Тепловой расчёт — Deep Station One

1. Тепловой бюджет (TDP)

Компонент	Конфиг A (1 GPU)	Конфиг B (2 GPU)	Конфиг C (MAX)
CPU (EPYC 7543P)	1× = 225 W	1× = 225 W	2× = 450 W
RTX 4090 48GB	1× = 450 W	2× = 900 W	4× = 1 800 W
RAM, чипсет, VRM, SSD	~50 W	~50 W	~80 W
Итого TDP	~725 W	~1 175 W	~2 330 W

Конфиг A/B: до 1 200 W. Конфиг C: до 2 400 W (с запасом).

2. Параметры масла

Белое минеральное масло (вазелиновое), вязкость 10–15 cSt при 40°C.

Параметр	Значение
Плотность (ρ)	850 кг/м³
Удельная теплоёмкость (cₚ)	2.0 кДж/(кг·К)
Вязкость при 40°C	10–15 cSt
Вязкость при 60°C	~5–8 cSt (снижается!)
Теплопроводность	0.13 Вт/(м·К)

3. Расчёт расхода

Формула: Q = P / (ρ × cₚ × ΔT)

Целевой ΔT масла (вход → выход): 10°C (масло 55°C → 65°C на самом горячем участке).

Q = 1200 / (850 × 2000 × 10)
Q = 1200 / 17 000 000
Q = 0.0000706 м³/с
Q = 0.0706 л/с
Q ≈ 4.2 л/мин

Конфигурация	TDP	Расход при ΔT=10°C	Расход при ΔT=5°C
Конфиг A	725 W	2.6 л/мин	5.1 л/мин
Конфиг B	1175 W	4.2 л/мин	8.3 л/мин
Конфиг C (MAX)	2330 W	8.2 л/мин	16.5 л/мин

4. Размеры бака

На основе EATX (305 × 330 мм) + GPU (длина ~340 мм, высота ~140 мм из PCIe-слота):

Конфиг A/B (1–2 GPU, 1 CPU)

Параметр	Размер	Примечание
Длина (внутр.)	~420 мм	Плата + разъёмы + запас
Ширина (внутр.)	~350 мм	Ширина EATX
Высота (внутр.)	~250 мм	GPU высота + уровень масла сверху
Объём	~37 л	0.42 × 0.35 × 0.25
Стенка PC	10 мм	→ внешние размеры ~440 × 370 × 270
Масло (заливка ~80%)	~30 л	Часть объёма — компоненты

Конфиг C (4 GPU, 2 CPU)

Два процессора + четыре GPU требуют значительно больший бак:

Параметр	Размер	Примечание
Длина (внутр.)	~500 мм	2× CPU + запас
Ширина (внутр.)	~400 мм	EATX + 4 GPU в два ряда
Высота (внутр.)	~280 мм	GPU + усиленный запас масла
Объём	~56 л	0.50 × 0.40 × 0.28
Стенка PC	10 мм	→ внешние размеры ~520 × 420 × 300
Масло (заливка ~80%)	~45 л	Часть объёма — компоненты

5. Радиатор (маслоохладитель АКПП)

Типичный автомобильный маслоохладитель АКПП:

Рассеивает 10–30 кВт при обдуве на скорости
При обдуве вентилятором 120–140мм: 2–5 кВт (зависит от ΔT масло-воздух)
При ΔT = 35°C (масло 60°C, воздух 25°C) — запас огромный

По конфигурациям

	Конфиг A/B	Конфиг C (MAX)
Требуемая мощность	0.7–1.2 кВт	2.3 кВт
Радиаторов	1	2 (параллельно)
Мощность радиаторов	2–5 кВт	4–10 кВт
Запас	2–4× ✅	2–4× ✅
Вентиляторы	1–2 × 140мм	2–4 × 140мм
Цена радиатор(ы)	$30–80	$60–160

Конфиг C с одной решёткой — рискованно (загрузка 46–100%, перегрев летом). Две решётки обязательны.

