Охлаждение ASIC-майнеров в 2026 году: воздушное, водяное и иммерсионное

Как ASIC выделяет тепло и какие параметры нужны для расчёта охлаждения

Электрическая мощность и тепловая нагрузка ASIC

Электрическая мощность ASIC на стене — практически вся его тепловая нагрузка. Для первого инженерного приближения power on wall конкретной модели можно использовать как ориентир тепловой нагрузки, которую должна удалить площадка.

Не стоит использовать псевдоточные коэффициенты вроде «99,9% энергии переходит в тепло» — производитель указывает мощность устройства на стене, и повторный учёт потерь блока питания поверх этой цифры избыточен.

Сто устройств нельзя считать по «среднему ASIC 3–6 кВт», если известна конкретная модель. Базовый принцип расчёта:

Какие данные брать из datasheet производителя

Проектирование системы охлаждения начинается с datasheet конкретной модели, а не с общих ориентиров по типу охлаждения. Из спецификации нужны:

Три примера показывают, насколько параметры различаются даже в одной линейке производителя.

Bitmain Antminer S21 Pro (air) — 234 TH/s, типичная мощность на стене 3510 Вт при 25°C входящего воздуха, официальный рабочий диапазон −20…45°C.

Bitmain Antminer S21 XP Hyd (hydro) — 473 TH/s, 5676 Вт, температура теплоносителя на входе 20–50°C, расход 8–10 л/мин, давление ≤3,5 bar.

Bitmain Antminer S21 Imm (immersion) — режимы NEM/HEM, мощность 3824/5569 Вт, температура масла на входе 30–55°C, расход около 1 м³/ч на устройство (источник: Bitmain).

Почему универсальной «рабочей температуры ASIC» нет

Единой нормы вроде «ASIC должен работать при 60–75°C» не существует — производитель задаёт разные температурные параметры для разных точек системы.

Inlet air temperature — температура воздуха на входе в устройство для воздушных моделей. Coolant inlet — температура теплоносителя на входе для Hydro-моделей. Board/chip temperature — температура платы или чипа внутри устройства. PSU temperature — температура блока питания. Alarm/shutdown thresholds — пороги предупреждения и аварийного отключения, заданные производителем для конкретной модели.

Эти параметры не взаимозаменяемы и не сводятся к одному числу для всех моделей ASIC.

Как работает воздушное охлаждение ASIC

Воздушное охлаждение — полноценная заводская архитектура современных асик-майнеров, а не устаревшая технология. Воздушное охлаждение остаётся широко распространённой заводской архитектурой ASIC: актуальные линейки Bitmain, MicroBT и других производителей продолжают включать air-cooled модели.

Штатное воздушное охлаждение

Штатная воздушная система асика состоит из вентиляторов, радиатора и воздушного тракта. Вентиляторы прогоняют воздух через радиатор, который отводит тепло от вычислительных плат. Воздух поступает с одной стороны устройства и выходит с другой, нагретым.

Эффективность воздушного охлаждения зависит от температуры входящего воздуха (inlet air) — чем она выше, тем меньше запас по теплоотводу у оборудования для майнинга. Вентиляторы создают шум: например, Bitmain Antminer S21 Pro при паспортных условиях эксплуатации создаёт шум 76 dBA (источник: Bitmain).

Воздушный тракт также взаимодействует с пылью — фильтрация и накопление пыли на радиаторе влияют на эффективность теплоотвода со временем.

Hot aisle / cold aisle и борьба с рециркуляцией

Холодная сторона (cold aisle) — зона, откуда ASIC забирает воздух для охлаждения. Горячая сторона (hot aisle) — зона, куда устройство выбрасывает нагретый воздух после прохождения через радиатор.

Смешивание холодного и горячего потоков ухудшает охлаждение: если нагретый воздух возвращается на вход соседнего асик-майнера, температура на входе растёт, и запас по теплоотводу снижается для всего ряда оборудования.

