Водяное охлаждение или воздушное

Водяное охлаждение или воздушное?

Продолжая тему повышения производительности игровых систем нельзя не сказать об эффективном охлаждении для нестандартных частот процессоров. Как правило в погоне за высокими частотами и максимальной производительностью многие пользователи уже давно используют компоненты в режимах далеких от штатных. Плюсы и минусы данного метода мы рассматривали в предыдущей рассылке.

Законы Физики.

Естественно, что с ростом тактовой частоты увеличивается температура на всех компонентах, — это законы физики. Слишком высокая температура может стать причиной термического повреждения кристалла процессора. Именно поэтому в современных компьютерах на аппаратном уровне реализован целый ряд защитных механизмов, направленных на то что бы уберечь процессор от повреждения в случае перегрева.

Один из таких механизмов называется Троттлинг (от английского throttling): чем выше температура на кристалле процессора, тем больше машинных тактов он пропускает. Такты пропускаются, соответственно снижается эффективность и производительность – это и есть троттлинг процессора.

Таким образом мы плавно подошли к сути нашей проблемы, с одной стороны нам нужна максимальная производительность нашей игровой системы, с другой стороны необходимо обеспечить максимально эффективное охлаждение и не допустить повышения температуры до уровня, при котором включаются защитные механизмы.

Основательность воздушного охлаждения

Классическим решением данной задачи является использование воздушных систем охлаждения, естественно стандартные кулера идущие в комплекте с процессором не способны эффективно отводить излишки тепла. Именно поэтому многие геймеры, профессионалы в области графики и даже инженеры предпочитают штатным системам более дорогие и производительные кулера от таких вендоров как Zalman, Noctua, Skythe, Cooler Master.

Огромные радиаторы, толстые тепловые трубки, большие вентиляторы – это все конечно отлично, но есть нечто более эффективное. То, что сразу переводит в разряд «настоящих энтузиастов».

Системы Водяного Охлаждения

Системы жидкостного охлаждения (СЖО) или системы водяного охлаждения (СВО) – решение для тех, кто знает цену каждому дополнительному мегагерцу. Качественная СВО способна подарить тишину, несколько сотен дополнительных мегагерц и уважение друзей и коллег

Что же такое эта СВО? Само название говорит за себя. В системе СВО в качестве теплоносителя используется вода. То есть сначала тепло от нагревающих элементов передается напрямую в воду, в отличии от воздушного, где передача происходит сразу в воздух.

Как это работает:

Какой же сделать выбор?

Сейчас, когда разгон процессоров стал достаточно привычным делом, никто не откажется от повышенных частот для более быстрого выполнения задач, будь то профессиональная деятельность, или компьютерные игры с богатой и тяжелой графикой или высоконагруженными сценами с большим кол-вом персонажей и полигонов. Очевидно, что в таких условиях вопрос о надежной и максимально эффективной системе теплоотвода стоит очень остро. Чем мощнее процессор или графическая карта, тем эффективнее должна работать система охлаждения компьютера. А воздушные кулера, как правило, имеют очень неприятную особенность – вентиляторы при работе в экстремальных режимах, шумят очень сильно и это может вызвать негативные эмоции особенно у пользователей или геймеров в ночное время.

Необслуживаемые СВО

А это точно эффективнее?

Эффективность замкнутых систем водяного охлаждения можно оценить на графике приведенном справа.

Из дополнительных преимуществ необслуживаемых систем водяного охлаждения можно назвать освобождение места в пространстве рядом с сокетом для установки центрального процессора, поскольку аналогичные по производительности воздушные кулеры весьма громоздки и часто мешают установке памяти с высокими «рубашками». Снижается нагрузка на подложку системной платы, что может быть критично в случаях, когда компьютер часто транспортируется или отправляется через Транспортные компании.

Кастомные системы:

Но это лишь старт. Безусловно удобное и компактное решение не всегда дает выжать максимум производительности и раскрыть потенциал процессора. Тогда на помощь приходят системы водяного охлаждения, которые собираются по компонентам – “кастомные”, от англ. custom (custom-made) — изготовленные на заказ, системы водяного охлаждения.

Cложность “кастомной СВО” может быть просто космической, и ограничивается только количеством денег у энтузиаста. Преимущества такого подхода перед готовыми СВО следующие: более мощная помпа, радиатор большего размера, возможность включить в контур СВО другие компоненты (чипсет, систему питания материнской платы, видеокарту и даже оперативную память). В дальнейшем при замене материнской платы или процессора, можно проапгрейдить систему охлаждения, а не менять ее целиком. Или заменить радиатор на более мощный и тем самым еще увеличить частоты до запредельных значений.

