Обзор и тест системы водяного охлаждения для ASIC майнера Whatsminer M21S

Для майнинга криптовалют используются не только видеокарты, но и специальное оборудование, которое называют ASIC майнерами. Это специализированная вычислительная машина, которая предназначена для добычи криптовалюты. Существует много различных моделей и как правило оборудование предназначено для работы 24/7, а значит считается профессиональным. Тем не менее его приобретают даже обычные пользователи, которые хотят зарабатывать на майнинге крипты. Не нужно большого ума, чтобы понять, что скорость вычислений связана с мощностью потребления электричества, но это только половина проблемы. Высокое потребление в электронике приводит к колоссальному тепловыделению и с этим уже нужно что-то делать потому, что микросхемы не могут разогреваться до бесконечности. Самый простой способ – воздушное охлаждение. Здесь тоже есть свои нюансы, но больше всего неприятностей доставляет шум. Можно как-то мириться с остальным, но в бытовом помещении уже не поставишь и нужно какую-то специальную комнату. Кто-то использует чердак, кто-то балкон, а кто-то подвал, но часто случаются какие-то комичные ситуации вроде того, что подвал затапливает или на чердаке температура достигает 70℃, как и летом на балконе. Что делать? Оказывается, оверклокеры давно уже решили вопрос с охлаждением, а умные бизнесмены решили использовать опыт по альтернативному охлаждению. Это заключается не в том, что в серверные комнаты стали устанавливать кондиционеры, а в использовании систем жидкостного охлаждения.

Сперва эта идея кажется несерьёзной. Использовать СЖО для ASIC майнеров? Это даже звучит странно. Однако, именно благодаря вовлечению в эту сферу большого количества людей, которые хотят использовать оборудование у себя дома, стало возникать желание сделать всё как можно комфортнее и поэтому чтобы снизить шум и эффективно охлаждать оборудование стали сначала самостоятельно изготавливать водоблоки и ставить кастомные системы, а позже некоторые фирмы уже стали предлагать готовые наборы, для переделки оборудования под СЖО. Сегодня мы покажем одну из таких сборок с популярным ASIC майнером Whatsminer M21S 54Th.

Технические характеристики Whatsminer M21S 54 Th

Для доработки была выбрана популярная модель Whatsminer M21S 54 Th, которая сочетает в себе оптимальные характеристики производительность/энергоэффективность/цена. Для начала посмотрим на его характеристики.

Комплект СЖО для Whatsminer M21S

Оборудование для модификации поставлялось как готовый набор (кит), где уже есть всё необходимое для переделки майнера под жидкостное охлаждение. Он поставляется компанией EvoPC, которая является одной из крупнейших в России, занимающейся системами жидкостного охлаждения. Она реализует как готовые наборы, так и компоненты по отдельности. Ассортимент всегда большой и постоянно расширяется. Сегодняшний комплект – это первый подобный образец именно в России, но спрос большой и модификаций будет больше. Сегодня этот набор выглядит так:

• Водоблоки Bykski B-M21S-XWhat;
• Помпа с резервуаром Bykski CP-NWD5-X-CT60-V3;
• Радиаторы Bykski CR-RD360RC-TK-V2;
• Вентиляторы DeepCool TF120S;
• Аксессуары (шланги, фитинги, разветвители, паста, жидкость).

В чём особенность набора? Начнём с того, что комплект получается значительно дешевле, чем покупать всё по отдельности. На набор распространяется гарантия от продавца. Всё уже есть в одном комплекте и не нужно ничего докупать и придумывать. Есть все необходимые инструкции, и вся сборка проходит достаточно просто, если под руками есть хорошие инструменты и есть какой-то небольшой опыт по сборке систем жидкостного охлаждения.

Одним из самых важных компонентов в системе является водоблок. Здесь это целый комплект водоблоков потому, что плат в устройстве Whatsminer M21S несколько и все нуждаются в охлаждении.

Для этой модели выпускается специальный набор из трёх fullcover водоблоков с бэкплейтом. Этот набор так и называется Bykski B-M21S-XWhat.

С торцов водоблоки соединяются специальным коллектором, через который жидкость соединяется в системе и циркулирует. Везде есть прокладки, все соединения абсолютно герметичны и качество изготовления очень высокое.

