Кратко - это отношение общей электрической энергии, потребляемой дата-центром, к количеству энергии, потребленной вычислительными мощностями (серверами, размещенным оборудованием).

Фактически, PUE не может быть равен единице, так как даже обычный вентилятор, используемый для обдува оборудования, потребляет какую-то электроэнергию, соответственно увеличивает знаменатель дроби (общее потребление ЦОДа).

В предельном случае, когда отсутствуют хоть какие-то системы охлаждения, освещения, технического контроля PUE равен единице - когда северное оборудование размещается на улице. Тогда да, работают только сервера, других затрат энергии нет.

Но в жизни крайне сложно представить дата-центр, в котором оборудование, как минимум чувствительное к осадкам, размещается просто на улице.

Таким образом, короткий ответ - нет, PUE не может быть меньше единицы.

Всё таки может ли быть PUE меньше единицы?

Теперь следите за руками, начинается магия.

Сам коэффициент эффективности PUE придуман для контроля эффективности работы оборудования. То есть, фактически, для снижения финансовых затрат работы ЦОДа.

То есть, мы не нарушим никакой логики, если представим PUE как финансовую величину, а не как физическую (в конце-концов, в этом её смысл).

Допустим, ваш дата-центр потребляет всего 750 кВт, а размещенное оборудование - 500 кВт электричества.

PUE = 750 / 500 = 1.5

Допустим, вы покупаете электричество по 7 руб за 1 кВт/час.

Тогда потребление вашего ЦОДа в деньгах:

750 * 24 часа * 30 дней * 7 руб/кВт = 3 780 000 руб/мес.

Потребление оборудования:

500 * 24 * 30 * 7 = 2 520 000 руб/мес.

Тогда выполняется равенство:

PUE = 750 / 500 = 3 780 000 / 2 520 000 = 1.5

И вот тут произошёл тот самый переход, который даёт нам дополнительные возможности.

В любом дата-центре есть есть холодная зона - где работают системы охлаждения оборудования, и горячая зона - там, где стоят ответные части системы охлаждения. То есть внешние радиаторы. Горячие внешние радиаторы.

И вообще, общий смысл ЦОДа без учёта вычислений как полезной работы - большая электрическая грелка.

Самая дорогая грелка из всех возможных (водяной, газовой, угольной, дровяной и тд). Но грелка!

И вы за это тепло УЖЕ заплатили!

Тогда возникает вопрос: а можно ли продать это тепло?

То есть смотрите: происходит магия в знаменателе дроби - там появляется отрицательная величина (выручка от продажи тепла)

PUE = (P общ. ЦОДа - P проданного тепла) / P выч. оборудования

И в этом случае мы получаем саму теоретическую возможность существования PUE ниже единицы

Практический смысл

Одно дело - теория, совсем другое - практическая реализация.

Проблематика отвода созданного тепла в ЦОДе весьма сложная, так как получаемое тепло - низкотемпературное (30-40 градусов) и преобразовать его реально полезное крайне сложно.

Кроме того, почти невозможно согласовать использование такого тепла с ресурсоснабжающими организациями. То есть вам просто не дадут, например, установить систему преднагрева холодной воды для бизнес-центра с использованием теплообменников с водой из ЦОДа, даже несмотря на общее стремление к экономии природных ресурсов: выручка есть выручка, прибыль есть прибыль.

Также крайне серьёзная проблема - превратить тепло внешних блоков кондиционеров в “мокрое” тепло, то есть тёплую воду, которую можно транспортировать на относительно большие расстояния. Тёплый воздух транспортировать многократно сложнее.

Реализация

И всё таки техническая реализация возможна.

1. тёплые полы, тепловые завесы, обогреваемые парковки - не требуют согласований

2. экономия энергоресурсов, выраженная в деньгах, достигнутая с помощью таких решений - вполне может быть использована как вычитаемое в числителе расчёта PUE

3. возможна установка тепловых счётчиков на трубопроводы тёплой воды, что есть прямой путь к оценке стоимости такого тепла

Наиболее близко по техническому решению к целевой задаче приближены ЦОДы жидкостного охлаждения, где сервера полностью опущены в ванну с непроводящей жидкостью. Температура такой ванны - около 40 градусов. И это сразу - “мокрое” тепло, то есть жидкий теплоноситель, который очень удобно использовать для передачи тепла на значимые расстояния.

При этом, затраты на обеспечение работы технических систем в таких ЦОДах “от рождения” довольно низкие - жидкостные насосы и вентиляторы внешних радиаторов потребляют крайне мало электроэнергии по сравнению с компрессорами холодильных систем.

То есть изначально малые затраты на охлаждение + возможность продажи тепла или экономии от его использования определяют возможность реального создания технических систем с коэффициентом PUE меньше единицы.

Правда, с одним ограничением - если PUE выражен в деньгах.

Как рассчитывается PUE

PUE есть отношение полной затраченной электрической энергии ЦОДа к энергии, потребленной вычислительным оборудованием (серверами).

PUE = P общ. / P. серв.

Важно понимать, что PUE никак не учитывает эффективность и “зелёность” самих серверов. Повышение частоты процессора, увеличение количества ядер, снижение тепловыделения процессоров, иногда даже установка правильной операционной системы - это отдельный, важный процесс оптимизации затрат. Но PUE не про это.

PUE показывает насколько эффективно ваш ЦОД обеспечивает необходимые климатические (и тд) условия для обеспечения каких-то размещенных в ЦОД вычислительных мощностей, не важно каких.

Пример расчёта PUE

Допустим, ваш дата-центр потреблет всего 200 кВт электричества, при этом на северное оборудование приходится 125 кВт.

PUE = 200 / 125 = 1,6

Ваш PUE похож на коэффициент эффективности стандартных ЦОДов с использованием фресковых сплит-систем.

В каких диапазонах бывает PUE

Читать статю “Может ли быть PUE меньше единицы?”

Важно понимать, то в таблице даны ооооочень приблизительные данные. В теории можно заставить фреоновую сплит-систему работать на уровне 1.3 - 1.4, а можно и систему с подмесом внешнего воздуха довести до состояния PUE = 1.8. Особенно если систему не обслуживать и не соблюдать регламенты.

Особенности

Любая система охлаждения работает в своих специфических условиях.

Самое большое влияние оказывает климат, а точнее - текущая погода.

Эффективность системы охлаждения растёт зимой, снижается летом. ЦОДы строят как в Африке, так и за Полярным кругом. Везде свои особенности.

Самый правильный PUE - среднегодовой. С учётом работы во всех временах года, в любую погоду.

Лучший расчёт показателя - среднегодовой, лучший вариант наблюдения - график за период до 3 лет.