Dwarf project: система водяного охлаждения — своими руками
Проект «Гном» — идея создания СВО без расширительного бачка появилась из-за того, что этот элемент либо дорог в приобретении (если еще найдете в продаже), либо труден в изготовлении. Красивый расширительный бачок требует усердия, аккуратности и инструментов под рукой. Бюджетный вариант также возможен, но проигрывает по внешнему виду. К тому же расширительный бачок — это еще один дополнительный элемент СВО, который может дать протечку. Так почему же не отказаться от него совсем?
Многие энтузиасты водяного охлаждения, а также опытные пользователи, которые сами создали свои СВО, найдут больше минусов отсутствия бачка, нежели плюсов. Традиционно к плюсам его наличия относят простоту заправки системы и удаления воздушных пузырьков. Минусов же можно не заметить, так как их действительно может не быть в случае опытного пользователя. Но что сделать неискушенному человеку, перед которым встала задача создания эффективного охлаждения своего ПК? В таком случае всегда есть выбор — приобрести hi-end воздушный кулер, но их цена давно уже приблизилась к $60 и более, и не стоит сомневаться, что новые модели будут все дороже и дороже. Хотя, воздушный кулер относительно просто приобрести, это безусловное достоинство воздушного охлаждения.
Постепенно вырисовываются будущие требования к проекту «Гном» — относительно небольшой, но, безусловно, мощный СВО. Маленький и мощный — истинный герой сказочных историй:
1. Проект должен быть прост в изготовлении даже для начинающих.
2. Он не должен отнять много времени, фактически срок можно установить в 1 день на приобретение всех комплектующих и сборку.
3. Стоимость не должна быть слишком высокой. Думаем что цена hi-end кулера в $60. будет неплохим ориентиром.
4. Размер всей системы не должен чрезмерно увеличиться. Кому охота превратить свой ПК в абсолютно нетранспортабельный ящик? Хотя обращаться с системным блоком все же придется с осторожностью, как и в случае использования, например, кулера Cooler Master Hyper 6.
5. Безопасность. Всякое бывает, в случае отсутствия опыта легко упустить что-либо важное из виду. Попробуем минимизировать опасность протечки, поэтому и удалим из СВО бачок. Однако его всегда можно добавить в систему, поэтому в конце статьи будет приведен способ наиболее простого изготовления расширительного бачка. Разумеется вне проекта.
- Ватерблок — самая труднодоступная часть проекта. Стоимость серийных изделий начинается от $22. Фактически сроки проекта задаются сроками получения на руки ватерблока, в свободной продаже по всей стране можно обнаружить Zalman WB2 Gold, но это уже чуть дороже.
- Радиатор — в качестве радиатора выберем отечественную продукцию от печки салона а/м «Газель». Достаточно неплохой медный радиатор, который хорошо продувается. Один из опытов использования можно прочитать тут. Стоимость от $20.
- Помпа — помпу мы возьмем погружную с прицелом на переделку во внешнюю. В данном случае это Heto QD-2800, обзор и процесс переделки вы также можете посмотреть у нас на сайте. Если вы не найдете помпы Heto, то выбирайте любую аналогичного конструктивного исполнения. Модель QD-2800 стоит $13.
- Шланги — 1-1,5 м шланга с внутренним диаметром 13 мм и 1 м с внутренним диаметром 8 — 10 мм (зависит от штуцеров ватерблока). 10 — 40 рублей за метр в случае ПВХ и примерно вдвое больше за силиконовые шланги.
- «Сантехника» — специальная арматура, которая позволит нам отказаться от расширительного бачка, попутно сыграв роль переходников с толстых шлангов на тонкие. Два краника «для стиральной машины» (по 100рублей), 3 — 4 штуцера нужного диаметра с необходимой резьбой (по 20рублей). Итого около $10.
- Вентилятор — для высокой эффективности СВО необходим обдув радиатора. От $3 за 120 мм вентилятор.
- Дистиллированная вода — от 1 л, менее $1 за литр.
- Автогерметик «Казанский силикон» — $1 за маленький тюбик.
