Как выбрать вентилятор для майнинга
Каждый майнер знает: содержание и эксплуатация ферм - дорогое удовольствие и невероятно энергозатратное. Даже самая маленькая ферма, установленная в доме, способна потреблять порядка 0.800-1.700 кВт за один час работы. А для того, чтобы достаточно зарабатывать на майнинге, нужно не менее 5-6 ферм (чем больше оборудования, тем выше доход).
Один недостаток у ферм - большое количество видеокарт, которые постоянно нагреваются и нуждаются в качественном охлаждении. Отсутствие кондиционирования или вентиляции приведет к тому, что оборудование просто выйдет из строя в результате перегрева. Именно по этой причине охлаждение майнинг ферм - обязательное условие их эксплуатации.
Вентиляция майнинг фермы
Сам процесс обустройства системы охлаждения техники, необходимой для майнинга криптовалют, состоит из нескольких этапов:
Охлаждение видеокарт, необходимое для нивелирования процесса выделения ими тепла.
Охлаждение самих ферм, необходимое для обеспечения эффективности их работы.
Охлаждение помещения, в котором фермы установлены.
О последнем и поговорим более подробно.
Проблема состоит в том, что установленные внутри оборудования системы охлаждения видеокарты, так или иначе отводят тепло на саму ферму. Системы вентиляции майнинг ферм также отводят тепло. Но уже внутрь комнаты, в которой стоит оборудование.
Тепло само по себе из помещения не исчезнет. Для того же, чтобы комната не нагревалась и не приводила к сбою в работе вентилирующего оборудования, важно позаботиться о том, чтобы охладить и само помещение, установить в нем нормальный температурный режим.
Основные способы вентиляции помещения майнинг фермы
Естественная вентиляция. Эффективна только в том случае, если вы работаете с небольшим количеством оборудования и обычными недорогими видеокартами. Открывается окно, выпускается тепло. Правда, летом при повышении температуры на улице это проблематично.
Плюсы и минусы
+ Отсутствие расходов на оборудование системы кондиционирования и вентиляции.
- Требует постоянно открытого окна для проветривания помещения.
- Пыль, грязь и осадки в помещении.
- Прямая зависимость температуры внутри помещения от температуры на улице.
- Человеческий фактор, при котором может выйти оборудование из строя, если забыть открыть окно/дверь для естественной вентиляции помещения.
Система принудительной вентиляции - более надежный способ оснащения помещения.
Плюсы и минусы
+ Расход электрической мощности только на вентиляторы приточного и вытяжного воздуха.
+ Стоимость оборудования ниже, сравнивая с кондиционированием.
- Большие размеры воздуховодов.
- Стоимость материалов и монтажных работ выше.
- Объем приточного воздуха увеличивается с ростом температуры на улице.
- Частая замена фильтров приточного воздуха.
- Шум от вентиляторов снаружи.
Кондиционирование помещения. Предполагает установку кондиционера (бытового или полупромышленного уровня). Важно произвести предварительный расчет необходимой мощности климатической техники, поскольку далеко не каждый бытовой кондиционер справится с большим количеством выделяемого фермами тепла. Чем грамотнее и точнее выполнен расчет, тем меньше придется впоследствии тратить денег на электроэнергию.
Плюсы и минусы
+ Стоимость монтажных работ и материалов ниже, чем у приточно-вытяжной вентиляции.
+ Оборудование меньше в габаритах.
+ Не требует дополнительных денежных средств на замену фильтров.
+ Эффективность охлаждения в летний период выше.
- Расход электрической энергии круглый год в два ~ три раз выше.
- Установка наружных блоков кондиционеров.
- Стоимость оборудования.
- Необходимость проведения сервисных работ 4 раза в год.
Центральный кондиционер с системой CoolDX. Подразумевает внедрение в систему вентиляции секции охлаждения, данный вариант может позволить себе не каждый майнер, так как расходы на реализацию проекта довольно высоки. В основном данную схему используют в тех местах где есть помещение, электричество, место под оборудование, но нет возможности разместить на улице наружные блоки ККБ (компрессорно-конденсаторный блок), а также уровень шума не позволяет разместить вентиляторы вне помещения.
Плюсы и минусы
+ Расход электричества выше, чем у вентиляции, но ниже, чем у системы кондиционирования.
+ Нет наружных блоков и вентиляторов на улице.
+ Отсутствие шума на улице.
+ Скрытность от посторонних глаз, так как нет размещенного оборудования на улице.
- Дорогое оборудование и монтаж.
- Необходимость проведения сервисных работ 4 раза в год и выше.
- Большие размеры воздуховодов.
- Частая замена фильтров приточного воздуха.
Иммерсионное охлаждение майнинг ферм - процесс, при котором от функционирующего оборудования отводится тепло посредством погружения этого самого оборудования в контейнер со специализированной жидкостью. Иммерсионная жидкость является технической и характеризуется определенной формулой. Большинство производителей асик охлаждения получают на формулу патент.
