Chłodzenie kopalni kryptowalut: powietrze, hydro czy immersja

Kopalnia kryptowalut wytwarza dokładnie tyle ciepła, ile zużywa energii elektrycznej – dziesięć maszyn po 3,5 kW to 35 kW ciepła non stop. Mniejsze kopalnie chłodzi się powietrzem: chłodne powietrze do środka, ciepłe na zewnątrz, a oba strumienie ściśle rozdzielone. Obieg wodny (hydro) opłaca się przy większym zagęszczeniu maszyn, tam gdzie liczy się cisza lub gdzie chcą Państwo dalej wykorzystać ciepło. Immersja, czyli zanurzenie maszyn w cieczy, to rozwiązanie dla cichej i bezpyłowej pracy oraz podkręcania.

Podsumowanie

• Na każdą maszynę o poborze mocy 3,5 kW przy ogrzaniu powietrza o 15 °C potrzeba około 700 m³ świeżego powietrza na godzinę.
• Bitmain podaje dla maszyn chłodzonych powietrzem temperaturę pracy 0–45 °C i wilgotność 10–90 % bez kondensacji.
• Klimatyzacja to ostateczność: każdy odprowadzony kilowat ciepła kosztuje dodatkowo mniej więcej jedną trzecią kilowata energii.
• Hydro i immersja wymagają wymiennika i odprowadzenia ciepła na zewnątrz (chłodnica, suchy chłodnik), ale ciepło łatwo wykorzystać do ogrzewania.

Ile ciepła trzeba odprowadzić

Maszyna do kopania nie ma żadnego „użytecznego” wyjścia, które odprowadzałoby energię. Wszystko, co pobierze z gniazdka, wydmuchuje jako ciepło. Antminer S21 o poborze mocy 3 500 W to więc grzejnik 3,5 kW, który pracuje 24 godziny na dobę, 365 dni w roku.

Mała kopalnia z dziesięcioma takimi maszynami wytwarza 35 kW ciepła – mniej więcej tyle, ile ogrzewanie większego domu jednorodzinnego w największy mróz. Dlatego o chłodzeniu kopalni decyduje się wcześniej niż o zakupie maszyn.

Chłodzenie powietrzem: ile powietrza potrzeba

Potrzebny przepływ powietrza oblicza się z poboru mocy i z tego, o ile powietrze w pomieszczeniu się ogrzeje. Obowiązuje zależność: przepływ (m³/h) ≈ pobór mocy (W) × 3 ÷ ogrzanie powietrza (°C).

Im cieplejsze powietrze na zewnątrz, tym mniej może się ogrzać w pomieszczeniu i tym więcej go potrzeba. Latem przy 30 °C na zewnątrz do granicy 45 °C zostaje tylko 15 °C – a to już praca na granicy. Wentylatory i otwory należy więc projektować na letnie temperatury, a nie na średnią.

Jak zorganizować pomieszczenie

1. Proszę ustawić wszystkie maszyny w tym samym kierunku. Zasysanie z jednej „zimnej” strefy, wydmuch do drugiej, „ciepłej”.
2. Ciepłe powietrze należy odprowadzić najkrótszą drogą na zewnątrz – kanałem lub otworem w ścianie bezpośrednio za maszynami. Ciepłe powietrze nie może wracać do wlotu.
3. Doprowadzenie świeżego powietrza warto umieścić po przeciwnej stronie i wyposażyć w filtr. Kurz osadzony w radiatorach i wentylatorach pogarsza chłodzenie tak samo jak gorące powietrze.
4. Warto dodać wentylator wyciągowy o przepływie zgodnym z tabelą. Własne wentylatory maszyn nie wystarczą do odprowadzenia ciepła z całego pomieszczenia.
5. Proszę kontrolować temperaturę na wlocie, a nie ogólnie w pomieszczeniu. Decyduje powietrze, które maszyna faktycznie zasysa.

Co robić latem i zimą

Latem problemem jest temperatura powietrza zewnętrznego. Pomaga większy przepływ, zacienienie pomieszczenia i zasysanie od strony północnej. Klimatyzację warto rozważyć tylko na krótkie fale upałów – przy współczynniku wydajności około 3 dodaje ona na każdy kilowat odprowadzonego ciepła około jednej trzeciej kilowata zużycia.

Zimą wszystko zależy od pomieszczenia. W ogrzewanej przestrzeni mieszkalnej powietrze się przegrzewa, bo pracują i grzejniki, i maszyny – wystarczy wietrzyć i przykręcić grzejniki. W nieogrzewanym pomieszczeniu może być natomiast zbyt zimno. Część ciepłego powietrza należy wtedy kierować z powrotem do maszyn (przepustnicą mieszającą) i pilnować, by nie skraplała się wilgoć. Kondensacja jest dla elektroniki gorsza niż mróz.

Hydro: obieg wodny

Maszyny hydro (na przykład z serii Antminer S21 Hyd lub S23 Hyd) mają zamiast wentylatorów bloki wodne. Ciepło odprowadza z nich ciecz do wymiennika, a stamtąd na zewnątrz – do suchego chłodnika, chłodnicy lub do instalacji grzewczej.

• Zalety: cisza na poziomie około 50 dB, wysoka gęstość mocy, stabilna temperatura chipów, ciepło łatwo wykorzystać do ogrzewania budynku lub wody.
• Wady: wyższa inwestycja początkowa, zasilanie trójfazowe w przypadku mocniejszych modeli, konserwacja płynu chłodzącego i zabezpieczenie przed wyciekiem.

Do obiegu potrzebna jest chłodnica i instalacja: znajdą je Państwo w kolekcjach chłodnice do koparek hydro i obiegi wodne.

Immersja: zanurzenie w cieczy

Przy chłodzeniu immersyjnym hashboardy są zanurzone w specjalnej nieprzewodzącej cieczy (oleju dielektrycznym). Ciecz odbiera ciepło bezpośrednio z podzespołów i przez wymiennik przekazuje je wodzie lub powietrzu na zewnątrz. Wentylatory nie są potrzebne.

• Zalety: niemal zerowy hałas, brak kurzu, równomierna temperatura, możliwość podkręcania, łatwe wykorzystanie ciepła.
• Wady: zbiornik i ciecz swoje kosztują, serwis jest bardziej pracochłonny (maszyna jest w oleju), najlepiej sprawdzają się maszyny przeznaczone do immersji.

Zbiorniki, ciecze i akcesoria znajdą Państwo w kolekcji chłodzenie immersyjne.

Porównanie: powietrze, hydro, immersja

Gdzie dokładnie leży fizyczny limit chłodzenia powietrzem i dlaczego maszyny hydro osiągają lepszą wydajność, omawiamy w artykule Gdzie kończy się chłodzenie powietrzem.

Gdy nie chcą Państwo w ogóle zajmować się chłodzeniem

Wentylacją, kanałami, obiegami i letnimi upałami zajmie się za Państwa centrum danych. W hostingu maszyny chłodzone powietrzem i hydro pracują w środowisku zbudowanym specjalnie dla nich, z monitoringiem i nadzorem technicznym. Warunki i lokalizacje znajdą Państwo na stronie Hosting koparek ASIC.

Co dalej

• Budują Państwo kopalnię hydro? Proszę zacząć od wyboru chłodnicy w kolekcji chłodnice.
• Wahają się Państwo między powietrzem a wodą? Liczby i granice znajdą Państwo w artykule Gdzie kończy się chłodzenie powietrzem.

Źródła

• Bitmain: specyfikacja Antminer S21 (temperatura pracy, wilgotność, pobór mocy)