Вентиляция и охлаждение майнинг ферм

Охлаждение майнинг-фермы и контроль температурных показателей - это решение позволяет решать проблему с большими объемами тепла. Майнинговые фермы круглосуточно потребляют электроэнергию. Высокая температура в видеокартах (GPU) - главный фактор риска, снижающий продуктивность майнинг-ферм (и, как следствие, заработок), ускоряющий износ оборудования и провоцирующий аварии на сети.

Рекомендуемые климатические условия в помещении для майнинг фермы

Безопасная для компьютерного оборудования температура внешней среды - 20-25°С. Серверы могут работать при t до 25 градусов Цельсия и относительной влажности от 10% до 80%. Мощный майнинг-сервер может потреблять 1,4 кВт и более и рассеивать большое количество тепла. Некоторые производители включают в состав контроллер. Прибор изменяет скорость вращения вентилятора, напряжение и тактовую частоту сервера в зависимости от его температуры.

Ошибки в реализации вентиляции для майнинга

В чем чаще всего ошибаются начинающие майнеры, занимающиеся фермами?

1. Пренебрежение системой вентиляции и охлаждения для майнинговой фермы - одна из основных ошибок. Итог может быть плачевным: сгоревший сервер, снижение эффективности работы фермы, замыкания, риск пожара.
2. Некорректный подбор железа в ферму. Пример: установка бытового кондиционера со скромными мощностными характеристиками для охлаждения помещения для майнинга. Сплит-система способна качественно кондиционировать комнату с низкими теплопритоками, но для мощного майнингового оборудования не подойдет.
3. Отсутствие вентиляции. Многие владельцы считают, что система охлаждения для майнинговой фермы базируется на кондиционерах. Следовательно, воздухообмен не обязателен. Это не так. Сплит-системы охлаждают воздух. Организует воздухообмен и отвод тепла от железа.

Зачастую на качество охлаждения влияет некорректный монтаж: ошибки размещения наружного и внутреннего блоков кондиционеров, нарушения при установке вентсистемы, некачественные комплектующие, отсутствие проектирования.

Выбор правильной системы охлаждения для промышленного майнинга

Майнинг криптовалют полноценной фермой - энергоемкий процесс с высоким тепловыделяющим эффектом. Даже самое совершенное оборудование нуждается в качественном вентилировании. Майнеры постоянно ищут эффективные способы охлаждения видеокарт для майнинга без ущерба для производительности и прибыли. 

 Из-за растущей сложности добычи цифровых валют и острой конкуренции между участниками процесса, видеокарты эволюционировали от используемых в персональных компьютеров до специализированных интегральных схем ASIC. Однако даже эффективные агрегаты склонны к сильному перегреву. Именно поэтому стоит уделять большое внимание качеству охлаждения.

Что происходит, когда видеокарта в майнинге перегревается?

1. Снижение хешрейта. Хешрейт - это показатель того, насколько быстро машина майнера криптовалюты обрабатывает сложные вычисления. Именно этот показатель определяет производительность. Когда происходит перегрев, устройство пытается снизить нагрузку, что принудительно снижает скорость хэширования. Пока агрегат не остынет, хэшрейт остается ниже среднего.
2. Низкая энергоэффективность. Майнинг биткойнов является энергоемким процессом. Перегрев приводит к повышенному потреблению электроэнергии, но дает меньше результатов из-за снижения скорости хеширования. Эта комбинация снижает производительность и прибыль.
3. Техническое обслуживание и срок службы. Основным недостатком перегрева является случайное отключение майнеров. Будут не только отключаться, но и чаще ломаться. У майнинг-пула, который постоянно перегревается, резко сокращается срок службы. Пример: майнинговые устройства со сроком службы 3-5 лет может выйти из строя за несколько месяцев при воздействии высоких температур.
4. Эффективность затрат. Большая часть расходов в ферме связана с потреблением электроэнергии, а также с обслуживанием. Постоянно перегревающиеся видеокарты требуют в два раза больше денег на обслуживание и электроэнергию. Это снижает рентабельность.

