數據中心設計與規劃中的九大誤區

許多企業的運營超出了安全容量閾值，幾乎沒有或根本沒有擴容空間。根據IDC的數據，數據中心的平均使用壽命為9年。然而，Gartner指出，任何超過7年的機房站點都已過時。過度擁擠或過時的數據中心為不斷壯大的組織設置了障礙，而新建數據中心有時是唯一的解決方案。雖然業務上線速度對成功至關重要，但未能正確評估業務需求的公司將走入死胡同，無法實現正常運行時間績效目標或滿足未來業務需求。在進入構建和擴展設想時，您如何避免重大錯誤的發生？

關鍵在于您設計和構建數據中心設施所采用的方法。企業通常以每平方英尺瓦特數、每平方英尺建設成本以及層級來制定計劃——這些標準可能與企業的整體業務目標和風險狀況不符。規劃不善導致資本的使用不善，并可能增加運營開支。

許多組織都感到不知所措，他們專注于“速度和饋電”、綠色計劃、并行可維護性、電力使用效率(PUE)和能源與環境設計先鋒(LEED)認證。所有這些標準在決策過程中都至關重要。然而，關注這些細節往往遮蓋了全局。大多數公司錯失了在數據中心擴張中的商機——這種擴展是由整體性方法驅動的。

盡管該領域有大量顧問幫助您找到方法，但評估想法和投入可能會令人難以接受。關鍵容量需求在1-3兆瓦的企業組織可能面臨此風險。中等規模用戶的關鍵程度與大型用戶同樣重要；然而，組織內部在推動適當擴容計劃的技術專長可能有限。結果則是過多來自不同來源的信息，從而導致混亂和決策不力。

“數據中心業主目前面臨諸多問題。他們的資產往往非常關鍵，但是他們無法控制得當。耗電是他們的一大開支。他們無法冷卻現有設備，也無法降低災難性斷電的風險。如果他們進行投資，到投資建成時，他們已經過時了”—斯坦福集團

僅僅關注資本成本是一個容易產生的陷阱；建造或擴張所需的美元可能令人震驚。資本成本建模至關重要，但是，如果您沒有將業務關鍵型基礎設施的運營和維護(OpEx)成本計算在內，您會嚴重縮短有效業務規劃的總體流程。

構建數據中心運營成本建模需要兩個關鍵組件——維護成本和運營成本。維護成本是與正確維護所有關鍵設施相關的成本。它們包括但不限于OEM設備維護合同、數據中心清潔費用以及維修和升級的分包商成本。運營成本是與日常運營和現場人員相關的成本。它們包括但不限于人員配置、人員培訓和安全計劃、創建特定現場的操作文檔、能力管理以及QA/QC政策和程序。如果您未能計算3-7年運營和維護(O&M)支出預算，則無法構建支持智能業務決策的投資回報(ROI)模型。

如果您計劃構建或擴展業務關鍵型數據中心，您的最佳方法是專注于三個基本的TCO參數：1)資本支出，2)運營和維護支出，3)能源成本。將任何參數排除在外，您將面臨創建模型的風險，該模型無法正確調整組織的風險狀況和業務支出狀況。尤其是在決策“購買”（使用托管/托管）還是進行內部建設，如果不采用此TCO方法的風險將顯著放大。

另一個常見的錯誤是估算本身。向董事會提出的擴建或建設數據中心的財務要求通常過低，并且會導致失敗。決策流程大致如下：

? 提出并初步批準資本要求。財務資源被分配用于調查、獲取和創建真實預算。
? 花費時間推動上述預算流程。
? 調查結果顯示，初始預算請求過低。
? 項目延遲。職業發展受到影響，向內部和外部客戶及潛在客戶提供服務的能力也會受到影響。
? 這將使您回到錯誤1：未采用TCO方法并構建整體財務模型。

建設成本的問題可以輕松避免，但如果您陷入第3個陷阱，那么就注定會失敗。

“1-3兆瓦范圍內具有關鍵容量需求的組織可能屬于這一風險類別” — 行業專家Mike Manos

有兩種失誤可能會讓你的組織陷入過度消費的死亡螺旋。首先，每個人都希望采用Tier 3設計，但并非每個人都需要。其次，大多數的單位平方英尺或機柜的千瓦功率需求都不受實際業務需求支持。太多時候“每平方英尺必須有300瓦”的做法可能是站不住腳的。不要過度建設；這是浪費資本。較高級別的設施還會導致更高的運維和能源成本。這為正確的業務模式和ROI奠定了完整的基礎。首先確定正確的設計標準和性能特征。然后圍繞此構建您的資本支出和運營支出。在參加董事會之前，確保您的設計標準正確，并設定您的財務模型。有關設計參數的更多信息，請參閱第142號白皮書《數據中心項目：系統規劃》