Плюсы и минусы
+ Отсутствие необходимости оборудовать помещение сложными вентиляционными системами и техникой для фильтрации воздуха от пыли.
+ Существенное снижение шума во время работы фермы.
+ Возможность увеличить производительности асика до 20%.
+ Гарантия стабильности эксплуатации майнинг оборудования в течение всего срока службы ванны с иммерсионной жидостью.
+ Снижение рисков сбоев в работе асиков.
+ Высокая скорость охлаждения.
+ Сокращение затрат на обслуживание помещения (в том числе, на электроэнергию, которая необходима для работы большого количества кондиционеров и принудительной вентиляции воздуха).
+ Отсутствие пыли в майнинг ферме (за счет диэлектрических свойств жидкости).
+ Компактность размещения модулей.
- Цепь управления вентиляторов необходимо обходить при помощи дополнительных блоков (обманки вентиляторов).
- Иммерсионная жидкость способна со временем повредить отдельные виды пластика (материал станет хрупким, существенно сократится срок его службы).
- Чтобы контролировать температуру жидкости, устанавливаются контроллеры с температурными датчиками. В случае перегрева иммерсионной жидкости питание майнинг ферм должно быть незамедлительно отключено.
- Невозможно на 100% предсказать, каким образом иммерсионная жидкость действует на майнинг ферму в течение длительного срока эксплуатации, поскольку сама технология сравнительно новая и не исследована до конца. Время от времени жидкость требует полной замены.
- Производитель вашей фермы автоматически откажет в гарантийном ремонте оборудования в случае его эксплуатации в жидкостной среде. К оплачиваемому ремонту нужно быть готовым.
Вы можете узнать больше о данном способе охлаждения майнинг ферм, пройдя по ссылке: Система иммерсионного охлаждения
Мы предоставляем услуги по:
- расчету вентиляции и кондиционирования помещений для майнинг ферм; - выбору подходящей системы охлаждения; - монтажным и сервисным работам.
Компания Климатикум занимается созданием проектов "под ключ" от проектирования до пусконаладочных работ и последующего сервиса. Ниже вы можете увидеть фотоотчет успешно реализованного проекта вентиляции и кондиционирования:
Только профессиональный монтаж системы вентиляции майнинг фермы позволит:
- эффективно устранять образующееся во время работы аппаратуры тепло;
- своевременно выводить лишнее тепло из помещения;
- гарантировать нормальный уровень влажности и стабильность температурного режима в помещении;
- обеспечить адекватный режим работы вашей шахты.
Обратите внимание! Мы производим расчет системы таким образом, чтобы обеспечить качественное охлаждение майнинг ферм летом и в зимний период.
Во время квалифицированного расчета обязательно учитываются:
- параметры помещения (его объем);
- мощность аппаратуры, которая уже установлена;
- предполагаемая мощность аппаратуры в случае расширения бизнеса;
- климатические особенности местности.
Услуги охлаждения майнерского оборудования: что следует знать каждому майнеру
1. Видеокарты, установленные в ферме, не должны разогреваться до критической температуры в 90 градусов. Если в помещении, где находится техника, установилась температура в 40 градусов, знайте - ферма нуждается в срочном охлаждении (температура на видеокарте будет в 2 раза выше). Избежать выхода фермы из строя можно только единственным способом - отводить тепло.
2. Внедрять системы кондиционирования и вентиляции, а также заниматься их совершенствованием можно всегда. Вы можете обратиться к нам и перед запуском шахты, и во время ее работы. Мы готовы установить систему с нуля, усовершенствовать существующую систему, увеличить ее мощность при помощи технических средств в случае расширения вашего бизнеса. Смысл только в том, чтобы ваше оборудование не горело. И мы знаем, как это сделать!
3. Нельзя просто поставить кондиционер - важно четко рассчитать воздухообмен в помещении и подобрать оборудование достаточной мощности и производительности, а также учесть сезонность работы фермы. Это единственный способ полностью оптимизировать энергозатраты и добиться максимальной эффективности работы.
4. Зимой образуемое фермами тепло можно использовать, а не просто выводить за пределы помещения. К примеру, обеспечить дополнительный обогрев соседних помещений при помощи рекуперации. Это сэкономит вам немало средств на отоплении.
Майнинг-бизнес - невероятно прибыльное направление. Грамотно выстроенная система кондиционирования и вентиляции позволит сделать ваш бизнес еще более эффективным, сэкономить немало средств на эксплуатации оборудования, защитить его от перегрева и преждевременного ремонта.
Оставляйте свои заявки на расчет и последующий монтаж систем охлаждения и вентиляции майнинг-ферм здесь и сегодня!
Главное, о чем нужно позаботиться майнерам, это отсутствие перегрева системы (он негативно сказывается на работе видеокарт). Обеспечение вентиляции майнинговой фермы - залог стабильной и продуктивной добычи криптовалюты.
Зачем майнинг ферме вентиляция и охлаждение
При работе всей компьютерной техники выделяется тепловая энергия. Чем больше электричества потребляет оборудование, тем больше тепла оно продуцирует во внешнюю среду.
