Как рассчитать мощность и вместимость контейнера для ASIC-майнеров

Мощность контейнера для ASIC рассчитывают от суммарного энергопотребления майнеров и вспомогательного оборудования. Базовая формула:

Мощность контейнера = количество ASIC × расчетная мощность одного ASIC + потребление инфраструктуры.

Если известна мощность контейнера и нужно определить его вместимость, расчет выполняют в обратную сторону:

Количество ASIC по мощности = доступная мощность для майнеров / расчетная мощность одного ASIC.

Однако полученное число нельзя считать окончательной вместимостью. Контейнер одновременно ограничен электропитанием, охлаждением и количеством физических мест. Поэтому его рабочая вместимость определяется минимальным из трех значений:

Вместимость контейнера = min (по мощности; по охлаждению; по размещению).

Например, если по электропитанию контейнер выдерживает 250 ASIC, система охлаждения — 240, а на стеллажах есть 280 мест, реальная вместимость составляет 240 устройств.

Для большинства проектов именно такой порядок расчета является оптимальным: сначала определить суммарную электрическую нагрузку, затем проверить возможность отвода соответствующего количества тепла и только после этого сопоставлять результат с количеством мест на стеллажах.

Контейнеры Promminer — мобильные дата-центры собственного производства с готовой электрикой, вентиляцией и охлаждением для быстрого запуска и масштабирования промышленного майнинга.

Есть определенное количество ASIC: какая мощность контейнера нужна

Если количество майнеров уже известно, сначала рассчитывают их общую нагрузку:

P ASIC = N × P одного ASIC

где:

• N — количество майнеров;

• P одного ASIC — расчетное потребление одного устройства;

• P ASIC — суммарная нагрузка майнингового оборудования.

Для проектного расчета желательно использовать не только типичное паспортное потребление, но и указанное производителем возможное отклонение.

Например, Bitmain Antminer S21 PRO 234 TH/s потребляет 3510 Вт при температуре входящего воздуха 25 °C. Производитель указывает, что фактическая мощность может отличаться от типичного значения на ±5%.

Поэтому верхняя расчетная величина для одного устройства:

3,51 × 1,05 ≈ 3,69 кВт.

Если требуется разместить 200 таких ASIC:

200 × 3,69 ≈ 738 кВт.

Это мощность только майнеров. Контейнер дополнительно потребляет электроэнергию на вытяжные вентиляторы, насосы, сетевое оборудование, автоматику и другие системы.

Если собственное потребление инфраструктуры известно, его добавляют непосредственно:

P контейнера = P ASIC + P инфраструктуры.

Например, при нагрузке ASIC 738 кВт и вспомогательной нагрузке 40 кВт расчетная общая мощность составит:

738 + 40 = 778 кВт.

Если вместо отдельного значения известен подтвержденный PUE контейнера, можно использовать:

P контейнера = P ASIC × PUE.

Сам PUE нельзя принимать условно при окончательном проектировании: нужно использовать показатель конкретного контейнера и режима эксплуатации.

Практический вывод простой: контейнер для 200 ASIC нельзя выбирать только по расчету 200 × паспортные ватты. Нужно учитывать верхнюю границу потребления оборудования и собственную нагрузку инфраструктуры.

Есть контейнер определенной мощности: сколько ASIC в него поместится

При обратной задаче сначала нужно определить, какая часть мощности действительно доступна ASIC.

Если контейнер имеет ввод 1 МВт, но 50 кВт требуется его собственной инфраструктуре:

1000 − 50 = 950 кВт для ASIC.

После этого доступная мощность делится на расчетное потребление одного майнера.

Для S21 PRO 234 TH/s при расчетных 3,69 кВт:

950 / 3,69 ≈ 257.

По электрической мощности такой контейнер может обеспечить примерно 257 устройств.

Но это еще не означает, что в него действительно можно установить и постоянно эксплуатировать 257 ASIC. Нужно проверить еще два ограничения — охлаждение и физическое размещение.

Итоговым всегда является наименьшее значение.

Допустим, расчет дал:

• электропитание — 257 ASIC;

• охлаждение — 240 ASIC;

• стеллажи — 270 ASIC.

Рабочая вместимость контейнера — 240 ASIC, несмотря на наличие 270 физических мест.

Поэтому характеристика «контейнер на 270 майнеров» без информации о доступной мощности и производительности охлаждения недостаточна для выбора оборудования.

Как проверить, хватит ли охлаждения

Почти вся электроэнергия, которую потребляют ASIC, превращается в тепло. Контейнер с 900 кВт майнинговой нагрузки должен непрерывно отводить тепловую мощность примерно того же порядка.

Для воздушного охлаждения можно предварительно ориентироваться на требования производителя ASIC к воздушному потоку. Для Antminer S21 PRO Bitmain указывает максимальный поток 480 CFM на устройство. Рабочий диапазон температуры составляет от −20 до +45 °C.

Для 200 устройств теоретическая сумма максимального воздушного потока ASIC составляет:

200 × 480 = 96 000 CFM.

Для 250 устройств:

250 × 480 = 120 000 CFM.

