Иммерсионная жидкость что это такое
Иммерсионная жидкость. Какую выбрать для майнинга и почему
За последние несколько лет в мире появились десятки составов под маркой «самая лучшая жидкость для иммерсионного охлаждения». Чаще всего за громкими названиями скрываются вариации на тему разного рода масел: ПАОМа (базовое синтетическое полиальфаолефиновое масло), кремнийорганических масел (ПМС, ПДМС, ПЭС), фторкетонов и прочего. Какая жидкость лучше других подойдёт для иммерсионного охлаждения вычислительного оборудования.
Жидкость Novec — может и лучшая, но очень дорогая
Novec — это продукт американской промышленной химической корпорации 3M. Она подарила миру прозрачную ленту-скотч, магнитные аудиокассеты, а заодно и фторсодержащий хладагент Fluorinert. Последний регулярно подвергался критике из-за наличия озоноразрушающих веществ и косвенного влияния на глобальное потепление, поэтому в 1996 г. его сменила жидкость Novec, не обладающая недостатками предшественника.
Fluorinert-Novec действительно уникальная по многим показателям жидкость. Она прозрачная, негорючая (используется для тушения возгораний электроники), не имеет запаха, а также обладает разными точками кипения, отличными диэлектрическими свойствами и совместима с большинством компонентов вычислительного «железа». За последние годы 3M даже сумела создать Novec образ «специально доработанной для майнеров жидкости», что лишь усилило доверие к ней в сочетании со 120-летней историей существования самой компании.
Следует сказать, что в двухфазной и однофазной системах охлаждения майнингового оборудования Novec зарекомендовала себя с лучшей стороны. Чаще всего для двухфазной системы используют составы 7000, 7100 и 7200. Что примечательно, в двухфазной системе охлаждения можно использовать только фторуглеродные жидкости, заливать туда масло бессмысленно. У названных выше составов не самая высокая точка кипения, что коррелирует с рабочим температурным режимом элементов и эффективным теплообменом. За счёт естественного испарения, конденсации и охлаждения жидкости система не нуждается в насосах внутреннего контура, сложном и дорогом теплообменнике и некоторых иных элементах. Более подробно о принципе работы систем иммерсионного охлаждения на базе жидкости Novec вы можете прочитать в статье: Сравнение жидкостей Novec и Coolant — почему мы остановились на собственной разработке.
Однако двухфазная система охлаждения на базе Novec обладает целым рядом недостатков, которые делают её применение в домашнем майнинге практически невозможным, а в промышленном — сопряжённым с несоразмерными затратами на организацию такой системы. Во-первых, жидкость очень дорогая. Цена стартует в среднем от 130 USD/литр! Во-вторых, для использования Novec нужна абсолютно герметичная ёмкость с системой компенсации нарастающего давления. В конце концов погружаемое оборудование тоже нужно дорабатывать, что делает использование «двухфазки» гораздо более дорогостоящим. А стоимость конденсатора иногда превышает стоимость любого теплообменника.
Не лучше ситуация выглядит и при создании однофазной системы охлаждения на базе Novec 7300, 7500 или 7700. В этом случае конструкция фермы, конечно, упрощается, и погрузить в неё можно любое оборудование, но высокая летучесть всё равно требуют делать ёмкость максимально герметичной. При длительном использовании Novec склонна выкипать, а это значит, что её нужно постоянно приобретать дополнительно. К тому же нужно учитывать слишком много переменных, да и не исключено, что состав со временем разъедает некоторые элементы вычислительного оборудования.
ПМС, ПЭС, ПМФС — их создавали не для майнинга
Некоторые российские компании-производители систем иммерсионного охлаждения активно продвигают свою «чудо-жидкость». Иногда её называют разными красивыми именами, но нередко реализуют и под более привычной маркой ПМС-50 или аналогичными наименованиями (может быть и ПМС-5, 10, 20, 100).
Полиметилсилоксан, как основной представитель кремнийорганических (силиконовых) масел, действительно обладает некоторыми особыми свойствами. Например, он не поддерживает горение до определённого момента, очень медленно испаряется, стойкий к окислению, не гигроскопичен (т.е. не поглощает влагу из воздуха), не вступает в реакцию с компонентами погружённого оборудования, биологически безопасен и т.д.