Ферма для майнинга - не исключение. Она состоит из модуля соединенных между собой видеокарт, нескольких вентиляторов, блока питания и панели управления. Во время работы оборудования на полупроводниках, соединяющих элементы системы, образуются энергетические потери, которые приводят к повышению температуры прибора и снижению продуктивности его работы.
Тепловой эффект майнинговой фермы зависит от количества рабочих видеокарт. Каждая из них выделяет тепловую энергию, соответствующую мощности около 250 Вт/ч. Избыток температуры от такой фермы будет равняться произведению количества видеокарт и данной мощности. Если система обеспечена 6 элементами, то во внешнюю среду выделится 1500 Вт тепла (250×6).
Повышение температуры негативно влияет на работу такого оборудования:
- тормозит работу майнинговой фермы (снижает заработок владельца);
- провоцирует замыкание цепи электроприборов;
- ускоряет износ системы.
Чтобы решить эту проблему, современные устройства добычи криптовалюты оснастили системой вентиляторов, которые охлаждают ее до требуемых пределов. Но владельцам нескольких криптоферм такая вентиляция не поможет, потому как тепло, отведенное от устройств, накапливается в помещении, где они установлены. В таких случаях вентиляция для майнинга криптовалюты должна быть обеспечена внешними источниками, которые поддержат оптимальный температурный режим в помещении и позволят полноценно использовать ресурсы фермы для будущего заработка.
Каким должен быть микроклимат
Чтобы правильно подобрать систему вентиляции в помещении для майнинга, нужно знать, какие условия необходимо поддерживать, чтобы избежать возможных рисков.
Важнейшие технические характеристики майнинговой фермы, которые определяют требования к системе охлаждения:
| Показатель | Величина |
| Габариты | 33 x 13 x 16 см |
| Мощность | 1,4 кВт |
| Диапазон рабочих температур | 0. +40°С |
| Производительность охладителя | 338 м³/ч |
Нормальная температура, при которых обеспечивается бесперебойная работа компьютерных систем, - от 20 до 25°С.
Расчет вентиляции фермы для майнинга
Для того чтобы понизить температуру на видеокартах, необходимо увеличить скорость работы вентиляторов на охлаждающих установках. Это позволит оптимизировать воздухообмен в помещении.
Основные параметры вентиляторов
Главными техническими характеристиками вентиляционных установок являются:
- производительность (количество воздуха, циркулирующего за единицу времени, м³/ч);
- давление (напор выводимого воздуха, Па);
- частота вращения (количество оборотов в единицу времени, об/мин);
- мощность электродвигателя, кВт.
Расчет системы охлаждения
При расчете воздухопотоков нужно учитывать сезонность. Выделяют 2 основных сезона, когда температура окружающей среды может достигать критичных для работы оборудования значений - зима и лето.
Для зимнего периода
В холодный сезон решить вопрос микроклимата в помещении с майнинговыми фермами проще и экономичнее. Зимой есть возможность использовать выделившийся в окружающую среду нагретый воздух в качестве подогревателя холодных потоков с улицы и не затрачивать деньги на системы обогрева. Данный процесс называется рециркуляцией.
Расчет настраиваемых параметров для зимнего периода можно рассмотреть на примере 10 майнинговых ферм в 1 помещении, каждая из которых имеет мощность 1,4 кВт.
Температура входящего в помещение воздуха: Т1 = 2°С.
Температура выходящего из помещения воздуха: Т2 = 20°С.
Количество тепла, выделенного от всех криптоферм: Q = 1,4 x 10 = 14 кВт.
Теплоемкость воздуха (Ср) составляет 1005 Вт/м2*К.
При заданных температурных условиях для устранения избытка температуры расход воздуха будет равен:
G = Q*3600/(Cp*1,2*(T2-T1)) = 14000 * 3600 / (1005 * 1,2 * (20 - 2)) = 2322 м3/ч.
Схема подачи и удаления воздуха из помещения
Для летнего периода
В жаркие месяцы для поддержания производительности майнинговых ферм потребуется система кондиционирования, чтобы охладить горячий воздух до 25°С.
Расход воздуха, необходимого для устранения избытка температуры, рассчитывается аналогично первому случаю.
Температура входящего в помещение воздуха: Т1 = 20°С.
Температура выходящего из помещения воздуха: Т2 = 40°С.
Параметры Q и Cp останутся прежними.
Расход воздуха в летний период будет равен:
G = Q*3600/(Cp*1,2*(T2-T1)) = 14000 * 3600 / (1005 * 1,2 * (40 - 20)) = 2090 м3/ч.
Когда идет речь о кондиционировании, имеет смысл рассчитать производительность охлаждающего устройства при максимальной температуре окружающей среды летом (Тл); расчет на примере 28°С:
Qх = G * Cp (Тл - Т1) * 1,2 / 3600 = 2090 * 1005 * (28 - 25) * 1,2 / 3600 = 2100 Вт = 2,1 кВт.