Водоблок состоит из алюминиевой теплосъёмной пластины в корпусе из полиоксиметилена (POM). Также предлагается алюминиевый бекплейт, для крепления водоблока, обеспечения жёсткости и хорошего равномерного прижима.

Конструкция классическая и мало чем отличается от fullcover водоблоков на видеокартах.

Даже габариты приблизительно такие же, только здесь сразу три штуки, как в системах, где несколько видеокарт и соединяются они друг с другом не шлангами, а жёстким коллектором.

Ещё в комплекте поставляется высокопроизводительная помпа с резервуаром. Для неё есть специальная подставка и она не занимает много места.

Это один из важнейших узлов в системе и поэтому на нём не экономят, а просто предлагают самое лучшее, что есть на рынке. Это без преувеличения одна из лучших помп последнего поколения.

Есть модификации с разным размером резервуаров и здесь поставляется самый большой, высотой 200 мм.

Характеристики помпы выглядят внушительно. Прежде всего это высота подъёма жидкости – 5 метров и производительность 1000 литров в час. Т.е. за час прогоняется 1 кубический метр. Ресурс составляет 50000 часов. Рабочее напряжение 12В и есть возможность регулировать скорость вращения крыльчатки, хотя даже на максимальных 4800 об/мин она не сильно шумит (всего 31,5 дБ на расстоянии 1 м).

Ещё один важный компонент – это радиаторы. Смысл всей системы СЖО заключается в том, чтобы тепло быстро снять, передать его с водой и рассеять по большой площади радиаторов. Именно поэтому радиаторов сразу три, и они медные потому, что лучше теплопроводность и теплоотдача, а для продува будет достаточно не очень высоко-оборотистых вентиляторов. Также, чтобы не делать сильно громоздкую конструкцию и вместе с тем заметно улучшить охлаждение было выработано решение по использованию трёх радиаторов 360 мм.

Как уже отмечалось выше, здесь используются очень эффективные модификации радиаторов с медью Bykski CR-RD360RC-TK-V2. Две буквы RC обозначают Red Copper.

Конструкция радиатора классическая, только толщина больше чем обычно — 40 мм. Это на практике означает практически вдвое увеличенную площадь теплоотвода.

Для продувки в комплекте поставляются наиболее сбалансированные по соотношению цена/производительность вентиляторы от компании DeepCool. Даже на максимальных оборотах они обеспечивают приемлемый уровень шума.

Также на умеренных оборотах осуществляется высокое воздушное давление, которое способно прокачать радиаторы.

В итоге мы видим, что все компоненты идеально подобраны друг к другу, чтобы обеспечить необходимую эффективность для отвода 3 кВт тепла. Да, практически весь номинал потребляемой мощности переходит в тепло и его нужно эффективно отвести и получить хороший результат не только по уровню шума, но и по температурам, а также частотам устройства, которые как раз динамически зависят от эффективности охлаждения.

Сборка системы

Прежде чем осуществлять сборку, сначала необходимо разобрать всю базовую систему, обезжирить поверхности и всё подготовить.

Разборка происходит не полная, а снимаются только вычислительные модули с радиаторами. Всё это разбирается, отмывается, чтобы в дальнейшем эти платы облачить в водоблок и бэкплейт.

После того, как всё подготовлено можно приступать к сборке. Сначала на бекплейт укладывается плата, затем вдоль по линии чипов укладываются термопрокладки толщиной около 1 мм. Сверху уже монтируется водоблок и всё стягивается вместе винтами сквозь штатные отверстия в печатной плате. Тут самое главное не перетянуть и соблюдать последовательность протяжки, чтобы конструкция не перекосилась и часть чипов не осталась бы без охлаждения. Поэтому важно не торопиться, а делать всё аккуратно.

Когда все три платы собраны с водоблоками, можно уже монтировать коллектор. Также нужно аккуратно разместить прокладки, чтобы всё совпадало и не было перекосов. Качество изготовления всех элементов отличное и все отверстия идеально совпадают, но нужно лишь быть внимательным и не торопиться, чтобы не повредить прокладки и не собрать криво, иначе система может оказаться не герметичной. Страшного в этом ничего нет, но придётся потом пересобрать.

