Домашний сервер — крайне полезная вещь в хозяйстве. И не только в качестве вычислительной машины, но и как источник тепла. Неспроста коты так любят полежать рядом с компьютером.
Кроме обогрева комнаты, сервер может также подогревать воду для дома и даже обогревать бассейн, хотя в последнем случае понадобится скорее маленький мейнфрейм.
▍ Обогрев помещений
Терморегуляция в комнате — пожалуй, самый банальный вариант использования домашнего сервера. Но для начала стоит определиться, о чём вообще речь. Разумеется, для обогрева комнаты или квартиры не годится сервер из одноплатника или мини-ПК в маленьком корпусе. Хотя они хорошо нагреваются под нагрузкой (например, Raspberry Pi 4 легко нагревается до 80 °С), но их мощность и размер корпуса слишком маленькие, чтобы обогревать значительный объём окружающего воздуха.
Как известно из школьного курса физики, теплообмен между корпусом ПК и окружающим воздухом происходит преимущественно двумя способами: конвекция и радиация (тепловое излучение).
Конвекция — это перенос тепла посредством движения жидкости или газа. Воздух нагревается, проходя через корпус ПК, и выпускается наружу, отдавая тепло окружающей среде.
Тепловое излучение — теплообмен через электромагнитное излучение (ЭМИ). Тепловое излучение распространяется даже без материи в вакууме. В нашем случае тёплый прибор (компьютер) через фотоны электромагнитных волн нагревает окружающий воздух, стены, мебель и другие объекты примерно так же, как Солнце нагревает окружающие планеты.
Одноплатникам обычно хватает пассивного охлаждения. Там нет вентилятора, который гоняет горячий воздух по помещению. Поскольку конвекция практически отсутствует, остаётся лишь тепловое излучение от маленькой поверхности корпуса. Этого явно недостаточно для обогрева помещения, а иногда даже для охлаждения самого мини-компьютера, который может перегреться и зависнуть под большой нагрузкой.
Нам нужна более мощная машина, с большим корпусом и хорошими вентиляторами, которые обеспечат хорошее движение (вентиляцию) тёплого воздуха по квартире.
▍ Домашний ПК в серверной стойке
Неплохой вариант для мощного термоэлемента в квартире — производительный десктоп или домашний сервер в корпусе 2U.
Монтаж игрового или рабочего ПК в серверную стойку экономит пространство, поскольку все комплектующие помещаются там более компактно, включая UPS, маршрутизатор и проч.
По ссылке опубликована инструкция, как перемонтировать стандартный игровой/рабочий ПК в серверную стойку 2U. В данном случае использовались следующие комплектующие:
- корпус 2U Mini ITX от MyElectronics;
- процессор Intel i5-13400 (в большинстве задач аналогичен 12600K);
- материнская плата ASRock Z790M-ITX WiFi;
- память CORSAIR Vengeance DDR5-5200 с XMP;
- блок питания LIAN LI SP 750 SFX;
- PNY Nvidia RTX A2000 12GB graphics card;
- вентиляторы для системного блока be quiet! Pure Wings 80 мм BL044 отлично разгонят горячий воздух по тому помещению, которое нуждается в обогреве:В серверной стойке 2U ещё остаётся место для пяти накопителей 2,5" SSD или HDD
- вентилятор для процессора Noctua NH-L9i-17xx;
- аудиоразъём 3,5 мм Keystone;
- аудиокабель Nanxudyj 3,5 мм 1ft;
- NVMe SSD KIOXIA XG8.
Кроме стандартной серверной стойки, домашний сервер помещается в столик из IKEA, который идеально подходит по габаритам (19 дюймов между ножками), хотя ваша жена или девушка может быть не очень довольна такому апгрейду комнатной мебели.
Если вы смотрите канал Linus Tech Tips, то можете вспомнить проект осени 2021 года по перемещению системного блока ПК из комнаты в серверный шкаф 4U в подвале, с удлинителями USB до 200 м и проч.
В таком большом объёме с размещением комплектующих вообще не возникает проблем. Там уже другие сложности: корпус настолько большой, что внутри него не все кабели достают куда надо.
▍ Бесплатный подогрев воды
Ещё одна польза от домашнего сервера — бесплатный подогрев воды. Например, британская компания Heata разрабатывает инновационные теплообменники, которые нагревают воду, забирая тепло от сервера. Так называемые «тепломосты» (thermal bridge) в связке с проприетарными серверами устанавливаются на баллонах с водой диаметром 450 мм, которые выполняют роль бойлера. Установка сервера и баллона с водой в квартире клиента занимает 30 минут.