Впрочем, уже по самому первому пункту возникают вопросы. Дело в том, что локальные очаги возгорания жидкости в ёмкости, скажем, объёмом 60 литров не страшны. Но едва она полностью достигнет температуры вспышки (которая здесь тоже есть, пусть и на уровне 200-300°C) как воспламенится по аналогии с любым маслом. Также хотя оно и предназначалось для охлаждения электронного оборудования вроде трансформаторов, изготовители никогда не рекомендовали силиконовое масло для погружного охлаждения печатных плат, чипов и иных многослойных компонентов.
Дело в том, что подобные жидкости обладают малой плотностью и легко проникают в щели и пустое пространство между платами («смачивают»). У фторуглеродов, к примеру, плотность как минимум в 2 раза выше, что не позволяет им так легко деформировать платы. Разумеется, можно говорить о разной степени очистки масел и их высокой инертности, однако проблемы с текстолитом всё равно начнутся рано или поздно. А стоят такие жидкости в среднем 7-10 USD/литр.
Таким образом, ПМС и его аналоги выступают неплохим временным решением для иммерсионного охлаждения небольшого количества майнеров, однако немалая цена позволяют сомневаться в его эффективности для промышленного майнинга.
Синтетические масла ПАОМ, HVI — вопреки физике
Данный тип базовых масел также можно встретить под кучей разных загадочных аббревиатур на сайтах компаний, занимающихся иммерсионным охлаждением. Внешний вид жидкости ПАО, ПАОМ-2 довольно привлекателен — прозрачная, без цвета и запаха, с неплохой температурой вспышки от 170 до 200°C. У неё малая вязкость и низкая температура застывания (-60-70°C), масло химически пассивное, стойкое к окислению (условно стойкое, разумеется, при закрытой большую часть времени ёмкости). Стоимость в обычной рознице не превышает 1 USD/литр, как иммерсионная жидкость может продаваться и по 2 USD/литр и выше.
Впрочем, несмотря на все преимущества, использование синтетических масел, как бы они не назывались, потребует от пользователя внимательности уже на этапе покупки. Синтетика нуждается в присадках, наличие которых «на глаз» определить очень сложно. Также у неё весьма спорные теплофизические свойства. Дельта между температурой верхнего слоя жидкости и чипов может достигать 40-45°C. То есть чипы могут реально «кипеть» на уровне 100°C, при этом поверхностный слой теплоносителя будет показывать вполне рабочие 60°C. Но поскольку в большинстве иммерсионных установок снимается именно верхний слой, использовать жидкость с такой температурой для, скажем, полезной утилизации тепла будет довольно проблематично.
Поэтому ПАОМы чаще рекомендуют для небольших домашних ферм, собранных «на коленке» и без претензий на использование каких-либо иных преимуществ иммерсионного охлаждения, кроме устранения шума и пыли. Схожая ситуация и с маслами типа HVI, которые являются базовыми изопарафиновыми или полусинтетическими маслами. У них, кстати, довольно низкая температура вспышки (135-170°C). Базовое масло обычно выступает основой для изготовления моторных, смазочных, гидравлических масел. Соответственно, их воздействие на электронное оборудование в долгосрочном периоде не изучено и есть большие сомнения, что оно нейтральное.
Также нет достоверных данных и о влиянии такого масла на человека при длительном контакте. Со временем оно мутнеет, быстро окисляется даже с присадками и имеет ограниченный срок службы. Хотя, повторимся, себестоимость его действительно одна из самых низких, а цена ограничивается лишь жадностью продавца.
Трансформаторное и моторное масло — «тихие убийцы»
Тем, кто желает дёшево и быстро войти в майнинг на иммерсионном охлаждении действительно можно порекомендовать трансформаторное масло. Однако используя его вы рискуете не дождаться не только прибыльности, но даже окупаемости проекта. Дело в том, что данные типы масел являются химически активными, то есть они вступают в агрессивную реакцию с компонентами компьютерного «железа».
Также трансформаторное и моторное масло активно поглощает влагу из воздуха, теряя свойства диэлектрика. И, наконец, самое главное. Такое масло не получится красиво выпить с ложечки в ролике для YouTube. Аллергия, отравление и тяжёлые последствия для организма гарантированы. Пары плохо очищенных нефтепродуктов (а трансформаторное масло является как раз таким продуктом) нельзя вдыхать на протяжении длительного времени. Если вы будете долго находится в области масляного тумана, то усталость, головокружение, головная боль и тошнота обеспечены.
