Выбор составов для иммерсионного охлаждения для майнинга криптовалют

Новые возможности применения компьютеров, совершенствование чипов для сложных вычислений, механизмов и систем обработки цифрового кода, стремительными темпами внедряются в нашу жизнь.

Мы являемся свидетелями и участниками рождения новых отраслей использования компьютерной техники и майнинга криптовалют, бурного развития технологии вычислений Big-Data и технологии BlockChain. При этом многократно растет энергопотребление вовлеченной в эти процессы компьютерной мощности (ХЭШРЕЙТ), и задачи старой экономики – обеспечить электричеством новые потребности крипто-сообщества и вычислительных гигантов.

Энергоэффективность и сохранение экологии планеты – главный движущий мотив развития инновационных систем охлаждения суперкомпьютеров. Не на последнем месте также стоит и бизнес-интерес – чем лучше и эффективнее охлаждается процессор и плата, тем большую производительность она может обеспечить для вычислений, тем больше блоков и задач в итоге решит сервер, при меньшем энергопотреблении.

Не важно, говорим ли мы о нагреве графических видеопроцессоров (GPU), или чипов на хэш-платах, или блоках питания и преобразования энергии – применение иммерсионных (погружных) систем охлаждения несет в себе огромный потенциал для увеличения эффективности работы таких систем, и несомненные преимущества по сравнению с привычным воздушным охлаждением. К таковым преимуществам можно отнести:

• Лучший, в сотни раз по сравнению с воздухом, теплообмен, соответственно, и более эффективное охлаждение.
• Снижение электропотребления оборудования засчет меньшего нагрева.
• Повышение хэш-рейта, т.е. производительности оборудования. Возможность увеличения производительности чипов за счет лучшего охлаждения.
• 100% пожаробезопасность засчет исключения замыкания, самовозгорания. Применение диэлектрической среды для охлаждения, решает также задачу по борьбе со статическим электричеством на рабочих поверхностях чипа, которое может возникнуть при работе вентиляторов, и разнополярно заряженных пылевых частиц.
• Повышение долговечности работы чипов. При «разгоне» чипа на максимальной частоте, рабочее тело кристалла плавится, деформируется, происходит диффузия, и срок службы чипа резко снижается: либо чип «вылетает» (иногда не только он один), либо вся хэш-плата. Использование более эффективной системы охлаждения многократно продлевает срок эксплуатации систем.
• Решение проблемы сильного фонового шума. Невыносимый шум вентиляторов снижает до нуля популяцию мелких млекопитающих, насекомых, и паразитов в районе 100 м. от любой майнинг-фермы. Иммерсионная система дружелюбна к природе и к органам слуха человека.
• Уменьшение затрат на обслуживание оборудования. В погружных системах платы не нуждаются в профилактике, очистке, продувке от пыли и грязи, и не теряют своего «товарного вида» и рабочих характеристик, пока нормально работает иммерсионный состав.

ПЕРЕЙДЕМ К ВЫБОРУ

Какую иммерсионную систему охлаждения выбрать начинающему или продвинутому майнеру? Универсального ответа нет, но попробуем разобраться.

Про воздушное охлаждение написано много трудов и материалов, в контексте этой статьи мы вообще не будем рассматривать его, как способ охладить чип. Это популярное ныне решение рано или поздно, ввиду его минусов, будет «растоптано» прогрессом и требованиями рынка, и канет в Лету вслед за патефоном, флоппи-диском, и лампам накаливания. ОНО ВООБЩЕ НЕ ОТНОСИТСЯ К ИММЕРСИОННЫМ СИСТЕМАМ ОХЛАЖДЕНИЯ.

Дистиллированная вода. Особенности и последствия такого выбора.

1. Приобрести качественную дистиллированную воду не так уж просто. Как и многие продукты на отечественном рынке, она далека от нормативов. В большинстве случаев в дистиллированной воде, пусть в минимальных количествах, но присутствуют различные соли, другие химические примеси.
2. Даже если вам удалось приобрести качественную дистиллированную воду, чтобы обеспечить сохранение ее чистоты нужно сохранить полную стерильность системы. А этого в домашних условиях достичь практически не возможно. Со временем она теряет свои свойства, в резервуарах происходит размножение бактерий и результат – появление осадка, цветения, загрязнение системы. Вода теряет свои качества, а вместе с ними и диэлектрическую проницаемость.
3. Потери жидкости. И это не обязательно банальные утечки, но и совершенно неконтролируемые и не фиксируемые потери в узлах и “переходниках”кустарно собранных систем.
4. В полностью герметичных системах, при нагревании жидкости увеличивается ее объем и, как следствие, растет давление. А это повышает риски выхода оборудования из строя и снижает безопасность работы оборудования.
5. Главное преимущество дистиллированной воды –самая низкая стоимостьтеплоносителя среди всех кто будет входить в сравнение.
6. Кипение воды происходит при температуре +100 градусов по Цельсию. Это означает, что практически весь рабочий диапазон температур чипа, вода как теплоноситель, остается в жидком агрегатном состоянии, что позволяет проектировать однофазную систему охлаждения, которая более доступна и в инженерном, и в коммерческом плане. Но не отменяет вышеозначенных минусов.