6. Варианты контуров

Вариант 1: Одна помпа + коллектор

                    ┌─────────────┐
                    │  Радиатор   │
                    │    АКПП     │
                    │  + вентил.  │
                    └──────┬──────┘
                           │
     ┌─────────────────────┤
     │                     │
     ▼                     │
┌─────────┐          ┌─────┴─────┐
│ Помпа   │◄─────────┤ Верх бака │
└────┬────┘          └───────────┘
     │
     ▼
┌──────────┐
│ Коллектор│
├────┬─────┤
│    │     │
▼    ▼     ▼
┌──┐ ┌──┐ ┌──┐
│CP│ │G1│ │G2│   ← Кожухи (shrouds)
│U │ │PU│ │PU│     с термодатчиками
└┬─┘ └┬─┘ └┬─┘     + датчики расхода
 │    │    │        на выходах
 ▼    ▼    ▼
 ═══════════
  Объём бака

Сенсоры:

Вход каждого кожуха: термодатчик (T_in)
Выход каждого кожуха: термодатчик (T_out) + датчик расхода
Итого: 6 термодатчиков + 3 датчика расхода (для Конфиг B)

Вариант 2: Главная помпа + индивидуальные микро-помпы

                    ┌─────────────┐
                    │  Радиатор   │
                    │    АКПП     │
                    │  + вентил.  │
                    └──────┬──────┘
                           │
     ┌─────────────────────┤
     │                     │
     ▼                     │
┌─────────┐          ┌─────┴─────┐
│ Главная │◄─────────┤ Верх бака │
│ помпа   │          └───────────┘
└────┬────┘
     │
     ▼
   Низ бака
   ═════════

  Внутри бака:

  ┌────────┐  ┌────────┐  ┌────────┐
  │Помпа-1 │  │Помпа-2 │  │Помпа-3 │
  │(мини)  │  │(мини)  │  │(мини)  │
  └───┬────┘  └───┬────┘  └───┬────┘
      ▼          ▼          ▼
  ┌──────┐  ┌──────┐  ┌──────┐
  │ CPU  │  │ GPU1 │  │ GPU2 │
  │кожух │  │кожух │  │кожух │
  └──┬───┘  └──┬───┘  └──┬───┘
     │         │         │
     ▼         ▼         ▼
   Объём бака (горячее масло всплывает ↑)

Сравнение вариантов

Критерий	Вар. 1 (одна помпа + коллектор)	Вар. 2 (главная + мини-помпы)
Простота конструкции	🟡 Средне: коллектор, разводка	🟢 Проще: главный контур тривиальный
Надёжность	🔴 Одна помпа = single point of failure	🟢 Главная помпа отказала → мини-помпы ещё работают
Балансировка потока	🔴 Проблема: GPU берёт больше, CPU голодает	🟢 Каждый компонент — свой расход, независимый
Масштабируемость	🔴 Коллектор нужно переделывать	🟢 Добавил GPU = добавил мини-помпу
Контроль (ESP32)	🟡 Можно менять обороты одной помпы	🟢 PWM на каждую мини-помпу отдельно
Термо-управление	🟡 Общий расход	🟢 Адаптивный расход по температуре каждого
Давление / гидравлика	🔴 Высокое: радиатор + коллектор + кожухи	🟢 Главная: только радиатор. Мини: только кожух
Пассивный режим	🔴 Нет помпы = нет потока	🟡 Естественная конвекция: горячее вверх, холодное вниз
Кол-во помп	1 (мощная)	1 мощная + 2–3 мини
Стоимость помп	~$40–80	~$40–80 + 2–3 × $10–20 = $60–140
Сложность фитингов	🔴 Коллектор, тройники, много фитингов	🟢 Мини-помпы внутри бака, без фитингов
Обслуживание	🟡 Доступ к внешней помпе	🟡 Мини-помпы внутри — нужно доставать

Рекомендация: Вариант 2

Причины:

Декомпозиция задач: главная помпа отвечает только за теплообмен (бак ↔ радиатор), мини-помпы — за направленный поток на горячие компоненты
Независимый контроль: ESP32 может увеличить расход именно на GPU, который нагрелся, не трогая CPU
Нет коллектора: меньше фитингов, меньше точек протечки
Отказоустойчивость: если мини-помпа сдохла — естественная конвекция масла всё ещё работает (хуже, но не критично)
Разница в цене: ~$20–60 — незначительна

7. Подбор помп

Ключевое решение: Все помпы — центробежные с магнитной муфтой и бесколлекторными (BLDC) моторами. Это обеспечивает: герметичность (нет механического уплотнения), тишину, долговечность, PWM-управление.

Главная помпа (бак → радиатор)

Требования:

Расход: 8–10 л/мин маслом (Конфиг C), 4–6 л/мин (A/B)
Среда: минеральное масло, 10–15 cSt, до 65°C
Давление: преодолеть радиатор АКПП (~0.2–0.5 бар)
Управление: PWM обязательно
Питание: 12V или 24V DC

Категория 1: Автомобильные EV/интеркулерные помпы

Скрытая жемчужина: спроектированы для работы годами в агрессивной среде, IP-защита, огромный запас.

