Что такое иммерсионная жидкость («сухая вода») и где ее применяют?

Этот материал будет посвящен такой теме, как охлаждение майнинг ферм иммерсионным методом. Вторым названием этого процесса является водяное охлаждение или погружное жидкостное охлаждение путем использования вещества, именуемого «сухая вода».

Перегрев майнинг фермы грозит множеством отрицательных моментов, среди которых снижение эффективности работы, нестабильные данные, увеличение износа и даже полное отключение фермы из-за высокой температуры. Именно поэтому охлаждение является сейчас наиболее актуальным вопросом для владельцев майнинг ферм.

Если майнинг ферма работает на мощности от 5 до 15 кВт, то с перегревом такого устройства справиться можно и своими силами. К примеру, помогает открывание окон, дополнение помещения кондиционерами, вынос оборудования на открытое пространство и другие уловки, которые применяются пользователями.

Но, если ферма имеет промышленные масштабы, создать условия, ограничивающие перегрев, довольно сложно. Как правило, такие совокупности приборов имеют мощности до 500 кВт и даже Мвт.

Мы хотим представить новинку на рынке – систему охлаждения майнинг ферм, работающую на иммерсионной жидкости, которая поможет сохранить работоспособность установки даже при высоких показателях мощности и избежать проведения самостоятельных охладительных мероприятий.

Основные характеристики и сфера применения имерсионной жидкости

Иммерсионное охлаждение проводится путем опускания оборудования в контейнер с «сухой водой». Таким образом, получается, что тепло отводится от фермы.

Иммерсионная жидкость или «сухая вода» — это запатентованная жидкость технического типа, созданная по определенной формуле. За счет технологии выполнения готовое вещество наделяется следующими положительными качествами:

• негорючестью;
• инертностью;
• низкой токсичностью;
• высокими диэлектрическими показателями.

Последний критерий позволяет использовать такую жидкость в сочетании с любым электрическим оборудованием, так как она не вступит в химическую реакцию ни с одним веществом.

Важно! Применение иммерсионной жидкости полностью безопасно, как для оборудования, так и тех людей, которые с ним работают.

Использование данного вещества именно в промышленном масштабе является давним процессом. И сейчас оно не теряет своей актуальности. В основном применяют «сухую воду» для охладительных мероприятий в дата-центрах и в системах пожаротушения на таких объектах, где пожар может привести к невосполнимой утрате. К примеру, в архиве важной документации.

Обычно во время строительства дата-центра большая часть бюджета идет на монтаж системы охлаждения. В процессе эксплуатации охлаждение также требует постоянных финансовых вливаний, которые составляют около 50% всех расходов в месяц. Так как количество данных, нуждающихся в цифровом хранении, постоянно растет, то и расходы на охлаждение оборудования поднимаются. Это приводит к тому, что владельцы вынуждены искать такие технологии, которые будут максимально выгодны для них.

Так как жидкостное охлаждение обладает высокой эффективностью в сравнении с другими технологиями, оно применяется все чаще и чаще. Этому же способствует и экономичность технологии с финансовой точки зрения. Охлаждение иммерсионной жидкостью подойдет для любого оборудования, в том числе для майнеров-асиков, таких как Antminer S9, L3+, D3 и видеокарт NVIDIA Geforce 1070 GTX, 1060 GTX, AMD Radeon RX 470, 480 ,580 и других.

Дополнительнаявентиляция помещения

Дажевидеокарты с идеальной системой охлаждения будут перегреваться в закрытомпомещении без вентиляции, особенно если на улице жара. Что можно предпринять?

Вентиляторы

Купитенапольный вентилятор, он может на 5/6 градусов понизить температуру фермы.

Внимание! Нужно установить вентилятор так, чтобы он обдувал карты с торца, или со стороны бэкплейта. Направляя сильный поток воздуха, прямо на пропеллер видеокарты вы можете его сломать. Хорошо, если с противоположной стороны открытая дверь. Тепло будет сразу же улетучиваться, не накапливаясь в помещении. Бытовой вентилятор должен быть рассчитан на большие площади, но, наверное, не стоит переплачивать за дополнительные навороты и дизайн. Впрочем, каждый пусть решает сам. И не забывайте хотя бы раз месяц очищать устройство от пыли. Майнинг-ферма также требует профилактических работ. В магазинах продаются баллончики со сжатым воздухом для удаления пыли с компьютерных комплектующих, но лучше приобрести электрическую воздуходувку.

Для мини-фермыможно купить настольный вентилятор. Он стоит дешевле и потребляет меньшеэлектричества, но охлаждает слабее и чаще ломается. Однако, в некоторых случаяхэто самый подходящий вариант.