Герметик «Казанский силикон» лучшее, что попадалось в руки. Незаменим в процессе создания СВО. Как видите все элементы достаточно легко найти. Нужно зайти в аквариумный магазин, магазин автозапчастей, сантехнику и компьютерную фирму.
реклама
Всё, казалось бы, ничего, если бы не одно немаловажное обстоятельство – привыкнув единожды к тихому компьютеру с водяным охлаждением, в дальнейшем от этой привычки отказаться просто невозможно. Так и возникло желание: создать тихую и при этом эффективную систему водяного охлаждения.
Почему же всё-таки водяного? Тому есть достаточно причин. Поскольку в любой системе охлаждения оконечным (собственно теплоотводящим) устройством является воздушный радиатор с вентилятором, то шумовые параметры системы определяются величиной и, главное, скоростью воздушного потока, обдувающего рёбра (пластины, штыри и т.д.) радиатора. И чем большую тепловую мощность необходимо отвести при одинаковом уровне шума, тем больший размер радиатора и вентилятора необходим.
Яркий тому пример – кулер Zalman CNPSA-Cu — лучший из доступных (и не только из доступных — он имеет правильную конструкцию): размеры – 109х62х109мм; масса – 770г; вентилятор – 92мм; площадь пластин – 3170 квадратных сантиметров; обороты, уровень шума и тепловое сопротивление в тихом и нормальном режимах соответственно: 1350 и 2400 об/мин; 20 и 25 дБ (при разгоне, кстати, тихий режим недопустим, а 25 и даже 20дБ — это ещё не очень тихо) и 0.27 и 0.2К/Вт. Запомним эти цифры, в дальнейшем они нам пригодятся. И не следует думать, что этот, и ему подобные кулеры, необходимы только для новейших процессоров с тепловыделением до 90 – 100Вт.
У народного Thoroughbred-B 1700+ @ 2800+ при напряжении ядра 1.85В (типичное напряжение при разгоне) тепловыделение очень даже немаленькое.
рис. 1
Кулер с вентилятором 120х120мм трудно себе даже представить, и вероятно, такой и не появится. Что же касается кулеров на тепловых трубах – то здесь та же беда: они хотя и эффективнее чисто воздушных (ненамного, процентов эдак на 15 – 20), но требования к радиатору и вентилятору для них те же. Итак, из всего многообразия кулеров остаётся один – кулер не базе водяного (жидкостного) охлаждения – ватеркулер.
Чем же оно (водяное охлаждение) так хорошо:
- оно позволяет отвести достаточное количество теплоты от всех наиболее в этом нуждающихся элементов и не просто отвести, а за пределы корпуса;
- оно принципиально гибкое: даже при использовании покупного комплекта, мы имеем достаточное количество вариантов установки в конкретный корпус;
- главное: практически все элементы системы можно изготовить своими руками, а это и спортивно, и, при положительном исходе, позволит получить огромное моральное удовлетворение;
- и, наконец, самое главное: размеры радиатора практически неограничены, что позволяет использовать вентилятор больших размеров на предельно низких оборотах – залог минимального шума.
Теперь перехожу к той части статьи, где приводятся описания реальных конструкций и способов их изготовления. Себе я поставил цель – максимально подробно рассказать обо всём: а вдруг у кого-нибудь возникнет желание сотворить нечто подобное. При этом возникла одна трудность – для доходчивого изложения собственно процессов изготовления элементов необходимо писать так, как принято в технологических инструкциях, а это сделало бы статью абсолютно нечитабельной. Поэтому описательная часть статьи большинству читающих покажется эдаким стилистическим уродцем (что есть, то есть – самому не нравится), но всё же советую — набраться терпения и дочитать до конца.
1. Ватерблоки
Процесс изготовления жидкостной системы охлаждения для ПК и не только
Ее наружная сторона дна шлифуется, чтобы сделать шероховатость под приклейку. Дальше она склеивается с помпой на эпоксидный клей. Отверстие в ней выравнивается под забор жидкости насоса.
