De 9 belangrijkste fouten bij het ontwerpen en plannen van datacenters

Vele ondernemingen werken buiten hun veilige capaciteitslimieten met weinig of geen ruimte om uit te breiden. Volgens de IDC is het gemiddelde datacenter 9 jaar oud. Echter, Gartner stelt dat elke site die ouder is dan 7 jaar, verouderd is. Overvolle of verouderde datacenters vormen een obstakel voor groeiende organisaties en het bouwen van nieuwe datacenters is soms de enige oplossing. Terwijl snel reageren op de markt van kritiek belang is voor succes, zullen bedrijven die hun bedrijfsbehoeften niet goed kunnen inschatten, doodlopende datacenters creëren die niet voldoen aan de doelstellingen voor effectieve prestaties of aan toekomstige bedrijfsbehoeften
Hoe kunt u grote fouten vermijden wanneer u de complexe wereld van bouw en expansie binnengaat?

De sleutel ligt in de methodologie die u gebruikt om uw datacenterfaciliteiten te ontwerpen en te bouwen. Maar al te vaak baseren de bedrijven hun plannen op watts per vierkante meter, bouwkosten per vierkante meter, en specificatieniveaus die niet overeenkomen met de algemene bedrijfsdoelstellingen en het risicoprofiel. Slechte planning leidt tot ondoelmatig gebruik van waardevol kapitaal en kan de operationele kosten verhogen.

Veel organisaties worden overspoeld terwijl ze alle aandacht richten op "presteren en leveringssnelheid", groene initiatieven, gelijktijdige onderhoudbaarheid, Power Usage Effectiveness (PUE, effectief stroomverbruik) en LEED-certificering (Leadership in Energy and Environmental Design - Leiderschap in energiezuinig en milieuvriendelijk design). Al deze criteria zijn essentieel in het besluitvormingsproces. De details overschaduwen echter vaak het grotere plaatje. De meeste bedrijven missen de kansen die de uitbreiding van hun datacenter bieden - een uitbreiding die wordt gedreven door een holistische benadering.

Hoewel er tal van consultants in het veld zijn om u te helpen uw weg te vinden, kan het beoordelen van ideeën en input overweldigend zijn. Organisaties met kritieke capaciteitsvereisten in het bereik van 1-3 megawatt vallen mogelijk in deze risicocategorie. De kritieke aard van middelgrote gebruikers is niet minder belangrijk dan die van mega-gebruikers; de interne technische expertise om de juiste uitbreidingsplannen op te stellen kan echter beperkt zijn. Het resultaat is een overmaat aan informatie uit vele bronnen, die tot verwarring en slechte besluitvorming leidt.

"Eigenaren van datacenters hebben momenteel zoveel problemen. Hun middelen zijn van cruciaal belang voor hun missie, maar ze hebben er geen controle meer over. Energieverbruik kost hen een fortuin. Ze kunnen de aanwezige middelen niet voldoende koelen om zo het risico op een catastrofale stroomuitval te verkleinen. En als ze besluiten een investering te doen, is deze al verouderd tegen de tijd dat deze is gebouwd" - Stanford Group

Een snelgemaakte fout is het uitsluitend gericht zijn op beheersing van de kapitaalkosten; het geldbedrag dat nodig is om te bouwen of uit te breiden kan onthutsend zijn. Het modelleren van kapitaalkosten is van essentieel belang, maar als u de exploitatiekosten en onderhoudskosten (OpEx) van uw bedrijfskritische infrastructuur niet heeft meegerekend, hebt u het algehele proces van effectieve bedrijfsplanning aanzienlijk onderbegroot.

