Система вентиляции и охлаждения майнинг фермы

Думаю, если Вы перешли на эту статью значит вы уже знаете, что такое майнинг ферма гораздо лучше нас и вам нет необходимости это объяснять. 

Как работает, какие системы бывают и зачем это все делается мы рассматривать в рамках этой статьи не будем.

А теперь поговорим о более насущной проблеме, решение которой оказывается далеко не так тривиально и очевидно, как возможно кажется на первый взгляд.

По результатам наших многочисленных расчетов и испытаний, мы разработали несколько оптимальных вариантов готовых решений систем охлаждения майнинг ферм, на работоспособность которых мы даем гарантию. Ознакомиться с ними вы можете на странице "Вентиляция и охлаждение майнинг ферм от 35 кВт."

Система вентиляции и охлаждения майнинг фермы 

– точнее будет сказать не только вентиляции, а скорее система поддержания необходимого микроклимата помещения, то есть поддержания температуры для бесперебойной и безопасной работы вашего оборудования, как в зимний, так и в летний период года.

Каждый период года для поддержания необходимых параметров климата в помещении для майнинга имеет ряд ключевых особенностей. По своей сути система охлаждения для майнеров на видеокартах и майнеров на асиках принципиально не отличается.

Начнем пожалуй с того, что рассмотрим необходимые параметры микроклимата для одного из наиболее современных моделей оборудования фермы – это асик (asic) Antminer S9.

Параметры климата для работы майнинг фермы

Основные технические характеристики asic antminer s9, которые важны именно с точки зрения теплового режима:

Параметр Значение
Потребляемая электрическая мощность 1400 Вт
Диапазон рабочих температур от 0°С до +40°С
Производительность охлаждающего кулера 338 м3/ч
Габаритные размеры 329 x 127 x 159 мм

Рис. 1 – Asic Antminer S9

Каждый прибор имеет определенную тепловую мощность. В данном примере мы считаем ее равной потребляемой, то есть 1400 Вт (1,4 кВт). Это тепло из помещения необходимо удалять для того, чтобы температурный режим соответствовал допустимому диапазону. Если избыточное тепло не удалять, то оборудование через какое-то время перегреется и будет отключаться или просто выйдет из строя.

Соответственно, если у вас стоит 100 таких Асиков, то это уже 140 кВт тепла, которые необходимо удалять из помещения.

Чем грозит неправильный режим работы?

Конечно, никому не хочется тратить лишние деньги на специальную систему охлаждения ваших ферм, так уж ли это необходимо, спрашиваете вы?

Отвечаем:
Для небольших майнинговых ферм, расположенных на балконах возможно и не обязательно делать какую-то специализированную систему охлаждения, в конце концов, установив обычный бытовой кондиционер вы сможете удалить небольшие избытки тепла из помещения. Помимо этого, для вас не так уж принципиально какие-то небольшие потери производительности и сокращение срока службы фермы.
Но когда речь заходит уже о фермах с мощностями от 15-20 кВт. Тут мы и поговорим о проблемах и рисках, которые наступят при неправильных условиях работы оборудования при перегреве и отсутствии системы фильтрации:

  1. Cнижение частоты, а соответственно производительности
  2. Сокращение срока службы
  3. Периодические отключения
  4. Выход из строя

Насколько это критично и как сильно это ударит по Вашему карману – решайте сами.

Пример: при температуре в помещении около 40°С производительность снижается уже на 5%! Без отвода тепла оборудование очень быстро нагревает воздух в помещении.

Охлаждение майнинг ферм

Работа майнинг фермы по принципу похожа на работу серверной комнаты или дата центра, просто масштабы разные, хотя большие майнинг фермы уже сопоставимы с огромными дата-центрами с гигантскими мощностями.

Теперь все же вернемся к тому, как поддерживать параметры температуры при майнинге в разные периоды года. Возьмем крайние значения климатических параметров и назовем их условно «Зима» и «Лето». Все что между ними это будет межсезонье, в котором могут работать и те и те параметры системы вентиляции в зависимости от того, к какому режиму сейчас ближе температура улицы.

Согласно техническим характеристикам допустимый рабочий диапазон температуры Асика это от 0°С до +40°С. То есть это та температура, которая должна поступать во внутрь каждого из приборов для его нормальной работы. Подразумевается, что это и есть температура приточного воздуха в любое время года, однако в летний период года если температура притока будет близка к 40°С – температура на входе в Асик будет уже значительно выше из-за тепловыделений оборудования.

