Hyötylämpöpatteri

Tietokoneiden käyttämästä sähköstä suurin osa muuttuu lämmöksi. Tämä ongelma on useinmiten ratkaistu tuulettimilla jotka siirtävät lämmön huoneilmaan. Tiiviisti pakatuissa palvelinjärjestelmissä lämmöntuotto suhteessa laitteiden viemään tilaan on vielä korkeampi kuin kotikäytössä olevissa laitteissa, joten tämän vuoksi palvelinlaitetilat tarvitsevat usein tehokkaita jäähdytyksiä. Ainakin pääkaupunkiseudulla on viimevuosina perustettu ns. ekotehokkaita laitetiloja, joissa tietokoneiden tuottama lämpö ohjataan kaukolämpöverkkoon, jolloin sitä voidaan hyödyntää mm. asuntojen lämmittämiseen. Miksei siis samanlaista hyödyntämistä voisi toteuttaa siis pienemmässäkin mittakaavassa?

Edesmennyt visionääri Steve Jobs julkisti vuonna 2005 Mac-järjestelmien siirtymisen PowerPC -suorittimista Intelin suorittimiin. Yksi eniten painotettu syy tähän ei ollut suinkaan pelkkä tehokkuus, vaan nimenomaan tehokkuus suhteessa virrankulutukseen, joka oli varsinkin akkukäyttöisten kannettavien tietokoneiden kohdalla erittäin kriittinen asia.

PowerMac G5

PowerMac G5

Myöhemmin kyseinen siirtymä aiheutti myös sen, että PowerPC -yhteensopivien käyttöjärjestelmien kehitys lakkautettiin ja pikkuhiljaa myös muiden ohjelmistojen tuki vanhalle järjestelmälle päättyi. Tehokkaimmiksi PowerPC-arkkitehtuurin työasemiksi jäivät PowerMac G5 -työasemat, joissa suorittimia voi olla yhdestä neljään kappaletta. Laskentatehoa viimeisissä malleissa on nykymittapuunkin mukaan vielä kohtuullisesti, mutta ohjelmistotuen puutteesta johtuen ne kelpaavat joissain tapauksissa enintään huoneen lämmittämiseen. Nyt tarvitsee vain kääntää tuo ominaisuus hyödyksi.

Itselläni oli mahdollisuus saada ilmaiseksi kaksi kappaletta jo lähemmäs 10 vuoden ikäisiä PowerMac G5 -työasemaa, joissa on kaksi kappaletta 1.8GHz suorittimia. Niiden laskentateho ei päätä huimaa, mutta lämpöä ne pystyvät tuottamaan kuten ennenkin.

Oma vapaa-ajan asuntoni tarvitsee mielellään talviaikana peruslämmön, jotta mm. vesijohdot eivät pääse jäätymään. Jos peruslämpö on toteutettu suoralla sähkölämmityksellä, esim. sähkökäyttöisillä lämpöpattereilla, tarkoittaa se sähkön muuttumista lämmöksi, aivan kuten tietokoneissa. Miksei sitten hyödyntäisi joka tapauksessa kuluvaa sähköä monipuolisemmin.

Tietokoneen tuottama lämpö on riippuvainen järjestelmän kuormituksesta, joten ainoa asia mitä tarvitsee tehdä, on keksiä suorittimille jotain laskettavaa. Tähän oivan ratkaisun tarjoaa BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) -projekti. Kyseessä on lyhyesti tieteellisen laskennan hajauttaminen internetin välityksellä yksittäisille tietokoneille, jolloin yhteenlaskettu laskentateho voi saavuttaa supertietokoneiden suorituskyvyn. Valitettavasti osassa BOINC-projekteista ei ole tukea PowerPC-laitteistoille.

Itse tutustuin avaruuden signaaleista muukalaisten tervehdystä etsivään SETI@Home -projektiin jo 90-luvun lopulla ja siihen oli toki pakko osallistua, koska mikään ei ollut niin mahtavaa kuin se, että oma kotitietokone tutki avaruussignaaleja. Tänä päivänä hajautetulle laskennalle on tullut huomattavasti enemmän hyödyntäjiä, joista jotkut ovat ainakin omasta mielestäni huomattavasti mielekkäämpiä kuin avaruussignaalien tonkiminen.

Valikoin tähän tarkoitukseen SIMAP-nimisen projektin (The Similarity Matrix of Proteins), jossa tietokoneella tutkitaan proteinijaksoja tieteellisissä tarkoituksissa. SIMAP ei ole ainoa tämän tyyppinen projekti, mutta lähes kaikkien niiden tavoitteena on edistää tieteellistä tutkimista, jonka avulla voidaan löytää parannus esim. HIV:iin tai Alzheimerin tautiin.