При этом, как и любое минеральное масло, трансформаторное и моторное обладает некоторыми преимуществами. Да, оно тоже не проводит ток и стоит неприлично дёшево (1-2 USD/литр), но на этом, пожалуй, все достоинства такого типа масел заканчиваются. Хотя это и не является приговором всей обширной группе минеральных масел, о чём мы и поговорим ниже.
Минеральное масло высокой степени очистки — почти идеал
Значительная часть подготовленных минеральных масел, взять хотя бы вазелиновое, абсолютно безопасна для живых организмов и окружающей среды. Именно поэтому они используются в фармакологии, индустрии красоты и прочих сферах. Хотя основой выступает всё тот же нефтепродукт, только получивший очень высокую степень очистки и, при необходимости, присадки. Оно сравнительно недорогое, обладает оптимально подходящими для охлаждения электроники теплофизическими свойствами.
Фактически, именно белое минеральное масло стало «золотой серединой» среди аналогов. Одним из главных достоинств является то, что оно подходит как для домашних ферм, так и для крупных проектов. По сути, вы можете окунуть три свои асика и в подсолнечное рафинированное дезодорированное масло и гордо заявить, что собрали ферму на иммерсионном охлаждении. Это будет чистой правдой. Но организовать ферму мощностью 1 МВт на подобной базе не получится в силу ряда объективных причин, в том числе и связанных со свойствами теплоносителей-диэлектриков.
Недостатки у минерального масла тоже есть. Да, теоретически с течением времени оно тоже окисляется, напитывается влагой и может воспламениться (но только когда весь объём масла в ванной для иммерсионки, а это 160-180 литров, прогреется до температуры вспышки). Обычно к тому времени расплавятся и замрут сами чипы и устройства, прежде чем произойдёт возгорание. В качественных системах иммерсионного охлаждения это компенсируется использованием дорогих компонентов, проверенных комплектующих, подобранных на основе расчётов, а также грамотным проектированием системы отвода и перераспределения тепла, применением масел высокой степени очистки.
У минеральных масел высокой очистки подходящая температура вспышки (в пределах 220°C), вязкость, минимальный тангенс угла диэлектрических потерь. Перед погружением майнинг оборудование проходит лёгкую обработку, а сами устройства располагаются в частично герметичных ёмкостях без потери свойств. Убедиться в оптимальности характеристик качественной жидкости на основе минеральных масел высокой степени очистки для майнинга можно на примере теплоносителя BiXBiT Coolant. В компании, кстати, подчёркивают, что недостатки данного вида масла компенсируются технически грамотным решением на базе иммерсионного охлаждения, которое включает в себя подбор нужных насосов, теплообменников, иного оборудования.
Минеральные масла являются практически единственным рациональным решением для однофазных систем охлаждения с возможностью полезной утилизации выделяемого тепла. Температуры «на выходе» выше, чем, например, на «двухфазке», что позволяет эффективнее подогревать/догревать воду. А ещё это в несколько раз дешевле, чем построение аналогичной системы на двухфазном охлаждении, которую в компании BiXBiT тоже могут сделать по желанию заказчика. Но вы же помните стоимость одного литра Novec не так ли? А BiXBiT Coolant обойдётся всего в 4 USD/литр. Экономия начинается здесь, как говорится.
Таким образом, вопрос целесообразности применения того или иного теплоносителя зависит от стоящих перед вами задач. Если есть цель погрузить пару асиков в ёмкость-самоделку, это всегда можно сделать дешёво, ненадёжно и ненадолго. Если вы хотите просидеть на одних и тех же устройствах 15 лет и при это вам не нужна утилизация тепла, зато есть вагон денег — смело выбирайте фторуглеродные хладагенты. Но если ваш принцип — это рациональный подход к делу, желание масштабировать мощности и использовать качественные установки за адекватные деньги, то обращайтесь за комплексным решением от компании BiXBiT.
Сравнение жидкостей Novec и Coolant — почему мы остановились на собственной разработке
В последние годы появились десятки составов, которые позиционируются как жидкости для иммерсионного охлаждения. В основном речь идёт о разновидностях минеральных масел, ПАОМ, кремнийорганических маслах (силоксанах ПМС, ПДМС, ПЭС) или фторкетонах. Почему для нашей установки мы решили провести серию экспериментов и выбрать оптимальный и недорогой состав?