Er zijn twee kritische componenten nodig om de OpEx-kosten van het datacenter te modelleren - de onderhoudskosten en de bedrijfskosten. De onderhoudskosten zijn de kosten die verband houden met het op juiste wijze onderhouden van de ondersteunende infrastructuur van kritische installaties. Deze omvatten, maar zijn niet beperkt tot, onderhoudscontracten voor OEM-apparatuur, schoonmaakkosten voor datacenters en kosten van onderaannemers voor reparaties en upgrades. De exploitatiekosten zijn de kosten die verband houden met het dagelijkse proces en het personeel op de locatie. Deze omvatten maar zijn niet beperkt tot personeelsbezetting, opleidingen en veiligheidsprogramma's voor het personeel, het opstellen van locatiespecifieke operationele documentatie, capaciteitsbeheer en beleid en procedures voor kwalititeitsborging en -controle. Als u geen budget heeft ingecalculeerd voor 3-7 jaar aan onderhouds- en bedrijfskosten (O&M), kunt u geen ROI-model (return on investment) opbouwen dat slimme zakelijke beslissingen ondersteunt

Als u van plan bent een bedrijfskritisch datacenter te bouwen of uit te breiden, kunt u zich het beste concentreren op drie fundamentele parameters voor totale eigendomskosten: 1) kapitaalkosten, 2) bedrijfs- en onderhoudskosten en 3) energiekosten. Laat u één van deze componenten achterwege, dan loopt u het risico een model tot stand te brengen dat niet correct aansluit op het risicoprofiel van uw organisatie en het uitgavenprofiel van uw bedrijf. Als u besluit of u wilt "inkopen" (gebruikmaken van collocatie/hosting) of intern wilt bouwen, neemt het risico van het niet volgen van deze TCO-aanpak aanzienlijk toe.

Een andere veel voorkomende fout is de schatting zelf. Financiële aanvragen aan raden van bestuur voor het uitbreiden of bouwen van een datacenter, vallen vaak te laag uit, wat leidt tot mislukkingen. De beslissingsboom ziet er veelal ongeveer zo uit:

• De aanvraag voor kapitaal wordt ingediend en voorlopig goedgekeurd. Er worden financiële middelen toegewezen om een echt budget te onderzoeken, vast te leggen en beschikbaar te stellen.
• De tijd wordt besteed aan het sturen van het bovenstaande budgetproces.
• Uit de bevindingen blijkt dat de oorspronkelijke budgetaanvraag te laag is.
• Het project wordt vertraagd. Loopbanen worden beïnvloed en de capaciteit om diensten te leveren aan interne en externe cliënten en potentiële klanten wordt beïnvloed.
• Zo is de cirkel rond en keert u terug bij Grootste Fout nr. 1: Het niet volgen van de TCO-benadering en het nalaten van het opstellen van een holistisch financieel model.

Problemen met bouwkosten kunnen gemakkelijk worden vermeden, maar dragen onherroepelijk bij aan mislukking, wanneer u fout nr. 3 maakt

"Organisaties met vereisten voor kritische capaciteiten in het bereik van 1-3 megawatt vallen mogelijk in deze risicocategorie" - Mike Manos, Industry Expert

Er zijn twee misstappen die uw organisatie in een neerwaartse spiraal van overbesteding kunnen laten belanden. Ten eerste wil iedereen een Tier 3-ontwerp, maar niet iedereen heeft er een nodig. Ten tweede zijn de meeste visies van kilowatt per vierkante meter of per rek niet gebaseerd op daadwerkelijke bedrijfsvereisten. Te vaak is de aanpak van "moet minimaal 300 watt per vierkante meter hebben" helemaal niet nodig. Niet overspecificeren; dit is een verspilling van kapitaal. Een hoger capaciteitsniveau brengt ook hogere O&M- en energiekosten met zich mee. Hiermee wordt de volledige basis voor een goed bedrijfsmodel en ROI ondergraven. Leg eerst de juiste ontwerpcriteria en prestatiekenmerken vast. Gebruik deze vervolgens als basis voor uw kapitaaluitgaven en operationele uitgaven. Controleer of uw ontwerpcriteria juist zijn en uw financiële model is opgesteld, voordat u de raad van bestuur bezoekt. Voor meer informatie over ontwerpparameters zie whitepaper 142, Datacenterprojecten: Systeemplanning.