Пока клей сохнет, нужно сделать заглушку со штуцером на приклеенную крышку. Ее можно распечатать на 3D принтере, выточить или подобрать. Чтобы она села плотно, на ней делаются канавки под уплотнительные резинки.
Радиатор с вентилятором и помпа устанавливаются на подошву из любого листового материала. Так как помпа на 6В, то для ее питания от компьютерного блока 12В потребуется понижающий преобразователь. Он припаивается к контактам насоса.
После этого к помпе подводится шланг, второй конец которого подключается к радиатору. Еще одна трубки надевается на штуцер самодельной крышки. Затем свободные концы шлангов натягиваются на блок водяного охлаждения ЦП.
Чтобы запустить систему, нужно вскрыть крышку на запущенной помпе и залить в нее охлаждающую жидкость.
Насос прокачает ее по кругу и начнет сливать обратно. Следует набрать уровень жидкости немного ниже краев, для возможности ее температурного расширения, после этого крышка закрывается.
Шаг 3: Подготовка к установке
Как только вы получите все детали, прочтите руководства к ним. Я никогда не читаю мануалы, но касаемо охлаждения, есть некоторые моменты, которые могут действительно испортить вашу установку, если вы не обратите на это внимание.
После того, как вы это сделаете, вам нужно сделать промывку. Когда детали изготавливаются, на них остаются масла, грязь и другие вещи. Если вы просто запустите свою установку таким образом, то по вашим трубкам и деталям будет течь грязь, и система начнет засоряться.
Возьмите часть своей трубки, обрежьте ее и подключите к одному концу радиатора. Возьмите воронку и пропустите через нее галлон дистиллированной воды. Для лучшего эффекта вы можете подогреть воду. Затем разберите водяной блок, это должно быть довольно просто — открутите несколько винтов. Возьмите немного спирта и протрите все закоулки вашего блока.
Описание компонентов СЖО
Для обзора и тестирования возможностей кастомной СЖО компания Corsair предоставила нам несколько компонентов:
На фотографии выше можно увидеть четыре основных компонента — водоблоки на центральный процессор и на видеокарту, радиатор и помпу, совмещенную с резервуаром. Вспомогательными компонентами являются жесткие трубки, отрезок шланга (в белой коробке), а также фитинги и дополнительные аксессуары. Далеко не все из того, что представлено на этой фотографии, в итоге было использовано для сбора кастомной СЖО, но кратко опишем все, что нам привезли.
Основные компоненты и часть аксессуаров упакованы в картонные коробки с фирменным-черно-желтым оформлением. На коробках изображено то, что в них находится, присутствует наименование, краткое описание, указано количество или комплектация, также могут быть указаны размеры и/или иные важные характеристики. Дополнительную защиту компонентов обеспечивают фигурные лотки из пластика, картонные коробки, вставки из поролона и т. д. По необходимости присутствуют руководство и описание гарантии.
Водоблок на центральный процессор
Водоблок Hydro X Series XC9 RGB совместим с процессорными разъемами Intel LGA 2066 (судя по всему — со всем семейством 20xx с расположением крепежных стоек по углам квадрата) и AMD sTR4.
Две рамки, одна для установки на LGA 2066 (закреплена на водоблоке) и вторая для sTR4, входят в комплект поставки.
Рабочая часть подошвы теплосъемника, изготовленного из медного сплава и имеющего гальваническое покрытие, круглая, диаметром 54,5 мм. Ее поверхность почти идеально плоская, она имеет очень тонкую концентрическую проточку. На подошву нанесен тонкий слой термоинтерфейса. С обратной стороны есть оребрение, которое формирует микроканалы, улучшающие передачу тепла циркулирующей жидкости. Корпус водоблока изготовлен из прозрачного пластика. Сверху есть декоративный кожух, изготовленный из алюминиевого сплава. Водоблок оснащен 16 адресуемыми RGB-светодиодами, управляемыми по трехпроводному интерфейсу. От водоблока отходит только один входной кабель для подсветки, поэтому он будет последним в цепочке устройств. Установка водоблока удобная и не требует использования инструментов. Круглая подошва и крепление рамки позволяют устанавливать водоблок с поворотом с шагом в 45 градусов.