При планировании системы кондиционирования нужно помнить, что при охлаждении воздуха большая часть энергии прибора уходит на его осушение, поэтому нужно учитывать и параметр влажности.
Варианты решений с конкретными моделями
Самым недорогим и эффективным охлаждающим прибором для помещений с майнинговыми фермами является приточно-вытяжная вентиляционная установка. Поток охлаждающего воздуха поступает снизу, а отработанный удаляется сверху через специальные вытяжные устройства. Такой вариант подходит для небольших криптоферм и при невысоких перепадах температур окружающей среды.
Такая же установка, оснащенная системой кондиционирования и очистки воздуха, имеет преимущество в автоматическом управлении, что позволяет регулировать уровень мощности охладителя в зависимости от сезона. В зимний период ее можно использовать без кондиционера за счет холодных воздушных масс с улицы. Эта система более выгодна по эффективности и удобству. Есть как дорогие варианты (Weger и Systemair) для крупных майнинговых ферм, так и более простые (Вентс).
Для небольших помещений можно рассмотреть систему канальной вентиляции. В отличие от простой приточно-вытяжной установки, такой кондиционер способен снабжать помещение предварительно охлажденным воздухом с улицы. Владельцы майнинговых ферм дали положительную оценку охладительным системам такого типа, производимым фирмой Mitsubishi.
Улучшенным вариантом канальной системы охлаждения являются установки с осевыми вентиляторами. Они помогают подавать перегретый воздух от фермы прямо к вытяжке, повышая эффективность работы и экономя электричество.
Следует помнить, что прежде чем приобретать систему кондиционирования, необходимо оценить ее эффективность для конкретного помещения.
Современные электронные компоненты с каждым годом работают все быстрее. Растут скорости, растет потребление и тепловыделение. Современные тенденции иммерсионного охлаждения процессоров и видеокарт все больше входят в нашу жизнь.
На рынке присутствуют множество предложений систем иммерсионного охлаждения, однако при первом знакомстве их принципиальные различия не так легко определить. Мы провели сравнение технологий опытным путем и выявили их недостатки и преимущества.
Перегрев оборудования как бич современной электроники
Каждый знает, что современная электроника работает от электрической силы. В таком устройстве есть либо батарейка, либо его нужно включать в розетку. И всех их объединяет ещё одна общая черта — они нагреваются. Например, современные телефоны активно выделяют тепло при выполнении ресурсоёмких задач: играх, записи видео высокого качества и т.д., а геймеры знают, что для бесперебойной работы их мощных компьютеров нужны большие и производительные кулеры.
Электрический ток от источника питания проходит через микросхемы, состоящие в основном из полупроводников сложной структуры. Полупроводник – это некий материал, который частично проводит электрический ток, а частично нет. Его проводимость зависит от напряжения, температуры и других условий.
Если взять несколько разных полупроводников и расположить их в три слоя, можно добиться неожиданного результата. Если подать напряжение на 1-ый и 3-ий слой, ток через такой “бутерброд” не протекает. А если же пустить совсем небольшой ток по 2-му слою, то между 1-ым и 3-им слоем ток начинает протекать почти беспрепятственно.
Прибор, действующий по указанному принципу, называется транзистором. Сейчас его структура, разумеется, является более сложной, но правило осталось тем же — управление протеканием тока за счёт управляющего затвора. Этот эффект можно сравнить с водопроводным краном.
Особое внимание в работе транзистора уделяют процессу перехода из закрытого состояния (ток не течёт) в открытое (ток течёт беспрепятственно). Здравый смысл подсказывает, что переход из одного состояния в другое не может быть моментальным, и занимает хоть и очень короткий, но всё же не нулевой отрезок времени. Именно в момент переключения между этими состояниями ток проходит плохо, что и вызывает нагрев транзистора.
Современные процессоры работают на частотах до 4 ГГц, это означает, что транзисторы в процессоре совершают 4 000 000 000 переключений в секунду! И каждое такое переключение вызывает нагрев прибора.
Именно по этой причине при разгоне процессора (оверклокинге) процесс нагрева проявляется особенно сильно.
Для отвода тепла к поверхности процессора применяют радиатор с вентилятором. Вентилятор продувает рёбра радиатора холодным воздухом и отводит тепло, выделяемое процессором. Такой подход наиболее прост в использовании, поэтому он и получил массовое распространение.
Развитие электроники привело к тому, что с каждым годом скорость процессоров и количество транзисторов стремительно увеличивались, а размер процессора неизменно оставался на прежнем уровне. Сравните процессор Intel 486 со скоростью 33 МГц и современный Intel I7 с скоростью 3,8 ГГц. Размер — тот же, скорость — намного выше, а, значит, выше электропотребление и тепловыделение.