BOINC-laskentaprojekteihin liittyminen ei vaadi muuta kuin ohjelmiston asentamisen tietokoneelle, jonka jälkeen ohjelmistosta voidaan valita projekti ja luoda sinne oma käyttäjätili. Tämän jälkeen asetukset mahdollistavat laskennan ajoittamisen mm. sellaiseen aikaan kun tietokone ei ole muussa käytössä, mutta koska tässä tapauksessa laitteet ovat vain tätä laskentaa varten, annoin kaiken kapasiteetin tämän ohjelmiston käyttöön.

BOINC:n hallintanäkymä

BOINC:n hallintanäkymä. Työpöydällä näkyy myös mm. sisään- ja ulosmenevän ilman lämpötilat, sekä suoritinkuorma (vaaleansiniset palkit).

Nyt vapaa-ajan asunnon ”tekninen tila” pysyy lämpöisenä koko kylmän talven yli, mutta lämmitykseen kulutettu sähkö voi tuottaa hyötyä koko ihmiskunnalle.

Laskenta vaatii myös verkkoyhteyden laskettavan datan lataamiseen ja tuloksien lähettämiseen, mutta tähän tarkoitukseen riittää tarvittaessa lähes mikä tahansa internet-yhteys. Näin vapaa-ajan asunnolla vuoden ympäri käytössä oleva liittymä tulee hyödynnettyä poissaollessamme.

Työasemilla ei ole omia näyttöjä, joten asetin asennuksen yhteydessä etätyöpöytäkäytön päälle, jotta pystyn hallitsemaan työasemia verkon yli. Samalla mahdollistin työasemien etäkäytön internetin yli kotoa käsin, mutta tämä ei ole tietenkään pakollista. Tärkeintä on lähinnä säätää tietokone käynnistymään automaattisesti mahdollisen sähkökatkon jälkeen ja että BOINC-ohjelmisto käynnistyy automaattisesti järjestelmän mukana. Tämän jälkeen tietokone voikin suorittaa tehtäväänsä melko itsenäisesti. Kannattaa myös vaihtaa vanhan tietokoneen ns. kelloparisto uuteen. Muuten laitteisto ei mm. osaa käynnistyä itse uudestaan sähkökatkon jälkeen ja hukkaa kellonaikansa. Paristo on helppo vaihtaa ja se kustantaa vain noin viisi euroa.

Tietokone on kuitenkin lämpöpatteria monimutkaisempi laite ja varmasti vikaantumisalttiimpi. Tämän huomioonottaen olen säätänyt huoneen lämpöpatterin termostaatin niin, että mikäli koneet sammuisivat tai eivät muuten tuottaisi riittävästi lämpöä, tulee lämpöpatteri mukaan lämmittämiseen tarvittaessa.

Työasemat Tuomas ja Amalia

Työasemat nimettiin Tuomaaksi ja Amaliaksi torpan perustaneen pariskunnan mukaan. Nyt sata vuotta myöhemminkin Tuomas ja Amalia lämmittävät torppaa.

Käytännössä suojakeleillä tilan lämmittämiseen riittää yksi työasema, koska kahdella lämpötila nousee turhaan yli 30 asteen. Koska kummatkin laitteet on asetettu heräämään kutsusta verkossa (Wake on LAN), niin toistaiseksi olen asettanut vain toisen työaseman laskentaan, toisen nukkuessa vieressä. Etäyhteydellä toisen työaseman herättäminen on helppoa, jonka jälkeen se voidaan asettaa laskemaan ja lämmittämään.

Nippelitietona kahden työaseman kulutusmittarilla mitattu energiankulutus, joka siis muuttu suurilta osin lämmöksi: pois päältä: 3W, nukkumassa: 21W, päällä: 283W ja täydellä suoritinkuormalla: 470W. Vertailuna tilassa oleva läpivirtauspatteri on tyyppikilpensä mukaan 400W tehoinen.

Juho Kirjavainen
juho@kirjavainen.fi

Hoitovapaalla oleva tietohallintopäällikkö, joka on rakentanut ja ylläpitänyt toista sataa työasemaa ja noin kymmenen palvelinta käsittävää Mac-infrastruktuuria. Varsinaiselta koulutukseltaan hän on verkkoviestinnän medianomi (AMK). Harrastuksina hänellä on mm. valokuvaus, TV-tuotannot, vespailu ja geek- ja hakkerikulttuurien piireissä viihtyminen.