Система водяного охлаждения за 600 рублей своими руками

Согласитесь, температура 66 о С для Атлона 1000 МГц (не смейтесь, мой принцип – главное не железо, а то, что его окружает) в состоянии покоя, а при 100% загрузке 75 о С, многовато. Поэтому родился данный агрегат.

Данная СВО изначально задумывалась как внешняя – поставил ее в угол и пусть там стоит, а к компьютеру подходят только два шланга, по моему мнению, и задумкам на будущее системный блок можно напичкать чем-нибудь другим, например – неоновая подсветка, УФ подсветка, красивые круглые шлейфы, светящиеся в УФ и т.д. К сожалению, чертежи некоторых элементов не сохранились, да они и не нужны – каждый делает все под себя, отталкиваясь от тех материалов, которыми располагает. Главное принцип.

Комплектующие для СВО

Помпа — Atman-103, продается в любом зоомагазине. Устанавливается внутри расширительного бачка на стенку с помощью присосок.

Штатный выходной штуцер помпы был выброшен на помойку в связи с тем, что его диаметр не подходил под мои запросы (диаметр шлангов). Вместо него установлен самодельный с входным диаметром 16 мм, выходным 10 мм (диаметры наружные) и переходным конусом.

Радиатор – от печки автомобиля Toyota, отдал друг за две двушки пива, распитые совместно. Очищен от грязи ацетоном, изнутри промыт им же, снаружи покрашен краской из баллончика. Впускной и выпускной штуцеры заменены, опять же, на самодельные. Установлены впритирку на герметик. Получилось здорово – нигде не течет.

На радиатор устанавливаются два вентилятора, купленные в Интернет магазине – охлаждают и смотрятся здорово!

Долго думал как закрепить вентиляторы на радиаторе. Оказалось все просто – долой саморезы и сложные крепежи. Все гениальное (ну и скромный же я) просто…
Для крепления вентиляторов понадобилось несколько резинок (ластиков) из ближайшей канцелярской лавки и кабельные стяжки.

Резинки режутся на кубики, в крепежные отверстия вентиляторов вставляются стяжки и фиксируются теми самыми кубиками.

Затем стяжки вставляются в щели радиатора.

Закрепляем это с обратной стороны срезанными замочками с таких же стяжек. И вот что получаем

По-моему здорово… и просто. Расширительный бачок – пластмассовый пищевой контейнер, в моем случае круглый, но есть и другие по форме, можно найти в магазине промтоваров. Для долива жидкости в крышку бачка врезана горловина от 5-литровой бутылки с водой.

Шланги – силиконовая трубка внутренний диаметр 8 мм, купил в строительном магазине жидкостный уровень.

Устанавливаются на штуцеры с предварительным нагревом шлангов для более герметичной посадки. Места посадки обжаты хомутами из ближайшего автомагазина.

Реле – BS 115C, куплено в магазине радиотоваров. Необходимо для автоматического включения СВО одновременно с включением питания компьютера.

Система смонтирована на платформе из оргстекла, нашел в гараже, поскольку оно было сильно исцарапано, то пришлось сделать матовым. Бачок установлен на резиновые прокладки для снижения вибрации при работе помпы.

Для ввода шлангов в корпус компьютера сделана переходная панель из стандартной заглушки. На ней находятся два штуцера, вход и выход охлаждающей жидкости, и разъем для подключения питания – 12В.

К панели СВО подключается с помощью вот такого хвоста:

Обращаю особое внимание на меры безопасности при обращении с электричеством!
Все токоведущие элементы должны быть защищены от случайного попадания туда пальцев!

В общем агрегат выглядит вот так

Общие габариты системы таковы: Д270, Ш200, В160.

Водоблок изготовлен из меди марки М1. Сия медная болванка куплена на пункте приема цветмета за 200 р. Диаметр его составляет 65мм, высота 25мм. Собран он из двух частей, основания и крышки, выполненной в виде стакана с отверстиями под штуцеры. Толщина основания 5мм, на нем располагаются теплосъемные ребра шириной 2мм высотой 7мм с шагом 2мм, всего 11 ребер. Данное изделие выполнено с помощью токарного и фрезерного станков. Конструкция абсолютно герметична и проверена под давлением 4 атмосферы.

Сторона днища, прилегающая к процессору, отполирована. Для того, чтобы со временем водоблок не окислился и не потемнел (медь все таки), пришлось покрыть его тонким слоем автомобильного лака из баллончика.