Необходимо отметить тот факт, что для корректной работы транзистора его температура должна оставаться низкой, иначе он начинает проводить электрический ток даже тогда, когда от него это не требуется. Получается, что чем быстрее процессор, тем больше он нагревается, и тем выше шанс того, что транзисторы внутри него будут работать некорректно. Такой эффект наблюдается, например, при оверклокинге и выражается в виде знаменитого “синего экрана смерти”. Когда процессор обнаруживает сбой в собственной работе, ОС останавливает его работу, а пользователю демонстрируется синий экран с информацией о текущем состоянии. Если продолжать эксплуатацию в таком режиме — высока вероятность того, что хотя бы один транзистор из нескольких миллиардов сломается. Это приведет к регулярным сбоям в работе и невозможности использовать такой процессор в дальнейшем.
Именно поэтому так важно использовать хорошие системы охлаждения и эксплуатировать электронику в заданном температурном режиме. Погоня за скоростью может привести сначала к случайным зависаниям, а потом — и к постоянным, с дальнейшей поломкой процессора.
Этот принцип распространяется, в первую очередь, на современные CPU — и особенно GPU. Из-за разницы в архитектуре двух этих вычислительных устройств нагрев GPU получается более сильным — просто потому, что при работе используются почти все транзисторы, имеющиеся внутри. Средняя мощность топового CPU составляет 90 Вт, а GPU — 200 Вт. Поэтому радиаторы современных видеокарт по размеру намного больше радиаторов центральных процессоров.
Традиционные и альтернативные системы охлаждения
Даже несмотря на все указанные сложности, производители современного серверного оборудования по-прежнему продолжают использовать воздух для отвода тепла. Почти все современные серверные спроектированы под воздушное охлаждение, с разделением на холодные и горячие коридоры. Для обеспечения климатических условий в течение всего года устанавливают мощные климатические установки, в состав которых входит кондиционеры. Такие установки сами по себе потребляют много электроэнергии и, как это не парадоксально, сами же выделяют много тепла. И это решение, к сожалению, распространено массово.
Альтернативные технологии воздушного охлаждения — это фрикулинг. Воздух поступает извне и продувает серверную, свободно уходя наружу. При таком подходе снижаются затраты на оборудование, но данное решение не подходит для жарких стран. К тому же, воздух остаётся запыленным, а его влажность соответствует влажности на улице, что сопровождается колебаниями как влажности, так и температуры внутри объекта.
Иммерсионная система охлаждения
Сравнительно недавно получили популярность технологии иммерсионного охлаждения. Разработки на эту тему велись давно, так как сама технология уже не нова, однако сейчас её востребованность растёт необычайными темпами.
Так, минеральное масло использовалось для охлаждения силовых трансформаторов на подстанциях очень давно. Это вещество отличается отсутствием электрической проводимости и достаточной теплоёмкостью. Также можно отметить его низкую стоимость.
Жидкость Novec компании 3M для двухфазного охлаждения, в противовес минеральному маслу, используется относительно недавно. Она тоже не проводит электрический ток и обладает низкой теплоёмкостью. Удивительно, но эффект охлаждения с её помощью достигается за счёт кипения. Для более детального разбора этого явления нам понадобится вспомнить законы физики.
Нагрев жидкости происходит за счёт передачи энергии от более тёплого объекта к более холодному. Количество энергии, или количество тепла, измеряется в Джоулях. Один Джоуль — это эквивалент нагрева тела при помощи 1 Вт в течение одной секунды.
Таким образом, видеокарта выделяет 200 Вт * 1 с = 200 Дж тепла, если она проработала всего одну секунду. За минуту карта выделит 200 Вт * 60 с = 12 кДж тепла. Второй вопрос, который возникает при этом — это температура. На сколько изменится температура видеокарты при таком нагреве? Изменение температуры будет зависеть от теплоёмкости того объекта, который мы греем, и его массы. Вполне очевидно, что стакан воды в чайнике закипает намного быстрее, чем полный чайник.
Представим, что мы пытаемся нагреть одной видеокартой 1 литр воды. Вес 1 литра воды составляет примерно 1 кг. Теплоёмкость воды равна примерно 3800 Дж/кг/К. Это значит, что для нагрева воды весом в 1 кг на 1 градус Цельсия потребуется 3800 Дж энергии. Сопоставим это с мощностью нашей видеокарты и получим 12000 / 3800 = 3,15 градусов Цельсия. И это — всего за минуту! Простыми вычислениями можно установить, что через 10 минут вода нагреется на 31°С. Естественно, такой процесс не будет продолжаться вечно. Так что, если пренебречь теплопроводностью материалов, вода нагреется до 85–90 градусов, после чего видеокарта перегреется и зависнет.
Если доработать наш эксперимент и через 10 минут заменить нагретую воду на холодную, то процесс нагрева начнётся заново. В этом случае перегрева карты не наступит. Конечно же, менять воду каждые 10 минут неудобно, и приходит мысль протянуть трубы, по которым будет поступать холодная вода, а нагретая — будет вытекать. Такие жидкостные системы охлаждения существуют и продаются во многих компьютерных магазинах.