Вообще, подобные серверы с подогревателями воды логично устанавливать в больших дата-центрах, чтобы обеспечить водой целый городской район, как ТЭЦ с централизованным горячим водоснабжением в Восточной Европе. Один большой дата-центр может подогревать воду для 11 000 домов, как дата-центр Facebook* в Дании.
*Владеющая им Meta запрещена в России как экстремистская.
Но есть и другой вариант — разносить серверы по домам местных жителей. И подогревать воду прямо на месте. Выходит такое «распределённое облако», которое получает из центра вычислительные задания и отправляет обратно результат по своему каналу 4G (как проекты распределённых вычислений типа Folding@Home). А вдобавок ещё подогревает клиенту воду.
Пока это лишь концептуальный проект (патент GB2576035B). Жители Великобритании могут подать заявку на участие в эксперименте. По контракту фирма обязуется обеспечить бесплатный нагрев воды клиенту на 4,8 кВт·ч в сутки (минимум 2,5 кВт·ч). На каждый баллон устанавливается отдельный энергосчётчик, а компания сама оплачивает электроэнергию для своего сервера.
В будущем такие технологии могут стать более распространёнными с целью энергосбережения. Возможно, подобный теплообменник можно изготовить самостоятельно для своего дома, если у вас найдётся серверов на пару киловатт, чтобы нагревать баллон с водой.
▍ Маленький мейнфрейм для обогрева бассейна
Похожую бизнес-модель реализует стартап Deep Green, который раздаёт клиентам небольшие мейнфреймы размером со стиральную машину, чтобы клиенты охлаждали эти компьютеры под нагрузкой (этот конкретный сервер обсчитывает задачи машинного обучения и AI, что можно понять по видеокартам на фотографии).
На эту программу уже подписались семь общественных бассейнов в Великобритании. Все они получают от Deep Green компенсацию за дополнительный расход электроэнергии.
Сами компьютеры используют жидкостное охлаждение минеральным маслом, и их мощности достаточно, чтобы через теплообменники поддерживать температуру воды в бассейне на уровне 30 °С в течение 60% времени.
Обычно охлаждение серверов составляет от 30 до 50% от общего потребления энергии дата-центра. А стартап Deep Green получает это бесплатно. Их распределённая сеть серверов (edge cloud) охватывает 1500 общественных мест в городах страны. Такую сеть можно использовать для CDN или других инфраструктурных проектов. Хостинг там на 50% дешевле, чем AWS.
В свою очередь, клиенты получают бесплатное тепло, что для них ещё более ценный подарок, поскольку у них счета за электричество приближаются к €100 тыс. в год. Обогрев среднего 25-метрового бассейна стоит £7000 в месяц. В том числе из-за выросших цен с 2019 года в Великобритании закрылось 65 бассейнов, пишет BBC. Тут есть возможность серьёзно сэкономить. Взаимовыгодная сделка.
Кстати, это интересный лайфхак для владельцев домов с бассейном.
▍ Экономия электроэнергии
Весь смысл подогрева воды/теплоносителя и обогрева помещений в зимнее время от сервера — экономия электроэнергии, и только. Во многих странах нет центрального отопления, и им приходится использовать электрические обогреватели, а это существенные расходы: в европейских странах это минимум 100–150 евро в месяц в зимнее время (а летом в жарких странах столько же потребляют кондиционеры).
Поэтому использование «бесплатного» тепла от сервера позволяет здорово сэкономить. Но это не значит, что мы должны форсировать CPU и GPU на максимальную мощность ради отопления квартиры. Совсем наоборот. Энергопотребление сервера нужно максимально снижать. Например, вот простой скрипт для энергосбережения сервера, который автоматически переводит его в спящий режим при отсутствии текущих задач.
Суть в том, что сервер всё равно простаивает бóльшую часть времени, так что можно будить его только по мере надобности (когда надо сделать бэкап или запустить Plex). Технически это реализуется через Wake on LAN с одноплатника, на котором крутится Home Assistant в режиме 24/7.
Один простой скрипт уменьшает энергопотребление сервера/десктопа в неактивном режиме с 43 (idle) до 4 Вт (sleep).
В общем, несколько полезных лайфхаков, чтобы выжить в наше непростое время.