Крепеж водоблока индивидуален для каждого, все зависит от типа матери и используемого процессора. Я пошел по самому простому пути. В отверстия около процессора на материнской плате установил металлические стойки (главное не забыть про диэлектрические прокладки).

Из фторопласта сделаны небольшие «уши», с помощью которых водоблок крепится на материнской плате винтами. Прелесть данного материала состоит в его прочности и простоте обработки, из инструмента понадобился только нож. И еще он немного пружинит и, следовательно, при установке на процессор не даст перетянуть винты до образования нежелательных трещин на нем.

После окончательной установки в корпус все выглядит вот таким образом:

В качестве охлаждающей жидкости используется тосол. Его плюсы – хорошая теплопередача, не цветет как вода, дополнительная смазка помпы.

Теперь смотрим температуру:

При разогреве процессора программой CPUburn в течении 30 минут достигнута максимальная стабильная температура в 41 градус. Общая стоимость системы около 600 рублей.

Водяные системы охлаждения ПК (СВО) – описание и принцип работы

Постоянно работаете за ПК? Естественно, производительность компьютера снижается после нагревания процессора, чипсета и графического чипа. Чтобы сделать работу и отдых с ПК комфортным в любое время, достаточно использовать эффективное охлаждение. В статье пойдет речь о системах водяного охлаждения и их эффективности применительно к ПК.

Почему стоит выбирать СВО?

Значительный рост производительности ПК повлек за собой необходимость совершенствовать и системы охлаждения. Если раньше об охлаждении системного блока знали только как о наборе кулеров и радиаторов, то сегодня на рынке можно встретить фрионовые и комбинированные системы с элементами Пельтье. Правильное охлаждение — залог стабильной работы Вашего компьютера, особенно в жаркое время года, когда обычный набор кулеров давно не справляется.

Превосходство СВО над остальными системами заключается в высоком уровне теплопроводности рабочей жидкости в отличии от аэрогенных охладителей и гораздо более длительной эксплуатацией по сравнению с системами открытого испарения. Также существует множество видеоуроков и инструкций, как сконструировать надежную водяную систему своими руками. Зачастую СВО сделанные самостоятельно ничем не хуже готовых решений от производителей компьютерных комплектующих.

Принцип работы водяного охлаждения

Сам процесс охлаждения представляет собой термодинамическую систему с участием проводящей тепло жидкости и нагревающихся элементов. Отвод тепла от процессора, чипсета, видеокарты, жесткого диска и пр. происходит за счет передачи тепла жидкости через герметичный теплообменник, именуемый ватерблоком. В сложных системах все ватерблоки подсоединены к рассеивающему радиатору, поступая на который вода охлаждается, передавая ему тепло. В воздушных системах охлаждения излишки тепла переносит воздух, теплопроводность которого намного ниже воды, а рассеивание тепла происходит все тем-же способом – через радиатор. Система теплообменников может быть как последовательной, так и параллельной: оба варианта достаточно эффективны. Также возможно смешанное подключение, если в нем есть необходимость ввиду конструкции ПК.

Основные элементы СВО:

• теплоообменник (ватерблок) – не менее 1
• радиатор
• водяная помпа
• фитинги
• шланги
• дистиллированная вода
• датчики температуры

В более продвинутых системах используются также специальные контроллеры для помпы для управления потоком, температурой и расходом воды. Помимо управляющего звена, в СВО также применяют датчики температуры, которые опрашивает контроллер, краны для слива жидкости, фильтры и отсек для воды.

Вода – основной проводник в СВО. Важно использовать только очищенную от примесей воду: дистиллированную либо деионизированную. Это обеспечит долгий срок службы системы и в разы снизит вероятность загнивания и цветения воды. Также, дистиллированная вода хуже проводит электрический ток, что тоже важно при применении жидкости в устройстве, работающем от электросети.

В качестве движущей силы в СВО выступает помпа – это мини-насос, перекачивающий воду из резервуара в ватерблоки и обратно по циклу. Классифицируются помпы только по виду питания: от 220 либо от 12 В. Сегодня существует огромный выбор таких устройств, ориентированных на любую СВО, поэтому собрать систему самостоятельно не составит особого труда.

Естественно, чтобы создать замкнутую систему, понадобятся специальные трубки, соединяющие помпу, ватерблоки и остальные компоненты СВО. Обычно трубки сделаны из термопластичных полимеров. Они присоединяются к системе с помощью фитингов. Выбор подходящего фитинга важен для герметичности и удобства монтажа.

