Охлаждение майнеров: воздух, гидро или иммерсия — что выбрать и когда это окупается

Майнер превращает почти всю потреблённую электроэнергию в тепло — 3,5 кВт машина греет как десять бытовых обогревателей, и это тепло нужно куда-то девать круглосуточно. Охлаждение — вторая статья расходов площадки после электроэнергии, и выбор технологии определяет капекс, плотность, шум, обслуживание и даже эффективность самих чипов. Производители в последние годы продвигают гидро и иммерсию как «будущее», и это правда — для одних условий. Для других будущее по-прежнему выглядит как вентилятор.

Разбираем три технологии — воздух, гидро, иммерсию — по устройству и по шести параметрам, а потом считаем главное: при каком тарифе и климате дорогой контур окупает себя, а при каком вы платите за модный термин.

Воздух: вентилятор и климат

Классика: два промышленных вентилятора продувают радиаторы хешбордов, горячий воздух выбрасывается наружу. Инфраструктура минимальная — стеллаж или контейнер с приточно-вытяжной системой, фильтрами и, в тёплом климате, адиабатическим доувлажнением. Это самый дешёвый вариант за киловатт установленной мощности и самый простой в обслуживании: сгорел вентилятор — заменили за десять минут.

Пределы воздуха — климат и плотность. При наружной температуре выше 30–35 °C воздушные машины троттлят или требуют дорогого кондиционирования; PUE хорошей воздушной площадки в холодном климате — 1,05–1,15, в жарком — 1,3 и выше. Плотность ограничена тем, сколько воздуха физически можно прогнать через контейнер. Плюс шум 75 дБ на машину и пыль, которая за год превращает радиаторы в войлок. Все актуальные воздушные модели — S21 Pro, S21 XP, S23 — живут именно так.

Гидро: вода к чипу

Гидромайнер — та же электроника, но вместо радиаторов и вентиляторов на чипах стоят водоблоки, через которые прокачивается теплоноситель. Он уносит тепло в контур: насосы, коллекторы, теплообменник, сухая градирня или чиллер снаружи. Машины требуют трёхфазного питания 380 В и рассчитаны на контейнеры, где на тот же объём приходится в два раза больше мощности.

Выигрыш — в эффективности и плотности. Чипы работают при стабильной низкой температуре, поэтому гидроверсии на 10–15% экономичнее воздушных того же поколения: S21 XP Hydro — 473 TH/s при 12 J/TH против 13,5 у воздушного XP; S23 Hydro — 580 TH/s при 9,5 J/TH против 11. Одна машина — вдвое больше хешрейта, контейнер — вдвое больше мегаватт. Тише, без пыли, а тепло из контура можно отдать в теплицу или на отопление.

Цена — инфраструктура. Контур с насосами, градирнями, гликолем от замерзания и автоматикой стоит заметно дороже воздушного контейнера за киловатт, требует проекта и обслуживания: протечка, завоздушивание, коррозия, водоподготовка. Гидро — это уже не стеллаж с вентиляторами, а промышленная система.

Иммерсия: майнер в масле

Иммерсионное охлаждение — погружение хешбордов в ванну с диэлектрической жидкостью. Жидкость забирает тепло со всей платы целиком и отдаёт его через теплообменник наружному контуру. Вентиляторов нет вообще: тишина, никакой пыли, и — главный аргумент продавцов — возможность разгона на 20–30% сверх паспорта, потому что жидкость снимает тепло эффективнее любого радиатора. Под иммерсию выпускаются отдельные модели, например S21 Immersion, либо переделываются воздушные со снятыми вентиляторами.

Обратная сторона — жидкость и обслуживание. Диэлектрик стоит дорого и в объёмах ванны заметно добавляет к капексу; любая замена платы — это извлечение из масла, стекание, чистка. Ванны тяжёлые, площадка под них проектируется отдельно, а разгон — это выбор между дополнительным хешрейтом и ресурсом чипов с гарантией.