Разделение притока и выброса воздуха — базовый принцип организации воздушного тракта на площадке. Контроль давления и пути воздуха предотвращает рециркуляцию нагретого потока и поддерживает равномерную температуру на входе у всего ряда ASIC.

Как рассчитывается расход воздуха

Расчёт расхода воздуха для охлаждения парка ASIC строится на уравнении теплового баланса:

Q — тепловая нагрузка, которую нужно отвести, в киловаттах. ρ — плотность воздуха, кг/м³. cp — удельная теплоёмкость воздуха, кДж/(кг·°C). V̇ — объёмный расход воздуха, м³/с. ΔT — допустимый нагрев воздуха между входом и выходом, °C.

Формула показывает: для отвода заданной тепловой нагрузки требуется либо больший расход воздуха, либо больший допустимый перепад температуры между притоком и выбросом.

Иллюстративный пример (цифры условные, не паспортные данные конкретной модели): для парка с тепловой нагрузкой 100 кВт при допустимом нагреве воздуха ΔT = 10°C и стандартной плотности и теплоёмкости воздуха требуемый объёмный расход составит порядка 8,3 м³/с. Точный расход для конкретного проекта рассчитывается по фактической тепловой нагрузке парка и выбранному ΔT.

При необходимости результат в м³/с или м³/ч можно перевести в CFM (кубические футы в минуту) для сопоставления с характеристиками зарубежного оборудования — но сам расчёт нужно вести в одной системе величин, не смешивая кВт, БТЕ/ч, °C, °F и CFM в одной формуле.

Фильтрация, влажность и free cooling

Фильтрация воздуха защищает оборудование для майнинга от пыли, но создаёт дополнительное сопротивление воздушному потоку — это нужно учитывать при подборе вентиляторов и расчёте давления в тракте.

Высокая влажность сама по себе не означает конденсат на оборудовании. Критичным параметром является точка росы (dew point): конденсация возникает, если температура поверхности оборудования опускается ниже точки росы поступающего воздуха. Требование non-condensing в спецификации производителя связано именно с этим.

Для воздушной системы free cooling означает использование подходящего наружного воздуха для отвода тепла без компрессорного холодильного цикла. Вентиляторы, фильтрация, заслонки и автоматика при этом продолжают работать. В жидкостных системах аналогичную задачу может выполнять water-side economization или dry cooler.

Продолжительность периода, когда free cooling доступен, зависит от конкретного климата площадки и допустимого диапазона входящего воздуха у выбранной модели ASIC. Универсальные цифры вроде «5–7 месяцев для Москвы» без климатического расчёта для конкретной площадки использовать нельзя.

Как работает Hydro-охлаждение (водяное охлаждение) ASIC

Hydro-охлаждение ASIC начинается со спецификации производителя, а не с выбора «воды и насоса». Заводская Hydro-модель задаёт конкретные требования к теплоносителю, температуре, расходу и давлению — и эти требования отличаются даже внутри одной линейки одного производителя.

Factory Hydro: чем он отличается от переделанного air ASIC

Заводской Hydro-асик использует cold plate (водоблок), закреплённый непосредственно на вычислительных платах, и закрытый жидкостный тракт вместо вентиляторов и радиатора. Теплоноситель проходит через cold plate, забирает тепло от чипов и выводит его за пределы устройства по замкнутому контуру.

Современные линейки Bitmain и MicroBT включают отдельные заводские Hydro-модели — это не воздушный ASIC с установленным сторонним водоблоком, а изначально спроектированное производителем оборудование. MicroBT дополнительно публикует официальный Hydro-Cooling Operation Guide для семейств M53/M63 и других моделей (источник: MicroBT).

Температура, расход и давление теплоносителя

Bitmain Antminer S21 XP Hyd задаёт: температура теплоносителя на входе 20–50°C, расход 8–10 л/мин, давление не более 3,5 bar. Производитель допускает antifreeze, pure water и deionized water — каждый вариант со своими требованиями к pH и электропроводности (источник: Bitmain).