Когда вода в ватерблоке достаточно нагрелась, помпа перегоняет ее к радиатору. Он служит элементом, который рассеивает тепло, переданное водой. Среди рассеивающих элементов СВО существует 2 вида: активный и пассивный. Активный имеет дополнительное звено охлаждения в виде вентилятора, который помогает воде быстрее принять температуру окружающей среды. Пассивный радиатор намного медленнее охлаждается, но у него есть существенный плюс – бесшумность.Важно, чтобы все элементы СВО были подобраны правильно: не обязательно брать высокомощную помпу и самый лучший, дорогостоящий ватерблок из тонкой медной пластины. Достаточно рассчитать параметры оптимальной СВО (или взять готовую) с учетом особенностей тепловых процессов в Вашем ПК и скоростью рассеивания тепла отдельных элементов. Если выбор СВО будет сделан удачно, она прослужит не один год. Более того, существуют системы с типовыми универсальными элементами, которые могут подойти ко многим другим комплектующим ПК, если есть необходимость в апгрейде и нужно заменить старые модули на новые.

Сложности, с которыми можно встретиться при эксплуатации СВО ограничиваются периодической заменой воды (специалисты всегда приводят разные цифры, но в среднем воду необходимо менять не реже 1 раза в год, если система без фильтров) и возможная потеря диэлектрических качеств, то есть повышение электропроводности. Последнее может возникнуть опять же при недостаточной частоте замены жидкости в СВО, т.к. в самой дистиллированной воде при эксплуатации системы могут появиться примеси, повышающие проводимость электрического тока.

В целом, СВО имеет много преимуществ перед другими способами охлаждения, так как её надёжность гораздо выше той же системы с открытым испарением, а эффективность в разы больше, чем у обычных кулеров. При использовании водяной системы на промышленных ПК есть не только польза от стабильной работы машины, но и положительный экономический эффект.

Если выбирать среди готовых СВО, то цены на них могут быть достаточно высокими. Но зная физические параметры Вашего компьютера и пользуясь советами специалиста, Вы сможете избежать больших трат, если в них нет необходимости и выбрать экономичную, эффективную систему охлаждения.

Система охлаждения компьютера

Система охлаждения компьютера — набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов.

Тепло в конечном итоге может утилизироваться:

1. В атмосферу (радиаторные системы охлаждения):
   1. Пассивное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением тепла и естественной конвекцией)
   2. Активное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением (радиацией) тепла и принудительной конвекцией (обдув вентиляторами))

   По способу отвода тепла от нагревающихся элементов, системы охлаждения делятся на:

   1. Системы воздушного (аэрогенного) охлаждения
   2. Системы жидкостного охлаждения установка
   3. Системы открытого испарения

   Также существуют комбинированные системы охлаждения сочетающие элементы систем различных типов:

   1. Ватерчиллер
   2. Системы с использованием элементов Пельтье

   Содержание

   Системы воздушного охлаждения

   Принцип работы заключается в непосредственной передаче тепла от нагревающегося компонента на радиатор за счёт теплопроводности материала или с помощью тепловых трубок (или их разновидностей, таких как термосифон и испарительная камера). Радиатор излучает тепло в окружающее пространство тепловым излучением и передаёт тепло теплопроводностью окружающему воздуху, что вызывает естественную конвекцию окружающего воздуха. Для увеличения излучаемого радиатором тепла применяют чернение поверхности радиатора.

   Поверхности нагревающегося компонента и радиатора после шлифовки имеют шероховатость около 10 мкм, а после полировки — около 5 мкм. Эти шероховатости не позволяют поверхностям плотно соприкасаться, в результате чего образуется тонкий воздушный промежуток с очень низкой теплопроводностью. Для увеличения теплопроводности промежуток заполняют теплопроводными пастами.

   Наиболее распространенный тип систем охлаждения в настоящее время. Отличается высокой универсальностью — радиаторы устанавливаются на большинство компьютерных компонентов с высоким тепловыделением. Эффективность охлаждения зависит от эффективной площади рассеивания тепла радиатора, температуры и скорости проходящего через него воздушного потока. На компоненты с относительно низким тепловыделением (чипсеты, транзисторы цепей питания, модули оперативной памяти), как правило устанавливаются простейшие пассивные радиаторы. На некоторые компьютерные компоненты, в частности жёсткие диски, установить радиатор затруднительно, поэтому они охлаждаются за счёт обдува вентилятором. На центральный и графический процессоры устанавливаются преимущественно активные радиаторы (кулеры). Пассивное воздушное охлаждение центрального и графического процессоров требует применения специальных радиаторов с высокой эффективностью отвода тепла при низкой скорости проходящего воздушного потока и применяется для построения бесшумного персонального компьютера.