Organisaties beginnen vaak te zoeken naar de perfecte ruimte om in te bouwen, voordat ze hun ontwerpcriteria en prestatiekenmerken hebben opgesteld. Zonder deze essentiële informatie heeft het geen zin om tijd te besteden aan het bezoeken van of het bekijken van meerdere locaties. Dit typische scenario van "paard achter de wagen” komt het vaakst voor bij gebruikers in het bereik van 1-3 megawatt. Terwijl de mega-gebruikers gewoonlijk deskundigen zijn op dit gebied, en rekening houden met voedingsvereisten en kosten, glasvezel, geografische kwesties zoals aardbevingen, tornado's en overstromingsgebieden, enz., hebben de basisgebruikers vaak bedrijfsmodellen die het bouwen of renoveren van een shell voorschrijven in hun kernregio. Het probleem met een premature selectie van een locatie of selectie op basis van een smalle geografische bandbreedte, is dat de locatie vaak niet aan de ontwerpvereisten kan voldoen. Het is bijvoorbeeld handig om uw datacenter twee verdiepingen onder uw hoogbouw-kantoorruimte te hebben, of zelfs op twee kantoorblokken afstand, maar aan bedrijfskritische datacenters zijn lange lijsten verbonden met locatiecriteria, waaraan doorgaans niet kan worden voldaan in ruimten met meerdere huurders, zonder aanzienlijk hogere bouwkosten of ruimterestricties voor toekomstige uitbreiding. Whitepaper 81, Selecteren van locaties voor bedrijfskritische installaties, biedt meer informatie waarmee deze grote fout kan worden voorkomen. Sommige organisaties baseren hun zoekcriteria voor locaties op het vloeroppervlak dat wordt vereist voor het huisvesten van hun kritische IT-infrastructuur. Dit kan leiden tot de volgende grote fout

"Hoewel het fysieke ontwerp van een datacenter van essentieel belang is, speelt de manier waarop een locatie wordt gebruikt en onderhouden een belangrijkere rol bij het bepalen van de geschiktheid van de locatie" - The Uptime Institute

De hoeveelheid ruimte die nodig is om de verschillende componenten van de infrastructuur van de datacenterinstallatie te huisvesten, kan aanzienlijk zijn. In de meest robuuste systemen kan de verhouding tussen vloeroppervlak en dragende systemen 1 op 1 zijn. Veel organisaties baseren hun ruimtevereisten alleen op IT-apparatuur. Mechanische en elektrische apparatuur vereisen echter veel ruimte. Bovendien verkijken veel organisaties zich op het vloeroppervlak dat nodig is voor kantoorruimte, machineruimten en bergruimten voor IT-apparatuur. Daarom is het absoluut essentieel om uw ontwerpcriteria vast te leggen voordat u uw ruimteplan ontwikkelt. Zonder die criteria kunt u geen concept opstellen van de totale ruimte die u nodig heeft om aan al uw behoeften te voldoen.

De datacenterindustrie heeft goed werk geleverd bij het promoten van het belang van modulaire ontwerpen. Een modulaire aanpak garandeert echter geen succes. Modulaire benaderingen zijn gebaseerd op het, volgens een "just-in-time"-methode, toevoegen van "blokken" extra infrastructuurapparatuur, om kapitaal te besparen. Organisaties manoeuvreren zichzelf nog steeds een doodlopende weg in, door in de verkeerde glazen bol te kijken, wanneer ze nadenken over toekomstige behoeften. Alles kan en zal anders worden. Modulaire en flexibele ontwerpen zijn de sleutel tot succes op de lange termijn. Zelfs de beste planning op basis van kilowatt per vierkante meter/per rek kan verouderd raken door consolidatie, exponentiële bedrijfsgroei door acquisitie, of een plotselinge omschakeling naar een ongeplande voetafdruk met hoge dichtheid. Op elektrisch gebied moet u ervoor zorgen dat uw ontwerp de mogelijkheid bevat zonder stroomuitval UPS-capaciteit toe te voegen aan bestaande modules. Ontwerp uw distributiesystemen voor input en output zo, dat zij toekomstige veranderingen in de basiscriteria van uw installatie mogelijk maken. De kosten voor een overbemeten distributiesysteem voor toekomstige grotere capaciteitsbehoeften, zullen geen aanzienlijke invloed hebben op uw algehele modellering van totale eigendomskosten. Mechanisch gezien kunnen de meeste gebruikers aan hun koelvereisten voldoen via conventionele omgevingskoeling met een correct geplande vloerhoogte en hete/koude gangpaden. Door één ingrijpende uitrol kan echter alles veranderen. Zorg ervoor dat uw kernontwerp een flexibele (ononderbroken) implementatie mogelijk maakt van aangepaste koeloplossingen in-rack/in-row.