Отсюда следует принцип: теплоноситель нельзя выбирать «для Hydro вообще» — проверяется manual конкретной модели ASIC.

Какая жидкость используется в Hydro

Выбор теплоносителя для Hydro-оборудования определяется требованиями конкретной модели, а не общим правилом. В спецификациях встречаются:

1. pure water — категория рабочей жидкости в терминологии производителя;
2. deionized water — деионизированная вода;
3. antifreeze — только для моделей, где производитель прямо допускает его использование;
4. water/glycol — смесь воды и гликоля только там, где её допускает производитель; концентрация и режим работы определяются требованиями manual и инженерным проектом.

Для теплоносителя также важны pH, электропроводность (conductivity), коррозионная активность, совместимость с материалами контура (material compatibility) и защита от замерзания (frost protection) для площадок с отрицательными зимними температурами.

Нельзя написать «для Hydro используется смесь 30–50% гликоля» как универсальное правило — как показывают примеры S21 Hyd и S21 XP Hyd, даже соседние модели одного производителя допускают разный состав теплоносителя.

Что входит во внешний Hydro-контур

Внешний контур Hydro-системы устроен как цепочка: ASIC → первичный контур теплоносителя (primary coolant loop) → коллектор, CDU (Coolant Distribution Unit) или теплообменник → вторичный контур (secondary loop) → dry cooler, chiller или другой способ отвода тепла во внешнюю среду.

Конкретная архитектура этой цепочки зависит от масштаба площадки и выбранного оборудования: для небольшого парка возможна более простая схема, для крупного объекта используются CDU и разделение на первичный и вторичный контуры для управляемости и обслуживания.

Как работает иммерсионное охлаждение ASIC

Иммерсионное охлаждение ASIC — это погружение вычислительных плат в диэлектрическую жидкость, которая одновременно контактирует с электроникой и переносит тепло. Заводские иммерсионные модели проектируются производителем для такой эксплуатации с самого начала — это не универсальная надстройка над любым асик-майнером.

Factory Immersion и retrofit — это разные сценарии

Factory immersion — оборудование, изначально спроектированное производителем для погружения в жидкость. Пример такой архитектуры — Bitmain Antminer S21 Imm: производитель указывает режимы NEM/HEM, мощность 3824/5569 Вт, температуру масла на входе 30–55°C и расход около 1 м³/ч на устройство (источник: Bitmain). MicroBT также выпускает отдельные factory immersion модели семейства M56/M66 со специальным руководством по эксплуатации (источник: MicroBT).

Retrofit — погружение обычного воздушного ASIC в диэлектрическую жидкость без заводской иммерсионной архитектуры. Это отдельная инженерная задача, которая требует проверки:

1. совместимости материалов устройства с жидкостью;
2. блока питания (PSU) — рассчитан ли он на погружение;
3. кабелей и разъёмов;
4. уплотнений;
5. подходящей диэлектрической жидкости;
6. прошивки (firmware);
7. режима обслуживания;
8. гарантийных условий производителя.

Retrofit не равен factory immersion даже при визуальном сходстве результата.

Однофазное иммерсионное охлаждение

В однофазной иммерсионной системе диэлектрическая жидкость остаётся жидкостью на всём протяжении цикла (источник: OCP). Жидкость контактирует с платами оборудования для майнинга, забирает тепло и циркулирует — естественной конвекцией или принудительно, с помощью насоса. Далее тепло от жидкости снимает теплообменник, связанный с внешним контуром отвода тепла.

Двухфазное иммерсионное охлаждение

В двухфазной иммерсионной системе диэлектрическая жидкость кипит непосредственно у источника тепла — на платах ASIC (источник: OCP). Пар поднимается, конденсируется на более холодной поверхности конденсатора и возвращается в жидкую фазу обратно в ванну.