Как появился Novec
Первоначально для охлаждения трансформаторов использовали минеральное масло. В 50-ые гг. компания 3M впервые изготовила фторсодержащий хладагент для военной авионики. Его назвали Fluorinert. В 1996 году появился новый тип жидкости под маркой Novec, в которой не было озоноразрушающих веществ.
Жидкость первого поколения относилась к перфторуглеродам. Её свойства:
без цвета и запаха;
отличные диэлектрические свойства;
совместимость со многими материалами;
высокие точки кипения.
Главным недостатком Fluorinert было то, что испарения жидкости долго оставались в атмосфере и косвенно способствовали глобальному потеплению. Поэтому их использовали в тех установках, где можно было обеспечить герметичность и минимизацию выбросов жидкости в окружающую среду. Особое внимание уделялось тому, чтобы жидкость не попадала на кожу и в глаза. В результате многолетней эксплуатации в суперкомпьютерах Cray-2 выяснилось, что она расщеплялась и выделяла очень токсичный перфторизобутан. В ЦОДах при длительной эксплуатации появлялись проблемы с блоками питания, проводами, конденсаторами и пр.
Большую популярность жидкости Novec имеют на Западе. Во-первых, бренд хорошо известен и зарекомендовал себя как безопасное средство тушения при возгораниях электроники. Во-вторых, 3M позиционировал жидкость как доработанную для майнеров. В-третьих, майнеры США и Западной Европы готовы вкладываться в майнинг с долгосрочным «прицелом». И, что немаловажно, они готовы инвестировать солидные средства в систему охлаждения. На просторах СНГ иммерсионное охлаждение больше связано с экспериментами и реализацией штучных проектов, причём жидкость якобы должна быть дешёвой и столь же безопасной как Novec. Но так не бывает.
С применением Novec появилась возможность создавать двухфазные системы иммерсионного охлаждения (2 PIC) с полуоткрытыми контейнерами.
Система двухфазного охлаждения на базе Novec
В двухфазной системе охлаждения используют ёмкость, в которой размещены платы или другое оборудование. Диэлектрической жидкостью выступает, например, Novec 7100 с температурой кипения 61 градус Цельсия. В процессе работы оборудование выделяет тепло, жидкость нагревается, закипает и начинает испаряться. При этом Novec забирает тепло от наиболее горячих элементов и переносит к конденсаторам, в которых циркулирует охлаждающая жидкость (вода). Она является промежуточным теплоносителем, при помощи которого тепло, выделяемое при конденсации хладагента, отводится в окружающую среду.
Для испарения 1 г Novec необходимо 120 Дж энергии. Видеокарта мощностью 200 Вт за 1 секунду испаряет около 2 г жидкости. За минуту произойдёт испарение 120 г. Таким образом, эффективность теплоотвода при кипении очень высока и позволяет отказаться от радиаторных пластин. Для двухфазного охлаждения обычно применяют Novec 7000, 7100 и 7200.
При испарении происходит переход Novec из жидкого состояния в газообразное. Поэтому процесс называется двухфазным. Если ёмкость оставить открытой, жидкость будет испаряться и её постоянно потребуется доливать. В закрытой ёмкости пар поднимается к крышке, где устанавливают конденсатор (несколько труб или змеевик ) с охлаждающей жидкостью (можно даже с холодной водой), то есть тот же теплообменник. Газ конденсируется, появляются капли и струями стекают обратно в ёмкость. При этом не нужны насосы и постоянный долив жидкости. Так формируется один закрытый рабочий контур.
Разумеется, жидкость в конденсаторе тоже нагревается. И мощность нагрева прямо пропорциональна выделяемой видеокартами мощности, необходимой для кипения жидкости. Поэтому постоянно требуется охлаждение жидкости. Для этого формируют второй закрытый контур. Вода, которая бежит по трубам, попадает в воздушный теплообменник с вентилятором, вынесенными на улицу. Он отводит тепло и вода вновь пригодна для охлаждения.