Сравнение по шести параметрам

• Капекс инфраструктуры за киловатт. Воздух — минимальный. Гидро — контур, насосы, градирни: дороже на десятки процентов. Иммерсия — ванны плюс жидкость: сопоставимо с гидро или дороже.
• Эффективность. Воздух — паспорт. Гидро — минус 10–15% J/TH за счёт температуры чипов. Иммерсия — паспорт или лучше, плюс потенциал разгона.
• Плотность. Воздух — ограничена продувом. Гидро и иммерсия — в два и более раза больше мощности на тот же объём.
• Шум и пыль. Воздух — 75 дБ и пыль. Гидро — тише, пыли нет. Иммерсия — тишина, полностью герметично.
• Обслуживание. Воздух — простое, любая замена за минуты. Гидро — водоподготовка, протечки, гликоль, специалист по контуру. Иммерсия — работа с жидкостью, чистка, вес.
• Утилизация тепла. Воздух — только выброс. Гидро и иммерсия — жидкий теплоноситель, который можно отдать на отопление или в теплицу.

Экономика: когда контур окупает себя

Считаем так же, как считали выбор между моделями: гидро покупает экономию 1,5 J/TH ценой дополнительного капекса на машину и контур. Один ватт круглый год — 8,76 кВт·ч; экономия 1,5 J/TH при тарифе 5,3 ₽ — около 70 ₽ на терахеш в год, при 12 ₽ — около 160 ₽.

Если переплата за гидро с долей контура составляет $3–5 за терахеш, при 5,3 ₽ она отбивается за три-пять лет — на пределе или дольше жизни машины. При 12 ₽ — за полтора-два года. Отсюда правило:

• Дешёвая энергия и холодный климат — воздух. Природа охлаждает бесплатно восемь месяцев в году, PUE близок к единице, и переплата за контур не окупается. Это зона газовой генерации в Сибири и на Урале.
• Дорогая энергия — гидро. Каждый процент эффективности стоит денег, и контур отбивается.
• Ограничение по площади или мощности — гидро или иммерсия: когда нужно поставить вдвое больше терахешей на ту же землю и те же мегаватты.
• Есть потребитель тепла — гидро: теплица, отопление, сушка. Тепло становится вторым продуктом.
• Жаркий климат — не воздух. Кондиционирование съедает экономию, и жидкостное охлаждение оказывается дешевле.

Иммерсия — отдельная история: она окупается либо разгоном под дешёвую энергию, либо там, где нужна полная герметичность и тишина. Для большинства промышленных площадок России гидро закрывает те же задачи проще.

Что делаем мы

В майнинг-отеле NODA — воздушные контейнеры с PUE около 1,10: Пермский край даёт естественное охлаждение восемь месяцев в году, а собственная газовая генерация — тариф, при котором контур не окупается, и мы честно не продаём его клиентам под воздушные машины. Гидро и иммерсию проектируем под заказчика в дата-центре под ключ: когда стоит задача уплотнить мегаватты, утилизировать тепло или разместить гидросерию под конкретный расчёт. Выбор технологии там — строчка в расчёте, а не пункт из презентации производителя.

Часто задаваемые вопросы

Что эффективнее: гидро или воздушное охлаждение?

Гидромайнеры на 10–15% экономичнее воздушных того же поколения за счёт низкой температуры чипов и дают вдвое большую плотность. Но инфраструктура контура дороже, и при дешёвой энергии в холодном климате переплата не окупается.

Можно ли переделать воздушный майнер под иммерсию?

Технически — да, сняв вентиляторы и прошив под работу без них. Но это снимает гарантию, а производители выпускают отдельные иммерсионные модели, рассчитанные на такую работу.

Какой PUE у воздушной площадки?

В холодном климате с естественным охлаждением — 1,05–1,15. В жарком с кондиционированием — 1,3 и выше. У гидроплощадок — 1,05–1,1 в любом климате, но с расходами на насосы и градирни.

Нужно ли специальное питание для гидромайнеров?

Да, трёхфазное 380 В. Гидромодели потребляют 5–6 кВт на машину и рассчитаны на промышленные контейнеры, а не на розетку.

При каком тарифе гидро выгоднее воздуха?

Ориентир — от 10–12 ₽/кВт·ч на трёхлетнем горизонте, если переплата за гидро с контуром — $3–5 за терахеш. При тарифе около 5 ₽ контур не окупается в срок жизни машины.

Что дальше

Под воздушные машины и тариф от 5,3 ₽ — майнинг-отель. Под гидро, уплотнение и утилизацию тепла — дата-центр под ключ с расчётом контура под ваш объём. Модели всех трёх типов охлаждения — в каталоге. Сомневаетесь, какой контур нужен под ваши условия, — напишите нам: посчитаем воздух и гидро рядом и покажем, где переплата.