Telegram-канал с розыгрышами призов, новостями IT и постами о ретроиграх ????️
Комментарии (41)
face86
12.04.2023 09:48+6В северных странах можно греть не только воду, но и входящий с улицы холодный воздух перед подачей в помещение. Это даже проще организовать, чем нагрев воды
M_AJ
12.04.2023 09:48Это даже проще организовать, чем нагрев воды
Не думаю, потому что слишком холодный воздух не подойдет, в процессе нагревания сервером уличного холодного воздуха будет смещаться точка росы, что приведет к тому, что внутри сервера начнет образовываться конденсат. Те у кого изнашивались уплотнители на окнах, поймут.
Paging
12.04.2023 09:48+4Только вы немножко перепутали и холодный воздух на теплых элементах конденсироваться не будет, точка смещается ровно в противоположную сторону.
M_AJ
12.04.2023 09:48Это если прогретый воздух будет удаляться достаточно быстро, чтобы не встречаться с холодным и не конденсироваться при встрече в каком-нибудь подходящем для этого месте.Хотя если тянуть его как пылесосом, то наверное должно быть ОК. Хотя с другой стороны, нужно ещё как-то оставаться в пределах рабочих температур железок, особенно электролитических конденсатора. И охлаждение БП опять же толкает воздух внутрь, а не "протягивает". В общем, все равно не вижу тут каких-то больших плюсов воздуха перед жидкостью.
Javian
12.04.2023 09:48+4cерверы в столиках IKEA LACK
Это явно просто хранение.
molnij
12.04.2023 09:48+1Кстати, пробовал. По крайней мере продаваемые в россии неидеально подходили по габаритам, приходилось колхозить. Плюс ограниченная глубина - не любой серверный корпус влезет, а городить два - это надо сильно много лишнего места иметь. Имхо - как забавный вариант для фоточек - потянет, но для мало-мальски вменяемого решения проще мини-стойку найти, хоть открытую, хоть закрытую
RinatMambetov
12.04.2023 09:48Было бы классно, если бы это начали применять в России! Хотя бы в дата центрах
venanen
12.04.2023 09:48+1А что, идея.
Строим рядом с датацентром бассейн (можно открытый), воду греем серверами, получаем деньги за вход, повышаем прибыль. Удобно вроде как.
Alexsey
12.04.2023 09:48+4И по сути переизобретаем пруд-охладитель АЭС :)
Javian
12.04.2023 09:48+2Разводим рыбу и продаем.
DaneSoul
12.04.2023 09:48+7Ага, потом к рыбе строим ресторан, чтобы продавать не в сыром виде, далее к ресторану добавляем гостинцу, и через 10-20 лет все забывают что вот весь этот производственно-торгово-развлекательный мега-комплекс на нескольких гектарах площади строился всего лишь чтобы сервера эффективней охлаждать =)
avdosev
12.04.2023 09:48У яндекса вроде уже был опыт в подобных делах в Финляндии, кажется. И они даже рассказывали почему это невозможно в россии.
Akr0n
12.04.2023 09:48+2В криптостолице России - Иркутске - давно уже некоторые отапливаются майнинг-фермами в частных домах. Двойная выгода.
Jury_78
12.04.2023 09:48В нашем случае тёплый прибор (компьютер) через фотоны электромагнитных волн нагревает окружающий воздух
Чтоб это работало надо иметь температуру пару тысяч градусов. :) В ПК работает теплопроводность от радиатора к воздуху.
Readme
12.04.2023 09:48Не совсем так, для передачи энергии излучением достаточно просто разности температур и способности поглощать определённые длины волн. Все тела излучают (см. Закон Стефана — Больцмана), и примерно пропорционально
~T⁴, но другое дело, что входящие и исходящие потоки могут быть равны.Но да, от проца до радиатора ПК больше тепла передаётся теплопроводностью, а от радиатора воздуху — конвекцией.
Jury_78
12.04.2023 09:48пропорционально
~T⁴Да, это и имел ввиду. При низких температурах баланс буден не на стороне излучения.
akurilov
12.04.2023 09:48Только пропорционально не Т, а 4-й степени Т. Если температура выше в 2 раза, то мощность излучения выше в 16 раз.
Jury_78
12.04.2023 09:48Только пропорционально не Т, а 4-й степени Т
Не надо ломится в открытую дверь. Тут так и написано.
Readme
12.04.2023 09:48Да, вот только не стоит забывать, что отсчёт у нас идёт от абсолютного нуля 0K (-273°C), поэтому радиатор 90°C излучает сильнее радиатора 20°C всего в
((273+90)÷(273+20))⁴ ~ 2.3раза сильнее.
nikolz
12.04.2023 09:48+2Полагаю, что фишка не в экономии на нагреве воды владельцами бассейнов, а в получении бесплатного места размещения серверов и дополнительных лимитов на электроэнергию владельцами серверов. Но как обычно, о том, где деньги лежат, знают избранные.