Во всех тестах использовалась качественная термопаста другого производителя, расфасованная в шприц. Забегая вперед, продемонстрируем распределение термопасты после завершения тестов. На процессоре Intel Core i9-7980XE:
И на подошве водоблока:
Видно, что термопаста распределилась по всей площади крышки процессора, а примерно по центру есть большой участок плотного контакта. Отметим, что крышка этого процессора сама по себе чуть выпуклая к центру.
Водоблок на видеокарту
Водоблок на видеокарту Hydro X Series XG7 RGB 20-Series GPU Water Block (2080 TI FE) совместим только с видеокартами на графическом процессоре Nvidia GeForce RTX 2080 Ti, имеющими референсный дизайн. Такая узкая специализация является главным недостатком этого водоблока, но в случае водоблоков на видеокарту по-другому вряд ли может быть. Поэтому, надумав использовать кастомную СЖО для охлаждения видеокарты, нужно заранее позаботиться о совместимости. На сайте Corsair можно узнать, для каких моделей (серий) видеокарт есть подходящие для них водоблоки. Кстати, у Corsair есть специальный аксессуар для последовательного подключения двух видеокарт. Вдруг кому-то одной окажется мало.
Водоблок состоит из двух основных частей. Верхняя часть объединяет в себе теплосъемник, изготовленный из медного сплава, накладку из прозрачного пластика, формирующую жидкостные каналы, и кожух из алюминиевого сплава, придающий конструкции дополнительную жесткость. Нижняя часть — это пластина из алюминиевого сплава на обратную сторону печатной платы. Она защищает обратную сторону печатной платы, скрепляет обе части вместе и также увеличивает жесткость.
Сверху на теплосъемнике над областью собственно графического процессора есть оребрение, формирующее микроканалы. Индикатором скорости потока жидкости служит небольшая пластиковая вертушка. Водоблок оснащен 16-ю адресуемыми RGB-светодиодами, управляемыми по трехпроводному интерфейсу. От водоблока отходит два кабеля для подсветки (входной и выходной), поэтому его можно включать между другими устройствами.
Со стороны подошвы теплосъемника, там, где он прижимается к графическому процессору, есть тонкий слой преднанесенного термоинтерфейса. Дополнительно на подошву наклеено несколько толстых термопрокладок. Устанавливать водоблок на видеокарту не то чтобы сложно, но этот процесс потребует изрядного времени и аккуратности, так как сначала нужно демонтировать штатную систему охлаждения, а затем многочисленными винтиками закрепить водоблок.
Фотография после тестов показывает, где располагаются термоинтерфейсы водоблока относительно компонентов видеокарты:
Видно, что интенсивно охлаждаются только сам процессор, микросхемы памяти, а также ключи и конденсаторы регулятора напряжения. Сравним со штатной воздушной системой охлаждения. Верхняя часть радиатора:
Видно, что интенсивно охлаждаемых участков гораздо больше. И штатная пластина на обратную сторону:
По наличию термопрокладок понятно, что даже на нее возложена роль радиатора, тогда как пластина на обратную сторону водоблока лишена каких-либо термоинтерфейсов.
Радиатор
Радиатор Hydro X Series XR7 360 рассчитан на установку трех вентиляторов с рамками 120×120 мм. В комплект поставки входят винты трех типов: самые короткие, предназначенные для крепления радиатора непосредственно на перегородку/панель корпуса; винты подлиннее, которыми можно закреплять на радиаторе вентиляторы с обычной рамкой в 25 мм (можно через перегородку/панель корпуса); самые длинные винты, которым крепятся вентиляторы с выступающими резиновыми накладками.
Радиатор целиком изготовлен из медного сплава, видимо, из латуни. Снаружи радиатор имеет стойкое черное матовое покрытие.
Помпа, совмещенная с резервуаром
Помпа Hydro X Series XD5 RGB Pump/Reservoir Combo совмещает в себе жидкостный насос и прозрачный резервуар для охлаждающей жидкости. В комплект поставки входят сама помпа, крепеж, термодатчик, переходник для подключения подсветки непосредственно к материнской плате или к стороннему контроллеру, ключ для заглушек и заглушка на разъем ATX, чтобы можно было включать помпу, не включая сам компьютер.