Кондиционер

Кардинальной мерой дополнительного охлаждения видеокарт является установка кондиционера. Дорогостоящий, если не сказать расточительный вариант. Учтите сплит-система рассчитана на работу в закрытом помещении, а майнинг-ферма серьезно нагревает воздух. Это все равно, что включать кондиционер и электрический обогреватель одновременно. Вы будете много платить за электроэнергию, и кондиционер раньше времени выйдет из строя. Кроме того, в доме должна быть надежная электропроводка иначе случится пожар.

Вытяжки

Вытяжка для фермы предназначена для того, чтобы выводить из помещения остаточное тепло. Без принудительной вентиляции не обходится ни один дата-центр, но целесообразность ее использования в домашних условиях под вопросом.

Устройство шумное и энергоемкое, да и стоит не дешево. Проще открыть форточку, создавая сквозняк. Кстати, ферма не только нагревает, но и сушит воздух. Нелишним будет установить в одной комнате (но подальше от фермы) увлажнитель воздуха или открытую емкость с водой. Самый экзотичный метод разложит емкости с сухим льдом, но это дорогое удовольствие.

Особенности работы системы жидкостного охлаждения

Эксплуатация «сухой воды» — простой процесс, который сможет понять даже новичок в этом деле. Так как раствор получается полностью безопасным для оборудования, работающая майнинг ферма погружается в него. При работе оборудование выделяет тепловую энергию, которая становится толчком для нагревания жидкости. Используя физику можно сказать, что показатели теплоемкости жидкости меньше в 400 раз, чем та же единица для воздуха. Это позволяет отвести тепло значительно меньшим по объему теплоносителем.

Основная задача жидкостного охлаждения – качественный отвод тепла от самого раствора и поддержание комфортной температуры майнинг фермы, которая позволит оборудованию работать без нареканий и сбоев с максимальными показателями эффективности.

Рис. 1 – Вариант работы электрического устройства в жидкости охлаждающего типа

Жидкостное охлаждение майнинг фермы в условиях эксперимента

Начальные эксперименты в лаборатории всегда очень волнительны, особенно, если в жидкость погружается дорогостоящая работающая система. Любой человек знает, что электричество и жидкость – две разные и совершенно несовместимые вещи. И такое открытие, как работа прибора внутри раствора – это настоящий прорыв в науке.

На данный момент в мире множество компаний занимаются разработкой формул и производством иммерсионной жидкости, которая помимо охлаждения может выполнять и другие сопутствующие задачи.

Вот какой опыт с майнинг фермой был проведен специалистами лаборатории:

Испытания проводились с целью выявить наилучший состав для повышения эффективности теплообмена, что дает именно высокие теплофизические свойства.

Эксперимент проводится на образце фермы для майнинга стендового типа. Устройство состоит из 6 видеокарт Nvidia Geforce GTX 1070. Суммарная мощность такого прибора составляет 1,2 кВт. Жидкость охлаждалась при помощи обычной системы водоснабжения холодного типа.

На первом этапе оборудование полностью погружалось в контейнер с жидкостью. Для лучшего охлаждения была создана циркуляция воды при помощи насосной установки. Эксперимент занял несколько дней, в течение которых были испробованы различные режимы работы.

Рис. 2 – Пример работы видеокарты Nvidia Geforce в иммерсионной жидкости

Вот какие результаты были получены специалистами лаборатории:

1. Оборудование на протяжении всего эксперимента работало стабильно и максимально эффективно.
2. При смене параметров производительность видеокарт увеличивалась на 15% в среднем. Но есть предположения, что такой показатель не является пределом.
3. При регуляции системы охлаждения удалось выставить такой режим охлаждения, который минимизировал затраты на расход холодной воды.
4. В процессе эксперимента не использовался ни один вентилятор.

Такие итоги эксперимента поражают и являются прямым доказательством, что охлаждение майнинг ферм с применением иммерсионной жидкости – отличное решение.

Асик с водяным охлаждением Bitmain Antminer C1

Технические характеристики Bitmain Antminer C1

Подключение майнера

Чтобы начать работу с Bitmain Antminer C1, требуется сделать следующие шаги:

1. Подключаем асик и ПК с помощью сетевого кабеля.
2. Указываем IP-адрес аппарата (192.168.1.99) в строке браузера, и таким способом входим в систему. Имя и пароль на момент входа (по умолчанию) — root.
3. Меняем IP-адрес через меню установок. Теперь жмём на Network и выбираем сохранение и применение.