Power Usage Effectiveness (PUE) is een effectief hulpmiddel om efficiëntie te stimuleren en te meten. Echter kunnen claims aangaande een brede energiezuinigheid leiden tot aanzienlijke misverstanden. In bijna alle situaties voor nieuwe installaties en uitbreidingen van installaties zijn kapitaalkosten verbonden aan het verkrijgen van een lagere PUE. Vaak stellen organisaties met goede bedoelingen een PUE-doel op, maar nemen ze bij de berekening niet alle factoren in aanmerking, die in overweging moeten worden genomen. U moet volledig begrijpen wat de ROI op kapitaaluitgaven is om uw doelstellingen te bereiken. U moet zich afvragen wat de totale eigendomskosten zijn in relatie tot de beoogde energiezuinigheid.

Er zijn veel manieren om de verschillende aspecten die de balans bepalen tussen PUE, ROI en TCO te illustreren en te begrijpen. Hier zijn drie voorbeelden die dienen als een waarschuwing ter voorkoming van mislukkingen of misverstanden:

• Voor welke dag werden de ontwerpcriteria voor de berekening opgesteld? Werd de berekening of de meting uitgevoerd op de "perfecte dag"? Of was de berekening gebaseerd op een jaargemiddelde?
• Was de berekening gebaseerd op een datacenter onder maximale belasting of onder gedeeltelijke belasting? Alle efficiëntiecurves van apparatuur veranderen afhankelijk van de belastingsprofielen. De PUE-cijfers veranderen dagelijks, zo niet per uur, onder werkelijke bedrijfsomstandigheden.
• Ten slotte wordt er voortdurend gediscussieerd over de efficiëntie van watergekoelde chillers en luchtgekoelde chillers. Elke toepassing heeft meerdere opties voor "gratis koeling" of "economizer"-toepassingen om de PUE te verlagen. In dit voorbeeld, wanneer u uw besluiten neemt op basis van TCO/ROI, moet u zich de volgende vraag stellen: Wat zijn de kosten van het voedingswater en de onderhoudsvereisten voor het waterbehandelingssysteem bij een watergekoelde oplossing? Bedenk dat voor een normaal datacenter van 2 megawatt met watergekoelde torens dagelijks 190.000 tot 230.000 liter voedingswater nodig is.

Doe uw voordeel met de PUE om uw algehele bedrijfsdoelstellingen te bereiken, maar wees voorzichtig. Trap niet in de val van het onjuist toepassen van de berekeningsformule om de totale investeringen en budgetten voor bedrijfskosten te rechtvaardigen.

Tot op heden heeft de Amerikaanse Green Building Council (USGBC) geen specifieke criteria vastgesteld voor de LEED-criteria voor datacenters. Datacenters kunnen echter worden gecertificeerd aan de hand van de Commercial Interiors Checklist (controlelijst commerciële interieurs). Hierbij kunnen drie basale fouten worden gemaakt:

• Het nalaten van het ontwikkelen van basiskennis van de kwalificatiecriteria. Dit kan worden verholpen door het bovenstaande referentiedocument te bestuderen.
• Het nastreven van LEED-certificering als bijkomstigheid. Het verkrijgen van LEED-certificering begint bij het ontwerpconcept en eindigt met een formele certificering na voltooiing van het project. Neem aan het begin van het planningsproces een gekwalificeerde LEED-professional of een adviesbureau in de arm.

