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16 juil. 2021

[DIY] Construction d'un caisson pour mining rig


 L'été est là..., gardez vos cartes graphique au frais!

1) Préambule

Pourquoi confiner mon rig?

Un rig de 6 Nvidia RTX 3070 ou 6 AMD RX 580 va consommer environ 800W. 

Pour 2 rigs vous avez l'équivalent un radiateur pour une pièce de 15m², qui va tourner tout le temps à pleine puissance.

Si l'hiver ça ne pose pas de problème, l'été on rentre rapidement dans une boucle de réchauffement de la pièce sous l'effet des ventilateurs présents sur les cartes qui brassent l'air.

Ce même air réchauffé va revenir en aspiration sur les cartes, qui vont chauffer d'avantage. 

Au final, vous avez une pièce avec une chaleur invivable, et des cartes graphiques qui s'abîment car elles chauffent trop (pâte thermique/pads qui vont sécher, risque accru de mort prématurée des VRM, usure prématurée des ventilateurs qui vont fonctionner à 100%, etc...)

Il faut apporter une solution qui va permettre au rig d'avoir toujours de l'air frais en entrée, et extraire l'air chaud de la pièce (en été car en hiver vous pouvez recycler bien évidemment).

Quels risques à confiner mon rig?

Il y a 2 principaux risques, et ils doivent vous hanter pendant tout le processus de conception et de réflexion. 
NB : Si vous vous lancez dans ce projet c'est en connaissance de cause, nous ne pourrons être tenus responsables.
 
Le risque incendie : déjà présent lorsqu'on se lance dans le minage, il est ici amplifié par l'effet confiné, dans une boite en bois (humm le combustible) et avec des ventilateurs en aspiration/extraction (humm le comburant).
 
Vous devez donc être davantage précautionneux, sur le choix de vos alimentations, sur le choix de vos connecteurs pour les risers (attention aux SATA!), sur le choix de vos câbles (doubleurs PCIe 8pin de faible qualité), etc...

Je vous recommande également de vous équiper d'un détecteur de fumée supplémentaire à placer à proximité, et encore mieux un modèle connecté pour le coupler à une prise connectée qui coupera l'alimentation en cas de détection.

La surchauffe : vous devez absolument avoir une arrivée/extraction d'air "accordées", sous peine d'avoir une boite en surpression et une mauvaise circulation d'air, qui va aboutir sur une surchauffe interne. Cette surchauffe dans une moindre mesure abimera votre matériel, mais pourra également favoriser le déclenchement d'un incendie


2) Conception

Déjà il vous faut définir la taille de votre boite, avec comme idée en tête le nombre de rigs que vous voulez héberger.

Dans mon cas, je suis parti sur 3 rigs, et ma boite fera 162cm de haut (sans les roulettes) par 67cm de large et 64cm de profondeur (dimensions extérieures, OSB de 15mm)
 
Une fois ces dimensions fixée, vous en calculez le volume interne : 
 
1.59*0.64*0.61 =  0.62 m3
 
Ensuite vous choisissez un extracteur d'air qui vous convient et vous calculez le temps nécessaire pour renouveler entièrement l'air de la boite. 

J'ai décidé de partir sur le modèle Prima Klima PK200-2 pour ses performances et sa flexibilité (équipé nativement de 2 vitesses). Ce modèle est donné pour 950m3/h en pleine vitesse, et 450m3/h en vitesse réduite.
 

 
 
Un simple produit en croix nous donne donc pour 0,62m3 un renouvellement total en 2,34s à pleine vitesse et 4,96s en vitesse réduite. Ces valeurs sont très satisfaisantes afin de ne pas élever la température au sein de la boite.
 
Si tout l'air chaud de la boite est  évacué, il faut bien le remplacer. Vous pouvez mettre des ventilateurs en aspiration et ainsi canaliser le flux d'air. 
La complexité vient du calcul de cet apport d'air qui doit être égal ou légèrement inférieur à la capacité d'extraction. Il faut que la boite soit en légère dépression pour que la chaleur soit bien évacuée. En cas de surpression, l'apparition de reflux, de turbulences et de zones mortes peuvent se faire ressentir avec un impact direct sur la chaleur interne.
 
Dans le cadre d'une utilisation intensive en 24/7 et avec le besoin de fiabilité qui va avec, je vous recommande l'utilisation des très bon ventilateurs Noctua et plus particulièrement de la gamme Industrial PPC.

Mon choix s'est porté sur le NF-A14 industrialPPC-2000 PWM et ses 182.5m3/h
 

 
Avec 6 ventilateurs, j'obtiens une arrivée de 1095m3/h. C'est plus que l'extraction, mais il faut prendre en compte l'effet de résistance que va procurer le filtre placé en amont du ventilateur. Je n'ai pas réussi à trouver les valeurs exactes liées à l'utilisation de filtres de hottes aspirantes, mais la perte de charge est de l'ordre de 10-15% pour un filtre neuf. l'équilibre est globalement atteint.