Настройка и состояние

1. URL пула.
   Здесь требуется прописать адрес пула, с которым планируется работа.
2. Логин и пароль.
   В этих полях указываются данные работника, указанные при регистрации в пули. Учтите, что один ASIC-майнер можно настроить для работы одновременно с тремя пулами. При этом пулы имеют различный приоритет. Если работа с первый не приносит прибыли, подключается второй и так далее.
3. «Beeper ringing».
   Если поставить галочку, устройство оповещает об остановке добычи криптовалюты.
4. Ограничение температуры.
   При задании настроек можно выставить, чтобы майнер останавливался при достижении температуры 80 градусов Цельсия. Если этого не сделать, он продолжит работу, но тогда имеется риск перегрева аппарата и выхода из строя.
5. Сохранение настроек.
   После этого требуется перезапустить майнер, после чего он приступает к добыче криптовалюты.

Прибыльность

В завершение просчитаем прибыль майнера Bitmain Antminer C1 с водяным охлаждением на 14.02.2018 года. Сведения для расчёта:

1. Хэшрейт — 1 ТХ/сек.
2. Криптовалюта — Биткоин.
3. Курс — 8 794 доллара за 1 Bitcoin.
4. Премия за блок — 12,5 монет BTC.
5. Мощность потребления — 820 Вт.
6. Тариф электроэнергии — 0,09 доллара.
7. Период работы — 30 дней.

Положительные черты иммерсионного охлаждения в процессе майнинга

Основываясь на факты, опыт использования иммерсионной жидкости в различных сферах промышленности на протяжении многих лет, отзывы пользователей, лабораторные испытания и гарантии производителей, можно выделить массу тех преимуществ, которыми обладает вещество:

1. Повышение эффективности работы оборудования на 15%. Здесь все зависит только от характеристик самих устройств, которые установлены на майнинг ферме. Различные модели обладают своими особенностями и ограничениями. Но, если грамотно подойти к делу и поддерживать температуру в промежутке между 40 и 50 градусов, несложно добиться даже больших результатов.
2. Повышение срока эксплуатации приборов. Если температура оборудования для майнинга всегда находится на комфортном уровне, то приборы не перегреваются. А это, соответственно, ведет за собой повышение срока эксплуатации и исключение отключения из-за перегрева.
3. Бесшумная работа. Майнеры, погруженные в жидкость, работают максимально тихо. Это получается за счет полного отключения вентиляторов и системы воздушного охлаждения, которая в рабочем состоянии производит звук, практически сопоставимый с тем, что исходит от вентиляции промышленного цеха.
4. Компактность. Так, к примеру, контейнер с габаритами 1,5*1,5 м вмещает в себя количество оборудования на суммарную мощность примерно 20 – 30 кВт. Из этого следует, что обширная ферма с мощностью 100 кВт поместится на площади 5 – 10 кв. метров.
5. Снижение затрат на покупку видеокарт. Так как жидкостное охлаждение не подразумевает использование кулеров, то заказывать можно совершенно голые чипы. Им не нужен даже корпус. Стоимость такой видеокарты станет ниже на 30%. А еще ее габариты значительно уменьшатся, что позволит компоновать ферму плотнее.

Видыохлаждения видеокарт

Подбирая графические адаптеры для майнига, обращайте внимание на кулер. Устройства с одним пропеллером и дешевые модели без тепловых трубок покупать не стоит. Не говоря уже о видеокартах без принудительного охлаждения. Впрочем, самые бюджетные ГП абсолютно непригодны для майнинга, ввиду слабой вычислительной мощности. Конечно, во времена криптолихорадки собрали фермы даже из Rx 560/550. Но, тогда они окупались быстрее, чем выходили из строя. Карты с турбинным охлаждением более шумные в работе и сильнее греются.

Лучшим вариантом будут двух и трехвентиляторные gpu-устройства. Современные видеокарты рассчитаны на высокие нагрузки, но все же им трудно майнить криптовалюту в режиме 24/7. Необходимо учитывать особенности той или иной модели.

Одни графические процессоры, например, GTX 1080 Ti спокойно работают 72/75C, а для Rx 570 это очень много, их рабочая температура 60/63C. Конечно, перегрев на 2-3 градуса не приведет к немедленной поломке. Но, оборудование будет давать много битых шар, зависать, и скорость хеширования упадет. В результате вы потеряете деньги. Поэтому, если температура в майнинге выше нормы необходимо дополнительное охлаждение для видеокарты.

Дополнительныекулера

Умельцы ставят большие вентиляторы для ПК напротив каждой видеокарты, или же с двух сторон, чтобы обеспечить мощный продув.

Вариант в принципе неплохой, но стоит довольно дорого и повышает уровень шума. Кроме того, дополнительные кулера нагружают блок питания фермы, и если запаса мощности не хватит, система выполнит reboot или вовсе отключится.

Термопаста

Качествотермопасты также играет роль. Термопастой называют сделанную по особойрецептуре минеральную смесь, отличающуюся высокими теплопроводящими свойствами.По консистенции она напоминает зубную пасту или крем для обуви. Веществонаносится на защитную крышку видеочипа и потом сверху устанавливаются воздушныетеплоотводы. Паста заполняет все неровности и шероховатости поверхности какрешетки кулера, так и крышки ГП, обеспечивая максимальную теплоотдачу.

