Иммерсионное охлаждение для майнинга что это такое

ИММЕРСИОННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Иммерсионное охлаждение подразделяется на два вида или типа: однофазное и двухфазное.

При однофазном иммерсионном охлаждении теплоноситель в который погружено устройство находится в одной фазе или агрегатном состоянии, при этом сам теплоноситель охлаждается за счет передачи тепла в другую жидкую среду через теплообменник или в атмосферу через радиатор (градирню).

Двухфазное иммерсионное охлаждение означает, что теплоноситель в рабочем цикле переходит из одной фазы (агрегатного состояния) в другую за счет чего охлаждается и перемешивается. Чаще всего при двухфазном охлаждении теплоноситель изначально находится в состоянии жидкости, после его нагрева он начинает кипеть и испаряться переходя в газообразное состояние, таким образом отдавая тепло. Из газообразного состояния обратно в жидкость теплоноситель переходит путем конденсации. Таким образом в емкости для охлаждения происходит постоянный круговорот теплоносителя и его перемешивание.

Сейчас на рынке множество предложений по иммерсионному охлаждению и различным жидкостям для погружного охлаждения. Так как мы имеем 2 вида охлаждения то и жидкости разделим на 2 типа. Однофазные и двухфазные.

Однофазные иммерсионные жидкости нужно подбирать в первую очередь исходя из потребностей. Так как мы говорим об охлаждении электроники то первое что нам нужно это чтобы жидкость обладала диэлектрическими свойствами. И таких жидкостей огромное количество. Это практически любые масла (растительные, минеральные, синтетические, силиконовые), так же можно привести в пример дистилированную воду, жидкий фторкетон и др. Как известно вода в любом случае окислитель, кроме того 100% дистилят воды сложно получить, а так же любое попадание примесей приведет к замыканию электроники поэтому рассматривать его нет смысла. Фторкетон Novec 1230 скорее относится к категории двухфазного охлаждения и о нем позже.

О иммерсионных жидкостях далее читайте на вкладке ниже.

Силиконовые масла (полиметилсилоксан). Широко применяется для иммерсионного охлаждения и во множестве других отраслей (медицина, косметология, строительные материалы, смазки для авто и др.). В целом гораздо безопаснее трансформаторного и не опасно для человека.
Есть миф что ПМС 200 не горит. На самом деле он горит. Но вот температура вспышки или самовоспламенения значительно выше чем у минеральных или синтетических масел температура вспышки ПМС 200 составляет 315*С а самовоспламенения более 460.

И в целом это действительно неплохой вариант. Но цена достаточно высока и составляет от 350 рублей за литр.

Белые минеральные масла это нефтепродукт широко применяемый во многих отраслях. Часто применяется в косметологии, в составе кремов, мазей и различной косметики. Так же применяется в медицине, строительстве, ремонте автомобилей, производстве химических составов.
Использование данной жидкости обусловлено широкой практикой и одобрением в США и Европе для иммерсионного охлаждения. Многие производители систем охлаждения майнинг устройств рекомендуют именно его как недорогой и долговечный теплоноситель.

Из плюсов можно отметить отсутствие гигроскопичности стабильность в течении длительного времени (как правило срок службы от 3 лет, либо не ограничен). Неплохие показатели по пожаробезопасности. Температура вспышки выше 200*С, самовозгорания выше 300*С. И главное это безопасность для человека. Как правило не имеет запаха, не воздействует на организм, и не относится к опасным веществам.

Известные марки STE Crystal oil стоят дорого но есть аналоги дешевле. В целом цена на рынке не сильно высока и составляет около 200р за литр.

Из минусов. Значительно отстает по показателям пожаробезопасности и температуре застывания полиметилсилоксану. Хотя так ли они нужны.

Синтетические базовые масла в иммерсионном охлаждении завоевывают популярность из-за своей низкой цены. По сути это базовые масла из которых производят автомобильные и технические смазочные материалы. Прозрачные жидкости которые сложно отличить от минерального масла или иных масел.

Самый главный плюс это конечно цена. Стоимость от 100р до 150р за литр.

Но наверное плюсов больше не найти. Есть факты когда масло оставляет отложения которые трудно смыть. Так же вопрос пожаробезопасности достаточно важен. Температура вспышки у ПАОМ масле составляет от 150*С что значительно ниже чем у других жидкостей, у HVI вспышка около 200*C. Но это не самое важное. Воздействие на человека пока не изучено, есть вероятность аллергии и иного вреда здоровью. Длительных испытаний в качестве иммерсионной жидкости пока так же нет.

В целом не самый плохой вариант, и можно неплохо сэкономить. Но есть и некоторые риски. Решать вам.

Собственно двухфазное иммерсионное охлаждение порой необходимо и оправдано. На данный момент компания Зм выпустила свою жидкость Novec и активно её продвигает. Благодаря использованию жидкостного двухфазного охлаждения получается значительно увеличить плотность размещения оборудования и таким образом тратить меньше самой жидкости на построение системы. Главное преимущество это отсутствие необходимости качать и охлаждать саму жидкость, она охлаждается и перемешивается за счет естественных процессов фазового перехода и круговорота. Остается только охлаждать испаряющуюся жидкость и конденсат направлять обратно. Кроме того жидкость не только не горит, но и используется в системах пожаротушения.

Минусов у такой системы несколько. Во первых она должна быть герметичной, чтобы жидкость не улетучилась из системы в виде пара. Во вторых если используется стандартное оборудование, то для того чтобы система была рентабельной вам придется модернизировать устройства (снимать кулеры, радиаторы и все лишнее) и погружать непосредственно платы и чипы. В третьих цена самой жидкости достаточно высока и составляет около 2500р/кг.

Хорошее решение для профессионалов. Но постройка системы обойдется в разы дороже чем однофазовые системы охлаждения.

Если вам нужна помощь в организации системы иммерсионного охлаждения, консультация по вопросам организации систем иммерсионного охлаждения, криптоотоплению домов вы можете позвонить нам по телефону +79148982262. Так же мы можем предоставить вам готовые решения по утилизации тепла от майнинга в отопление, в атмосферу, и иные способы эффективного охлаждения.

Ниже приглашаем ознакомится с полезными страницами по теме иммерсионного охлаждения.

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