Er zullen kosten verbonden zijn aan het behalen van het certificaat. Wanneer geen rekening wordt gehouden met deze uitgaven, zal dit van invloed zijn op uw TCO en de planningsprocessen voor besluitname

Zoals eerder gezegd, eenvoudig is beter. Ongeacht uw beoogde streefniveau zijn er tientallen manieren om een efficiënt systeem te ontwerpen. Te vaak leiden redundantiedoelstellingen tot een te hoge complexiteit. Voeg hieraan de verschillende benaderingen van het bouwen van een modulair systeem toe en het geheel wordt al snel gecompliceerd.

Of het overleg intern plaatsvindt of via een door u gekozen adviseur, het belangrijkste doel moet zijn alles eenvoudig te houden. Waarom?

• Complexiteit betekent vaak meer apparatuur en componenten. Meer componenten staat gelijk aan meer storingspunten.
• Menselijke fouten. De statistieken verschillen, maar zijn consistent. De meeste uitvallen in datacenters zijn het gevolg van menselijke fouten. Complexe systemen verhogen operationele risico's.
• Kosten. Eenvoudige systemen zijn minder kostbaar om te bouwen.
• Gebruiks- en onderhoudskosten. Nogmaals, complexiteit betekent vaak meer apparatuur en componenten. De O&M-kosten kunnen exponentieel stijgen.
• Neem in uw ontwerp een eindpunt op. Veel ontwerpen zien er goed uit op papier. Het is voor u of uw consultant gemakkelijk om de gekozen configuratie en de resulterende potentiële gebruiksduur te rechtvaardigen. Als in het ontwerp echter geen rekening wordt gehouden met de factor "onderhoudbaarheid" bij gebruik of onderhoud, zal de gebruiksduur en de veiligheid van het personeel in het gedrang komen.

Hoewel veel ontwerpen, realisaties en uitbreidingen van datacenters eindigen in een mislukking, hoeft dat in uw geval niet zo te zijn. Door de belangrijkste 9 fouten zoals hier beschreven te vermijden, bent u goed op weg naar succes. Samengevat:

1. Begin met een aanpak gericht op de totale eigendomskosten
• Evalueer uw risicoprofiel aan de hand van uw bedrijfskostenprofiel
• Maak een model dat CapEx, OpEx en energiekosten omvat

2. Bepaal uw ontwerpcriteria en prestatiekenmerken
• Baseer deze criteria op uw risicoprofiel en bedrijfsdoelstellingen
• Laat deze criteria bepalend zijn voor het ontwerp, met inbegrip van niveau, locatie en ruimteplan - niet in de omgekeerde volgorde

3. Ontwerp met eenvoud en flexibiliteit
• Gebruik een ontwerp dat voldoet aan uw vereisten aan de gebruiksduur, maar waarin ook de kosten tijdens de constructie en gedurende het hele gebruik laag blijven - eenvoud is essentieel.
• Maak ongeplande uitbreidingen mogelijk door flexibiliteit te integreren in het ontwerp

4. Wanneer PUE en LEED deel uitmaken van uw criteria, maak uzelf dan vertrouwd met de meest voorkomende misverstanden en kosten die aan elk zijn verbonden.

Door een juiste planning met behulp van de TCO-benadering, kunt u een datacenter bouwen dat vandaag en in de toekomst voldoet aan de prestatiedoelstellingen en bedrijfsbehoeften van uw organisatie.

Mike M. Hagan kwam in 2011 in dienst bij Schneider Electric, kort na de overname van Lee Technologies. Daarvoor was Hagan al vanaf 1988 werkzaam bij Lee Technologies.

Als veteraan met 25 jaar ervaring in de industrie, brengt de heer Hagan een klantgerichte benadering van verkoop en marketing mee, die is gericht op het ontwikkelen van bedrijfsstrategieën met de juiste tactische oplossingen. Hij zet zich in voor een planning van datacenters die is gebaseerd op de zakelijke kernprincipes, zoals het behalen van een concurrentievoordeel, het verlagen van de exploitatiekosten, het behoud van kapitaal, het uitbreiden van markten en het verhogen van winsten.