Приведенные выше аргументы доказывают, что перегрев губителен и влияет на производительность и прибыльность. Как предотвратить это явление? Наиболее актуальны 2 способа охлаждения:

• воздушное;
• иммерсионное.

Поговорим о каждом способе используемом в фермах с видеокартами более подробно.

Воздушное охлаждение ферм

Предполагает использование вентиляторов и атмосферного воздуха для регулирования температуры майнингового железа (видеокарте станет легче). Тепло рассеивается за счет увеличения потока воздуха над фермой. Большинство установок поставляются со встроенными высокоскоростными вентиляторами, которые нагнетают поток воздуха через внутренние компоненты. Однако часто необходимо покупать дополнительные контейнеры для воздушного охлаждения.

Чаще всего используются следующие конструктивные решения при организации воздушного охлаждения, чтобы остудить видеокарту:

• естественная вентиляция;
• приточно-вытяжная механическая;
• центральное кондиционирование;
• бытовые и полупромышленные климатсистемы;

Выбор того или иного способа вентиляции для асиков в помещении зависит от масштабов деятельности.

Естественная вентсистема

Способ вентиляции майнинг-фермы с невысокой эффективностью. Примечателен тем, что не требует затрат на реализацию и работает на основе принципа гравитации. Холодный уличный воздух вытесняет теплый. Этот вариант работоспособен в регионах с холодным и умеренным климатом в зимний, весенний и летний период при разнице температур не менее 12-15°C. Охлаждение майнинговой фермы летом данным способом невозможно. Критичный недостаток - неконтролируемость и неуправляемость. Нет возможности мониторить и регулировать температуру, уровень влажности, скорость воздухообмена.

Центральная система кондиционирования

Центральное кондиционирование оптимально подходит для помещений с большим объемом. Это хорошая альтернатива традиционным моделям: помимо возможности регулирования температуры позволяет подавать свежий воздух. Установка в гостинице предполагает учет конструкции воздухораспределения и установку подвесных потолков. Данная климатическая техника сложнее в организации и требует больших инвестиций.

Канальный кондиционер + вытяжка

Канальное кондиционирование и дополнительное вытяжное оборудование - хороший способ эффективно охлаждать майнинг-ферму. Оборудуется воздуховодами, подающими охлажденный воздух в помещения. Дополнительно в зоне установки асика монтируется вытяжка, отводящая избыточные теплопритоки. В результате оперативного отведения тепла температура не повышается до критических значений, что снижает нагрузку на климатическое оборудование.

Приточно-вытяжная вентиляция для майнинга

Установка, регулирующая подачу и удаление воздуха одновременно, - эффективное охлаждение майнинг фермы. Приточно-вытяжные установки отличаются широкими возможностями регулировки и оптимальны для крупных майнинг-пулов. Комплектуется набором датчиков и блоком автоматики, поддерживающим нужный температурный диапазон и запускающим интенсивный режим работы при возникновении рисков перегрева. Эта установка оптимальная с точки зрения энергозатрат зимой и в весенне-зимний период, но не эффективна для охлаждения майнинга летом. В этот период рекомендовано использовать кондиционер и - при обнаружении застойных «горячих» зон - принудительный обдув.

Приточно-вытяжная вентиляция + кондиционер

Оснащенная климатической техникой вентисистема эффективно работает летом. Зимой ее можно использовать без кондиционера. Оборудованная рекуператором приточно-вытяжная установка позволяет утилизировать большие объемы тепла, которые генерирует майнинг-ферма, для снижения затрат на отопление помещений зимой. Установку можно оснастить фильтрами, ионизаторами, увлажнителями воздуха, канальными нагревателями и охладителями. Вариант прекрасно подходит промышленным фермам.