Модель	Расход (вода)	Питание	Управление	Цена ($)	Примечания
Pierburg CWA 50	~35–40 л/мин	12V	PWM + CAN	$40–80	На 10 л/мин масла загружена на ~30–40%, бесшумна
Pierburg CWA 100	~80 л/мин	12V	PWM + CAN	$60–120	Избыточна, с запасом
Bosch PAD (0 392 023 004)	~20–25 л/мин	12V	PWM (не все ревизии)	$30–60	Легче найти, чуть шумнее

Pierburg CWA 50 — топ-выбор для Конфиг B/C. При работе с маслом на 30–40% нагрузки — практически бесшумна. PWM + CAN: написать драйвер на ESP32 тривиально (C/C++).

Категория 2: Промышленные OEM-помпы

Используются в медицинском оборудовании, пищевой промышленности, системах климат-контроля.

Модель	Расход (вода)	Питание	Управление	Цена ($)	Примечания
Topsflo TL-C01 / TS5	~20–25 л/мин	12V / 24V	PWM (5V) + тахо (FG)	$30–60	Корпус PPS, уплотнители FKM (Viton)
Iwaki NRD-20 / NRD-30	~15–20 л/мин	24V BLDC	PWM	$80–150	Японское качество, практически вечные

Topsflo TL-C01 — лучший по соотношению цена/функциональность. Отдельные пины: PWM вход (5V), FG выход (тахо) — прямая интеграция с ESP32. 24V версия предпочтительнее (ниже ток → тоньше провода, меньше потерь). Корпус PPS + уплотнители FKM (Viton) — идеальная совместимость с диэлектрическими маслами.

Категория 3: Компьютерный кастомный сегмент

Модель	Расход (вода)	Питание	Управление	Цена ($)	Примечания
Laing D5 (Xylem D5 PWM)	~24 л/мин	12V	PC PWM	$100–150	Феноменально тихая
2× D5 последовательно	~24 л/мин, 2× напор	12V	PC PWM	$200–300	Резервирование: одна сдохла — вторая тянет

Dual D5 — premium-вариант для продакшена: абсолютная тишина + отказоустойчивость. Одной D5 для 10 л/мин масла может не хватить (падение напора в радиаторах). Две последовательно удваивают гидравлический напор.

Сравнение главных помп

	Pierburg CWA 50	Topsflo TL-C01	D5 (single)	2× D5
Расход маслом (оценка)	12–15 л/мин	8–10 л/мин	4–6 л/мин	6–10 л/мин
Шум на рабочих оборотах	~20–25 дБ	<30 дБ	~20–25 дБ	~22–28 дБ
PWM + обратная связь	✅ PWM + CAN	✅ PWM + FG	✅ PWM	✅ PWM
Совместимость с маслом	✅	✅ (FKM/Viton)	🟡 (для воды)	🟡
Отказоустойчивость	❌ Single	❌ Single	❌ Single	✅ Redundancy
Цена	$40–80	$30–60	$100–150	$200–300
Рекомендация	★ Конфиг B/C	★ Конфиг A/B	Прототип	Premium

Конфигурация	Рекомендуемая помпа	Обоснование
Конфиг A (725W, 2.6 л/мин)	Topsflo TL-C01 ($30–60)	Достаточно потока, PWM + тахо, дёшево
Конфиг B (1175W, 4.2 л/мин)	Pierburg CWA 50 ($40–80)	Запас 3–4×, бесшумна на 30–40%
Конфиг C (2330W, 8.2 л/мин)	Pierburg CWA 50 ($40–80)	Даже для max нагрузки — запас 1.5–2×
Premium (любой)	2× D5 последовательно ($200–300)	Абсолютная тишина + резервирование

Мини-помпы (кожухи компонентов)

Требования:

Расход: 1–2 л/мин на компонент
Среда: погружная (внутри масла!)
Давление: минимальное (только кожух ~50 мм)
Питание: 12V DC, желательно PWM

Вариант	Расход	Цена ($)	Плюсы
Topsflo мини (TL-B серия)	2–5 л/мин	$15–25	PWM, тихая, совместима с маслом
12V мини BLDC (AliExpress OEM)	1–5 л/мин	$8–15	Дёшево, магнитная муфта
DC мембранная (мини)	0.5–2 л/мин	$5–10	Самая дешёвая, но шумнее

Выбор: мини BLDC помпа ($8–25) × 3–6 штук

Важные замечания по фитингам и доступности

⚠️ Фитинги: Автомобильные помпы (Pierburg/Bosch) часто имеют нестандартные патрубки под хомут (напр. 20 мм). Заранее предусмотреть переходники, чтобы избежать заужений (бутылочных горлышек) на входе в насос.