Для двухфазной системы намеренно используют жидкость-диэлектрик с низкой точкой кипения. Это сделано для того, чтобы точка кипения жидкости не превышала рабочий температурный режим элементов, а теплообмен происходил интенсивнее. При этом на видеокарты, например, часто устанавливают медные пластины. С них снимают теплопроводящие прокладки и удаляют термопасту. Затем устанавливают медную пластину по толщине зазора. Её подбирают по примерной толщине удаленной термопасты или прокладки. Теплопроводность меди, напомним, одна из самых высоких среди других элементов. То есть доработка оборудования перед погружением происходит и при охлаждении в двухфазке.
Преимущества двухфазной системы охлаждения на базе Novec:
безопасная для электроники и негорючая жидкость (используется для тушения пожаров);
экономия на системах охлаждения погружённого оборудования;
Иммерсионная жидкость что это такое
При сборке и эксплуатации системы иммерсионного охлаждения всегда сложно сделать выбор. Мы постараемся дать максимум информации для вас.
В данной статье наша задача помочь вам выбрать иммерсионную жидкость для ваших устройств с полным погружением электроники: серверов, компьютеров, ASIC-майнеров, GPU-ферм и т.п.
Во-первых стоит отметить, что использовать в качестве иммерсионного теплоносителя можно много различных жидкостей. Но для длительного использования подходят буквально 2-3 вида. И не стоит ставить диэлектрические свойства на первое место т.к. напряжение в иммерсионной ванне редко может быть выше 400 вольт, но при этом неисправный блок питания может произвести электрическую дугу.
Действительно важны свойства:
На ранке предлагают в качестве иммерсионной жидкости для асиков, майнинг ферм, и другой электроники: Blumead (Блюмид) от Beeminer, 2MC Oil, BitCool, Coolant от Bixbit, Uminer IM 1801, ПАОМ, ПАОМ-2, HVI, STE OIL Crystal, трансформаторное масло.
МИФЫ и ФАКТЫ
«Не горючесть жидкости» – это миф! Температура воспламенения выше 400 градусов и для воспламенения необходимо нагреть весь объем жидкости. Ни одну жидкость, не возможно нагреть электроникой выше 100 градусов Цельсия, т.к. уже на 80-90 градусах большинство устройств перестанет работать и выключиться или же получит необратимые разрушения и выключиться из-за поломки.
Много компаний и людей которые хотят подзаработать на модных тенденциях, продают под видом иммерсионной жидкости и/или масла, которые не имеют нужной степени очистки, вязкости, безопасности для здоровья и техники. Стоимость таких жидкостей варьируется 50-70р за литр. Пока многие не чистые на руку предприниматели стремятся конкурируя только ценой (никак не качеством)
ПОДРОБНЕЕ О ИММЕРСИОННЫХ ЖИДКОСТЯХ
Далеко не все жидкости безопасны
Не важно как масла маркированы и под каким названием продаются. По сути мы имеем всего несколько видов: синтетические масла, белые минеральные масла, трансформаторное масло полиметилсилоксан он же блюмид (bluemead). Если говорить о маслах то практически любое масло это диэлектрик в том числе растительное. Но есть масса иных параметров которые совсем не подходят для применения в иммерсионном охлаждении.
ВЫБОР ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ ВАШЕЙ СИСТЕМЫ ИММЕРСИОННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ОДНО ИЗ САМЫХ ВАЖНЫХ РЕШЕНИЙ. ЛУЧШЕ ОПИРАТЬСЯ НА ОПЫТ ДРУГИХ. ИНАЧЕ ВСЕ МОЖЕТ ЗАКОНЧИТСЯ ПЕЧАЛЬНО.
Синтетические масла ПАОМ и HVI
По сути это базовые масла для изготовления различных смазочных материалов, моторных гидравлических и иных масел. Продаются в России под марками 2MC Oil, Pro-miner, Suvoil, samminer, возможно что upminer или uminer IM1801 тоже продает его же. Цена жидкости отличается в зависимости от аппетита продавца. Реальная стоимость около 50-100р за литр.
Главная проблема этих жидкостей в том что нет достоверного опыта длительного использования. Нет понимания как он относятся к электронике, платам, проводам, герметикам. И на практике только продавцы этих жидкостей дают положительные отзывы. Так же есть доказанная проблема в теплофизике. Например при температуре жидкости в верхней точке около 60 градусов, температура плат antminer S9 может достигать 80, а чипы могут перешагнуть 100 градусов. И это перечеркивает любую возможность использования системы, например в отоплении. Использование такой жидкости равносильно попытке обмануть физику.