В процессе работы смесь постепенно засыхает и теряет свойства. Но даже и на новых видеокартах термоинтерфейс не всегда бывает идеальным. Когда устройство долго лежит на полке магазина, то термопаста постепенно стареет, а иногда случается заводской брак. Если видеокарта еще на гарантии, поменять термопасту самостоятельно нельзя, нужно идти в сервисный центр.

В принципе замена термоинтерфейса дело не сложное, однако, если вы никогда этого не делали, обратитесь к специалисту. По неопытности можно даже «убить» графический процессор. Кроме того, очень важно правильно выбрать смесь. Хорошие термопасты производит компания Arctic.

Жидкостное и воздушное охлаждение: сравнение методик

Для лучшего понимания технологии охлаждения иммерсионной жидкостью ее сравнивают с подобным воздушным охлаждением. Те положительные свойства, о которых было сказано ранее, и являются преимуществами, которые выделяют именно охлаждение жидкостью.

Можно отметить, что и воздушное охлаждение обладает своими особенностями, которые никоим образом не умаляют его достоинств. При помощи воздуха также можно осуществить эффективное охлаждение, которое позволит системе бесперебойно работать. Хотя в летние месяцы такой вариант охлаждения выполняется сложнее, чем аналогичный жидкостный.

В рамках данного материала было бы неправильно не сказать о тех недостатках, которыми обладает иммерсионное охлаждение:

1. Сложность в расчетах, которая под силу только специалисту.
2. Небольшое количество тех специалистов, которые действительно разбираются в теме.
3. Сложность в покупке нужной жидкости.
4. Высокая стоимость.

Последний показатель является субъективным, так как цена на жидкостное охлаждение при грамотном его формировании будет сопоставима с такой же системой воздушного охлаждения. А если принять во внимание все преимущества системы, можно понять, что окупаемость будет скорой.

Своими силами сложно выполнить майнинг ферму с иммерсионным охлаждением, поэтому сейчас множество вариантов уже готовых устройств. Так, к примеру, компания PLAST.RU осуществляет создание и монтаж иммерсионных майнинг ферм «под ключ». Эти фермы отличаются высокими качественными характеристиками, которые порадуют своего владельца и дадут ему толчок для поднятия доходности от этой деятельности. Достаточно только заказать устройство для майнинга, а всем остальным займется PLAST.RU.

Выводом послужит тот факт, который в результате доказательств показал, что иммерсионное охлаждение является современной и энергоэффективной методикой, которая все чаще применяется для майнинга.

Недостатки

Как и любая техническая конструкция, иммерсионное охлаждение владеет набором недостатков, в частности:

• Высокая стоимость. Все дело в том, что техническое обслуживание такой конструкции, может обойтись минимум в 25% затрат на обслуживание фермы в целом. То есть, если установленная ферма, потребляет энергии на 10 000 руб. То затраты на охлаждение составят 2 500 руб. Жидкость для охлаждения стоит недешево.
• Емкость для иммерсионной жидкости открывается только сверху и поэтому собрать ферму на стеллажах вряд ли получится.
• При проведении профилактики, жидкость может попасть на пол, а оттереть ее сложно.
• Требуется обеспечить фильтрование рабочей жидкости. Это позволит избежать появления осадка и загрязнений.

Варианты применения тепла от майнинг ферм

Потребляемая оборудованием энергия преимущественно превращается в тепловой вид энергии. При большой мощности майнинг фермы выделяется огромное количество тепла, и было бы неправильно упускать этот факт. Так, выделяемое тепло вполне можно использовать как для бытовых, так и для промышленных целей. Мы приведем некоторые примеры:

1. Осуществление подогрева водоема, к примеру, бассейна. В данном случае используется водяной теплообменник, передающий тепло из внутреннего во внешний контур, что позволяет получить теплую воду на выходе.
2. Обогрев помещения. Это может быть как комната, офис, так и целый цех и даже теплица. В этом случае внутренний контур жидкости охлаждается путем прохождения через теплообменник вода-воздух. А горячий воздух может быть использован для тех целей, которые ранее были спланированы.
3. Монтаж теплого пола в помещении. Для организации такой системы применяется теплообменник типа «вода-вода». Жидкость получается теплой и идет подогрев пола.

Все перечисленные способы применения тепла важно заранее рассчитать, чтобы они подошли под имеющиеся условия и соответствовали требованиям. Для каждого варианта сложно дать какое-то универсальное решение.

В заключение хочется сказать, иммерсионное охлаждение майнинг ферм является передовым процессом в сфере IT технологий, который, несомненно, заслуживает внимания.