数据中心设计与规划中的九大误区

许多企业的运营超出了安全容量阈值，几乎没有或根本没有扩容空间。根据IDC的数据，数据中心的平均使用寿命为9年。然而，Gartner指出，任何超过7年的机房站点都已过时。过度拥挤或过时的数据中心为不断壮大的组织设置了障碍，而新建数据中心有时是唯一的解决方案。虽然业务上线速度对成功至关重要，但未能正确评估业务需求的公司将走入死胡同，无法实现正常运行时间绩效目标或满足未来业务需求。在进入构建和扩展设想时，您如何避免重大错误的发生？

关键在于您设计和构建数据中心设施所采用的方法。企业通常以每平方英尺瓦特数、每平方英尺建设成本以及层级来制定计划——这些标准可能与企业的整体业务目标和风险状况不符。规划不善导致资本的使用不善，并可能增加运营开支。

许多组织都感到不知所措，他们专注于“速度和馈电”、绿色计划、并行可维护性、电力使用效率(PUE)和能源与环境设计先锋(LEED)认证。所有这些标准在决策过程中都至关重要。然而，关注这些细节往往遮盖了全局。大多数公司错失了在数据中心扩张中的商机——这种扩展是由整体性方法驱动的。

尽管该领域有大量顾问帮助您找到方法，但评估想法和投入可能会令人难以接受。关键容量需求在1-3兆瓦的企业组织可能面临此风险。中等规模用户的关键程度与大型用户同样重要；然而，组织内部在推动适当扩容计划的技术专长可能有限。结果则是过多来自不同来源的信息，从而导致混乱和决策不力。

“数据中心业主目前面临诸多问题。他们的资产往往非常关键，但是他们无法控制得当。耗电是他们的一大开支。他们无法冷却现有设备，也无法降低灾难性断电的风险。如果他们进行投资，到投资建成时，他们已经过时了”—斯坦福集团

仅仅关注资本成本是一个容易产生的陷阱；建造或扩张所需的美元可能令人震惊。资本成本建模至关重要，但是，如果您没有将业务关键型基础设施的运营和维护(OpEx)成本计算在内，您会严重缩短有效业务规划的总体流程。

构建数据中心运营成本建模需要两个关键组件——维护成本和运营成本。维护成本是与正确维护所有关键设施相关的成本。它们包括但不限于OEM设备维护合同、数据中心清洁费用以及维修和升级的分包商成本。运营成本是与日常运营和现场人员相关的成本。它们包括但不限于人员配置、人员培训和安全计划、创建特定现场的操作文档、能力管理以及QA/QC政策和程序。如果您未能计算3-7年运营和维护(O&M)支出预算，则无法构建支持智能业务决策的投资回报(ROI)模型。

如果您计划构建或扩展业务关键型数据中心，您的最佳方法是专注于三个基本的TCO参数：1)资本支出，2)运营和维护支出，3)能源成本。将任何参数排除在外，您将面临创建模型的风险，该模型无法正确调整组织的风险状况和业务支出状况。尤其是在决策“购买”（使用托管/托管）还是进行内部建设，如果不采用此TCO方法的风险将显着放大。

另一个常见的错误是估算本身。向董事会提出的扩建或建设数据中心的财务要求通常过低，并且会导致失败。决策流程大致如下：

• 提出并初步批准资本要求。财务资源被分配用于调查、获取和创建真实预算。
  
• 花费时间推动上述预算流程。
  
• 调查结果显示，初始预算请求过低。
  
• 项目延迟。职业发展受到影响，向内部和外部客户及潜在客户提供服务的能力也会受到影响。
  
• 这将使您回到错误1：未采用TCO方法并构建整体财务模型。
  
  建设成本的问题可以轻松避免，但如果您陷入第3个陷阱，那么就注定会失败。
  
  “1-3兆瓦范围内具有关键容量需求的组织可能属于这一风险类别” — 行业专家Mike Manos

有两种失误可能会让你的组织陷入过度消费的死亡螺旋。首先，每个人都希望采用Tier 3设计，但并非每个人都需要。其次，大多数的单位平方英尺或机柜的千瓦功率需求都不受实际业务需求支持。太多时候“每平方英尺必须有300瓦”的做法可能是站不住脚的。不要过度建设；这是浪费资本。较高级别的设施还会导致更高的运维和能源成本。这为正确的业务模式和ROI奠定了完整的基础。首先确定正确的设计标准和性能特征。然后围绕此构建您的资本支出和运营支出。在参加董事会之前，确保您的设计标准正确，并设定您的财务模型。有关设计参数的更多信息，请参阅第142号白皮书《数据中心项目：系统规划》