Но тем не менее продавцы радуются хомячкам ищущим подешевле, а покупатели своей “экономности”.
Bluemead он же ПМС-50
Компания Beeminer, получила сертификат на жидкость и четко держит нишу дорогих иммерсионных жидкостей. Применение её в охлаждении дорогой электроники оправданно. Но применение в майнинге не оправданно дорого. Хорошие свойства но и высокая цена около 500р за литр.
Объективно жидкость Bluemead просто окрашенный в синий цвет полиметилсилоксан или же ПМС-50.
Трансформаторное масло
Но зато дешево можно купить и по 50р/л.
Вредно для человека, можно получить аллергию, отравление и прочие проблемы со здоровьем.
Белое минеральное масло
Белые минеральные масла популярны в иммерсионном охлаждении. Минеральные масла нефтяной дистиллят. Не любое белое минеральное масло подойдет для иммерсионного охлаждения. Главное степень его очистки и вязкость, которую определить визуально невозможно. Визуально все масла прозрачные как вода. Многие называют вазелиновыми маслами. Хотя масла и близки по составу, но не во всех странах есть оборудование для получения высоко очищенных и низко вязких фракций. Кроме того, вязкость масел сильно отличается, а от вязкости очень зависит то какой необходим насос и диаметр труб. Минеральные масла применяются в косметологии, пищевой промышленности, строительстве и машиностроении.
Практически все минеральные масла безопасны для здоровья, не гигроскопичны, не токсичны и не испаряются. Некоторые из них даже безопасны при проглатывании. Эти масла распространяют серьезные компании как жидкость для иммерсионного охлаждения, например Coolant Bixbit, Ste oil crystal 70t.
Выбираем то, что будет работать долго и не погубит оборудование и Вас, приобретайте проверенные жидкости. Или как известно в попытках экономить попадают дважды, а то и трижды.
Для иммерсионного охлаждения допускаются только сертифицированное белое минеральное масло или полиметилсилоксан. И даже при покупке одного из этих вариантов вы не застрахованы от покупки подделки!
Что такое иммерсионная жидкость («сухая вода») и где ее применяют?
В данном контексте иммерсионным охлаждением называют процесс отвода тепла от работающего оборудования путем его погружения в контейнер с иммерсионной жидкостью
Иммерсионная жидкость – это техническая жидкость, имеющая определенную формулу (у многих производителей они запатентованы), имеющая такие уникальные свойства как:
Негорючесть, низкую токсичность, инертность, высочайшие диэлектрические свойства.
Таким образом, данная жидкость не вступает в химическую реакцию практически ни с чем и является абсолютным диэлектриком, что позволяет использовать ее в контакте с любым электронным оборудованием без последствий для него.
ВАЖНО! Применение данной жидкости абсолютно безопасно для любого оборудования, а также для людей работающих с ней.
Применение данных жидкостей в промышленных масштабах началось много лет назад и по сей день имеет очень широкий спектр. Например, для охлаждения стоек оборудования в дата-центрах (ЦОД), в системах пожаротушения опасных и ценных объектов (архивы, дата-центры и т.д.), где последствия пожаров наносят часто гораздо больше вреда, чем сам пожар.
Традиционно при строительстве нового дата-центра около 35% капитальных затрат расходуется на охлаждающее оборудование, а впоследствии на него приходится еще 50% эксплуатационных расходов. Количество данных, которые необходимо хранить растет в геометрической прогрессии, стимулируют спрос на более и более крупные центры обработки данных (ЦОД), наряду со значительными инвестициями, понятно, что необходимо искать все более экономичные и эффективные технологии охлаждения.
Многочисленные исследования доказывают, что процесс жидкостного охлаждения имеет очень высокий коэффициент эффективности использования энергии (Power Usage Effectiveness; PUE) это позволяет добиться феноменальных показателей с точки зрения эффективности и экономичности данной технологии.
