Охлаждение кондиционерами майнинг фермы

На фото: Майнинговые фермы
 

Оборудование, которое работает с большим выделением теплоты, существовало и до появления майнинговых ферм. Ярким тому примером могут служить серверные или АТС. Тепло, которое выделяет оборудование в таких помещениях, необходимо отводить для предотвращения перегрева и выхода из строя. Специально для этого были разработаны прецизионные кондиционеры, которые обладают способностью очень точно поддерживать температуру воздуха в обслуживаемых помещениях.

Средняя точность поддержания температуры применительно к компьютерному оборудованию должна составлять ± 0,5 С, а сама температура – находиться в пределах от 22 до 25 С. Кроме этого, при проектировании системы кондиционирования необходимо строго выполнять условие обеспечения равномерной циркуляции воздуха в помещении даже в самых дальних и тяжело доступных местах, исключая появление застойных зон, тем самым минимизируя неравномерность распределения температурного поля в помещении.
Влажность воздуха в помещениях майнинг фермы также должна строго поддерживаться с определенной точностью, чаще всего ± 3%, ее показатель при этом должен находиться в среднем в пределах от 50% до 60%. Немаловажно, что обеспечение 100% резервирования прецизионных кондиционеров и их ротация способно гарантировать максимальную надежность и стабильность работы таких систем.

Техническое оснащение майнинг фермы – сложный процесс, так как помимо приобретения дорогостоящего вычислительного оборудования необходимо обеспечить строгое поддержание определенного температурного режима его работы. При постоянной работе майнинговой фермы нужно непрерывно охлаждать видеокарты, микросхемы и прочие элементы вычислительной системы, которые обладают крайне высоким уровнем тепловыделений. Отметим, что при этом возможно использовать различные способы поддержания термо-влажностного режима работы майнинговых ферм, в том числе и довольно бюджетные в случае отсутствия жестких технических требований.

При выборе климатического оборудования важно понимать, что одним из основных факторов является количество теплоты, которое выделяется при работе майнинговой фермы. Немаловажное значение в случае применения децентрализованной системы охлаждения имеет такой классический показатель, как объем обслуживаемого помещения.

На фото: Вентиляция для майнинговых ферм

Для реализации системы кондиционирования майнинговой фермы необходимо рассчитать мощность оборудования, создать резерв мощности климатических систем (резервирование) и выбрать систему охлаждения, исходя из расчета ее возможности функционировать бесперебойно, круглый год, в режиме 24/7. Оборудование должно работать при любых температурах наружного воздуха, соответствующих климатической зоне, где находится помещение.

На сегодняшний день существует несколько вариантов решения задачи вентиляции и охлаждения майнинговых ферм, в том числе:

Может рассматриваться только для небольших майнинг ферм, которые находятся в квартирах. Предпочтительнее использовать этот способ в регионах с умеренным климатом, так как температура внутри помещения в случае реализации подобной системы всегда зависит от наружной температуры. Хотя и считается, что рабочая температура воздуха может лежать в более широких пределах 40-45С (±10С), необходим постоянный контроль температуры. Недостатком является то, что при естественном проветривании не устраняется пыль в помещении, более того – при определенных условиях её количество становится еще больше, что негативно влияет на работу оборудования. Если даже на короткое время закрыть окно, то возможен моментальный перегрев оборудования, что может привести к его выходу из строя или возгоранию. Несомненно, это самый дешевый способ охлаждения помещения, который не требует никаких дополнительных затрат и может быть применен при работе от 1 до 5 элементов. Но даже при таком проветривании не будет лишним обеспечить дополнительный принудительный локальный обдув небольшими вентиляторами, которые применяются в системных блоках компьютеров. Это решение позволит избежать застойных воздушных зон и неравномерного температурного поля в области наиболее интенсивных зон тепловыделений.

На фото: Майнинговые фермы с естественной вентиляцией

 

Это более прогрессивный и эффективный метод охлаждения майнинг фермы, чем предыдущий вариант. Применим к системам большей производительности, с сотнями элементами ASIC. Принцип работы данной установки заключается в нагнетании с улицы свежего воздуха с приемлемой температурой и выводе нагретого воздуха из помещения. Таким образом, свежий прохладный воздух извне позволит поддерживать с определенной точностью температурный режим в помещении, где находится майнинговая ферма. Приточно-вытяжная вентиляция дешевле систем кондиционирования и в разы эффективнее естественной вентиляции, но понижать температуру в теплое время года при этом способе значительно сложнее. Для повышения точности и стабильности совместно с приточно-вытяжной системой вентиляции рекомендуется применять установку систем кондиционирования, которые используются дополнительно в жаркий сезон. Если же в зоне расположения элементов ASIC обнаруживаются застойные с точки зрения температуры зоны, то следует предусмотреть принудительный обдув, как в предыдущем случае.

На фото: Приточно-вытяжная вентиляция майнинговых ферм

В данном случае подразумевается установка охлаждающих секций в систему воздуховодов. Условно говоря, указанный способ представляет собой приточно-вытяжную установку, совмещенную с системой кондиционирования. Указанный вид охлаждения подходит для централизованного обслуживания больших помещений, где по каким-либо причинам невозможно локально установить индивидуальные системы. Монтаж и сервисное обслуживание центральной системы кондиционирования более сложные, чем установка сплит-систем, как следствие, с точки зрения капитальных затрат указанный способ может оказаться в итоге значительно дороже.