企业通常在制定其设计标准和性能需求之前就开始寻找“完美”的场地。如果没有这些重要信息，花时间访问或查看多个站点是毫无意义的。这种典型的“马前推车”情形最常发生于1-3兆瓦级用户。虽然大型用户通常是这个领域的专家，并且考虑了电力可用性和成本、光纤、地震、龙卷风和洪泛平原等地理问题，但普通用户通常的模式是在其核心业务所在地区新建或改造一个场地。提前或基于狭窄的地理位置选择场地的问题在于该场地往往无法满足设计要求。例如，将数据中心建设在高层办公楼下面，甚至在两个街区之外看上去是非常方便，但业务关键型数据中心需要大量的现场标准，如果不显着提高建设成本或限制未来扩展的空间，多租户空间通常无法满足这些标准。81号白皮书《关键任务型设施选址》提供了更多信息来帮助避免这一重大错误。一些组织将站点标准建立在关键IT基础设施所需的高架地板数量上。这可能导致下一个重大错误
“虽然数据中心的物理设计至关重要，但如何运行和维护一个站点在实现站点可用性方面扮演着更为重要的角色”-
The Uptime Institute

数据中心设施所需的空间量可能很大。在最坚固的系统中，高架地板与支撑装置的比率可高达1比1。许多组织仅将空间需求建立在IT设备之上。然而，机电设备需要大量空间。此外，许多组织忽略了容纳办公、设备场和IT设备暂存区所需的面积。因此，在制定空间规划之前，确定设计标准绝对至关重要。没有它，就无法构想满足总体需要的总空间。

数据中心行业一直致力于推广模块化设计的重要性。但是，使用模块化方法并不能保证成功。模块化方法基于以“即时”模式添加额外基础设施“块”，以节省资本。在猜测未来需求时，企业仍然会用错误的水晶球来“死胡同”。一切都可以也将会改变。模块化、灵活的设计是长期成功的关键。由于整合、收购带来的指数级业务增长，或者急剧转向计划外的高密度空间，即使是最佳的单机柜容量计划也会过时。在电气方面，您应确保您的设计能够在不断电的情况下为现有UPS增容。设计您的输入和输出配电系统，以适应基础设施建设标准在未来发生的任何变化。在您的整体TCO模型中，基于未来容量对配电进行过大规划的成本并不重要。从机械角度讲，大多数用户可以通过采用合适的地板高度和冷/热通道规划来满足其制冷要求。但是，一次高密度部署可以改变一切。确保您的核心设计能够灵活（不间断）实施定制的机柜内/行级制冷解决方案。

PUE是驱动和测量效率的有效工具。然而，广泛的能效主张可能导致严重的误解。在几乎所有新建和扩建项目中，都会投入建设来获取较低PUE。许多时候，企业都会设定一个PUE目标，但计算时并未考虑所有应纳入的因素。您需要充分了解资本支出的投资回报率ROI才能实现您的目标。您需要问自己，与目标PUE相比，总拥有成本TCO是多少？

有多种方法可以阐明和理解PUE、ROI和TCO之间平衡的细分。以下是三个引起误解或失败的警示例子：

• 计算的“设计标准日”是多少？是在“完美日”计算或测量的吗？或者，计算是基于年平均值吗？
  
• 计算是基于满载还是部分负载的数据中心运行状况？所有设备效率曲线都根据负载曲线而变化。在真实运行条件下，PUE每天甚至每小时都在变化。
  
• 最后，关于水冷式冷水机和风冷式冷水机的效率一直存在争议。每个应用都有多种选择，用于“自然冷却”或“节能冷却”应用，以降低PUE。在本例中，在做出TCO/ROI业务决策时，您必须问自己以下问题：水冷式解决方案的补充水和水处理维护成本是多少？认识到使用水冷塔的典型2兆瓦数据中心每天需要50至60,000加仑的补充水。
  
  使用PUE来满足您的整体业务目标，但要谨慎。尽量不要误用计算公式来证明总体资本支出和运营支出预算的合理性。

迄今为止，美国绿色建筑委员会(USGBC)尚未为数据中心LEED标准设定具体标准。但是，可以使用《商业室内装饰检查表》获得认证。目前出现了三个基本的失误：

• 未能形成对合格标准的基本理解。可以通过查看上述参考文档来解决此问题。
  
• 事后考虑申请LEED认证。获得LEED认从设计概念开始，到项目完成后的正式认证结束。
  
• 在规划过程开始时，请一家合格的LEED专业或咨询公司参与。
  
  获得认证会产生相关费用。不考虑这些相关费用将影响您的总拥有成本和业务决策规划流程

如前所述，简单更好。无论您选择了何种目标评级等级，都有许多方法设计高效系统。很多时候，冗余目标会带来太多复杂性。再加上构建模块化系统的多种方法，事情就会很快变得复杂。