企業通常在制定其設計標準和性能需求之前就開始尋找“完美”的場地。如果沒有這些重要信息，花時間訪問或查看多個站點是毫無意義的。這種典型的“馬前推車”情形最常發生于1-3兆瓦級用戶。雖然大型用戶通常是這個領域的專家，并且考慮了電力可用性和成本、光纖、地震、龍卷風和洪泛平原等地理問題，但普通用戶通常的模式是在其核心業務所在地區新建或改造一個場地。提前或基于狹窄的地理位置選擇場地的問題在于該場地往往無法滿足設計要求。例如，將數據中心建設在高層辦公樓下面，甚至在兩個街區之外看上去是非常方便，但業務關鍵型數據中心需要大量的現場標準，如果不顯著提高建設成本或限制未來擴展的空間，多租戶空間通常無法滿足這些標準。81號白皮書《關鍵任務型設施選址》提供了更多信息來幫助避免這一重大錯誤。一些組織將站點標準建立在關鍵IT基礎設施所需的高架地板數量上。這可能導致下一個重大錯誤
“雖然數據中心的物理設計至關重要，但如何運行和維護一個站點在實現站點可用性方面扮演著更為重要的角色”-
The Uptime Institute

數據中心設施所需的空間量可能很大。在最堅固的系統中，高架地板與支撐裝置的比率可高達1比1。許多組織僅將空間需求建立在IT設備之上。然而，機電設備需要大量空間。此外，許多組織忽略了容納辦公、設備場和IT設備暫存區所需的面積。因此，在制定空間規劃之前，確定設計標準絕對至關重要。沒有它，就無法構想滿足總體需要的總空間。

數據中心行業一直致力于推廣模塊化設計的重要性。但是，使用模塊化方法并不能保證成功。模塊化方法基于以“即時”模式添加額外基礎設施“塊”，以節省資本。在猜測未來需求時，企業仍然會用錯誤的水晶球來“死胡同”。一切都可以也將會改變。模塊化、靈活的設計是長期成功的關鍵。由于整合、收購帶來的指數級業務增長，或者急劇轉向計劃外的高密度空間，即使是最佳的單機柜容量計劃也會過時。在電氣方面，您應確保您的設計能夠在不斷電的情況下為現有UPS增容。設計您的輸入和輸出配電系統，以適應基礎設施建設標準在未來發生的任何變化。在您的整體TCO模型中，基于未來容量對配電進行過大規劃的成本并不重要。從機械角度講，大多數用戶可以通過采用合適的地板高度和冷/熱通道規劃來滿足其制冷要求。但是，一次高密度部署可以改變一切。確保您的核心設計能夠靈活（不間斷）實施定制的機柜內/行級制冷解決方案。

PUE是驅動和測量效率的有效工具。然而，廣泛的能效主張可能導致嚴重的誤解。在幾乎所有新建和擴建項目中，都會投入建設來獲取較低PUE。許多時候，企業都會設定一個PUE目標，但計算時并未考慮所有應納入的因素。您需要充分了解資本支出的投資回報率ROI才能實現您的目標。您需要問自己，與目標PUE相比，總擁有成本TCO是多少？

有多種方法可以闡明和理解PUE、ROI和TCO之間平衡的細分。以下是三個引起誤解或失敗的警示例子：

? 計算的“設計標準日”是多少？是在“完美日”計算或測量的嗎？或者，計算是基于年平均值嗎？
? 計算是基于滿載還是部分負載的數據中心運行狀況？所有設備效率曲線都根據負載曲線而變化。在真實運行條件下，PUE每天甚至每小時都在變化。
? 最后，關于水冷式冷水機和風冷式冷水機的效率一直存在爭議。每個應用都有多種選擇，用于“自然冷卻”或“節能冷卻”應用，以降低PUE。在本例中，在做出TCO/ROI業務決策時，您必須問自己以下問題：水冷式解決方案的補充水和水處理維護成本是多少？認識到使用水冷塔的典型2兆瓦數據中心每天需要50至60,000加侖的補充水。

使用PUE來滿足您的整體業務目標，但要謹慎。盡量不要誤用計算公式來證明總體資本支出和運營支出預算的合理性。

迄今為止，美國綠色建筑委員會(USGBC)尚未為數據中心LEED標準設定具體標準。但是，可以使用《商業室內裝飾檢查表》獲得認證。目前出現了三個基本的失誤：

? 未能形成對合格標準的基本理解。可以通過查看上述參考文檔來解決此問題。
? 事后考慮申請LEED認證。獲得LEED認從設計概念開始，到項目完成后的正式認證結束。
? 在規劃過程開始時，請一家合格的LEED專業或咨詢公司參與。

獲得認證會產生相關費用。不考慮這些相關費用將影響您的總擁有成本和業務決策規劃流程

如前所述，簡單更好。無論您選擇了何種目標評級等級，都有許多方法設計高效系統。很多時候，冗余目標會帶來太多復雜性。再加上構建模塊化系統的多種方法，事情就會很快變得復雜。

