Системы охлаждения ASIC-майнеров разбор от UMINERS

15 минут чтения

Почему ASIC нагревается и как это влияет на работу устройства? 

Начнем с самого начала, почему майнер так сильно нагревается? 

Это связано с принципом работы самой системы, если точнее, то вся та электроэнергия, которую пропускает система, преобразуется в тепло. С учетом развития технологий и достигнутой высоте хэш мощности последних моделей майнеров от популярных производителей, количество тепла, которое они производят, тоже увеличивается. 

Проблема с перегревом внутренних компонентов устройства, при достаточной продолжительности, может привести к повреждению этого оборудования. Сама поломка, скорее всего, будет необратимой, так как первым делом страдают вычислительные чипы на хэшплате ASIC-майнера. А если сами компоненты останутся невредимы, то проклейка внутренних элементов, термопаста и другие материалы могут поменять свою структуру и просто напросто перестать выполнять свою теплопроводящую функцию должным образом.

Так как решается вопрос перегрева устройств на самом базовом уровне? Для этого используется троттлинг.

Троттлинг - это механизм, используемый в вычислительных устройствах для ограничения производительности компонентов с целью предотвращения перегрева и последующего повреждения. Данный механизм, зачастую, встроен в саму аппаратную структуру чипа и активируется автоматически, без возможности принудительного отключения.

С точки зрения работы асика, процесс снижения производительности для обеспечения рабочей температуры и общей безопасности системы - важен, но ценой использования такого механизма, является снижение вашей прибыли. Чтобы решить данную сложность, производители прибегают к использованию дополнительных систем охлаждений для достижения стабильной работы асиков.

Если же температура оборудования достигнет критических значений (для каждой модели это индивидуальное значение, например для Antminer это свыше 90℃), то для того, чтобы защитить систему устройство отключится.

На данный момент используются три системы охлаждения и это:

  1. Воздушное охлаждение.

  2. Водяное охлаждение.

  3. Иммерсионное охлаждение.

Рассмотрим каждый из видов отдельно, опишем их плюсы и минусы и области применения как в домашних условиях, так и на базе майнинг ферм.

 

Категории помещений для майнинга и условия кондиционирования

 

Воздушное охлаждение или использование приточного воздуха

Самый простой и часто встречаемый механизм для отвода тепла от внутренних компонентов устройства, простой в использовании и обслуживании.

Из чего состоит система воздушного охлаждения: 

  • Вентиляторы - Основной элемент системы воздушного охлаждения. Они различаются по мощности, скорости вращения и уровню шума. Вентиляторы должны обеспечивать достаточный поток воздуха для эффективного отвода тепла от чипов.

 

Мощность кондиционирования в помещении с асиками

 

  • Радиаторы - Металлические пластины, обычно из алюминия или меди, которые крепятся на чипы. Они увеличивают площадь поверхности для улучшения теплообмена. Чем больше и массивнее радиатор, тем эффективнее он отводит тепло.

 

Свойства и температурные границы воздушной вентиляции асика. Технология проветривания

 

  • Корпус ASIC - Дизайн корпуса также играет важную роль. Хороший корпус спроектирован так, чтобы поток воздуха проходил через основные источники тепла и минимизировал застойные зоны, где среда может нагреваться.

 

Содержание помещения/пространства для охлаждения по воздуху значения критических температур

 

  • Пылевые фильтры - различных размеров сетки или иные преграды, которые не позволяют пыли оседать на внутренних компонентах системы, тем самым снижая эффективность охлаждения. 

 

Государства с низкой стоимостью электроэнергии и арендой земли

 

Принцип работы: 

  • В процессе вычислений ASIC-майнеры потребляют много электроэнергии, большая часть которой преобразуется в тепло. Основным источником тепла являются чипы.

  • Чипы непосредственно контактируют с радиаторами — металлическими пластинами, чаще всего изготовленными из алюминия или меди. Эти материалы выбраны за их высокую теплопроводность, что позволяет эффективно передавать тепло от чипов к радиаторам.

  • Радиаторы имеют ребристую или пластинчатую структуру, что значительно увеличивает площадь поверхности, контактирующей с воздухом. Это позволяет быстрее и эффективнее отдавать тепло окружающей среде.

  • Вентиляторы, установленные в корпусе майнера, создают постоянный поток воздуха. Обычно один или несколько вентиляторов всасывают прохладный воздух снаружи, пропуская его через радиаторы, и выводят нагретый воздух наружу.

