Jak chłodzić karty graficzne przy użyciu bloków wodnych

Prezentujemy Wam kolejny artykuł z serii poświęconej miningowi kryptowalut, którą tworzymy wspólnie z firmą Unlimited. Na początku września opisywaliśmy eksperyment, w którym naukowcy z Olsztyna próbowali odzyskać energię z koparek kryptowalut. W dzisiejszym tekście opiszemy jak chłodzić karty graficzne za pomocą bloków wodnych.

Granice krzemu

Ktokolwiek samodzielnie składał swojego ”peceta” albo inwestował w koparki kryptowalut, dobrze wie, że jednym z droższych elementów tego typu inwestycji jest cena kart graficznych. Tanie karty nie są zbyt wydajne, a te wydajniejsze nie należą do najtańszych. I co ciekawe, im wyżej szybuje ich cena, tym parametry zdają się rosnąć w nieco wolniejszym tempie. Wiąże się to z faktem, że technologia produkcji kart graficznych opiera się na wykorzystaniu krzemu jako przewodnika. A krzem, jak każdy inny pierwiastek, ma swoje ograniczenia. My zaś, jak się zdaje, zaczęliśmy powoli docierać do granic jego wydajności.

Od jakiegoś czasu producenci kart graficznych stawiają czoła problemowi odbioru energii cieplnej właśnie za sprawą zbliżania się do fizycznych ograniczeń używanego surowca. Próbuje się obejść ten problem podnosząc częstotliwość taktowania, ale efektem ubocznym tego procesu są znaczne przyrosty temperatur w układach. Sprawia to, że kluczowym elementem dla poprawnego funkcjonowania kolejnych generacji kart graficznych staje się odpowiednio wydajny układ chłodzenia. Niesprawny albo niedostatecznie wydajny układ chłodzenia może powodować pojawianie się licznych błędów obliczeniowych, a także wiązać się ze spadkiem żywotności całego sprzętu. Często zdarza się, że na skutek ciągłej pracy kart graficznych w złych warunkach dochodzi do samoistnego wytopienia się dużych ilości termopadów. Jest to niepokojąca tendencja, zwłaszcza w dobie globalnego ocieplenia, nieprawdaż?

Odpowiedzią na wyzwania i bolączki wskazane w poprzednim akapicie zdaje się być innowacyjny system implementacji tanich bloków wodnych w kartach graficznych wykorzystywanych w górnictwie cyfrowym. Mowa tu zwłaszcza o jednostkach mających największe problemy z chłodzeniem. Pierwsze badania wykazały, że zamiana czynnika chłodzącego jakim jest powietrze na roztwory wodne może znacznie przyczynić się do wzrostu wydajności chłodniczej. Skoro wiemy, że woda sto razy lepiej od powietrza przewodzi ciepło, to dlaczego mielibyśmy tego nie wykorzystać?

Zarabiać i oszczędzać

Niewątpliwą korzyścią płynącą z zastosowania bloków wodnych w miningu kryptowalut jest możliwość odzyskiwania energii cieplnej i wykorzystaniu jej do innych celów. Mowa tu przede wszystkim o wsparciu centralnego ogrzewania oraz dogrzewaniu wody użytkowej. Agregowanie i przekierowywanie ciepła za pomocą urządzeń chłodniczych może mieć zastosowanie zarówno w instalacjach niskotemperaturowych (ogrzewanie podłogowe), jak również w instalacjach ogrzewania wysokotemperaturowego (zwykłe grzejniki, które potrzebują temperatur wyższych niż 35°C). Przy zastosowaniu tego typu rozwiązań chłodzących w naszych koparkach nie będziemy musieli martwić się ogrzewaniem domu, ani też przysłowiową ciepłą wodą w kranie.

Testy i sprzęt

Testy chłodzenia poprzez użycie bloków wodnych przeprowadzono na kartach graficznych RTX a2000, czyli na sprzęcie przeznaczonym do użycia w stacjach roboczych o niskoenergetycznym TDP na poziomie 70W. Zastosowany w nich układ chłodzenia przewidziany przez producenta nie jest zbyt wydajny. Problemy z jakimi mogą borykać się użytkownicy kart graficznych RTX a2000 pojawiają się w ich pracy ciągłej przy wysokich temperaturach otoczenia. Już w pierwszych fazach testu zauważono bardzo szybkie tempo wytapiania się termoodpadów. Po zmodernizowaniu układu chłodzenia i zastosowaniu bloków wodnych uzyskano dużo lepsze parametry mocy obliczeniowej. Hashrate wzrósł o 3,53 MH. Temperatura pamięci spadła o 20°C, a temperatura działająca na rdzeń zmniejszyła się o 16°C przy podniesieniu częstotliwości taktowania o 1200MH. Uzyskano tym samym możliwość odzysku ciepła i ewentualnego zagospodarowania go na przykład w gospodarstwie domowym.

Skala oszczędności

Biorąc pod uwagę stosunek ilości energii elektrycznej pobieranej z sieci przez karty wraz z platformą do ilości ciepła, jakie udało się odzyskać z samych tylko kart poprzez bloki wodne, można ostrożnie oszacować sprawność całego procesu na poziomie 70%, a więc niemal ¾ ciepła wydzielanego przez instalację można odzyskać i użyć go do dogrzania wody lub ocieplenia domu. Wynik mówi sam za siebie, zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę, że skala oszczędności może wzrosnąć między innymi poprzez zmniejszenie strat na tranzytach ciepła między blokiem a chłodnicą lub wymiennikiem, a także dzięki wnioskom wyciągniętym z pierwszych testów i bazującej na nich lepszej kalibracji przepływu i chłodnicy. Oszczędności, here we go!

Wtórne wykorzystanie efektów ubocznych procesu miningu cyfrowych aktywów nie tylko przyczynia się do poprawienia naszej sytuacji finansowej, ale również zdejmuje część energetycznego obciążenia z barków całej planety. Jest to szczególnie istotne teraz, kiedy stoimy u progu kryzysu klimatycznego z jednej strony, z drugiej zaś w momencie bessy na rynku kryptowalut. Dokładne wyliczenie oszczędności w chwili, gdy ceny energii rosną drastycznie nie jest do końca możliwe, niemniej wraz z drożejącymi stawkami za prąd zaoszczędzone w ten sposób i dobrze zużytkowane 70% ciepła będzie tylko zyskiwało na wartości. Pozwala nam to z optymizmem spoglądać w przyszłość i liczyć, że lada moment tego typu rozwiązania staną się standardem w branży.

Jeśli jesteście zainteresowani miningiem kryptowalut, szukacie informacji o koparkach, chcecie takową zakupić lub oddać do serwisu, to zapraszamy serdecznie do odwiedzenia oficjalnej strony internetowej firmy Unlimited.