Доступность: Topsflo, Pierburg — доступны на AliExpress, Shopee, Lazada. Iwaki — сложнее купить в розницу. D5 — доступна в любом магазине СЖО (watercooling).

8. Шум

Уровни шума по источникам

Источник	Уровень (дБА)	Примечание
Pierburg CWA 50 (на 30–40%)	20–25	Практически бесшумна
Topsflo TL-C01 (средние обороты)	25–30	Заявлено <40 дБ на максимуме
D5 (Laing) на средних оборотах	20–25	Феноменально тихая
Мини BLDC (погружная в масле)	20–30	Масло + корпус PC глушат звук
Вентиляторы 140мм × 2 (средние RPM)	25–35	Зависит от модели и оборотов
Суммарно (Pierburg/Topsflo)	~28–35	Тише бытового холодильника
Суммарно (2× D5)	~25–30	Практически бесшумно

Для контекста: типичный воздушный сервер — 60–75 дБА. Все наши варианты — в 2–3× тише.

Почему мини-помпы тише номинала

Мини-помпы работают погружёнными в масло. Масло:

Гасит вибрацию корпуса помпы
Демпфирует звуковые волны (плотность масла ~850 кг/м³ vs воздух ~1.2 кг/м³)
Поликарбонатный корпус 10мм — дополнительная звукоизоляция

Реальный слышимый шум мини-помп: значительно ниже паспортных данных.

9. Сенсоры

Сенсор	Кол-во	Цена/шт ($)	Итого ($)
DS18B20 (температура, водонепр.)	6	1	6
YF-S201 (расход, в кожух)	3	3	9
Термодатчик масла на входе радиатора	1	1	1
Термодатчик масла на выходе радиатора	1	1	1
Термодатчик воздуха (ambient)	1	1	1
Итого	12		~$18

Все данные → ESP32 контроллер → PWM управление помпами и вентиляторами.

10. Итого: стоимость системы охлаждения

Конфиг A/B (1 радиатор)

Компонент	Цена ($)
Корпус (поликарбонат, фрезеровка)	100–200
Масло (~30 л)	50–150
Главная помпа (Topsflo / Pierburg)	30–80
Мини-помпы × 3	24–75
Радиатор АКПП × 1	30–80
Вентиляторы × 2	15–30
Сенсоры (12 шт)	18
Фитинги, шланги, кожухи, переходники	40–80
Итого	$307–713

Конфиг C (2 радиатора)

Компонент	Цена ($)
Корпус (поликарбонат, фрезеровка, бак 56л)	150–300
Масло (~45 л)	70–225
Главная помпа (Pierburg CWA 50)	40–80
Мини-помпы × 6	48–150
Радиаторы АКПП × 2	60–160
Вентиляторы × 4	30–60
Сенсоры (18 шт)	28
Фитинги, шланги, кожухи, переходники	60–120
Итого	$486–1 123

11. Алгоритм управления (ESP32)

loop:
  T_cpu  = read(DS18B20_cpu_out)
  T_gpu1 = read(DS18B20_gpu1_out)
  T_gpu2 = read(DS18B20_gpu2_out)
  T_rad_in  = read(DS18B20_rad_in)
  T_rad_out = read(DS18B20_rad_out)

  // Мини-помпы: пропорциональный контроль
  pump_cpu_pwm  = PID(T_cpu,  target=60°C)
  pump_gpu1_pwm = PID(T_gpu1, target=62°C)
  pump_gpu2_pwm = PID(T_gpu2, target=62°C)

  // Главная помпа: по максимальной температуре
  T_max = max(T_cpu, T_gpu1, T_gpu2)
  main_pump_pwm = PID(T_max, target=60°C)

  // Вентиляторы: по температуре на входе радиатора
  fan_pwm = PID(T_rad_in, target=55°C)

  // Аварийный режим
  if T_max > 70°C:
    all_pumps = 100%
    fans = 100%
    alert("OVERHEAT")

  if T_max > 80°C:
    SHUTDOWN_SYSTEM()

12. TODO / Следующие шаги

Заказать Pierburg CWA 50 или Topsflo TL-C01 на AliExpress
Заказать маслоохладитель АКПП
Спроектировать кожухи (shrouds) для CPU и GPU — 3D-печать
Подобрать мини BLDC помпу, совместимую с маслом, погружную
Найти/сделать переходники с патрубков Pierburg (20мм) на шланги
Прототипировать бак (можно начать с аквариума для тестов)
Тестовый стенд: одна плата + одна GPU → замерить реальные температуры
Калибровка PID-коэффициентов контроллера
Написать драйвер Pierburg CWA PWM+CAN для ESP32