  • Когда прохладный воздух проходит через радиаторы, он поглощает тепло, снижая температуру радиаторов и, соответственно, чипов. Нагретый воздух затем выводится наружу, а его место занимает более холодный воздух, продолжая цикл охлаждения.

  • В современных майнерах используются датчики температуры, которые могут регулировать скорость вентиляторов в зависимости от текущей температуры чипов. Это помогает поддерживать оптимальную температуру работы и предотвращает перегрев.

Как и свойственно всему у воздушного охлаждения есть ряд преимуществ и недостатков: 

Преимущества: 

  • Простота и надежность использования - воздушные системы охлаждения просты в установке и эксплуатации.

  • Относительная дешевизна и низкие требования к обслуживанию - по сравнению с другими методами охлаждения, такими как жидкостное охлаждение, воздушное охлаждение дешевле в производстве и приобретении.

  • Компактность - системы воздушного охлаждения занимают меньше места.

Недостатки:

  • Ограниченная эффективность из-за зависимости от температуры окружения.

  • Проблемы с засорением пылью - накопление пыли может снизить эффективность охлаждения и даже привести к перегреву оборудования, если не проводить регулярную чистку.

  • Уровень шума - вентиляторы, работающие на высокой скорости создают шум (75 дБ). И чем больше устройств, тем выше этот уровень шума. Следовательно логичнее устанавливать массив из устрйоство на воздушно охлаждении на базе майнинг ферм.

Водяное/жидкостное охлаждение 

Жидкостное или водяное охлаждение, является более продвинутой и сложной системой со своими нюансами, для начала, давайте рассмотрим из чего она состоит: 

  • Водоблоки: Основной элемент, который устанавливается на чипы. Они выполнены из материалов с высокой теплопроводностью.

 

Можно ли охлаждать часть помещения воздухом, часть водой, свойства оборудования для фермы

 

  • Насос (помпа): Устройство, обеспечивающее движение жидкости по системе. Насосы должны быть надежными и достаточно мощными для обеспечения стабильного потока.

 

Пространство для фермы асиков. Готовая ферма для майнинга купить установку, чтобы сохранять температурный режим

 

  • Радиатор: Используется для охлаждения жидкости, которая проходит через него. Чем больше радиатор, тем эффективнее он проводит теплообмен.

 

Пространства для майниинг фермы, температурный режим на разной высоте от уровня моря

 

  • Трубки: Связывают все компоненты, обеспечивая поток жидкости. Трубки должны быть устойчивы к воздействию охлаждающей жидкости и высоким температурам.

 

Асики с водяным охлаждением в наличии

 

  • Охлаждающая жидкость: Специальная жидкость, которая циркулирует по системе, отводя тепло от чипов. Обычно это вода с добавками, предотвращающими коррозию и рост микроорганизмов.

Асики с водяным охлаждением в наличии

Как работает:

  • Теплопередача от чипа: Каждый чип майнера оснащается водоблоком, который непосредственно контактирует с его поверхностью. Водоблок изготовлен из материала с высокой теплопроводностью, такого как медь, и служит для эффективной теплоотдачи от чипа.

  • Циркуляция охлаждающей жидкости: Водоблоки подключены к системе трубок, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Эта жидкость поглощает жар от водоблоков и переносит его дальше по системе.

  • Теплоотвод через радиатор: Нагретая жидкость поступает в радиатор, устройство с большой площадью поверхности, где тепловая энергия от жидкости отводится в окружающую среду. На радиаторе установлены вентиляторы, которые обдувают его, улучшая теплообмен.

  • Насос (помпа): Помпа обеспечивает постоянную циркуляцию жидкости по системе, поддерживая её движение от водоблоков к радиатору и обратно. Это критически важно для поддержания стабильной температуры всех компонентов.

  • Возвращение охлажденной жидкости: После прохождения через радиатор и отвода тепловой энергии, охлажденная жидкость возвращается к водоблокам, и цикл повторяется.

Преимущества:

  • Высокая эффективность и стабильность - жидкостное охлаждение более эффективно отводит тепловую энергию от компонентов по сравнению с воздушным. Это позволяет поддерживать относительно низкую и стабильную температуру, что может повысить производительность и продлить срок службы оборудования.

  • Тишина - Система с жидкостным охлаждением обычно работает тише (не выше 30 дБ).Это делает их более предпочтительными в ситуациях, где уровень шума критичен.

