Иммерсионное охлаждение ASIC: как устроено, какая жидкость нужна и как выбрать ванну

Иммерсионное охлаждение — это когда майнер работает погружённым в жидкость. Звучит непривычно, но для промышленных площадок это рабочая инженерная схема: она убирает шум и пыль, выравнивает температуру чипов и позволяет снять с квадратного метра больше мощности, чем даёт воздух. Разберём, как это устроено, что нужно кроме самой ванны и как выбрать её вместимость.

Как это работает

Майнер целиком погружается в диэлектрическую — то есть не проводящую ток — жидкость. Вентиляторов у погружённой машины нет: у заводского иммерсионного исполнения их нет изначально, а с обычной воздушной машины их снимают — гнать воздух больше некуда и незачем. Тепло от чипов уходит в жидкость, насос прогоняет её через теплообменник, а тот отдаёт тепло во внешний контур — как правило, на сухую градирню (драйкулер) на улице. Получается замкнутый круг: жидкость греется в ванне и остывает в теплообменнике.

Ключевое отличие от воздуха: у жидкости теплоёмкость в разы выше, а контакт с элементами платы полный — охлаждаются не только чипы под радиаторами, но и цепи питания, дроссели, память. Поэтому температура по плате ровнее, а перегретых точек меньше.

Однофазная и двухфазная — в майнинге применяют первую

Однофазная схема: жидкость всё время остаётся жидкостью, тепло переносит насос. Двухфазная: жидкость кипит при низкой температуре, пар поднимается, конденсируется на охлаждаемой крышке и стекает обратно. Двухфазная эффективнее, но требует герметичной ванны и особых фторсодержащих жидкостей.

С этими жидкостями произошла история, которая фактически закрыла тему для майнинга: в декабре 2022 года компания 3M объявила, что к концу 2025 года выйдет из производства фторсодержащих соединений, включая линейку Novec, которая была основной для двухфазных систем. По годовому отчёту 3M, выход из этого производства компания завершила в конце 2025 года. Замены дороже и работают при других температурах кипения. Поэтому в майнинге сегодня по умолчанию речь идёт об однофазной погружной схеме, и дальше в статье — о ней.

Чем отличается от воздуха и от гидро

Воздух. Самая простая схема и самое шумное решение: у каждой машины свои вентиляторы. Нужен большой объём прокачиваемого воздуха, фильтры, защита от пыли и влаги. Плотность размещения ограничена тем, сколько воздуха вы способны прогнать через помещение.

Гидро. Погружения здесь нет. На хешплатах стоят водоблоки, теплоноситель идёт по замкнутому контуру через машину и дальше на градирню, драйкулер или чиллер. Электроники он не касается, поэтому это обычная жидкость — вода или водный антифриз, а не диэлектрик. Это заводская конструкция: под неё выпускают отдельные модели, например серию Antminer Hydro. Плюс — очень высокая плотность мощности, минус — машина должна быть гидро с завода, и контур подключается к каждой единице.

Иммерсия. Машина целиком погружена в диэлектрическую жидкость — это либо обычная воздушная со снятыми вентиляторами, либо заводское иммерсионное исполнение. Жидкость общая на всю ванну, внутрь машины ничего не подводится. Обслуживание грязнее: майнер достают из ванны, дают стечь жидкости, и только потом с ним работают. Зато шум остаётся только у насосов и градирни, пыль и влажность помещения перестают влиять на технику вовсе.

Подробное сравнение всех трёх схем — в материале «Иммерсия, гидро или воздух: как выбрать охлаждение под свою площадку». Дальше в этой статье — только об иммерсии.

Какая жидкость подходит и что заливать нельзя

Требования к жидкости простые по формулировке и жёсткие по сути:

• диэлектрик — не проводит ток даже при попадании на работающую плату;
• низкая вязкость — иначе насос не прокачает объём, а тепло будет сниматься хуже;
• высокая температура вспышки — прямое требование пожарной безопасности;
• совместимость с материалами — резиной уплотнений, термопрокладками, наклейками и лаком платы. Несовместимая жидкость растворяет прокладки и мутнеет от продуктов распада.

Обычно применяют минеральные (технические белые) масла и синтетику — полиальфаолефины и сложные эфиры. Категорически не подходят вода и водные антифризы: они проводят ток. Не подходит и автомобильное моторное масло — в нём пакет присадок, который в такой службе окисляется и даёт отложения.

Отдельно предупреждаем про смешивание: доливать в ванну жидкость другого типа нельзя, характеристики смеси непредсказуемы. И ещё: срок службы у жидкости конечный, состояние проверяют по мутности и по разнице температур на входе и выходе теплообменника.

Что нужно кроме ванны

Сама ванна — это корпус. Работать будет система:

• насос и трубная обвязка контура;
• теплообменник и сухая градирня — та самая внешняя часть контура, которая сбрасывает тепло на улицу;
• фильтр механических частиц и датчики температуры и уровня;
• электрощит с автоматами по числу машин и ввод нужной мощности;
• подъёмное приспособление и поддон, чтобы вынимать майнер и давать жидкости стечь;
• место для хранения запаса жидкости и ёмкость для отработанной.

Если тепло планируется использовать, а не выбрасывать, вместо градирни в контур ставят теплообменник на систему отопления — по такой схеме работают криптокотлы. Прочая обвязка — в разделе комплектующих.