Сама конструкция майнера очень удачна и все силовые элементы находятся сверху, водоблок абсолютно герметичный, если его не вскрывали. Если же будет течь по коллектору, то она никак не сможет навредить оборудованию.

Далее последовательно соединяются радиаторы, устанавливается подставка и фитинги на помпу с резервуаром. Затем фитинги устанавливаются на коллектор водоблока. Далее всё соединяется шлангами. Также можно смонтировать датчики температуры, чтобы контролировать нагрев жидкости в системе.

После того, как вся система собрана, нужно залить жидкость в резервуар и прокачать систему, не включая сам майнер. Для этого достаточно просто подключить помпу к 12В. После того, как весь воздух вышел, убедимся, что всё у нас герметично и нигде не подтекает. Только после этого можно уже включать майнер и переходить к тестированию.

Тестирование

Характеристики системы известны, но не совсем пока понятно то, что мы собирались этим улучшить. Вот вводные данные. У нас есть температура чипов в 72℃ и шум 75 дБ. Слушать такой свист 24/7 просто невозможно. Хочется поскорее убежать от него или выключить этот раздражитель. Разговаривать рядом можно только громко, чтобы услышать собеседника, а мы бы планировали ещё в этом помещении заниматься другими делами, и чтобы шум весь был фоном.

Нам уже известно, что помпа на максимальных оборотах вполне тихая и шумит всего на 31,5 дБ. Для эффективной работы можно ограничится значением в 75-80% от максимума. Это же справедливо для вентиляторов. Они максимально развивают скорость в 1800 об/мин. Шум от девяти устройств на максимуме составляет 40,8 дБ с расстояния 1 м. Это уже на грани комфорта, поэтому их скорость можно будет снизить, не потеряв в эффективности потому, что больше здесь решает помпа. А радиаторы очень крупные и пока они прогреются пройдёт много времени.

Кроме этого, медь легко отводит тепло и сами радиаторы практически соответствуют температуре проходящей через них жидкости. В любом случае получается большая свобода для регулировок, которые приводят к настройкам эффективности работы системы.

Стоит также учитывать, что в контуре всё взаимосвязано. Не всегда можно добиться максимальной эффективности на высоких скоростях потому, что жидкость просто не будет успевать взять тепло и передать его радиаторам, а поэтому важна ещё настройка и наиболее оптимальными значениями как раз являются 75-80% от максимума.

По результатам замеров после доведения системы до сбалансированного состояния мы получили общий уровень шума 35,7 дБ на расстоянии 1 м, а температура самого горячего чипа составила 53℃. Частоту удалось поднять с 800 до 850 мГц, что обеспечило дополнительную прибавку в 5 Th/s.

Заключение

Как и следовало ожидать смена охлаждения принесла свои результаты. Удалось не только заметно снизить уровень шума, но и повысить эффективность охлаждения. Также появилось несколько неочевидных плюсов. Например, можно очистить радиаторы, не выключая саму систему. Однако, основным преимуществом является всё же снижение температуры на 20℃. Такой результат удалось получить из-за лучшего теплоотвода водоблоков. В стоковой сборке радиаторы небольшие и рассчитаны на продув мощного вентилятора, который создаёт сильный поток. Это обеспечивает повышенный уровень шума, а при использовании СЖО можно использовать более тихие вентиляторы. Кроме этого, систему можно гибко конфигурировать. Например, добавлять в контур больше радиаторов и тем самым ещё повысить эффективность охлаждения. Также возможно управлять скоростью вентиляторов и работой помпы, которая даже на максимальной скорости работает практически бесшумно. В целом получился отличный результат, которого добиться может каждый, используя такие же компоненты и вся процедура не занимает много времени, а конечная стоимость значительно ниже самого устройства и с лихвой окупит любой ремонт от перегрева чипов и других компонентов.

Выражаем большую благодарность компании EvoPC за предоставленное оборудование.

Выражаем отдельную благодарность за помощь в подготовке материала Алексею Аванесову aKa Поршень.

Похожие новости из раздела:

• Гайд по установке внешнего блока питания на ASIC майнер Bitfury B8
• Обзор комплекта кастомного водяного охлаждения Evo Kit 360 — Intel
• EVGA представили GeForce GTX 1080 Ti K|NGP|N Hydro Copper
• Обзор и тест блока питания DeepCool PQ1000M