Бытовые и полупромышленные климатические системы

Для повышения эффективности воздушного охлаждения часто требуются энергосберегающие холодильные компоненты, такие как чиллеры и воздухообрабатывающие агрегаты. Минус такого решения - высокие затраты на реализацию, потребность в большом пространстве на прилегающей территории или крыше для размещения холодильных устройств. Несомненный плюс - высокая эффективность вентиляции для майнинга в помещении и качественного охлаждения крупных пулов.

Иммерсионное охлаждение ферм

Второй способ - иммерсионное охлаждение ферм для майнинга. Как это работает? Майнинг на водяном охлаждении - это практика полного погружения установки для добычи криптовалюты в теплопроводящую жидкость с более высокими изоляционными свойствами, чем у обычного воздуха. Где видеокартам намного комфортнее работать. Существует два подхода к иммерсионному охлаждению:

• однофазное - компоненты погружаются в диэлектрическую жидкость. Тепло, выделяемое IT-компонентами, поглощается раствором. Затем жидкость перекачивается и циркулирует вокруг резервуара, помогая отводить тепло.
• двухфазное - предполагает герметизацию серверов внутри ванны со специально разработанной жидкостью на основе фторуглерода. Кипение жидкости вызывает фазовый переход от жидкости к газу. Затем пар конденсируется обратно в жидкую форму для повторного использования.

Независимо от используемого подхода, иммерсионное охлаждение очень эффективно. Около 40% тепла улавливается и используется для питания майнинговой установки. Теплоотводящая способность в 10 раз больше по сравнению с воздушным охлаждением.

Примеры вентиляции нежилого помещения под майнинг

Оборудование для добычи криптовалюты часто устанавливают за пределами жилых помещений, что не снижает требований к качественному охлаждению. Рассмотрим основные варианты реализации.

Асики с вытяжкой

Удаление тепла, скапливающихся в потолочной зоне, с помощью вытяжного вентилятора - хороший способ удалить избыточные теплопритоки. Данный метод оптимален для высоких помещений. При расчете мощности вентиляторов учитывается объем тепловой энергии, которые генерирует асик. Важный момент: объем приточного воздуха должен двукратно превосходить отток. Разбавляющий эффект снизит температуру и повысит эффективность воздушного обмена.

Риги с вытяжкой и приточкой

Комбинация приточного и вытяжного вентиляторов с работающей майнинг-фермой - эффективный способ охлаждать видеокарты. Схема инсталляции выглядит следующим образом:

1. Приточный вентилятор монтируется в нижней части стены, у пола. С внешней стороны защищается монтажных козырьком.
2. Вытяжной монтируется над стендом с видеокартами.
3. Электровентиляторы монтируются на противоположных стенах. При работе видеокарт создается мощный сквозной поток воздуха.

Риг защищается москитной сеткой (предупреждает попадание и нахождение мусора и насекомых в оборудовании).

Асики с вытяжкой, приточкой и разделением на холодный и горячий коридор

В промышленных масштабах, на крупных майнинг-фермах организуются в обязательном порядке холодный и горячий коридоры. Асики монтируются в холодной зоне. Пространство разделяют с помощью поликарбонатных панелей с отверстиями для инсталляции вентиляторов. Зонирование предупреждает смешение теплого и холодного потоков и поддерживает нужный температурный режим.

Правильная вентиляция для асиков в гараже

В нежилом помещении рекомендовано устанавливать пул как можно ближе к полу. Это снизит время пребывания верхнего ряда видеокарт и асиков в зоне перегретого воздуха. В гаражах нет окон: крайне важно обеспечить постоянный приток через воздуховоды или установленный вентилятор.

Вентиляция в контейнере для майнинга

Контейнеры для майнинга - технически совершенный способ организации добычи криптовалют с соблюдением технических условий. Услуги по производству контейнеров для промышленного и частного варианта предлагает компания BitCube.

Как это работает?

1. Контейнер подбирается под вид видеокарт (GPU) или асиков и их количества.
2. После сборки модуль поставляется на объект и устанавливается на месте.
3. Встроенная вентсистема с рассчитанной мощностью поддерживает оптимальные параметры микроклимата.