Отсутствие насоса для циркуляции диэлектрика внутри двухфазной ванны не означает отсутствия инженерной системы отвода тепла в целом. В зависимости от архитектуры внешний контур может включать теплообменник, насосное оборудование, dry cooler, chiller или другие узлы heat rejection.

Как выбирается диэлектрическая жидкость

Выбор диэлектрической жидкости для иммерсионного охлаждения учитывает набор физических и эксплуатационных свойств, а не только теплопроводность:

1. dielectric strength — электрическая прочность, способность жидкости не проводить ток;
2. viscosity — вязкость, влияющая на циркуляцию;
3. thermal properties — теплоёмкость и теплопроводность;
4. flash/fire properties — температура вспышки и воспламенения;
5. pour point — температура застывания;
6. vapor pressure — давление паров;
7. oxidation stability — стойкость к окислению при длительной эксплуатации;
8. material compatibility — совместимость с материалами компонентов ASIC;
9. service life — расчётный срок службы жидкости;
10. environmental/regulatory status — экологический и регуляторный статус состава.

В однофазных иммерсионных системах встречаются разные классы диэлектрических жидкостей. OCP выделяет синтетические углеводороды, сложные эфиры — природные и синтетические — и фторсодержащие жидкости. В актуальных OCP Immersion Requirements для однофазных систем отдельно указано, что минеральных масел следует избегать; предпочтение отдаётся синтетическим маслам, синтетическим эфирам или обработанным природным эфирам. Ранжировать жидкости только по теплопроводности недостаточно — нужен весь набор параметров под конкретный проект.

Что изменилось после ухода 3M из PFAS manufacturing

3M завершила выход из производства PFAS — пер- и полифторалкильных веществ — в конце 2025 года, включая производство фторированных жидкостей. Поэтому доступность ранее применявшихся фторированных жидкостей 3M, включая продукты семейства Novec, нельзя закладывать в новый проект как данность: необходимо проверять актуального производителя, поставку и спецификацию конкретной жидкости.

Это не означает, что двухфазная иммерсия как технология исчезла. Технология продолжает развиваться — меняются конкретные рабочие жидкости, их экологический статус и цепочки поставок для новых проектов.

Dry cooler, chiller и другие способы сброса тепла: в чём разница

Dry cooler, chiller и evaporative/adiabatic assist — разные способы отвода тепла во внешнюю среду с разной физикой и разным энергопотреблением. Выбор между ними зависит от требуемой температуры теплоносителя и климата площадки, а не от предпочтений.

Dry cooler

Dry cooler — теплообменник, который передаёт тепло от теплоносителя наружному воздуху без холодильного цикла. У этой технологии есть ключевое физическое ограничение: обычный dry cooler не может поддерживать температуру жидкости ниже температуры наружного воздуха без дополнительной испарительной или холодильной ступени.

Поэтому пример вида «на улице +30°C, а жидкость на выходе +20°C» для обычного dry cooler физически недопустим — жидкость может приблизиться к температуре наружного воздуха, но не опуститься ниже неё без дополнительного охлаждения.

Высокотемпературные жидкостные контуры существенно расширяют диапазон условий, при которых free cooling остаётся доступным (free-cooling envelope). ASHRAE в актуальном инженерном подходе к дата-центрам прямо рассматривает высокотемпературные liquid loops как возможность использовать dry cooler без холодильной машины в подходящих климатических условиях (источник: ASHRAE).

Chiller

В наиболее распространённой компрессионной схеме chiller использует парокомпрессионный холодильный цикл: компрессор сжимает хладагент, испаритель забирает тепло у теплоносителя, а конденсатор отдаёт тепло наружной среде. В пределах своего расчётного рабочего диапазона chiller способен поддерживать заданную температуру теплоносителя, в том числе ниже температуры наружного воздуха.

Это решает задачу там, где пассивного или сухого отвода тепла (passive/dry heat rejection) недостаточно для требуемой температуры теплоносителя. Цена такой возможности — дополнительное энергопотребление компрессора и более сложная система в целом.