Эти значения нельзя напрямую использовать как единственную характеристику вытяжных вентиляторов. Фактический воздухообмен контейнера зависит от сопротивления решеток, жалюзи и воздушных каналов, компоновки стеллажей, температуры наружного воздуха и возможности горячему воздуху возвращаться на вход ASIC.

Поэтому при выборе готового контейнера важнее получить от производителя подтверждение максимальной IT-нагрузки и тепловой мощности, которую система способна стабильно отводить, чем ориентироваться только на количество установленных вентиляторов.

Если контейнер рассчитан по электричеству на 1 МВт, но его охлаждение способно стабильно обслуживать только 850 кВт тепловой нагрузки в требуемых климатических условиях, именно 850 кВт становятся фактическим ограничением.

Нужно ли оставлять запас по мощности

Не стоит проектировать контейнер так, чтобы суммарная нагрузка ASIC постоянно совпадала с предельной возможностью оборудования.

Причина в том, что фактическое потребление майнеров не является абсолютно постоянным. Оно зависит от конкретного устройства, температуры и режима работы. Для S21 PRO Bitmain допускает отклонение мощности от типичного значения на ±5%.

Кроме этого, запас требуется учитывать для:

• вентиляции или насосов, работающих с повышенной нагрузкой;

• распределительного электрооборудования;

• возможного увеличения потребления отдельных ASIC;

• замены оборудования на более мощное в будущем.

Конкретный инженерный резерв нельзя назначать одной универсальной цифрой для всех контейнеров. Его определяют по характеристикам вводного оборудования, кабелей, автоматов, PDU и требованиям проекта.

Для предварительного расчета безопаснее сначала использовать верхнюю границу потребления ASIC, а затем отдельно проверять допустимую длительную нагрузку всей электрической схемы.

Как меняется расчет для Hydro-контейнера

Для Hydro-оборудования основная формула по электрической мощности остается той же:

P ASIC = количество устройств × мощность одного ASIC.

Меняется проверка охлаждения. Вместо необходимого воздушного потока рассчитывают возможности жидкостного контура: тепловую мощность теплообменников, расход и температуру теплоносителя, производительность насосов и внешней системы отвода тепла.

Поэтому Hydro-контейнер также нельзя оценивать только по количеству посадочных мест или мегаваттам ввода. Если электрическая часть позволяет запитать больше ASIC, чем способен охладить жидкостный контур, фактическую вместимость ограничивает именно система охлаждения.

Это отдельный сценарий проектирования. Для обычного контейнера с ASIC на воздушном охлаждении главным дополнительным параметром после электрической мощности остается производительность приточно-вытяжной системы.

Пример полного расчета контейнера

Предположим, нужно определить параметры контейнера для 200 Antminer S21 PRO 234 TH/s.

Паспортное потребление одного устройства — 3510 Вт, допустимое отклонение — ±5%. Для предварительного проектного расчета используем верхнюю границу:

3510 × 1,05 ≈ 3686 Вт.

Суммарная мощность ASIC:

200 × 3,686 ≈ 737 кВт.

Допустим, инфраструктура контейнера в выбранном проекте требует еще 40 кВт:

737 + 40 ≈ 777 кВт.

Далее проверяем охлаждение. Максимальный паспортный воздушный поток одного S21 PRO составляет 480 CFM:

200 × 480 = 96 000 CFM.

После этого необходимо убедиться, что конкретная система вентиляции способна обеспечить требуемый режим с учетом сопротивления контейнера и расчетной наружной температуры.

Последний шаг — физическое размещение. Если стеллажи имеют только 180 мест, контейнер независимо от доступных 777 кВт сможет вместить не более 180 ASIC. Если мест 220, но охлаждение рассчитано только на 190 устройств, рабочая вместимость будет 190.

Именно поэтому расчет нельзя заканчивать после деления мегаватт на мощность одного майнера.

Короткий алгоритм расчета

Чтобы определить необходимую мощность и реальную вместимость контейнера:

1. Выберите ASIC и возьмите его расчетное энергопотребление, учитывая допустимое производителем отклонение.

2. Умножьте мощность одного ASIC на количество устройств, если рассчитываете необходимую мощность контейнера.

3. Добавьте потребление инфраструктуры или используйте подтвержденный PUE конкретного решения.

4. Если рассчитываете вместимость существующего контейнера, разделите доступную IT-мощность на мощность одного ASIC.

5. Проверьте охлаждение и количество физических мест.

6. Возьмите минимальное значение из ограничений по электропитанию, охлаждению и размещению.

Для большинства проектов этого достаточно, чтобы предварительно подобрать контейнер и не завысить его реальную вместимость. Если имеется 1 МВт электрической мощности, это еще не означает, что всю эту мощность можно отдать ASIC: сначала нужно вычесть нагрузку инфраструктуры, затем рассчитать количество майнеров и проверить, сможет ли контейнер отвести их тепло.

Главное правило: мощность контейнера рассчитывают от суммарной нагрузки ASIC и инфраструктуры, а его реальную вместимость определяет самое жесткое из трех ограничений — электропитание, охлаждение или количество мест.