Вообще стоит отметить, что водяное охлаждение используется и сегодня крупными игроками на рынке охладительных систем. Например, это компания Aquilaи ее серверная система Aquarius с водяным охлаждением; проект Asetekс оригинальной версиейпрямоконтактных систем жидкостного охлаждения.

Минеральное масло. Недостатки и преимущества.

Большой опыт использования его в качестве теплоотводящей жидкости для механизмов в машиностроении и тяжелой промышленности (трансформаторы, высоковольтные выключатели) заставил и его послужить в качестве охладителя и в компьютерах. Очень много в сети выложено материалов, которые описывают противоречивый опыт погружного охлаждения в емкостях, наполненных маслом. Главное здесь – все правильно подключить с первого раза, и не производить потом ревизию блока, потому что делать это уже после вынимания из “масляного”аквариума (маслариума) под силу только самым терпеливым и нацеленным на положительный результат майнерам.

Какие же недостатки погружного масляного охлаждения?

1. Во первых, это должны быть минеральные масла. В противном случае, достаточно быстро происходит окисление этого масла.
2. В открытых системах, коими и являются используемые для масла емкости, при попадании в масло пылевых частиц из внешней среды происходит его загустевание.
3. С минеральными маслами в емкости для охлаждения остается необходимость использования гидравлики и помп. А значит, энергозатраты у пользователя все равно сохраняются.
4. При охлаждении высокотемпературных поверхностей открытая, негерметичная система всегда обнаруживает себя зловонным запахом горелого масла, который делает непригодным применение таких систем в жилых помещениях.
5. Данные системы также основаны на однофазном принципе, что дешевле двухфазных систем, но, конвекция и теплообмен внутри маслариума происходит менее эффективно, чем в воде, засчет большей вязкости жидкости, т.е. перемешиваниенагретых объемов масла с охлажденной массой менее интенсивное, что не позволяет излишне плотно упаковывать хэш платы на материнской плате. И необходимо учесть при проектировании коридоры для лучшей конвекции тепловых потоков.

Тем не менее, и в наше время есть современные промышленные системы, которые используют в качестве иммерсионного агента минеральное масло. Например, Carnot Jet System от Green Revolution Cooling – универсальная система, которая совместима с большим количеством оборудования и устанавливается в стойки, заполненые маслом. Но конечно не тем, которые доступны рядовому пользователю, речь идет о специализированном составе.

Относительные преимущества:

1. Не всегда, но часто, цена масел, которые предпочитают отечественные владельцы майнеров, может быть сравнительно доступной.
2. Малая испаряемость, а значит, нет большой необходимости регулярно пополнять резервуар.

Сухая вода, Novec™ и Fluorinert™. Только лучшее для современного майнера. Третья каста – специально разработанные инженерные жидкости и инертные составы, огнетушащие вещества, которые успешно используются и для тушения возгораний различных классов опасности (ингибируют пламя, быстро и эффективно снижают температуру в очаге возгорания) и для охлаждения интенсивно работающего оборудования. В чем их преимущества?

1. Снижение энергозатрат на 97%.
2. Абсолютная пожарная и электрическая безопасность для оборудования.
3. Десятикратное уменьшение размеров серверных стоек.
4. Полная бесшумность работы системы охлаждения.
5. Экологичность и безопасный токсикологический профиль.
6. Срок гарантии от производителя таких инженерных жидкостей – 30 лет.

На рынке есть жидкости, которые предназначены как для однофазного (температура кипения начинается от 95 градусов, например, это жидкости Fluorinert FC-770, FC-3283, FC-40, FC-43, FC-70 и Novec 7300, 7500 и 7700) и двухфазного охлаждения (температура кипения не выше 76 градусов, например, это жидкости Fluorinert FC-3284 и FC-72, Novec 7000, 49, 7100, 7200 и 774).

Принципиальное различие конструктивасистем такого охлаждения состоит в том, что в первом случае – это системы в которых жидкость с помощьюгидравлики и помп перемешиваетсядля конвекции нагретого и холодного объема, а во втором –двухфазном охлаждении, происходит интенсивное кипение вещества, пары отбирают тепло от чипа, и в верхней части куба в результате охлаждения, переходят снова в жидкое состояние (Принцип самогонного аппарата или ректификационной колонны с дефлегматором). Постоянные переходы действующего иммерсионного вещества из жидкой в парообразную фазу и обратно, в непрерывном процессе теплообмена, дают наименьшие затраты энергии на работу такой системы, и наиэффективнейший способ охлаждения рабочих поверхностей хэш-платы. В обоих случаях это полностью герметичные системы, с компенсаторами давления и системами контроля физического состояния.

И те, и другие варианты рассчитаны под определенные требования, но в любом случае обладают всеми вышеперечисленными преимуществами.

Где применяются системы иммерсионного охлаждения с агентом Novec™ и Fluorinert™ и их аналогами? Центры обработки данных, высоковольтные системы, майнинг, облачная коммерциализация. Это не полный список.Что выбрать вам? Решение всегда принимается на основании всей информации. Мы вам постарались ее изложить. И это не последняя статья на эту тему.

Но эволюция – это всегда выход на качественно новый уровень. Давайте шагать вверх, а не топтаться на месте.