Вентиляция и охлаждение фермы для майнинга
В этой статье подробно разбирается устройство системы охлаждения фермы для майнинга и приводится математический расчёт необходимого количества воздуха требуемого для поддержания рабочей температуры.
Рассчет теплоизбытков в помещении майнинговой фермы выполняется по формуле:
где,
Qфермы – номинальная мощность оборудования фермы;
1,1 – коэффициент запаса, учитывающий тепловыделения вспомогательного оборудования (ИБП, коммутация и т.п.).
Получив, таким образом, теплоизбытки, можно определиться с требованиями к вентиляции помещения.
Расчет вентиляции проводится по избыткам теплоты и сводится к определению баланса теплоты в помещении и баланса поступаемого и отводимого воздуха:
где,
Gот и Gпост – требуемые отводимые и поступаемые потоки воздуха соответственно (кг/ч);
Q – теплоизбытки помещения;
Cв – удельная массовая теплоемкость воздуха, (1,005 кДж/(кг*К);
tот и tпост – температура отводимого и поступающего воздуха соответственно.
Пример расчета вентиляции:
В руководстве по эксплуатации оборудования майнинговой фермы указано, что оборудование должно эксплуатироваться при температурах от 0°C до 40°C. Принимаем с запасом, что в помещении должна поддерживаться температура не более 35°C.
Проведем расчет для двух крайних условий – средняя температура самой жаркой пятидневки (лето) и средняя температура наиболее холодной пятидневки (зима). Информацию по этим характеристикам для конкретного климатического региона можно найти в СНиП 23-01-99. Обеспеченность температуры принимаем 0,98.
Температура приточного воздуха в системе вентиляции для самой жаркой пятидневки (г. Казань) составляет 27,2°C, примем теплоизбыток майнинговой фермы 110 КВт. Найдем расход вентилируемого воздуха, необходимый для поддержания в помещении майнинговой фермы температуры 35°:
Для удобства подбора вентилятора переведем расход из массового в объемный (из кг/ч в м3)/ч:
где,
Gобъемный – объемный расход воздуха, м3/ч;
Gмас – массовый расход воздуха, кг/ч;
r - плотность воздуха.
Плотность воздуха зависит от температуры и составляет следующие величины:
Если вентилятора стоит на вытяжку, то следует рассчитывать объемный расход по температуре отводимого воздуха, а если на приток, то соответственно по температуре поступающего воздуха.
Рассчитаем объемный расход для вытягивающего вентилятора:
Для зимнего периода расчет производится аналогично, с учетом того что температура поступающего воздуха – минус 36°С.
Массовый расход составит 5549,7 кг/ч, а объемный 4840,6 м3/ч.
Как видно из расчетов, разница потребных расходов в летний и зимний периоды составляет почти десять раз.
Регулировать расход воздуха и равномерно поддерживать в помещении температуру можно вручную меняя положение заслонки или частоту вращения вентилятора, что не эффективно, поскольку требует постоянное присутствие оператора.
Эти проблемы решаются установкой автоматической системы регулирования. В помещении майнинговой фермы устанавливается ПИД-контроллер с датчиком температуры, подключенный к частотному преобразователю вентилятора. Контроллер поддерживает заданную температуру в помещении автоматически, меняя частоту вращения вентилятора.
Основные рекомендации по организации вентиляции:
Наиболее эффективна организация притока холодного воздуха снизу помещения фермы и оттока в наиболее высокой точке (теплый воздух легче и поднимается наверх). Холодный воздух снизу должен иметь возможность свободно омывать нагреваемую аппаратуру, поднимаясь за счет тяги, создаваемой восходящими потоками теплого воздуха.
Оптимальным выглядит вариант размещение вентилятора только на вытяжку, а со стороны притока достаточно установить воздушный фильтр. В таком случае приток будет осуществляться автоматически, за счет разряжения воздуха в помещении. Для организации эффективной работы такой схемы охлаждения необходимо обеспечить достаточную герметичность помещения.
При подборе вентилятора кроме расхода необходимо учитывать так же сопротивление сети воздуховодов вытяжки и проточки. Чем длиннее воздуховод, и чем больше в нем поворотов, тем сложнее вентилятору прокачивать воздух, что ведет к падению производительности. Примеры расчетов воздуховодов приводятся в специализированной литературе, а напорные характеристики насосов обычно представлены на сайтах производителей.