На фото: Центральная система кондиционирования

Установка бытового или промышленного климатического оборудования – локальных воздушных кондиционеров с фреоновым холодильным контуром для охлаждения майнинг фермы – является наиболее оптимальным решением. Ограничением являются расчетный бюджет проекта и наличие возможности установки наружных блоков на фасаде здания или на крыше. Для реализации указанного решения необходимо произвести точный расчет необходимой мощности климатической установки. Это будет зависеть от многих факторов – площадь помещения, количества оборудования и выделяемого им тепла, перепады наружных температур и их допустимые пределы для конкретного региона.

Сложность монтажа будет зависеть от индивидуальных особенностей объекта и пожеланий заказчика.
Идеальным решением станет установка прецизионных кондиционеров, однако необходимо помнить, что их стоимость достаточно высока. Если бюджет не позволяет остановить свой выбор на этом типе оборудования, то можно рассмотреть установку обычных сплит-систем, работающих постоянно на охлаждение. Но чтобы такая система могла использоваться в том числе в период межсезонья или зимой, ее необходимо дооснастить специальным комплектом автоматики для круглогодичной работы в режиме охлаждения. В стандартной комплектации минимальная температура воздуха для работы кондиционера в режиме охлаждения обычно составляет +15 С… +18 С (указано в технической документации).

На фото: Прецизионные кондиционеры, кондиционирование майнинговой фермы, сплит-система
 

Даже в случае применения такой системы охлаждения из-за плотного размещения элементов ASIC может иметь место существование зон с неоптимальным распределением воздушных потоков, и, как следствие, температуры. Чтобы решить эту проблему, как и в предыдущих случаях, над самими платами с ASIC стоит рассмотреть установку небольших локальных вентиляторов обдува.

Несомненно, для эффективной и бесперебойной работы оборудования необходимо регулярно осуществлять сервисное обслуживание всех компонентов климатической системы.

Это наиболее продвинутый способ охлаждения, осуществляемый с помощью жидкости, чаще всего – специального химического состава. Для иммерсионного охлаждения необходимо поместить оборудование в специальный контейнер (объем) с технической иммерсионной жидкостью. В жидкость опускается не все оборудование, а только платы с элементами ASIC. Платы располагаются чаще всего вертикально, на минимальном расстоянии друг от друга, но скорость циркуляции жидкости необходимо поддерживать с помощью насоса из расчета, чтобы температура жидкости находилась в пределах от +45С до +60С.
Все остальное оборудование: платы управления, датчики и т.д., крепятся рядом и не помещаются в жидкость. Соединение всех элементов происходит через разъемные контакты. Чтобы все это занимало как можно меньше места и располагалось в непосредственной близости друг от друга, делают специальные «фермы-стеллажи», отсюда и пошло название «майнинговые фермы».

На фото: Иммерсионный процесс охлаждения

Иммерсионная жидкость, охлаждая ASIC, сама нагревается, и возникает необходимость понижения ее температуры. Для этого могут быть применены и промежуточные теплообменники, где иммерсионная жидкость охлаждается водой, а при больших производительностях могут применяться водо-воздушные охладители (т.н. сухие градирни), размещаемые на улице.

В любом случае конструкция всей системы охлаждения становится более сложной за счет дополнительного гидравлического контура, но эффективность работы с применением иммерсионной жидкости значительно выше, чем с помощью любой системы воздушного охлаждения. В качестве иммерсионных жидкостей может применяться вода или различные специальные жидкости. Это должна быть техническая диэлектрическая жидкость, огнестойкая, не вступающая в реакцию со всеми компонентами вычислительных узлов майнинговой фермы. Рабочая температура жидкости составляет в среднем +55С, максимально допустимая – +80С. Как и в вышеупомянутых случаях, необходимо учитывать, что скорость работы майнинговой системы резко понижается с повышением температуры жидкости и, как следствие, скорость всей системы также падает.
В целом, к плюсам данного метода охлаждения непосредственным способом можно отнести быстроту и эффективность отвода тепла. В этом случае отсутствует необходимость в установке дополнительного оборудования для выравнивания температурных полей, прокладывании системы воздуховодов и проведении сервисного обслуживания несколько раз в год. Затраты на электроэнергию оказываются существенно ниже, чем при установке климатических систем.
К отрицательным моментам можно отнести необходимость периодического выполнения регламента по смене рабочей среды – охлаждающей жидкости. Необходимо постоянно контролировать температуру жидкости при помощи специальных датчиков.

Необходимо постоянно следить за температурой в помещении. При достижении критической отметки в 40С и выше следует незамедлительно охладить помещение. Стоит помнить, что температура нагрева вычислительных компонентов (чаще всего – видеокарт) всегда вдвое выше, чем температура в помещении. При повышении температуры работу майнинговой фермы необходимо немедленно прекратить.
Допускается использовать тепло, выделяемое оборудованием, для обогрева смежных помещений при помощи рекуперации.
Перед установкой любого холодильного оборудования необходимо предварительно сделать точный расчет требуемой мощности и устанавливать оборудование с необходимым запасом.
Установить климатическое оборудование можно практически на любом этапе функционирования майнинг фермы.