!ВАЖНО: Сохранять тепловой режим работы оборудования для майнинга крайне важно особенно в больших объемах. При перегреве оборудования и работе на предельных значения оно может отключаться, изнашиваться, снижать производительность и впоследствии выходить из строя. 

Рассмотрим подробнее режим работы майнинг фермы в каждый из периодов года:

Зима – данный период года характеризуется температурой на улице, как правило, ниже 0°С. Согласно допустимым параметрам работы Асика в помещение не должна поступать температуры ниже 0°С. В противном случае есть риски:

- во первых - выпадения конденсата,
- во вторых - неизвестно как будет вести себя оборудование при отрицательных температурах.

В случае работы системы вентиляции, чтобы подавать в помещение воздух с температурой 0°С или выше его необходимо подогревать. Вот для этого и нужна качественная система вентиляции с возможностью регулирования этих параметров. Об этом поговорим ниже.

Лето – данный период года характеризуется температурой воздуха выше температуры воздуха необходимой в помещении. Предположим, что для нормальной работы Асика в помещении должна поступать температура не выше 20°С, чтобы обеспечить допустимый режим работы, учитывая тепловыделения майнера.
Соответственно при температуре в теплый период года выше 20°С его необходимо охлаждать, чтобы оборудование не перегревалось. Для этого и используется система кондиционирования помещения, либо система вентиляции с возможностью охлаждения для майнинг ферм.

Устройство системы вентиляции майнинг фермы

Классическая система приточной вентиляции с подогревом устроена следующим образом. В ее составе находится следующее оборудование:

1. Вентилятор – обеспечивает поток воздуха с улицы
2. Электрический или водяной нагреватель – для подогрева уличного воздуха до заданной температуры
3. Система фильтрации – предназначена для очистки воздуха от пыли, грязи, насекомых и т.д. Очень важный параметр, чтобы оборудование работало в обеспыленном помещении.
4. Заслонка с электрическим приводом - для открытия/закрытия канала при включении/выключении вентиляции
5. Система автоматики и управления – предназначена для управления и регулирования расходом воздуха и температурой.
6. Система воздуховодов – по ним транспортируется приточный воздух и распределяется в нужные места для максимально эффективной работы

Эффективная система вентиляции и охлаждения майнинг фермы:

Для наиболее эффективной и экономичной системы охлаждения майнинг фермы необходимо, чтобы потоки охлажденного воздуха поступали в зону размещения оборудования на вход, а удаление осуществлялось из зон скопления наиболее горячего воздуха. Назовем эту схему работы: принцип холодного и горячего коридора.

Рассмотрим схему, которая позволяет обеспечивать наиболее эффективное распределение потоков воздуха:

Рис. 2 – Схема подачи и удаления воздуха в помещениях, где оборудование расположено на стойках.

Теперь рассмотрим как же должна работать и из чего состоять система вентиляции и кондиционирования помещения для майнинга, чтобы поддерживать все необходимые параметры, как в летний, так и в зимний период года.

Рассмотрим детальный расчет на примере Асика Antminer S9:

Рис. 1 – Внутренняя работа системы охлаждения Asic antminer s9

Расчет системы вентиляции для фермы мощностью 140 кВт

Зимний период года:

В данном режиме работы мы нашли отличное решение засчет применения системы рециркуляции для возможности догрева приточного воздуха путем подмешивания в него горячего удаляемого. При этом мы вообще не затрачиваем электроэнергию на подогрев воздуха в зимний период года!

Система рециркуляции – повторное и многократное использование одного и того же воздуха в помещении с его предварительной подготовкой (в нашем случае фильтрация) и поддержанием параметров воздуха на выходе (в нашем случае температура 0°С)

Параметры рециркуляции , то соотношение удаляемого и уличного потоков воздуха настраиваются системой автоматики для поддержания температуры подачи не ниже 0°С. 

Приведем пример расчета и подбор оборудования оптимальных параметров.

Расчет:
Рассмотрим вариант расчета для 100 штук Асиков общей мощность 140 кВт.
Температура на входе в помещение Т1 = 5°С
Температура удаляемая из помещения Т2 = 40°С
Тепловыделения от оборудования Q=1400 x 100 = 140 кВт
Теплоемкость воздуха Ср = 1005 Вт/м2*К

Рассчитаем расход воздуха необходимый для удаления всего объема тепла при данных условиях:

G = Q*3600/(Cp*1,2*(T1-T2)) = 140000 * 3600 / (1005 * 1,2 * (40 – 5)) = 11940 м3/ч

Ключевым преимуществом такого варианта системы является именно система рециркуляции. Это позволит избежать установки дополнительного нагревателя, чтобы подогревать воздух, когда температура ниже 0°С.