在與內部或您選擇的顧問進行接觸時，首要目標應該是保持簡單。為什么？

? 復雜性通常意味著更多的設備和組件。更多部件等于更多故障點。
? 人為錯誤。統計數據各不相同，但一致。大多數數據中心的停機都是人為錯誤造成的。復雜系統會增加運營風險。
? 成本。簡單系統的構建成本更低。
? 運營和維護成本。同樣，復雜性通常意味著更多的設備和組件。增加的運維成本會呈成倍增加。
? 以終為始的設計。許多設計在紙面上看起來很好。您或您的顧問很容易證明所選配置的合理性以及由此帶來的正常運行時間潛力。但是，如果設計在運行或維護時不考慮“可維護性”因素，系統的正常運行時間和人員安全都會受到影響。

盡管許多數據中心的設計、構建和擴展都會導致故障，但您的數據中心并非必要。通過避免本白皮書中概述的九大錯誤，您將順利實現成功。總而言之：

1.從總擁有成本方法開始
? 根據業務支出情況評估風險狀況
? 創建包含資本支出、運營成本和能源成本的模型

2.確定您的設計標準和性能特征
? 基于您的風險狀況和業務目標
? 讓這些標準真正確定設計，包括等級、位置和空間規劃——而不是反過來

3.簡單、靈活的設計
? 使用能夠滿足您正常運行時間要求的設計，又能在施工和整個運營過程中保持低成本的設計——簡單是關鍵。
? 將靈活性融入設計中來適應計劃外的擴展

4.如果PUE和LEED是您的標準的一部分，請了解每個常見誤解和可能發生的費用。

通過采用總擁有成本(TCO)方法進行適當規劃，您可以創建滿足企業當前及未來績效目標和業務需求的數據中心設施。

電子郵件: dcsc@schneider-electric.com

Mike M. Hagan在Lee Technologies收購后不久于2011年加入施耐德電氣。在此之前，哈根先生自1988年以來一直與Lee Technologies合作。

作為25年的行業老手，哈根先生在銷售和營銷方面秉持以客戶為中心，聚焦在幫助客戶利用正確的解決方案制定業務戰略。他致力于基于核心業務原則的數據中心規劃，如獲得競爭優勢、降低運營成本、保護資本、擴大市場和增加利潤。

哈根先生是眾多白皮書和文章的作者，經常在Tier1、7x24 Exchange、Data Center Dynamics、AFCOM和CoreNet Global等行業活動上發言。在加入Lee Technologies之前，哈根先生在Liebert、Hitachi、SunGard和Danaher Corporation擔任高級管理和銷售職位。他擁有俄亥俄州牛津邁阿密大學制造工程學士學位。

John Lusky是Lee Technologies服務組設計/構建部電氣工程總監。他目前的職責包括估算和設計與數據中心環境相關的關鍵電力系統。

John在設計、建造、集成和安裝工業設施控制和關鍵電源系統方面擁有超過14年的經驗，他不斷挑戰工程領域的現狀。他在過程控制和工業自動化領域的豐富背景使他深入了解各種控制系統，并充分了解在關鍵環境中跨越多個學科的高度冗余系統中存在的交互。John開發了一系列功能強大、性價比高的解決方案，使系統能夠隨著負載的增加在模塊中擴展。

John對數據中心環境中的施工和維護有著充分的理解，因此能夠最大限度地減少施工過程中的問題，并簡化未來的維護活動。他與客戶密切合作，確定客戶的具體需求，而不試圖將客戶需求融入已有設計中。此外，他還定期與客戶合作，幫助他們了解總擁有成本建模、場地選擇和PUE/LEED計劃。

Tuan Hoang是Lee Technologies的總工程師，領導公司設計和工程團隊開發數據中心解決方案。Tuan的職責包括估算和設計各種關鍵暖通空調系統，包括計算機級空調系統、冷水機、冷卻塔和加濕。在2005年加入Lee Technologies之前，Tuan與Northrop Grumman以及MEP公司共同為美國海軍航母設計了關鍵制冷和通風系統。

作為在關鍵制冷系統領域工作了10年的老將，Tuan為數據中心行業帶來了多種關鍵系統設計方法。他的經驗涵蓋設施評估、預測未來增長的計算以及實現開發階段平穩過渡的解決方案。

Scott Walsh是Lee Technologies服務組設計/建設部的LED認證專業工程師。Scott目前的職責包括實地調查和核查；設備選型和規格；負載計算；驗證設計文件以符合代碼；起草；生產施工文件；和現場協調。

Scott在數據中心行業擁有7年多的經驗，其專業知識包括機械設計、需求分析、LED項目規劃、戰略項目規劃、工程師開發和數據中心項目管理。他在使用PUE開發各種LED數據中心項目的設計方面擁有豐富的經驗。