Принцип работы иммерсионного жидкостного охлаждения для майнинг ферм
Принцип достаточно простой для понимания. Поскольку охлаждающая жидкость абсолютно инертна, нетоксична и является диэлектриком, мы без каких-либо опасений погружаем работающую ферму, будь то ASIC (асик) Antminer S9 или блок из видеокарт в контейнер жидкостью. Оборудование работает и выделяет тепло, которое нагревает жидкость. Теплоемкость жидкости в 4000 раз выше теплоемкости воздуха, что позволяет отводить тепло гораздо меньшим объемом теплоносителя.
В данном случае основная задача сводится к тому, чтобы качественно отводить тепло от самой жидкости и поддерживать температуру такой, чтобы температура на чипах майнеров не превышала допустимую и позволяла работать на максимальной производительности без перебоев.
Рис. 1 – Пример работы электроники в охлаждающей жидкости
Эксперимент с жидкостным охлаждением майнинг фермы
Проводя первые эксперименты в нашей лаборатории, мы нервно наблюдали, как компьютерная система под напряжением, включенная и мигающая, медленно погружалась в чистую, водянистую жидкость. Каждый ребенок с детства знает, что жидкость и электричество несовместимые вещи, поэтому было совершенно невообразимо наблюдать за безупречной работой компьютера, полностью погруженного в то, что казалось ничем иным, как водой.
Во всем мире существует достаточно много производителей жидкостей, предназначенных для многих целей работы с электронной техникой, которые позволяют в том числе и охлаждать ее.
Собственно сам эксперимент с майнинг фермой:
Мы провели ряд испытаний с применением нескольких видов жидкостей. Основной задачей при подборе жидкости было скорее найти состав с наиболее хорошими теплофизическими свойствами, что соответственно повышает эффективность теплообмена.
Эксперимент проводился на стендовом образце с фермой из 6 видеокарт Nvidia Geforce GTX 1070 с суммарной мощностью около 1,2 кВт. Охлаждение жидкости было реализовано с помощью обыкновенной системы холодного водоснабжения.
Оборудование было погружено в аквариум и полностью залито жидкостью. Для большей равномерности охлаждения и температуры самой жидкости была обеспечена циркуляция, с помощью циркуляционного насоса. Испытания проводились на протяжении нескольких дней. Были исследованы все возможные режимы работы.
Рис. 2 – Пример работы видеокарты Nvidia Geforce в охлаждающей жидкости
Результаты подтвердили все наши ожидания и расчеты:
Преимущества применения жидкостного иммерсионного охлаждения для майнинга
На основании ряда фактов:
Мы нашли несколько существенных преимуществ данного способа охлаждения применительно к оборудованию для майнинга:
Сравнение жидкостного и воздушного охлаждения
В целом конечно воздушное охлаждение вполне хорошо выполняет свою функцию, и требует не менее серьезных и качественных расчетов. С его помощью можно обеспечить также абсолютно бесперебойную и надежную работу оборудования круглый год, хотя как известно летом охлаждение майнинг ферм осуществляется более трудным путем, нежели в зимний период года.
Из недостатков иммерсионного охлаждения, можно отметить:
Тем не менее, при грамотном проектировании, стоимость данной системы будет сопоставима со стоимостью системы воздушного охлаждения, а если учесть еще все преимущества, о которых мы писали выше, то окупаемость данного решения не заставит себя ждать.
Как мы выяснили, иммерсионное охлаждение более энергоэффективно и является передовой технологией для такого рода задач.
Способы использования тепла от ферм
Как известно, большая часть потребляемой энергии в процессе работы оборудования переходит в тепловую энергии. При больших мощностях майнинг ферм разумеется сразу появляется желание как-то использовать тепло, которое они производят. Мы приведем примеры нескольких способов, которые можно применить как в бытовом, так и в промышленном масштабе. Каждый интересующийся возможно найдет для себя какую-то идею.
Разумеется все способы утилизации тепла необходимо индивидуально рассчитывать и продумывать саму схему работы. Трудно найти какое-то универсальное решение. Мы в наших проектах, как правило подбираем и просчитываем индивидуальную схему отвода тепла от майнинг фермы и его полезное использование на проектах, где есть такая задача.
Для решения подобных задач, применяются промышленные установки жидкостного охлаждения. Ознакомиться с подбробным описанием и приницпом работы данных систем вы можете на странице «Установки иммерсионного охлаждения майнинг ферм».
В заключение хотелось бы отметить, что жидкостное охлаждение это «мэйнстрим» в сфере IT технологий и энергоэффективности.