Evaporative / adiabatic assist

Evaporative и adiabatic assist — промежуточная архитектура между dry cooler и chiller. Испарение воды охлаждает входящий наружный воздух перед теплообменником, что позволяет dry- или hybrid-охладителю работать эффективнее при более высокой наружной температуре.

Эта технология добавляет расход воды и требования к качеству воды (water quality) для системы испарительного увлажнения. Современные hybrid-охладители переключаются между сухим режимом (dry mode) и режимом распыления или адиабатического охлаждения (spray/adiabatic assist) в зависимости от изменения наружных условий.

Как выбрать heat rejection

Выбор способа отвода тепла для площадки ASIC сравнивается по параметрам:

1. design ambient — расчётная наружная температура для проекта;
2. требуемая температура теплоносителя на выходе (required coolant supply);
3. required approach — минимально достижимая разница температур между теплоносителем и наружным воздухом для конкретного оборудования;
4. доступность воды (water availability) — для evaporative/adiabatic решений;
5. климат площадки;
6. уровень шума;
7. CAPEX — капитальные затраты на оборудование;
8. OPEX — эксплуатационные расходы, включая энергопотребление;
9. резервирование — что происходит при отказе одного узла;
10. площадь, доступная под установку оборудования.

Универсальный PUE ни одной из трёх архитектур не назначается — итоговая эффективность зависит от конкретного оборудования, режима эксплуатации и климата площадки.

Как корректно сравнивать Air, Hydro и Immersion

Air, Hydro и Immersion — не ступени одной шкалы «лучше/хуже», а разные инженерные архитектуры с разными требованиями к площадке. Корректное сравнение строится не на одном показателе PUE, а на наборе технических критериев и климатических условий конкретного проекта.

Почему PUE нельзя присвоить типу охлаждения

PUE характеризует энергоэффективность всей измеряемой инфраструктуры дата-центра, а не эффективность одного способа охлаждения.

По ISO/IEC 30134-2:2026 PUE рассчитывается как отношение полного энергопотребления дата-центра за непрерывный 12-месячный период к энергопотреблению IT-оборудования за тот же период: PUE = Total Data Centre Energy / IT Equipment Energy. Для измерения за иной период стандарт использует производный показатель iPUE — interim PUE.

В общее энергопотребление объекта (overhead) могут входить охлаждение, насосы, чиллеры, вентиляторы, потери в системе распределения электропитания, освещение и другие вспомогательные нагрузки.

Поэтому нельзя писать «Air = PUE 1,5, Hydro = 1,15, Immersion = 1,05» — PUE зависит от конкретной реализации всего объекта, а не от одного факта выбора типа охлаждения оборудования для майнинга. Актуальная нормативная база расчёта — вторая редакция ISO/IEC 30134-2:2026, опубликованная в январе 2026 года.

Что сравнивать вместо одного PUE

Как климат площадки влияет на выбор

Климат площадки влияет на выбор архитектуры через конкретные параметры, а не через упрощение «юг, центр или север региона — готовый ответ»:

1. design dry-bulb temperature — расчётная температура наружного воздуха по сухому термометру;
2. влажность;
3. точка росы (dew point);
4. запылённость;
5. высота над уровнем моря (altitude);
6. риск отрицательных температур (freezing risk);
7. доступность воды (availability of water);
8. ограничения по шуму (noise restrictions).

Эти параметры определяют, какой диапазон free cooling доступен для воздушной или Hydro-системы, нужна ли защита теплоносителя от замерзания и насколько ограничен выбор heat rejection для конкретной площадки.

Можно ли использовать тепло ASIC повторно и как выбрать систему под проект

Тепло, которое выделяет ASIC, можно передавать полезному потребителю вместо простого рассеивания в окружающую среду — но целесообразность зависит от температуры теплоносителя, расстояния до потребителя и совпадения графиков нагрузки. Выбор конкретной архитектуры охлаждения завершает чек-лист из технических параметров проекта.