Недостатки:

  • Сложность установки и дороговизна и обслуживания - основная проблема с такими системами теплоотвода в их сложности и большом количестве составляющих элементов.

  • Риск утечек - Несмотря на высокую надежность современных систем, всегда существует риск утечек, которые могут повредить оборудование, что снова отсылает к регулярному обслуживанию.

Иммерсионное охлаждение 

Иммерсионное охлаждение — это метод теплоотвода, при котором оборудование полностью погружается в специальную диэлектрическую жидкость. Этот подход чаще используется для самых мощных ASIC-майнеров из-за высоких мощностей и следовательно, сильного нагрева. 

Давайте рассмотрим из чего состоит данная система и как она помогает в майнинге: 

  • Диэлектрическая жидкость - главный компонент, специальная жидкость, которая не выводит технику из строя, представляет собой фторуглеродные жидкости или трансформаторные масла.

  • Иммерсионный резервуар - герметичный бак/корпус из устойчивых к химическим воздействиям материалов, в который полностью погружаются ASIC-майнеры.

  • Насос (может быть несколько) - обеспечивает циркуляцию жидкости внутри резервуара и ее перекачку через теплообменники. 

  • Радиаторы для теплообмена - состовляющие для теплоотвода, поглощенного жидкостью. Они могут быть воздушного типа, с вентиляторами для обдува, или водяного типа, использующие внешний водяной теплоотвод.

  • Трубопроводы - Соединяют насосы, резервуар и теплообменники, обеспечивая непрерывную циркуляцию жидкости.

  • Система управления - Включает датчики потока и уровня жидкости, температурных изменений для контроля за состоянием этого сложного комплекса. Это позволяет оптимизировать работу всех компонентов и предотвращать аварийные ситуации.

Стоит отметить что настолько сложные комплексы требует эксплуатации в отдельном помещении, идеальным примером будет майнинг ферма.

Принцип работы на базе майнинг ферм 

Сам процесс состоит из следующих этапов:

  • Погружение - ASIC-майнеры (внутренние компоненты) устанавливаются в специальный резервуар/корпус, который заполнен диэлектрической жидкостью. Эта жидкость не проводит электричество, что позволяет безопасно охлаждать электронные компоненты.

  • Теплопередача - Диэлектрическая жидкость непосредственно контактирует с поверхностью оборудования, эффективно производя теплообмен.

  • Циркуляция жидкости - Жидкость, нагретая от оборудования, циркулируется с помощью насосов. Это обеспечивает постоянное движение жидкости, что помогает поддерживать равномерную температуру и предотвращает перегрев.

  • Охлаждающий процесс самой жидкости - Нагретая жидкость прокачивается через теплообменники или радиаторы, где она охлаждается.

  • Возврат жидкости - Охлажденная жидкость возвращается в резервуар, где она продолжает поглощать тепло от оборудования, замыкая цикл.

Преимущества: 

  • Высокая эффективность - данный способ теплоотвода наиболее эффективный и позволяет сохранять низкую рабочую температуру оборудования очень долгое время.

  • Низкий шум - такой комплекс почти бесшумен, максимальное значение издаваемых звуков колеблется от 10 до 30 дБ.

  • Защита от пыли и загрязнений - закрытый корпус оборудования/резервуара предусматривает собой полную изоляцию от внешних источников загрязнений или иных помех.

Недостатки:

  • Высокая стоимость всех компонентов.

  • Необходимость в дополнительном пространстве и наличии специализированной инфраструктуры для такого типа устройств.

Так какое охлаждение лучше?

Ответить что одно конкретное решение из перечисленных лучше других в любой ситуации - невозможно, для ответа на этот вопрос следует всегда исходить из суммы факторов, которые и дадут наиболее верный ответ. 

В факторы, влияющие на ваше решение следует включать: 

  1. Температура региона вашего государства (или региона в котором вы планируете размещать свое оборудование).

  2. Наличие подходящей вентиляции внутри помещения с оборудованием.

  3. Размер пространства, в котором будут размещены асики.

  4. Сопутсвтующие расходы на установку дополнительных систем, необходимых для обеспечения работы асиков.

И многие другие, которые будут зависеть от конкретной ситуации.

Нужна консультация по майнингу?

Наши специалисты готовы ответить на ваши вопросы

Задать вопрос
Читать предыдущую статью
История Bitmain
Читать следующую статью
История компании MicroBT