Как выбрать вместимость

Считать надо не по числу мест, а по киловаттам. Вместимость ванны на 2, на 4–8 или на 6–12 машин — это в первую очередь вопрос того, сколько тепла вы снимете: ванна, контур и градирня подбираются под суммарную мощность установленных машин с запасом.

Прикинуть можно на цифрах каталога. Ходовые воздушные машины потребляют примерно от 3,1 до 4,0 кВт: Whatsminer M50S+ 24W — 3 120 Вт, Antminer L9 — 3 360 Вт, Whatsminer M60 19,9W — 3 542 Вт, Antminer S21 pro+ — 3 600 Вт, Whatsminer M61 19W — 3 990 Вт. Значит, ванна на 2 машины — это примерно 6–8 кВт тепла, на 4–8 машин — от 12 до 32 кВт, на 6–12 машин — от 19 до 48 кВт. Нижняя граница — самые экономичные машины в минимальном количестве, верхняя — самые мощные в максимальном. Почти вся потребляемая мощность превращается в тепло, которое контуру придётся снять. Паспортное значение берут с поправкой: без вентиляторов машина потребляет на несколько десятков ватт меньше, а при разгоне — заметно больше паспорта.

Ориентиры при выборе:

• Доступная электрическая мощность. Она первична: ванна на 12 машин при вводе на 30 кВт бессмысленна.
• Габариты конкретных моделей. Машины разной длины и высоты не всегда встают в ванну «по числу мест».
• Запас на обслуживание. Полностью забитая ванна неудобна: доставать машины и работать с ними сложнее.
• Перспектива роста. Дешевле сразу взять контур с запасом по теплосъёму, чем менять градирню через год.

Когда счёт идёт на сотни машин, отдельные ванны уступают место готовым иммерсионным контейнерам. Например, у ANTSPACE MD5 на 160 машин Bitmain заявляет PUE 1,06 при температуре окружающего воздуха +25 °C.

Три пути: своя ванна, заводская иммерсия и заводское гидро

Жидкостное охлаждение в майнинге бывает трёх видов, и все три рабочие. Первые два — родня по принципу: машина погружена в диэлектрик. Третий устроен иначе: погружения в нём нет вовсе. Путать их нельзя — у них разные машины, разная жидкость и разная обвязка.

Своя ванна. Этот способ появился раньше — задолго до того, как производители выпустили готовые решения. Нужны ёмкость, диэлектрическая жидкость, обвязка контура и обычные воздушные асики, с которых сняли вентиляторы. Отсюда и привычные запросы «ванна на 2 асика», «на 4–8», «на 6–12»: считают, сколько своих машин удастся погрузить. Плюс — дешевле и позволяет переиспользовать уже купленный воздушный парк. Минус — гарантия, переделка машин и качество обвязки ложатся на владельца.

Заводская иммерсия. Машины в иммерсионном исполнении и контейнеры под них: Antminer S21 Imm и S21 XP Imm у Bitmain, серии M56 и M66 у Whatsminer, A1366i и A1566i у Avalon. Охлаждение заложено конструкцией, машина идёт с гарантией на такую эксплуатацию, обслуживание — по регламенту производителя. Для крупных проектов есть готовый иммерсионный контейнер — ANTSPACE MD5. Минус ровно один: это отдельная покупка, а не переделка того, что уже стоит в зале. Полный список машин — в разделе ASIC-майнеров.

Заводское гидро. Машины с водоблоками на хешплатах — линейка Antminer Hydro, серии M53 и M63 у Whatsminer — и профессиональные стойки и контейнеры под них: стойки гидроохлаждения ANTRACK, контейнер ANTSPACE HD5-R, гидростойки. Погружения нет, теплоноситель обычный, электроника остаётся сухой. Большинство профессиональных стоек в каталоге — именно гидро, а не ванны с диэлектриком. Если вы выбираете «заводское решение», сначала решите, какое из двух вам нужно.

Что учесть, если переделываете воздушную машину

• Управление оборотами. Плата рассчитывает увидеть вентиляторы и без них уходит в ошибку. Решают эмуляторами вентиляторов либо прошивкой, где проверка оборотов отключается. Настраивать нужно до погружения.
• Блок питания. Часть операторов выносит его за пределы ванны, часть погружает вместе с машиной — зависит от модели и жидкости. Решение принимают заранее.
• Термопрокладки и наклейки. В жидкости они ведут себя по-разному: прокладки разбухают, наклейки отходят. Перед массовой переделкой проверяют на одной машине.
• Гарантия. Погружение воздушной машины — эксплуатация не по паспорту, гарантию производителя это снимает. Считать это нужно до переделки парка, а не после.

Что взвесить перед переходом

Иммерсия не универсальное улучшение, у неё есть цена:

• жидкость стоит денег, её нужно много, и она расходуется;
• заполненная ванна тяжёлая — нужен подготовленный пол;
• обслуживание грязное и медленнее, чем с воздушной машиной;
• отработанную жидкость нужно утилизировать;
• своя ванна — это переделка машин и потеря гарантии, заводская иммерсия — покупка иммерсионных исполнений.

Взамен — тишина в зале, независимость от пыли и влажности, ровная температура чипов и плотность размещения, недостижимая на воздухе. Если у вас есть тариф, помещение и готовность к такой эксплуатации, схема считается и работает.

Подобрать конфигурацию под конкретную площадку — ванны, контур, градирню и сами машины — помогут специалисты WAYMORR: каталог оборудования и комплектующие.