Давайте вернёмся к иммерсионному охлаждению минеральным маслом. Для этого в наших расчётах нужно изменить теплоёмкость и массу вещества. Вес 1 литра масла чуть меньше литра воды и составляет 0,85 кг. Теплоёмкость равна 1800 Дж/кг/К. Значит, для нагрева литра масла нужно 0,85 кг * 1С * 1800 Дж/кг/К = 1,5 кДж энергии. Значит, видеокарта за 1 минуту нагревает масло на 12000 / 1500 = 8 °С. Это намного больше 3,15 °С. Однако, у данного метода имеется большое преимущество — ему не нужны трубы для подвода и отвода жидкости к каждой видеокарте. Можно просто положить несколько видеокарт в одну ванну и залить их минеральным маслом.
Проблема перегрева самого масла в нашем случае также никуда не уходит. Как только масло прогреется до температуры видеокарты, оно больше не будет забирать тепло, и начнется перегрев оборудования. Придется опять каким-то образом подавать холодное масло и забирать горячее.
Можно было бы использовать простое решение: большая ёмкость холодного масла и ёмкость для хранения уже нагретого масла. Естественно, установка таких огромных цистерн экономически нецелесообразна, поэтому нам придётся пускать масло по замкнутому контуру и охлаждать его за пределами иммерсионной ванны. Для этого потребуется дополнительная установка радиатора снаружи, где его будет обдувать более холодный воздух. Обеспечение продувки уличным воздухом вполне закономерно: холодного (по сравнению с температурой масла) воздуха на улице много, а горячий воздух уносится ветром.
Но за сколько радиатор охладит 1 м3 воздуха на те же самые 8 градусов? Ведь, произведя расчеты, мы обнаружим, что для охлаждения одной видеокарты необходимо около 1 литра холодного (остуженного) масла в минуту; при этом масло будет успевать прогреваться на 8 градусов. То есть радиатор должен быть таким, чтобы охлаждать холодным воздухом масло как раз на 8 градусов.
Еще один важный элемент, который остался за пределами наших расчетов — это насос. Требования к нему предъявляются намного проще — обеспечить циркуляцию 1 литра масла в минуту. Отдельное внимание нужно уделить вязкости масла. Понятно, что из-за меньшей вязкости 1 литр воды пройдет по трубам и через радиатор намного проще, чем 1 литр масла. То есть нам потребуется либо мощный насос, либо большие трубы и радиатор.
Давайте теперь представим, что теперь у вас не одна, а хотя бы 100 видеокарт. Это уже 20 кВт тепла и 12 000 000 Дж энергии в минуту. Тогда при равных условиях насос должен прокачать уже 100 литров масла в минуту. Представьте, какие же сложности возникают, когда в системе 1000 видеокарт…
Перейдем к двухфазному иммерсионному охлаждению жидкостью Novec. Очень часто можно услышать, что она дорогая, очень летучая, легко испаряется и т.д. Конечно же это так, ведь принцип её действия совершенно иной. При нагреве этой жидкости выше 61°С происходит её испарение. Однако, при этом с ней не происходит ни нагрева, ни охлаждения. При прогревании всего объёма жидкости после запуска по достижении ею 61°С температура просто не повышается. Это кажется абсурдным, однако, это так. Процесс испарения (кипения) сам по себе является очень энергозатратным. Пожалуй, этот процесс можно сравнить с ощущениями человека, который купается летом и выходит из воды. В воде ему тепло, а на ветру становится холодно. Причина этого явления — испарение воды с поверхности тела.
Схожим образом Novec испаряется с горячих поверхностей микросхем и забирает с собой часть тепла. Для испарения 1 г Novec потребуется около 120 Дж. Это значит, что видеокарта 200 Вт испарит за 1 секунду около 2 г жидкости. А за минуту — всего 120 г. Эффективность отвода тепла за счет кипения крайне высока, а размер радиатора для отвода 200 Вт тепла может составлять всего 3-4 см2. Фактически, радиатор практически не нужен.
Как и минеральному маслу, данной системе требуется охлаждение жидкости. Для этого вы можете подливать 120 г жидкости из огромной цистерны каждую минуту. С другой стороны, при стоимости жидкости около 100 $ за литр такая цистерна выходит очень-очень дорогим решением. Поэтому совершенно естественно пойти другим путём — организовать замкнутый цикл с внешним охладителем.
Конденсация паров жидкости
Испарение — это переход вещества из жидкого состояния в газообразное. То есть получается, что Novec после закипания не исчезает без следа, а становится газом, который скапливается над поверхностью жидкости в виде тумана. Что, если этот туман охладить? Установим внутри несколько труб и пустим по ним холодную воду. Газ начнет на них конденсироваться и образовывать капли, которые объединятся в струи жидкости и стекут обратно. Таким образом, Novec никуда не будет уходить и останется внутри системы без каких-либо потерь.
Процесс конденсации является полной противоположностью испарению, здесь всё происходит в обратном порядке. Что касается энергии, то её необходимо забирать у газа ровно в том же объеме, что и при испарении. Естественно, холодные трубы будут нагреваться, а мощность нагрева будет ровно такая, которая выделялась видеокартами при кипении.
