Вентиляция майнинг-фермы – экономичное решение задачи охлаждения

Вентиляция майнинг-фермы – вторая задача на начальном этапе организации бизнеса, сразу после выбора моделей устройств для майнинга криптовалют. При эксплуатации фермы рабочие устройства загружены на 100% процессорной мощности. Такой режим работы сопровождается выделением большого количества тепла, которое необходимо утилизировать для эффективной работы майнинг-фермы.

Своевременное и эффективное охлаждение поддерживает максимальную загрузку оборудования, продляет срок службы устройств, повышает показатели энергоэффективности всего проекта.

Вентиляция майнинг-фермы, или по-другому – «фрикулинг», самый экономически эффективный тип охлаждения ЦОД (Центров Обработки Данных). Он используется в организации охлаждения серверных, дата-центров и телекоммуникационных помещений.

В механизме работы фрикулинга заложен метод проветривания без дополнительного охлаждения воздуха холодильными машинами. Не используются энергозатратные кондиционеры и чиллеры. Все выделяемое устройствами майнинга тепло отводится проходящим потоков воздуха.
Для проектирования вентиляции майнинг-фермы потребуются:

• • Значения полной потребляемой мощности всего вычислительного оборудования в расчетном помещении;
  • Значение среднегодовой температуры воздуха в регионе;
  • Диапазон рабочей температуры, рекомендованный производителем устройств.

 

Расчет необходимого теплоотвода

Обычно при расчете тепловыделения от вычислительной техники используется коэффициент 0,5 — 0,7 от потребляемой мощности. Значение коэффициента зависит от загруженности вычислительной техники и типа персонального компьютера. В проекте майнинг-фермы все установленные устройства работают 24 часа в сутки и количество выделяемого тепла в единицу времени стремится к 1 (единице).

Поэтому в расчетах будем считать, что стандартный модуль майнинг-фермы с потребляемой мощностью 3кВт·ч выделяет количество тепла 3кВт·ч.

• • Среднемесячная температура воздуха в московском регионе от -9°С до +25°С. Среднегодовая температура 6°С.
  • Рекомендованный производителем майнинг-фермы диапазон стабильной работы вычислительного оборудования: 0°С – 40°С.

Летом в жаркие месяцы, при повышении температуры до +30°С потребуется увеличенный расход воздуха и даже дополнительное охлаждение кондиционером в пиковые моменты подъема температуры.

Этот короткий период на 5% снизится производительность фермы. При необходимости поддержки производительности мы предлагаем установку дополнительного кондиционера. В московском регионе таких жарких дней обычно не более 40.

Зимой для стабильной работы фермы потребуется подогрев уличного воздуха до +1°С – +2°С. Подогрев организуется методом подмешивания вытяжного горячего воздуха с приточным. Управление смешиванием воздуха может быть ручным или автоматическим.

Вентиляция майнинг-фермы. Пример расчета.

Проведем показательный расчет системы вентиляции майнинг-фермы для небольшой сборки из 10 устройств с потребляемой мощностью 3000Вт·час. Все устройства находятся в одном помещении. Других источников тепла и рабочих мест сотрудников в этом помещении нет. Потребляемая мощность вычислительной техники на ферме 30кВт·ч.

 

Рассчитаем необходимый расход воздуха для средней годовой температуры. Это средний ориентировочный расчет поможет выбрать необходимый для проекта вентилятор или пакет вентиляторов. Такой расчет годится для первоначального анализа среднегодовых расходов при планировании проекта майнинга криптовалют.

Расход воздуха рассчитаем по формуле определения объема теплоносителя:

В этой формуле: G – расход воздуха для теплопередачи., Q – количество теплоты, кВт., Сp – теплоемкость воздуха., ρ – плотность воздуха, кг/м³., tуд — tпр – разница между удаляемой и приточной температурами воздуха.

Примем допущения:

• • теплоемкость воздуха равна 1,005 кДж/кг·°С
  • плотность воздуха для рабочего температурного диапазона 1,2кг/м³
  • за температуру удаляемого воздуха примем +40°С, а за среднегодовую приточную +6°С

Подставим значения для фермы из примера и получим необходимый расход воздуха для вентиляции фермы.

(3600 * 30) / (1,005 * 1,2 * (40-6)) = 2 633 м³/час

Наши опытные проектировщики майнинг-ферм вывели отношение: на 1кВт потребляемой мощности требуется 300 кубических метров воздуха. Это соотношение справедливо для климатических условий московского региона.

Выбор вентилятора для проекта

Подбираем подходящий канальный вентилятор на расчетную производительность 2633 м³/час из каталога оборудования. В проекте используем однотипные приточный и вытяжной вентиляторы.

Канальный вентилятор VCP (SH) 60-30 с электрической мощностью 450Вт, давлением 350Па и производительностью 3000 м³/час.

Размер корпуса вентилятора 600 х 640мм.

Подбор вентиляторов по статическому давлению определяет длину воздуховодов, их форму и прочие местные сопротивления.

Выбранная мощность должна справляться с блоком фильтров, дроссельными заслонками и распределительными соплами.

Схема движения воздуха в помещении

В помещении майнинг-фермы формируем устойчивый воздухообмен. Доставку холодного воздуха до стоек с компьютерами организуем прямоугольными воздуховодами сечением 60 х 30 см. Струю притока направляем на всасывающую сторону оборудования. Коридор с приточным воздухом называется «холодным».

Коридор, в сторону которого направлены вентиляторы компьютеров на выдув называем «горячим». Из горячего коридора нагретый воздух отбирается вытяжной вентиляцией.

В холодное время года при помощи специального клапана включается подмес вытяжного горячего воздуха в холодный приточный. Такое смешивание поднимает температуру приточного воздуха до рекомендованных 1 — 2 градусов Цельсия.

Вентиляция майнинг-фермы. Положительные и отрицательные стороны.

Мощность вентиляторов на приток и вытяжку по 405 Ватт каждый, делает систему охлаждения майнинг-фермы самым экономичным решением.

Дополнительное охлаждение воздуха в дни высокой летней температуры незначительно повышают стоимость эксплуатации такой системы. Все фреоновые решения охлаждения дата-центра обходятся дороже.

Основной недостаток фрикулинга – громоздкость системы вентиляционных каналов. Размеры каналов для необходимой скорости движения воздуха 6 — 8 м/с имеют сечение, сопоставимое с размерами самих майнинговых устройств.