在与内部或您选择的顾问进行接触时，首要目标应该是保持简单。为什么？

• 复杂性通常意味着更多的设备和组件。更多部件等于更多故障点。
  
• 人为错误。统计数据各不相同，但一致。大多数数据中心的停机都是人为错误造成的。复杂系统会增加运营风险。
  
• 成本。简单系统的构建成本更低。
  
• 运营和维护成本。同样，复杂性通常意味着更多的设备和组件。增加的运维成本会呈成倍增加。
  
• 以终为始的设计。许多设计在纸面上看起来很好。您或您的顾问很容易证明所选配置的合理性以及由此带来的正常运行时间潜力。但是，如果设计在运行或维护时不考虑“可维护性”因素，系统的正常运行时间和人员安全都会受到影响。
  
  尽管许多数据中心的设计、构建和扩展都会导致故障，但您的数据中心并非必要。通过避免本白皮书中概述的九大错误，您将顺利实现成功。总而言之：
  
  1.从总拥有成本方法开始
  
• 根据业务支出情况评估风险状况
  
• 创建包含资本支出、运营成本和能源成本的模型
  
  2.确定您的设计标准和性能特征
  
• 基于您的风险状况和业务目标
  
• 让这些标准真正确定设计，包括等级、位置和空间规划——而不是反过来
  
  3.简单、灵活的设计
  
• 使用能够满足您正常运行时间要求的设计，又能在施工和整个运营过程中保持低成本的设计——简单是关键。
  
• 将灵活性融入设计中来适应计划外的扩展
  
  4.如果PUE和LEED是您的标准的一部分，请了解每个常见误解和可能发生的费用。
  
  通过采用总拥有成本(TCO)方法进行适当规划，您可以创建满足企业当前及未来绩效目标和业务需求的数据中心设施。

电子邮件: dcsc@schneider-electric.com

Mike M. Hagan在Lee Technologies收购后不久于2011年加入施耐德电气。在此之前，哈根先生自1988年以来一直与Lee Technologies合作。

作为25年的行业老手，哈根先生在销售和营销方面秉持以客户为中心，聚焦在帮助客户利用正确的解决方案制定业务战略。他致力于基于核心业务原则的数据中心规划，如获得竞争优势、降低运营成本、保护资本、扩大市场和增加利润。

哈根先生是众多白皮书和文章的作者，经常在Tier1、7x24 Exchange、Data Center Dynamics、AFCOM和CoreNet Global等行业活动上发言。在加入Lee Technologies之前，哈根先生在Liebert、Hitachi、SunGard和Danaher Corporation担任高级管理和销售职位。他拥有俄亥俄州牛津迈阿密大学制造工程学士学位。

John Lusky是Lee Technologies服务组设计/构建部电气工程总监。他目前的职责包括估算和设计与数据中心环境相关的关键电力系统。

John在设计、建造、集成和安装工业设施控制和关键电源系统方面拥有超过14年的经验，他不断挑战工程领域的现状。他在过程控制和工业自动化领域的丰富背景使他深入了解各种控制系统，并充分了解在关键环境中跨越多个学科的高度冗余系统中存在的交互。John开发了一系列功能强大、性价比高的解决方案，使系统能够随着负载的增加在模块中扩展。

John对数据中心环境中的施工和维护有着充分的理解，因此能够最大限度地减少施工过程中的问题，并简化未来的维护活动。他与客户密切合作，确定客户的具体需求，而不试图将客户需求融入已有设计中。此外，他还定期与客户合作，帮助他们了解总拥有成本建模、场地选择和PUE/LEED计划。

Tuan Hoang是Lee Technologies的总工程师，领导公司设计和工程团队开发数据中心解决方案。Tuan的职责包括估算和设计各种关键暖通空调系统，包括计算机级空调系统、冷水机、冷却塔和加湿。在2005年加入Lee Technologies之前，Tuan与Northrop Grumman以及MEP公司共同为美国海军航母设计了关键制冷和通风系统。

作为在关键制冷系统领域工作了10年的老将，Tuan为数据中心行业带来了多种关键系统设计方法。他的经验涵盖设施评估、预测未来增长的计算以及实现开发阶段平稳过渡的解决方案。

Scott Walsh是Lee Technologies服务组设计/建设部的LED认证专业工程师。Scott目前的职责包括实地调查和核查；设备选型和规格；负载计算；验证设计文件以符合代码；起草；生产施工文件；和现场协调。

Scott在数据中心行业拥有7年多的经验，其专业知识包括机械设计、需求分析、LED项目规划、战略项目规划、工程师开发和数据中心项目管理。他在使用PUE开发各种LED数据中心项目的设计方面拥有丰富的经验。