То есть по сути мы используем удаляемое тепло от оборудования, чтобы подогреть приточный воздух и тем самым добиться максимальной экономии и эффективности системы!

Летний период года:

В этот период года уже не удастся сохранить 100% эффективность и экономичность, поскольку воздух необходимо охлаждать, чтобы сохранить допустимые параметры температуры.

Однако, по климатическим параметрам нашего региона мы провели исследование среднемесячных температур и выявили, что температуры критично влияющие на работоспособность майнеров бывают очень небольшое количество часов в год. Таким образом, если вы примете решение пожертвовать производительностью ваших майнеров в пиковые жаркие летние дни, то можно обойтись без дополнительной системы охлаждения и делать только полноценную систему вентиляции, которой будет достаточно для большего количества дней в году.

Диапазон уличных температур Количество рабочих часов в год [ч] Период работы в год [%]
до +15 гр 7656 87,4%
от +15 до +25 гр 864 9,9%
От +25 до +30 гр 240 2,7%

Мы не лезем в экономическую составляющую процесса майнинга и решаем вопрос технического характера, а именно поддержание необходимых параметров круглый год, при поставленной задачи, поэтому приведем пример расчета системы охлаждения:

Для этого мы используем стандартную систему охлаждения с ККБ (компрессорно-конденсаторный блок). Такого плана оборудование повсеместно используется в системах вентиляции, где необходимо поддерживать заданные параметры воздуха круглый год. По сути ККБ – это наружный блок как у обычных кондиционеров, который висит на улице.

Расчет:
Рассмотрим вариант расчета для 100 штук Асиков общей мощность 140 кВт.
Температура на входе в помещение Т1 = 25°С
Температура удаляемая из помещения Т2 = 45°С
Тепловыделения от оборудования Q=1400 x 100 = 140 кВт
Теплоемкость воздуха Ср = 1005 Вт/м2*К

Примем, что пиковая температура летом Тл= 30°С, при этом с помощью ККБ мы принимаем, что можем ее охладить на 5°С

Рассчитаем расход воздуха необходимый для удаления всего объема тепла при данных условиях:

G = Q*3600/(Cp*1,2*(T2-T1)) = 140000 * 3600 / (1005 * 1,2 * (45 – 25)) = 20895 м3/ч

Рассчитаем необходимое количество холода, чтобы охладить воздух с 30°С до 25°С (Важно! При расчете охлаждения необходимо учитывать осушение воздуха, на которое тратится большая часть энергии).

По простому тепловому расчету необходимая холодопроизводительность получается следующая:

Qх = G * Cp (Tл – Т1) * 1,2 / 3600 = 11940 * 1005 * (30 – 25) * 1,2 / 3600 = 40000 Вт = 40 кВт 

Однако, если проводить расчет с учетом влажности, то для поддержания необходимых параметров в летний период года нам нужно установить систему охлаждения (компрессорно-конденсаторный блок) приточного воздуха мощностью около 105 кВт.

Пример одного из выполненных нами проектов системы охлаждения майнинг фермы

Рис. 4 – Проект системы вентиляции майнинг фермы

Таким образом, при выполнении системы охлаждения по нашим расчетам и рекомендациям, будут поддерживаться оптимальные параметры микроклимата в помещениях ферм круглый год. Это позволит вам избежать перебоев в работе и выхода из строя оборудования.

!ВАЖНО: В данном примере мы показали сам принцип расчета. Различные виды оборудования для майнинга имеют собственные параметры работы и требует индивидуального расчета. Во всех наших проектах мы делаем индивидуальные расчеты системы охлаждения для майнинг фермы любых параметров и на любом оборудовании. Звоните!

Грамотный расчет системы вентиляции требует серьезных навыков, поэтому чтобы уберечь Ваше оборудование от перегрева и выхода из строя, мы не рекомендуем рассчитывать и монтировать систему охлаждения самостоятельно.

Мы разработали готовые решения для охлаждения майнинг ферм мощностью до 35 кВт. Ознакомиться с ними вы можете на странице "Вентиляция и охлаждение майнинг ферм от 35 кВт."

Наши специалисты с удовольствием проконсультируют Вас и смогут подобрать подходящую систему вентиляции и охлаждения для Вашей фермы.

Получить бесплатную консультацию инженера по вентиляции фермы

Получить!
Мы перезвоним Вам в ближайшее время!