Иммерсионное оборудование для майнинга

Иммерсионное охлаждение или как не пустить деньги на воздух

Сегодня, если спросить у любого знакомого, который хоть краем уха слышал про майнинг, что для этого нужно, он ответит – мощное оборудование. А вот опытный майнер знает, что помимо оборудования нужно организовать соответствующую инфраструктуру, для того чтобы это оборудование работало эффективно. Другими словами, если не обеспечить свою ферму правильной системой охлаждения, то вместо потенциально обеспеченного будущего, можно просто остаться со сгоревшими через пару месяцев работы асиками и видеокартами. Ну и кредитами, на которые все это было куплено. Чтобы избежать такого сценария попробуем разобраться из чего складываются эти риски, какие существуют альтернативы и в каких случаях применимы.

У большинства современных «фермеров» железо охлаждается одним из самых распространенных, привычных и, при этом, слабо эффективных видов теплоносителя — воздухом. Более грамотные майнеры уже знают о преимуществах применения системы иммерсионного охлаждения, в то время как их менее опытные “коллеги” все еще достаточно скептически относятся к такого рода изыскам.

Но не будем спешить и постараемся все разложить по полочкам. Начнем с ответа на вопрос: «Почему вдруг охлаждение воздухом стало неэффективно, если все этим пользуются?» Дело в том, что спрос на вычислительное оборудование за последние годы резко увеличился благодаря востребованности технологии блокчейн и динамичности рынка криптовалют. Если для майнера-любителя воздушное охлаждение всё еще может быть актуально, то для больших ферм это превращается в головную боль. Да, когда-то охлаждение воздухом было единственным способом отвода тепла, так как не было лучшей альтернативы. Но сегодня они есть и спрос на такие системы охлаждения медленно, но уверенно растет. Так что как минимум рассмотреть существующие варианты как бывалым майнерам, так и тем, кто только знакомится с этой деятельностью, лишним не будет.

Пример: для отвода тепла с 10 Asic Antminer S9 с потребляемой мощностью около 1350 Вт каждый, необходимо 4 000 куб.м воздуха в час. При переводе даже на минимально рентабельную ферму с таким подходом к охлаждению необходимы дополнительные затраты на оборудование помещения, установку вентиляции и профессиональных кондиционеров, обслуживание которого стоит недешево, которые, к тому же, потребляют дополнительное электричество. При этом, с воздушным охлаждением, все еще остается такая серьезная проблема, как пыль. Частички пыли накапливают статическое электричество, которое может привести к выходу из строя оборудования в долгосрочной перспективе.

А шум? 1 асик создает шумовой фон в 75дБ, который в принципе можно и потерпеть. Но, представьте себе шум, когда таких же асиков 10, 100, 1000…и человека который присматривает за фермой круглосуточно, в наушниках.

Производительность также зависит от эффективного отвода тепла. Все мы знаем, что мощность видеокарт обусловлена хэшрейтом. Максимальный хешрейт достигается разгоном видеокарты, а разгон требует более эффективного охлаждения. Но и здесь стоит отметить нюанс: одни элементы видеокарты нагреваются больше, чем другие, и работа в постоянном режиме максимальной производительности так или иначе сказывается на сроке эксплуатации видеокарты в целом, т.к. у воздушного охлаждения отсутствует термостабильность.

Тем не менее, не смотря на описанные проблемы, майнеры не спешили переходить на альтернативные системы охлаждения, поскольку их использование было не выгодно, ведь до недавнего времени и они не были избавлены от общих недостатков: дороговизны, сложности монтажа, малой плотности размещаемого оборудования. Однако с появлением крупных игроков, увеличением инвестиций, количества оборудования и затрат на электроэнергию, начали появляться новые, более инновационные подходы к охлаждению оборудования.

В результате проведенных исследований, команда BiXBiT представила комплексное решение для размещения оборудования для майнинга – мобильный модуль с системой иммерсионного охлаждения. Использование именно иммерсионной системы охлаждения решает основные проблемы, с которыми сталкиваются сегодня майнеры.

Теплопроводность жидкости в 25 раз выше, чем при воздушном охлаждении, что, в свою очередь, значительно увеличивает степень термостабильности внутри установки. За счет этого, время службы оборудования увеличивается и соответствует сроку, заявленному производителем (а в некоторых случаях превышает).

Например, процессор, загруженный на 100%, при температуре окружающей среды 32ºC демонстрирует среднюю температуру ядра 85ºC. При погружении в жидкость того же процессора с температурой среды 34ºC средняя температура ядра будет составлять уже 65ºC. Такая высокая теплопроводность и термостабильность жидкости позволяют сильнее разогнать оборудование, тем самым повысить его производительность на 20-40% в зависимости от поставленных задач.

