Как домашний сервер нагревает воду и экономит электричество

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.

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.

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:

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.

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.

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.

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.

Источник: блог компании RUVDS. Заказывайте быстрые и надёжные VDS/VPS серверы в аренду на нашем сайте 🚀

#серверы #экономия #лайфхаки #лонг #лонгрид #ruvds