Reste à définir un sens de circulation de l'air et les flux sur les rigs, j'ai opté pour la disposition suivante:

 
On retrouve en entrée de chaque étage l'apport d'air frais, qui est canalisé entre les cartes du rig, et qui une fois réchauffé se retrouve dans une colonne d'air chaud aspiré en haut par l'extracteur avant d'être évacué hors de la pièce.

3) Liste de courses

Maintenant que la conception est terminée, on va chercher ce qu'il nous faut :

 

4) construction de la boite 

On sort les outils et on s'y met..

la première étape  est de fixer les tasseaux et faire les angles :

 

Pour tenir les angles pendant qu'on visse, et avoir un truc à 90° je vous recommande l'utilisation de cet outil très pratique de chez Wolfcraft : la presse d'angle

 

 Une idée de la taille de la bête :

 
 
Vu son poids, on double le fond c'est plus sûr et ça apportera plus de rigidité à l'ensemble : 

 

 

5) mise en place de l'extracteur

C'est un monstre ce PK200, donc prévoyez de la place pour lui : 

 
 Afin de réduire les vibrations, je mets de la bande résiliente adhésive sous sa plaque de fixation : 

 
Vérification qu'il n'y aura pas de problèmes avec les crémaillères :
 
 
 Du coup on peut passer à la découpe, à la scie sauteuse : 

 

 

 La plaque de fixation au fond suffit à porter l'engin, néanmoins dans un soucis de sécurisation et d'absorption des vibrations, je fixe l'avant avec de la cordelette et des crochets : 

On installe les roulettes également pour pouvoir bouger la boite qui pèse déjà beaucoup!

 

6) installation de l’électronique

Avant d'aller plus loin, montage à blanc de quelques étagères pour vérifier que nos machines passent en hauteur et éventuellement ajuster ...

 
Une partie de l'électronique étant fixée directement sur la porte, on va installer celle-ci avec les charnières adéquates :
 
 
La porte est fixée, les étagères sont réglées, on peut fixer les éléments... en premier l'écran de contrôle. Il nous permettra lors de l'installation des rigs ou en cas de problème d'avoir un affichage à portée de main sans devoir transporter les rigs... Pour ma part j'ai récupéré le vieux 4/3 que j'avais déjà customisé dans cet article. L'étage supérieur sera utilisé pour disposer un clavier/souris : 

 
Installation de la multiprise pour alimenter tout ça : 
 
 
Positionnement  à vide des ventilateurs : 

 
Et on peut passer à la découpe. J'ai utilisé une scie cloche de 140mm montée sur un perforateur, c'est que c'est solide l'OSB : 


Installation des ventilateurs : 


et raccordement aux hub :
 

 
Pour le coup, j'ai pris le parti de ne pas utiliser la fonction PWM et de sycnhroniser la vitesse des ventilateurs avec la carte mère. Les hub sont équipé d'un interrupteur à 3 positions : low/off/high
Comme vous l'avez vu lors de la phase de conception, l'équilibre entrée/sortie est important et donc le rendre indépendant du fonctionnement des rigs me parait être le bon choix.

 

7) Filtration

Le flux d'air qui va transiter par la boite étant conséquent, il ne faut pas lésiner sur la filtration!

J'ai utilisé des plaques de MDF de 6mm pour faire un "cadre" pour les filtres. J'ai également percé à la même scie cloche les emplacement des ventilateurs :  

Vient ensuite l'étape de mise en place du filtre de hotte aspirante, qu'on vient agrafer sur ce cadre :


 

Les filtres seront scotchés en façade devant les ventilateurs dans un premier temps, le temps de fabriquer des coulisses dans lesquelles les glisser.

8) mise en service

La première étape est de sécuriser l'accès à la boite, en effet avec tous ces ventilos il ne faudrait pas que quelqu'un aille y glisser les doigts...

De plus cela permet de bien plaquer la porte contre le joint et de faire étanchéité. 

J'ai utilisé des moraillons équipées de cadenas :  

 

Une fois les rigs installés et l'extracteur raccordé :

 
Avec l'affichage en cours lors de la configuration d'un nouveau rig : 

 



9) résultats

Alors tout ça pour quels résultats?
 
Voici les mesures de températures de l'environnement : 
  • température extérieure : 30.2°c
  • température en entrée de la boite (=garage) : 24.9°c
  • température à l'intérieur de la boite (étage le plus haut) : 27.4°c
Et voici les valeurs annoncées directement par le mineur :

 
A titre de comparaison avant la mise en place de cette boite, pour une température de 30°c extérieure, la chaleurs des rigs faisait atteindre les 35°c dans le garage, sans compter les cartes qui étaient aux alentours de 70°c avec les ventilos entre 80 et 100%
 
 
Je tiens particulièrement à remercier NOCTUA pour la fourniture des ventilateurs 
 

 

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