Hagan is de auteur van talrijke whitepapers en artikelen in vaktijdschriften en is een frequente spreker op de vakevenementen waaronder Tier1, 7x24 Exchange, Data Center Dynamics, AFCOM en CoreNet Global. Voordat hij in dienst kwam bij Lee Technologies, bekleedde Hagan hoge leidinggevende en verkoopposities bij Liebert, Hitachi, SunGard en Danaher Corporation. Hij heeft een bachelor in productietechnieken aan de Miami University in Oxford, Ohio.

John Lusky is directeur Electrical Engineering van de divisie Design/Build van de Service Group van Lee Technologies. Zijn huidige verantwoordelijkheden omvatten de calculatie en het ontwerp van kritische energiesystemen in relatie tot datacenteromgevingen.

Met meer dan 14 jaar ervaring in het ontwerpen, bouwen, integreren en installeren van regelsystemen voor industriële installaties en kritische energiesystemen, blijft John strijden tegen de stilstand binnen de engineeringsector. Zijn uitgebreide achtergrond in procesbeheersing en industriële automatisering heeft hem een diepgaand inzicht gegeven in diverse besturingssystemen en inzicht in de interacties die plaatsvinden in zeer redundante systemen die meerdere disciplines beslaan in een kritische omgeving. John heeft een aantal uiterst robuuste maar rendabele oplossingen ontwikkeld, waarmee de systemen modulegewijs kunnen worden uitgebreid naarmate de belasting toeneemt.

John’s diepgaande inzicht in de vereiste bouw- en onderhoudswerkzaamheden in datacenteromgevingen leidt tot een afname van het aantal problemen dat optreedt tijdens de bouw en tot een vermindering van de toekomstig benodigde onderhoudsinspanningen. Hij werkt nauw samen met de klanten om hun specifieke behoeften te bepalen, zonder te proberen hun behoeften in te passen in een bestaand ontwerp. Bovendien werkt hij regelmatig met de klant samen om hen te helpen bij het doorgronden van de opbouw van de totale eigendomskosten, de locatieselectie en PUE/LEED-initiatieven.

Tuan Hoang, P.E. is Managing Engineer bij Lee Technologies, en geeft leiding aan het ontwerp- en engineeringteam bij het ontwikkelen van oplossingen voor datacenters. De verantwoordelijkheden van Tuan omvatten de calculatie en het ontwerp van verschillende kritische HVAC-systemen, waaronder klimaatbeheersingssystemen voor computertoepassingen, chillers, torens en bevochtigingssystemen. Voordat Tuan in 2005 ging werken voor Lee Technologies, ontwierp hij samen met Northrop Grumman en een grote installateur de vitale koel- en ventilatiesystemen voor Amerikaanse marineschepen.

Als veteraan met 10 jaar ervaring in kritische koelsystemen past Tuan een brede benadering toe bij het ontwerpen van kritische systemen voor de datacenterindustrie. Zijn ervaring omvat beoordelingen van installaties, berekeningen van de verwachte toekomstige groei en het vinden van oplossingen om soepele overgangen tussen de ontwikkelingsstadia mogelijk te maken.

Scott Walsh P.E., LEED A.P. is een LED-geaccrediteerde ingenieur voor de divisie Design/Build van de Service Group van Lee Technologies. Scotts huidige verantwoordelijkheden omvatten veldonderzoek en verificatie, selectie en specificatie van apparatuur, belastingsberekeningen, verificatie van ontwerpdocumenten met het oog op de naleving van de richtlijnen, opstellen en produceren van constructiedocumentatie en veldcoördinatie.

Met meer dan 7 jaar ervaring in de datacenterindustrie omvat Scotts expertise het mechanische ontwerp, de analyse van vereisten, de LED-projectplanning, de strategische projectplanning, de persoonlijke ontwikkeling van de technici en het projectbeheer van datacenters. Hij heeft specialistische ervaring in het gebruik van PUE voor de ontwikkeling van een breed scala aan LED-datacenterprojecten.