Для эффективной работы системы двухфазного иммерсионного охлаждения нам нужно постоянно охлаждать трубы. Самое простое и эффективное решение — пустить по ним воду, которая будет охлаждаться радиатором, расположенным на улице. По сравнению с минеральным маслом это выглядит намного проще. Ведь теплоёмкость воды в два раза больше, а объём циркуляции в минуту меньше. Плюс, вязкость воды существенно ниже, и, значит, насос без труда прокачает больший объем воды за единицу времени. Эти факторы позволят использовать более маленький радиатор на улице, более тонкие трубы и менее мощный насос — по сравнению с тем же самым минеральным маслом.
Преимущества иммерсионной системы охлаждения
Обе системы охлаждения — и минеральным маслом, и иммерсионной жидкостью Novec — обладают важным преимуществом по сравнению с воздушным охлаждением. Здесь отсутствует необходимость в дорогостоящих кондиционерах, потребляющих электроэнергию. Кроме того, отсутствует проблема пыли и влажности, как в системах фрикулинга.
Одним из важных параметров дата-центров является коэффициент PUE (эффективность использования электроэнергии), равный отношению всей мощности потребления дата-центра к мощности потребления вычислительных устройств. Для иммерсионных систем этот коэффициент приближается к 1, для воздушных систем с кондиционерами — около 1,5. Различия являются весьма существенными, особенно, если учесть разницу в стоимости оборудования.
Преимущества охлаждения жидкостью Novec перед минеральным маслом
На данном этапе обе системы кажутся одинаковыми с точки зрения характеристик. Но в описанных расчётах мы не учли, что жидкости в иммерсионной ванне не перемешиваются сами по себе. Представим, что мы погрузили видеокарту в минеральное масло и включили её. Слой масла непосредственно рядом с радиатором видеокарты прогреется, а те объёмы масла, которые находятся на некотором расстоянии — нет. В этом случае произойдет локальный перегрев в районе видеокарты. Тогда становится очевидной необходимость обеспечения эффективного перемешивания масла внутри ванны либо при помощи вентиляторов видеокарты, либо каким-то другим способом. Это усложняет конструкцию и требует специальных технических решений.
В двухфазных иммерсионных системах охлаждения с жидкостью Novec такая проблема отсутствует. Она постоянно кипит и сама себя перемешивает — особенно в тех местах, где происходит нагрев. Пузырьки отрываются от радиатора, и на их место поступает новая жидкость.
Вторым важным отличием масла от Novec является горючесть. Novec не горит никогда, её даже используют для тушения пожаров в библиотеках. Масло же легко горит по своей природе, и, плюс, его нельзя тушить водой. Это указано в технических характеристиках любого масла. Температура начала горения составляет порядка 200-400 градусов.
Мы провели серию экспериментов, чтобы удостовериться в описанных ниже выводах. При прогреве масла до 150 °С оно начало дымить, после чего появилось пламя, уверенно разгорающееся с каждой секундой. Дальше, за счёт горения, температура масла начала подниматься на 2 градуса в секунду, а языки пламени становились всё выше и выше. Пламя уже было сложно сбить, а температура, тем временем, продолжала расти.
Аналогичный эксперимент с Novec показал, что жидкость активно испарялась, но нагреть её выше 61 °С так и не удалось. Поджигая пары Novec, добиться их горения также не получилось. Как и написано в спецификации на Novec — материал не горит, не загорается.
Итак, можно ли использовать минеральное масло и его аналоги для эффективного охлаждения электроники — конечно же, да. Будет ли это рискованным с учетом крайне высокой стоимости оборудования? Безусловно. Пожар может возникнуть по многим причинам, а наличие минерального масла в большом количестве может сделать ликвидацию такого пожара крайне сложной, а последствия — катастрофическими.
Жидкость Novec: слабые места
Каковы самые серьёзные недостатки жидкости Novec? Высокая цена, повышенные требования к герметичности иммерсионной ванны, связанные с высокой летучестью жидкости Novec, и сложность конструкции последней. Кроме того, можно отметить необходимость тщательного контроля параметров процесса охлаждения для того, чтобы избежать выкипания жидкости. Плюс, использование жидкости Novec становится экономически оправданным только при использовании специализированных видеокарт с высокой плотностью установки.
При проектировании системы охлаждения необходимо учитывать около 20 различных характеристик. Полные расчёты в обязательном порядке должны учитывать термосопротивление радиаторов и термоинтерфейсов, а также свойства материала и поверхностей теплообменников и радиаторов используемого оборудования.
Прогресс не стоит на месте, уже очевидно, что будущее индустрии — за эффективным иммерсионным охлаждением, а не за воздушным. Остается лишь сделать выбор между сложным и безопасным решением, или более доступным, но рискованным.
Перегрев пагубно сказывается на состоянии рабочих узлов и механизмов, повышает температуру в помещении. С учетом того, что компьютеры на видеокартах обычно размещают прямо в квартирах, это создает неудобства для всей семьи. Таким образом, качественное охлаждение необходимо по двум причинам: для снижения температуры в комнате и продления срока службы оборудования.