Что такое heat reuse

Вся электроэнергия, потреблённая ASIC, в конечном счёте превращается в тепловую нагрузку, которую система охлаждения должна куда-то передать. Heat reuse — использование этого тепла полезным потребителем вместо простого рассеивания в атмосферу.

Возможные потребители тепла: отопление помещений, подогрев воды, низкотемпературные технологические процессы (low-temperature process heat), теплицы, предварительный подогрев (preheating) в других технологических цепочках.

Почему жидкостный контур удобнее для heat reuse

Утверждение «Hydro всегда выгоднее для heat reuse» неверно — сравнивать нужно конкретный проект, а не тип охлаждения в целом.

Тепло от воздуха низкоплотное, и его сложнее транспортировать на расстояние. Жидкостный контур позволяет передавать тепло через теплообменник более компактно и эффективно. Чем выше полезная температура на выходе системы охлаждения, тем шире варианты прямого использования этого тепла.

DOE отмечает, что более высокая температура выходящего воздуха или воды улучшает потенциал heat reuse; при этом проекту также нужен близко расположенный потребитель тепла и резервный путь отвода тепла на случай, когда потребителю оно временно не требуется (источник: DOE).

IEA отдельно подчёркивает, что использование отходящего тепла нужно оценивать индивидуально для каждой площадки (site by site) с учётом технической осуществимости, экономики, спроса и расстояния до потребителя (источник: IEA).

Чек-лист перед выбором Air / Hydro / Immersion

Итоговый выбор архитектуры охлаждения проверяется по чек-листу из двенадцати вопросов:

1. Какие модели ASIC планируются к размещению?
2. Какова их суммарная power-on-wall нагрузка?
3. Какой cooling type предусмотрен производителем для этих моделей?
4. Какие inlet temperature, flow и pressure задаёт manual производителя?
5. Какой coolant разрешён для выбранной модели?
6. Каковы наружные design conditions площадки?
7. Как будет сбрасываться тепло в самый жаркий расчётный период?
8. Что произойдёт при отказе насоса, вентилятора или heat rejection?
9. Есть ли ограничения по шуму, воде или помещению?
10. Есть ли реальный потребитель отходящего тепла поблизости?
11. Как будет обслуживаться система?
12. Требуется ли дальнейшее масштабирование парка?

Как это связано с размещением ASIC в дата-центре

При размещении ASIC на готовой промышленной площадке владелец не проектирует общую инженерную систему охлаждения объекта самостоятельно — параметры услуги и зона ответственности определяются договором с оператором.

В подтверждённую охлаждающую инфраструктуру дата-центра Geometria в Дзержинске входят горячие и холодные коридоры и вытяжная вентиляция. Для размещения конкретной модели ASIC совместимость оборудования с инфраструктурой площадки проверяется до подключения. Актуальные параметры размещения — на странице дата-центра Geometria.

Разбор технических критериев выбора дата-центра для ASIC — в материале «Дата-центр для майнинга: как выбрать площадку для размещения ASIC».

Заключение

Не существует универсально «лучшего» охлаждения ASIC. Air, Hydro и Immersion — разные инженерные архитектуры, каждая со своими требованиями к оборудованию, теплоносителю и внешней инфраструктуре.

Правильный выбор начинается со спецификации конкретной модели асик-майнера: мощности на стене, допустимой температуры, расхода и типа теплоносителя. Он заканчивается расчётом всей цепочки отвода тепла — от самого устройства до наружной среды или полезного потребителя тепла.

PUE не заменяет этот расчёт и не характеризует тип охлаждения сам по себе — это показатель энергоэффективности всего измеряемого объекта. Универсальных температурных порогов, коэффициентов PUE по архитектуре и количественных границ применимости Air, Hydro или Immersion не существует: каждый параметр проверяется по документации производителя и условиям конкретной площадки.

Если владелец не хочет самостоятельно проектировать и эксплуатировать эту инфраструктуру, альтернативой становится размещение ASIC на готовой промышленной площадке.