Darth_Anjan
Чтобы греть воду, при этом эффективно отводя тепло, необходима существенная разница температур теплоносителя и охлаждаемой поверхности. Сомневаюсь, что кому-то нужен бойлер, который только до 50 градусов (и это ещё оптимистично) греет.
Ну и не ясно что делать, когда бойлер нагреется выше температуры сервера ????
mpa4b
После 50 градусов от сервера воду можно догреть обычными способами. Всё равно же экономия будет.
nkormakov
50° - это уже даже душ не примешь, надо разбавлять с холодной, 60° - это уже ожоги. Другой вопрос, что при 50° может не происходить дезинфекция резервуара, вот это и правда плохо.
В качестве решения догрева - можно поставить проточный нагреватель, который будет "догонять" температуру, но хватит ли 10 секунд для дезинфекции - вопрос открытый.
mpa4b
Раз в месяц в резервуар можно вылить полбутылки белизны и потом пару раз его слить, разве этого недостаточно?
nkormakov
Раз в месяц можно и сервер выключить и догреть встроенным нагревательным элементом, после чего слить половину (или меньше) и включить сервер, но это все даунтайм и дополнительные действия
SergeyMax
Основной вопрос тут в том, как продезинфицировать все 20 километров труб до вашего резервуара)
nkormakov
Это не проблема, если вода не стоячая, к тому же водоподготовка должна быть.
vvzvlad
Эм. Емкость бойлера сколько, 50 литров? Вам не хватит 50 литров воды чтобы нормально помыться. Поэтому в бойлерах вода греется до 90, а потом разбавляется холодной, чтобы получить в 2-3 раза больше воды
SergeyMax
Я как-то мерял по счётчикам, у меня получилось 19 литров на помыться.
vvzvlad
Можно полотенцем обтереться, еще меньше будет. Я в походе пробовал, хватает и 5 литров, если краник постоянно закручивать, когда не нужна вода.
Но если мы говорим о бойлере дома, то подразумеваем "нормально принять душ/ванну", зачастую еще и паре человек. И не заморачиваться еще на "ой, ты посуду помыл, давай час подождем пока нагреется". И вот на это 50 литров кипятка уже маловато.
Плюс, еще такой фактор: бойлер — он не бочка на даче, из которой вода выливается. У бойлера подпор холодной водой, которая замещает горячую, и с ней частично перемешивается. Так что к концу бойлера вода будет уже не 90, а 70, а ваши 50 превратятся в 30.
SergeyMax
К чему это многословие про какое-то полотенце? Я просто поделился опытом: посмотрел показания счётчика горячей воды до и после душа.
nkormakov
Я не видел таких бойлеров - у всех термостат где-то в районе 70 отключается совсем, плюс 50 литров - это достаточно много воды, минут на 5 точно хватит, но ванну не наберешь, да. Впрочем с бойлером обычного объема о ванне мечтать и не приходится независимо от его температуры.
hokum13
Ну поставьте по середине холодильник или элемент Пельтье для повышения дельты. В обычной серверной ведь именно так делается, только тепло с кондиционера сбрасывается в атмосферу.
vvzvlad
У пельтье кпд так себе, вы на 1втч еще 1втч потратите на электричество. Оно, конечно, все равно нагреет воду, но чет система превращается из "греем дармовым теплом" в "наполовину греем дармовым теплом, а наполовину электричеством из розетки"
hokum13
И да, и нет.
Если мы будем потреблять больше тепла, чем выделяет сервер, то нам в любом случае понадобится подогревать воду кипятильником до нужной температуры.
Если мы будем потреблять меньше тепла, чем выделяет сервер, то значит, что система рассчитана не оптимально и сервер будет работать не в полную мощность.
Так что это изначально задача "наполовину греем теплом, за которое заплатил кто-то другой".
kahi4
Тепловой насос сильно поможет. Зимой он греет воду до 60 от ледяного воздуха на улице, 50 градусов эффективно догреть до 60 вообще запросто.
Kanut
Ну у меня например отопление работает на 25-30. То есть 50 вполне себе пойдёт.
Плюс если мы говорим о воде для душа или там крана на кухне, то там комфортная температура 40-45. То есть тоже пойдёт.