Применение системы иммерсионного охлаждения устраняет основные причины выхода электроники из строя: перепады температур из-за подачи неравномерно охлажденного воздуха, перегрев. Также исключает возможность попадания на устройства пыли и мелкого мусора. Еще одной особенностью применения иммерсионного охлаждения является высокая степень компоновки размещаемого оборудования. В стандартном морском контейнере размером 10 футов помещается в 2,5 раза больше ASIC и в 6 раз больше видеокарт, чем при воздушном охлаждении. Это достигается за счёт отсутствия необходимости в создании холодных и горячих коридоров, установке дополнительной вентиляции и профессиональных кондиционеров. Что, кстати, снижает затраты на электроэнергию и оборудование помещения для майнинга. Например, экономия на 864 видеокартах при потребляемой комплектом кулеров мощности в 6 Вт составит более 3700 кВт-ч в месяц. Для 192 устройств ASIC при потребляемой комплектом кулеров мощности 70 Вт экономия составит почти 10000 кВт-ч в месяц. Более того, такие установки работают бесшумно за счет демонтажа штатных систем охлаждения устройств.

При погружении оборудования в жидкость, штатные системы охлаждения, генерирующие основную долю шума, демонтируются, что позволяет установкам работать практически бесшумно. К тому же, использование иммерсионной системы охлаждения безопасно, так как для воспламенения жидкостей необходима температура не ниже 120-130 ºC.

Текущий рынок испытывает недостаток решений, способных демонстрировать ту же простоту и эффективность, как погружное охлаждение. Подход BiXBiT к охлаждению позволяет экономить на электроэнергии, продлевать эксплуатационный период оборудования и, как итог, повышать его производительность. К тому же, все это безопасно, бесшумно и не требует какого-то специального обслуживания, так как большинство современных теплоносителей не требуют особого ухода и частой замены.

Самое главное о блокчейн-индустрии в нашем телеграм-канале!

Источник

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.

Таким образом, жидкостное охлаждение подходит для абсолютно любых майнеров — асиков (Antminer S9, L3+, D3 и др.) и видеокарт NVIDIA Geforce 1070 GTX, 1060 GTX, AMD Radeon RX 470, 480 ,580 и т.д.)

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:

• Оборудование работает стабильно и без перегревов.
• Меняя различные параметры нам без особых усилий удается добиться повышения производительности карт на 15%, но мы уверены, что и это далеко не предел.
• Регулируя систему охлаждения мы легко смогли установить необходимый тепловой режим с минимальным расходованием холодной воды и соответственно минимизировать затраты.
• Для охлаждения чипов видеокарт не нужны вентиляторы

Преимущества применения жидкостного иммерсионного охлаждения для майнинга

На основании ряда фактов:

• Многолетний мировой опыт применения технических жидкостей в различных сферах промышленности
• Гарантийные обязательства производителей технических жидкостей
• Наши лабораторные испытания
• Анализ и расчеты

Мы нашли несколько существенных преимуществ данного способа охлаждения применительно к оборудованию для майнинга:

• Производительность оборудования повышается минимум на 10-15%.
  Этот показатель зависит от самих майнеров – асики или видеокарты. Различные модели имеют ряд собственных особенностей и ограничений для разгона, но приложив некоторые усилия при возможности поддержания температуры на чипе не больше 40-50°С можно достичь даже больших показателей.
• Срок службы оборудования
  Асики и видеокарты гораздо медленнее изнашиваются, когда находятся при постоянной температуре в рабочем диапазоне и не перегреваются. При отсутствии системы охлаждения, майнеры постоянно отключаются по перегреву.
• Бесшумность работы
  Майнеры в жидкости работают совершенно бесшумно. Помимо того, что вентиляторы самих асиков или карт отключены, также отсутствует шум от воздушной системы охлаждения, которая по уровня шума для больших мощностей сопоставима с мощностью вентиляции промышленных цехов.
• Размеры ферм
  В контейнере с иммерсионной жидкостью размерами к примеру 1,5х1,5 м можно плотно разместить оборудования на 20-30 кВт без каких-либо сложностей. Таким образом, мощность фермы на 100 кВт можно разместить на площади 5-10 м2.
• Снижение стоимости видеокарт
  Для качественного жидкостного охлаждения асиков или видеокарт нет надобности в вентиляторах (кулерах) на самих майнерах. Соответственно можно заказывать с завода по сути голые чипы — без вентиляторов, корпусов и т.д. Таким образом, стоимость самих карт снижается как минимум на 20-30%, к тому же уменьшаются ее габаритные размеры, что позволяет компоновать ферму еще более плотно.

Сравнение жидкостного и воздушного охлаждения

Для наглядности преимуществ и недостатков можно сравнивать жидкостное и воздушное охлаждение — классическая система вентиляции и кондиционирования. В данном случае все преимущества, о которых мы уже рассказали и являются по сути преимуществами в сравнении с воздушным охлаждением.

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:

• Высокая сложность расчетов
• Малое количество компетентных специалистов на рынке
• Труднодоступность необходимой жидкости
• Высокая цена

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.

• Подогрев какого-либо водоема – рыбхозяйство, бассейн и т.д.
  В данном случае, мы передаем тепло от внутреннего контура охлаждающей жидкости во внешний контур через водяной теплообменик, что позволяет нам получить теплую или горячую воду на выходе из него.
• Обогрев воздуха в помещении – офис, цех, частный дом, теплица и т.д.
  В данном случае мы охлаждаем внутренний контур жидкости через теплообменник вода-воздух и используем горячий/теплый воздух для наших целей
• Теплые полы в доме
  По сути как и в первом примере, мы используем теплообменник вода-вода и это позволяет нам использовать горячую воду для подогрева полов.

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.

Источник