BitCube предоставляет сопутствующие услуги: размещение видеокарт клиентов в data-центре, комплектация контейнеров «под ключ», строительство площадок для добычи криптовалют, сервисное обслуживание и ремонт. Услуги для тех, кто занимается майнингом.

Кроме всего прочего, контейнер позволяет забыть что такое шум.

Используя контейнер, можно добывать все популярные криптовалюты:

• Bitcoin;
• Tether;
• Ethereum;
• Litecoin;
• TRON;
• Cardano;
• Solana.

Расчет системы вентиляции для майнинга

Эффективность зависит от расчетных значений. На основании теплопритоков вычисляется мощность двигателя вентилятора, количество приборов для подачи и отведения воздуха. Рассчитывается производительность вентустановки, давление, частота вращения лопастей. Недостаточная мощность работы воздухообмена снижает эффективность и сокращает срок службы видеокарт.

Расчет выполняется по формуле Q = V * ρ * Ср * ΔT, Вт, где:

• Q - показатель тепловой мощности видеокарт или асиков;
• V - расход воздуха;
• ρ - плотность воздушных масс (1,2 кг/м3);
• Ср - теплоемкость воздуха;
• ΔT - разница между t приточного воздуха и t в зоне работы майнинг-фермы.

Для расчетов аналогичных параметров зимой и летом применяются отдельные расчетные формулы.

Расчет кондиционирования ферм

При проектировании климатической техники учитывается сезонность. Рассчитываются параметры для зимнего и летнего периодов эксплуатации. Подробнее о специфике вычислений - в следующих разделах.

Летний режим

Лето - сложный с климатической точки зрения сезон. Главная задача: разработать энергоэффективный и результативный способ охлаждения асика для майнинга в условиях жаркой погоды. В расчеты закладывается максимальная температура в регионе и норма для эксплуатации ригов (25°С). Производительность майнинговой фермы в регионах с холодным климатом в летний период выше.

Расчеты производятся по формуле: Vлето = Q * 3600/(Cp * 1,2 *ΔT), м3/ч. Обозначения единиц измерения соответствуют приведенному выше примеру, но в показатель дельты (ΔT) закладывается диапазон летних температур 50-25 ˚C.

Зимний режим

Зимой эксплуатировать майнеры с видеокартой для добычи криптовалюты экономичнее и проще. Вентиляцию к майнингу можно оснастить рекуператором (устройством, утилизирующим тепло нагретого воздуха) и использовать эту энергию для обогрева жилых комнат. Данный способ экономит на отоплении до 40-90% (в зависимости от мощности фермы).

Формула расчета для холодного времени года: Vзима = Q * 3600/(Cp * 1,2 *ΔT), м3/ч. Составляющие величины аналогичны общей формуле. Меняется лишь показатель теплоемкости зимнего воздуха (Ср = 1005 Вт/м3*К).

Проектирование охлаждения ферм

При разработке проектного решения учитываются характеристики майнингового пула, количество устройств, параметры энергопотребления, объем теплопритоков от оборудования, конфигурация комнаты. Закладываются средние и максимальные температурные значения в летний и зимний период. Разрабатываются схемы размещения приточного и вытяжного вентиляторов для организации беспрепятственного воздушного потока.

В пакет документов входит техническое задание, эскизный и рабочий проекты, инженерные расчеты параметров вентиляционной и климатической техники, графические схемы расположения оборудования, 3D-визуализация, смета, пояснительная записка.

Монтаж охлаждения ферм

Вентиляционное оборудование монтируется до запуска майнинг-фермы. Установка выполняется в точном соответствии с проектом. По завершении монтажных работ выполняется пуско-наладка и тестирование функционала приборов и всех заявленных режимов, включая работу на максимальных оборотах. Проверяется работа автоматики, температурных датчиков и контроллеров.