   Системы жидкостного охлаждения

   Принцип работы — передача тепла от нагревающегося компонента радиатору с помощью рабочей жидкости, которая циркулирует в системе. В качестве рабочей жидкости чаще всего используется дистиллированная вода, часто с добавками имеющими бактерицидный и/или антигальванический эффект; иногда — масло, антифриз, жидкий металл [1] , или другие специальные жидкости.

   Система жидкостного охлаждения состоит из:

   • Помпы — насоса для циркуляции рабочей жидкости
   • Теплосъёмника (ватерблока, водоблока, головки охлаждения) — устройства, отбирающего тепло у охлаждаемого элемента и передающего его рабочей жидкости
   • Радиатора для рассеивания тепла рабочей жидкости. Может быть активным или пассивным
   • Резервуара с рабочей жидкостью, служащего для компенсации теплового расширения жидкости, увеличения тепловой инерции системы и повышения удобства заправки и слива рабочей жидкости
   • Шлангов или труб
   • (Опционально) Датчика потока жидкости

   Жидкость должна обладать высокой теплопроводностью, чтобы свести к минимуму перепад температур между стенкой трубки и поверхностью испарения, а также высокой удельной теплоёмкостью, чтобы при меньшей скорости циркуляции жидкости в контуре обеспечить большую эффективность охлаждения.

   Фреоновые установки

   Холодильная установка, испаритель которой установлен непосредственно на охлаждаемый компонент. Такие системы позволяют получить отрицательные температуры на охлаждаемом компоненте при непрерывной работе, что необходимо для экстремального разгона процессоров.

   • Необходимость теплоизоляции холодной части системы и борьбы с конденсатом (это общая проблема систем охлаждения работающих при температурах ниже температуры окружающей среды)
   • Трудности охлаждения нескольких компонентов
   • Повышенное электропотребление
   • Сложность и дороговизна

   Ватерчиллеры

   Системы совмещающие системы жидкостного охлаждения и фреоновые установки. В таких системах антифриз, циркулирующий в системе жидкостного охлаждения, охлаждается с помощью фреоновой установки в специальном теплообменнике. Данные системы позволяют использовать отрицательные температуры, достижимые с помощью фреоновых установок для охлаждения нескольких компонентов (в обычных фреонках охлаждение нескольких компонентов затруднено). К недостаткам таких систем относится большая их сложность и стоимость, а также необходимость теплоизоляции всей системы жидкостного охлаждения.

   Системы открытого испарения

   Установки, в которых в качестве хладагента (рабочего тела) используется сухой лёд, жидкий азот или гелий [2] , испаряющийся в специальной открытой ёмкости (стакане), установленной непосредственно на охлаждаемом элементе. Используются в основном компьютерными энтузиастами для экстремального разгона аппаратуры («оверклокинга»). Позволяют получать наиболее низкие температуры, но имеют ограниченное время работы (требуют постоянного пополнения стакана хладагентом).

   Системы каскадного охлаждения

   Две и более последовательно включенных фреоновых установок. Для получения более низких температур требуется использовать фреон с более низкой температурой кипения. В однокаскадной холодильной машине в этом случае требуется повышать рабочее давление за счет применения более мощных компрессоров. Альтернативный путь — охлаждение радиатора установки другой фреонкой (т. е. их последовательное включение), за счет чего снижается рабочее давление в системе и становится возможным применение обычных компрессоров. Каскадные системы позволяют получать гораздо более низкие температуры чем однокаскадные и, в отличие от систем открытого испарения, могут работать непрерывно. Однако, они являются и наиболее сложными в изготовлении и наладке.

   Системы с элементами Пельтье

   Элемент Пельтье для охлаждения компьютерных компонентов никогда не применяется самостоятельно из-за необходимости охлаждения его горячей поверхности. Как правило, элемент Пельтье устанавливается на охлаждаемый компонент, а другую его поверхность охлаждают с помощью другой системы охлаждения (обычно воздушной или жидкостной). Так как компонент может охлаждаться до температур ниже температуры окружающего воздуха, необходимо применять меры по борьбе с конденсатом. По сравнению с фреоновыми установками элементы Пельтье компактнее и не создают шум и вибрацию, но заметно менее эффективны.

   голоса

   Рейтинг статьи