ft2)的定义 3.3热管理联盟( Thermal Management Consortium)和 Uptime协会趋势图 15 3.4趋势图进展 3.5磁带存储器/独立工作站 3.6服务器和磁盘存储系统… 3.7通信设备…… 中·····:·:·4····· 3.8 ASHRAE更新与扩展功耗趋势图 20 3.9产品周期与建筑物寿命周期…… …20 目录{ⅶ 310预测未来负荷… 鲁p …21 3.11为未来负荷做准备… 22 第4章风冷计算机设备 ∴23 4.1引言 23 42风冷系统概述 ∴24 4.3地板送风系统…… ∴……24 44头部上方空气分布系统 26 45送风与回风气流控制 27 46就地分布系统 ·要.··非。鲁··音··D音即易看自。自鲁·善。·看 ……29 47风冷设备 d专看 31 8可靠性 ·看D·●自●量●·鱼.,4鲁 …31 第5章液冷计算机设备 看1· 32 5.1引言 …32 5,2液冷概述…… 5.3液冷计算机设备……………………3 5.4计算机设备的冷液… 34 5.5数据通信设施冷水系统 36 5,6可靠性 38 附录说明 附录A设施与m行业术语汇总 …40 附录B信息/数据通信设备热负荷趋势补充图 …55 附录C电子元件、半导体元件、微处理器 与国际半导体技术进程图 曹着·鲁鲁香b·· C.1国际半导体技术进程图( International Technology roadmap for Semiconductors, ITRS) C.2半导体 C.3双极与CMOS(互补型金属氧化物半导体器件)概述…63 数据通信设备功率趋势与冷却应用 附录D数据通信设备总成微观与宏观概述 64 D.1引言 鲁4鲁·p·· …………64 D.2处理器( Processor)……………………………………64 D.3存储器( Memory)… 65 D.4主板( Board)…… 65 D.5服务器 ……………………………66 D.6机架(Rack) ·鲁鲁番。音·息鲁·自鲁。,D自。。b D.7机架排(Rows)… 72 D.8技术空间—架空地板 ( Technical Space-Raised Floor)…………………73 D.9数据通信设施( Datacom Facility)… 参考文献 自非曲 ………75

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