Вода – не лучший теплоноситель для систем охлаждения. Рекомендуется использовать специальные жидкости.
Плюсы жидкостного охлаждения майнинг-ферм
Охлаждение майнинг-оборудования водой либо другим теплоносителем (н-р, жидкостью, которая не приведет к КЗ при протечке), является более эффективным по сравнению с воздушным охлаждением и установкой кондиционеров.
Наличие жидкостной системы позволяет:
- увеличить скорость вычисления, а значит, рентабельность фермы;
- препятствует ускоренному старению токопроводящих элементов;
- увеличивает срок службы техники.
Блок охлаждения можно установить своими силами, если видеокарты уже имеют контур для водяного охлаждения. В этом случае достаточно аккуратно собрать ферму, не повредив гидравлический контур. Если речь идет о крупных фермах с большим количеством оборудования, потребуется привлечение специалистов, которые учтут все технические параметры, включая климатические особенности региона. Следует отметить, что при наличии жидкостного охлаждения снимаются ограничения на мощность и размеры фермы.
Как устроена система охлаждения фермы
Модернизированные охлаждающие системы – водные блоки – можно приобрести уже в собранном виде. Они состоят из:
- опорной пластины;
- резервуара;
- полнокамерного водного блока;
- радиатора;
- соединительных элементов и расширителей;
- вентилятора;
- разветвителей кабелей;
- мягких и жестких трубок.
В комплектацию также могут входить специальная жидкость для наполнения емкости и термопаста.
Производители советуют использовать исключительно фирменные жидкости. В свою очередь майнеры считают, что смесь обычного тосола и воды в равных пропорциях выполняет эту задачу ничуть не хуже.
В продаже можно найти системы охлаждения, предназначенные для видеокарт Nvidia и Радеон. При самостоятельной сборке системы можно комбинировать комплектующие, существенной роли это не играет.
Сборка системы охлаждения для фермы
Порядок установки выглядит следующим образом:
- снять заднюю крышку от видеокарты и взамен установить опорную пластину;
- демонтировать вентиляторную панель;
- прикрепить блок для охлаждения GPU и VRM;
- смонтировать комплектующие для соединения помпы, резервуара и блока;
- установить вентилятор;
- установить радиатор;
- наполнить ресивер;
- запустить систему.
Как работает жидкостное охлаждение фермы для криптовалют
После того, как система будет подключена к электросети, вода из резервуара начнет подниматься по акриловой трубе в направлении помпы и далее к водному блоку, разделенному на две отдельных ячейки. Двигаясь от первой ячейки ко второй, антифриз поэтапно охлаждает GPU, затем VRM, проходит мимо участка вентилятором, после чего опять перетекает в резервуар.
Рейтинг производителей систем охлаждения
Тем, кто собирается решать проблему охлаждения mining-ферм с помощью водяного блока, придется потратить на это от $130 до $440. На российском рынке представлен широкий выбор систем разных брендов, отличающихся по техническим характеристикам, комплектации, цене. Рассмотрим некоторые из них.
В линейке моделей данного производителя представлены блоки охлаждения для видеокарт Radeon RX470 / 480, GTX1080, 1080Ti, 1070, 1070Ti. Есть также широкий выбор комплектующих для самостоятельной сборки или замены отработанных: насосы, работающие в автоматическом режиме, вентиляторы вместе с радиаторами и отдельно, резервуары и пр. Цена – от $130 до $430.
Phanteks
Модельный ряд производителя представлен жидкостными системами для карт АСУС, EVGA, MSI, Gigabyte. В оборудования используется алюминий повышенной прочности, акрил, никель, отдельные детали емкости покрывают хромом. Некоторые модели оснащены подсветкой. Цена блока для размещения видеокарты, – от $80 до $150.
Производитель предлагает водные блоки двух типов: стандартные и предназначенные только для GPU. Несмотря на компактные габариты и меньший охват платы, данное оборудование справляется со своей задачей не менее эффективно. Блок для графического процессора выполнен в форме четырехконечной звезды с разъемами для подключения трубок. Стоимость полного комплекта блока от торговой марки XSPC – от $240.
Bitspower
Модели данного бренда подходят для видеокарт АМД и NVIDIA. Комплектующие выполнены из медного сплава, никеля, высоколегированной стали, трубки – из поливинилхлорида, меди, акрила. Предлагается также широкий выбор помп, вентиляторов и пр.
Эффективность жидкостного охлаждения
Практика показывает, что жидкостный блок эконом-категории способен снижать температуру GPU на 10-15 С.
Производительность зависит от качества и состава комплектующих. Конечно, система за $120 не может работать так же, как за $400. Цена формируется на основании целого ряда факторов, включая материалы, используемые при производстве комплектующих.
Установка системы жидкостного охлаждения – одно из эффективных решений для увеличения срока эксплуатации видеокарты.
Читайте также: