Водяное охлаждение майнинг-фермы отводит тепло от ASIC через жидкостный контур и передаёт его наружному охладителю или второму контуру через теплообменник. Подбор ведут по суммарной нагрузке оборудования, расходу и температурам жидкости, допустимому сопротивлению и требованиям к безопасности.
100 майнеров Antminer S21 генерируют 350 кВт тепла в пространстве размером с небольшую комнату. Воздушное охлаждение при такой плотности — громкий, дорогой и ненадёжный вариант. Водяное охлаждение с теплообменниками: PUE = 1,03–1,05, тишина, стабильная температура чипов, возможность утилизации тепла на отопление. Разберём схемы, расчёт мощности теплообменника и выбор оборудования.
Вся электрическая мощность майнера переходит в тепло (KPD процессора ≈ 100% как тепловыделение, согласно первому закону термодинамики). Нет никаких «потерь» в пустоту — всё становится теплом.
| Модель | Хешрейт | Мощность, Вт | Тепло 100 шт., кВт | Тепло 1000 шт., кВт |
|---|---|---|---|---|
| Antminer S19 XP | 140 TH/s | 3010 | 301 | 3010 |
| Antminer S21 | 200 TH/s | 3500 | 350 | 3500 |
| Antminer S21 Pro | 234 TH/s | 3510 | 351 | 3510 |
| WhatsMiner M60S | 186 TH/s | 3441 | 344 | 3441 |
| WhatsMiner M66S | 298 TH/s | 5576 | 558 | 5576 |
| Antminer S21 XP | 270 TH/s | 3645 | 365 | 3645 |
Типичный дата-центр для майнинга 10 МВт установленной мощности = 10 МВт тепла, которое нужно отводить. Для сравнения: мощность котельной микрорайона — 10–30 МВт. То есть крупная майнинговая ферма — это полноценный промышленный объект по объёму тепловыделения, требующий инженерной тепловой инфраструктуры.
| Метод | PUE | Сложность | Шум | Утилизация тепла | CAPEX |
|---|---|---|---|---|---|
| Воздушное (штатные вентиляторы) | 1,3–1,5 | Низкая | 80–90 дБА | Сложно | Минимальный |
| Воздушное контейнерное (CRAC) | 1,2–1,4 | Средняя | 70–85 дБА | Сложно | Средний |
| Жидкостное прямое (cold plate) | 1,05–1,15 | Высокая | 50–65 дБА | Возможно | Высокий |
| Иммерсионное (минеральное масло) | 1,03–1,08 | Высокая | 35–50 дБА | Оптимально | Высокий |
| Иммерсионное двухфазное (3M Novec) | 1,02–1,05 | Очень высокая | Менее 40 дБА | Возможно | Очень высокий |
PUE (Power Usage Effectiveness) = общая потребляемая мощность / мощность IT-оборудования. PUE = 1,0 — идеальный дата-центр, всё электричество уходит на вычисления. При PUE = 1,3 на каждые 1000 Вт IT-мощности тратится дополнительно 300 Вт на охлаждение.
При иммерсионном охлаждении майнеры погружены в бак с диэлектрической жидкостью. Жидкость поглощает тепло от чипов, нагревается, поднимается к верхней части бака (конвекция), проходит через теплообменник, охлаждается и возвращается вниз.
Герметичный стальной или пластиковый бак с майнерами. Диэлектрическая жидкость: минеральное масло, синтетическая жидкость. T на выходе 45–55°C.
Циркуляционный насос перекачивает нагретую жидкость из верхней части бака к теплообменнику. Расход определяется по тепловому балансу.
Пластинчатый теплообменник: масло / вода. Масло охлаждается с 50°C до 35°C. Вода нагревается с 25°C до 40°C. Разделяет контуры масла и воды.
Сухой градирня, чиллер или геотермальный контур. Охлаждает воду с 40°C до 25°C для повторного использования.
Пример: ферма 200 × Antminer S19 XP (3010 Вт каждый), иммерсионное охлаждение, одноконтурный бак.
| Жидкость | Теплоёмкость Cp | Вязкость при 40°C | Температура вспышки | Стоимость |
|---|---|---|---|---|
| Минеральное трансформаторное масло | 1,8–2,0 кДж/(кг·K) | 5–10 мПа·с | 140–160°C | Низкая |
| Синтетическое масло (PAO) | 2,0–2,2 кДж/(кг·K) | 8–15 мПа·с | 240–270°C | Средняя |
| 3M Novec 7100 (двухфазное) | 1,17 кДж/(кг·K) | 0,6 мПа·с | Нет (не горючее) | Очень высокая |
| Engineered Fluids EC-100 | 1,6–1,8 кДж/(кг·K) | 4–8 мПа·с | Нет (не горючее) | Высокая |
Трансформаторное масло (ТМ-5, ГК, Нафтен) — дёшево, доступно, хорошо зарекомендовало себя. Недостатки: горючесть (t_вспышки 140°C), необходимость пожарной защиты, сложность утилизации, запах. Для небольших ферм 10–50 устройств — оптимально по бюджету.
Polyalphaolefin — синтетическое масло с высокой температурой вспышки и стабильностью. Не загрязняет окружающую среду, не пахнет. Дороже минерального в 3–5 раз. Для ферм 100–1000+ устройств где пожарная безопасность критична.
Жидкость кипит при 49°C — майнеры погружены в кипящий хладагент. Охлаждение за счёт скрытой теплоты испарения. PUE = 1,02. Огромный начальный расход (жидкость дорогая), требует герметичной ёмкости. Для сверхплотных установок и R&D.
Тепло, выделяемое майнерами, имеет температуру 35–55°C — это низкопотенциальное тепло, пригодное для ряда задач без дополнительного нагрева:
| Применение | Требуемая T теплоносителя | Температура от майнинга | Схема |
|---|---|---|---|
| Низкотемпературное отопление (тёплые полы) | 35–45°C | 40–50°C ✓ | Прямое подключение через ТО |
| Горячее водоснабжение (ГВС) | 55–60°C | 40–50°C ✗ (недостаточно) | Нужен подогрев или тепловой насос |
| Тепличное хозяйство | 30–40°C | 40–50°C ✓ | Прямое подключение через ТО |
| Бассейн открытый | 28–32°C | 40–50°C ✓ | Через ТО с регулировкой температуры |
| Сушка зерна/дерева | 40–60°C | 40–50°C (частично) | Воздушный теплообменник с водяным нагревом |
Ферма 1000 × Antminer S21 = 3,5 МВт тепла. При работе 8640 ч/год: 30 240 МВт·ч тепла = 26 000 Гкал. При стоимости тепла 1500 руб./Гкал — потенциальная выручка от продажи тепла: 39 млн руб./год. Реализация: подключение к тепловым сетям посёлка или своё отопление складских площадей. Срок окупаемости системы теплоутилизации — 6–18 месяцев.
| Элемент | Рекомендуемый материал | Обоснование |
|---|---|---|
| Пластины (сторона масла) | AISI 304 или AISI 316L | Масло нейтральное, pH близкий к 7, коррозии нет. Достаточно 304. |
| Пластины (сторона воды) | AISI 304 или AISI 316L | При использовании антифриза с хлоридами — 316L предпочтительнее |
| Прокладки (сторона масла) | NBR (нитриловый каучук) | NBR — стойкость к нефтепродуктам. EPDM набухает в нефтяных маслах! |
| Прокладки (сторона воды) | NBR или EPDM | Оба подходят для воды/гликоля |
| Трубопроводы масла | Сталь, ПВХ, HDPE | Масло не агрессивное, подходит широкий выбор |
| Трубопроводы воды | ПП-р, HDPE, медь, нержавейка | Стандартный выбор по давлению и температуре |
EPDM — отличный материал для воды и кислот, но набухает в минеральных нефтяных маслах на 15–40%. Это приводит к закупорке каналов теплообменника и потере работоспособности. Для контакта с нефтяными маслами — всегда NBR (нитрил-бутадиен). Проверяйте маркировку прокладок при замене!
Бак с маслом → насос → ТО масло/вода → насос воды → сухая градирня (воздушный охладитель) → насос → ТО. Преимущество: не нужен чиллер, работает при наружной T < 30°C. Ограничение: при T воздуха > 30°C эффективность падает.
Бак с маслом → ТО масло/гликоль (ПХВ теплообменник) → чиллер → насос. Чиллер охлаждает воду до 10–15°C независимо от наружной температуры. Работает круглогодично в любом климате. Выше CAPEX и OPEX (чиллер потребляет 30–35% от IT-мощности).
Масло → ТО → вторичный контур → здание (отопление/ГВС) → при необходимости доохлаждение чиллером. Оптимальная схема: использует тепло 8–9 месяцев для отопления, летом — чиллер. Лучший TCO (совокупная стоимость владения).
На платы майнеров устанавливаются кастомные медные или алюминиевые радиаторы с водяными каналами (cold plate). Вода циркулирует через радиаторы, забирая тепло. ТО вода/вода → градирня. Дешевле иммерсии, но сложнее монтаж. PUE = 1,05–1,15.
Специализированные иммерсионные системы для ASIC. Готовые баки, теплообменники, насосы. Поставки в Россию.
Применение: 10–1000+ устройств. Типовые баки на 12 и 24 майнера.
Однофазное и двухфазное иммерсионное охлаждение. Системы в комплексе для ЦОД. Международный стандарт для крупных ферм.
Мощность: 100 кВт – 10 МВт на систему.
Пластинчатые теплообменники масло/вода для иммерсионного охлаждения. AISI 316L пластины, NBR прокладки. Мощность 50–1000+ кВт. Подбор по расчёту, доставка по РФ.
Преимущество: готовые расчёты для типовых конфигураций ASIC-ферм.
Промышленные пластинчатые теплообменники для охладительных контуров. Высокоэффективные для больших ферм от 500 кВт.
Плюс: высокий K, минимальная площадь теплообмена.
Задача: Снизить шум (ферма в жилой зоне) и повысить надёжность охлаждения при экстремальных морозах -40°C.
Решение: Иммерсия в синтетическое масло PAO, ТО масло/гликоль 350 кВт, сухая градирня с этиленгликолем -45°C. Теплоутилизация для отопления склада 800 м².
Результат: Шум снижен с 85 дБА до 42 дБА. PUE = 1,04. Экономия на отоплении 1,8 млн руб./год. Отказов по перегреву — 0 за 2 года.
Задача: Быстрое масштабирование воздушной фермы до водяного охлаждения при минимальных вложениях.
Решение: Cold plate радиаторы (штатные вентиляторы сняты), водяной контур с пластинчатым ТО вода/вода 600 кВт, чиллер 180 кВт (Carrier).
Результат: Переход занял 3 недели. Температура чипов снизилась с 72°C до 58°C — хешрейт вырос на 8%. Срок окупаемости системы водяного охлаждения 11 месяцев за счёт прироста добычи.
У большинства производителей — да, стандартная гарантия не распространяется на устройства, эксплуатируемые в иммерсионном охлаждении. Bitmain (Antminer) и MicroBT (WhatsMiner) предлагают специальные версии устройств для иммерсии с гарантией. При переводе стандартных устройств в иммерсию рекомендуется снять гарантийные наклейки самостоятельно и оценить риски. На практике иммерсия продлевает срок службы устройств за счёт более равномерного и низкого температурного профиля.
Для регионов с наружной температурой ниже 0°C — обязательно для контура, проходящего через улицу (градирня, наружные трубопроводы). Этиленгликоль 30% защищает до -15°C, 50% — до -35°C, 60% — до -52°C. Для закрытых помещений без выхода на улицу — чистая вода допустима. При использовании гликоля K теплообменника снижается на 10–15% — это учитывается в расчёте.
Минеральное трансформаторное масло: контроль раз в 6 месяцев (анализ кислотного числа, вязкости, диэлектрической прочности). Замена при ухудшении параметров или раз в 3–5 лет. Синтетическое PAO: более стабильное, контроль раз в год, замена раз в 5–7 лет. При загрязнении паяльным флюсом или другими веществами от плат — замена по факту загрязнения.
Да — это одно из ключевых преимуществ иммерсии. Пределом производительности ASIC является температура чипа. При воздушном охлаждении T_чип = 65–75°C, при иммерсии T_чип = 45–55°C. Снижение температуры позволяет повысить частоту и напряжение (overclocking) с ростом хешрейта на 15–30% от базового. Antminer S19 XP 140 TH/s при иммерсионном разгоне — 160–175 TH/s при той же надёжности.
Для минерального масла: центробежный или шестерёнчатый насос из нержавеющей стали или чугуна с NBR уплотнениями. Манометрическое давление 2–4 бар достаточно для большинства систем. Важно: насос должен работать с вязкостью масла 5–20 мПа·с при рабочей температуре — проверить характеристику насоса при этой вязкости (центробежные насосы теряют производительность при вязкости выше 20 мПа·с). Для холодного старта при зимнем запуске — насос с частотным преобразователем (постепенный разгон).
Рассмотрим детальный расчёт системы охлаждения майнинговой фермы 1 МВт с иммерсионным охлаждением и теплоутилизацией для отопления здания.
| Периодичность | Элемент | Операция | Параметр контроля |
|---|---|---|---|
| Ежедневно | Масляный контур | Проверка уровня масла в баке, T масла, давления насоса | T_масла_вых ≤ 55°C, уровень масла в норме |
| Еженедельно | Теплообменник | Контроль ΔP (перепада давления) на ТО | ΔP не более 130% от начального (fouling) |
| Ежемесячно | Гликолевый контур | Проверка концентрации гликоля рефрактометром | Концентрация 30–35%, pH 7,5–9,5 |
| Раз в 6 месяцев | Масло (минеральное) | Анализ масла: кислотное число, вязкость, цвет | КЧ ≤ 0,3 мг KOH/г, вязкость ±15% от нормы |
| Раз в год | Теплообменник | Разборка, чистка пластин, замена прокладок NBR | Ra пластин ≤ 0,8 мкм после чистки |
| По состоянию | Масло | Замена масла при ухудшении показателей | Утилизация согласно экологическим нормам |
Нет. Моторное масло содержит присадки (антиокислительные, антикоррозионные, моющие), которые: 1) проводят электрический ток после нагрева (нарушение диэлектрических свойств); 2) повреждают пластиковые компоненты плат (разъёмы, конденсаторы); 3) образуют углеродистый осадок при нагреве. Используйте только трансформаторное масло (ТМ-5, ГК) или специальные диэлектрические жидкости (Engineered Fluids, Petrofer).
Отработанное трансформаторное масло относится к отходам 3–4 класса опасности. Утилизация: через лицензированные компании по переработке нефтепродуктов (регенерация масла, сжигание в котельных). Слив в канализацию или на грунт запрещён (штраф до 200 000 руб. для ИП, до 1 млн для юрлиц). Сертифицированные синтетические жидкости типа Engineered Fluids биоразлагаемы — утилизация проще.
Да, обязательна по нормам пожарной безопасности. Трансформаторное масло: температура вспышки 140–160°C. При правильной эксплуатации (T_масла ≤ 60°C) риск возгорания минимален, но при аварии (насос остановился, майнеры продолжают работать) T может достичь точки вспышки. Требования: системы автоматического газового пожаротушения (CO₂, Novec 1230), датчики дыма и T, огнестойкие поддоны под баками. Синтетические негорючие жидкости (Novec) этого требования не создают.
Укажите количество и тип устройств — рассчитаем теплообменник масло/вода или вода/вода для вашей схемы охлаждения.
Получить расчётПервичный контур забирает тепло у вычислительного оборудования, насос поддерживает циркуляцию, а пластинчатый или другой подходящий аппарат разделяет его с контуром отвода тепла. В схему закладывают расширение жидкости, фильтрацию, воздухоотделение, датчики температуры и защиту от утечки.
| Параметр | Что определяет |
|---|---|
| Тепловая нагрузка ASIC | Требуемый отвод тепла от стойки или всей фермы |
| Расход жидкости | Температурный перепад и скорость в каналах теплообменника |
| Температуры | Режим охлаждения и возможность конденсации на холодных участках |
| Сопротивление | Требуемый напор насоса и баланс ветвей |
Укажите задачу — инженер S22 выполнит расчёт и предложит решение в течение 2 часов.
Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.