В ПК помпа должна быть установлена вертикально. Штатный крепеж позволят закрепить помпу на вертикальной стенке/перегородке, на днище, на местах, предназначенных для установки вентиляторов типоразмера 120 мм или 140 мм, включая установку непосредственно на радиаторы или вентиляторы (хотя последние два варианта приводят к некоторому ухудшению охлаждения, так как помпа встает на пути воздушного потока).
Сверху под декоративной рамкой размещены 10 адресуемых RGB-светодиодов, управляемыми по трехпроводному интерфейсу. От помпы отходит два кабеля для подсветки (входной и выходной), поэтому ее можно включать между другими устройствами.
К источнику питания помпа подключается с помощью периферийного 4-контактного разъема («типа Molex»), в котором используется только 12 В, на конце провода. Это один из самых неудобных способов подключения, так как соединить два периферийных разъема на концах проводов бывает не очень просто, а в случае современных блоков питания с модульным подключением кабелей может понадобиться подключить отдельный кабель только для того, чтобы запитать помпу. Поддерживаются контроль скорости вращения и регулировка скорости вращения ротора помпы с помощью ШИМ, для чего отдельным кабелем помпа подключается к разъему для вентилятора на материнской плате (или на контроллере).
Помпа имеет несколько резьбовых отверстий. Одно конкретное в нижней части должно быть использовано как выходное, второе в верхней части удобно использовать для заполнения системы жидкостью, три отверстия в нижней части можно использовать как входные или для установки температурного датчика охлаждающей жидкости, а еще одно сверху — как входное.
Отметим, что для снятия показаний с температурного датчика нужно использовать контроллер Corsair iCUE Commander Pro, которого у нас не было.
Фитинги и другие аксессуары
Фитинги (соединительные элементы), шаровой кран и порт для заливки ОЖ изготовлены из медного сплава и хромированы или имеют стойкое черное полуматовое покрытие. Начнем с универсальных аксессуаров, не привязанных к типу используемых магистралей.
Угловой адаптер Hydro X Series 90° Rotary Adapter имеет с одного конца внутреннюю резьбу G1/4″, с другого — наружную.
Его удобно использовать, когда на выходе нужно повернуть магистраль на 90 градусов. Часть с наружной резьбой проворачивается, что позволяет ориентировать адаптер в нужную сторону, а также подтягивать соединение.
Куда нужно устанавливать Hydro X Series XF Fill Port — порт для заливки ОЖ, — для нас осталось загадкой.
Разветвитель Hydro X Series XF Rotary Y-Splitter поможет разделить магистраль, организовать отвод для слива/залива ОЖ, установить датчик температуры в нужном месте и т. д.
Часть с наружной резьбой также проворачивается, что позволяет ориентировать разветвитель в нужную сторону, а также подтягивать соединение.
Шаровой кран Hydro X Series XF Ball Valve пригодится, если нужно оперативно изменять конфигурацию системы охлаждения или организовать удобный слив ОЖ. На этом наша фантазия закончилась.
Фитинг Hydro X Series XF Hardline 12mm OD Fitting для жестких трубок поможет подсоединить такую трубку к резьбовому отверстию G1/4″. Соединение фитинга с трубкой надежно уплотнено двумя резиновыми колечками, а резьбовое — одним из упругого полимера.
Угловой соединитель для жестких трубок Hydro X Series XF Hardline 90° 12mm OD Fitting будет полезен, если нужно организовать поворот магистрали под прямым углом в ограниченном пространстве, где изогнутая по относительно большому радиусу трубка не поместится. Также с помощью таких соединителей можно собрать систему на жестких трубках из прямых отрезков, что несколько упрощает задачу, но и удорожает систему.
Фитинг для мягких трубок Hydro X Series XF Compression 10/13mm (3/8″ / 1/2″) ID/OD Fitting (то есть для шлангов) подсоединяет шланг к резьбовому отверстию G1/4″. Не очень удобно то, что эти фитинги неповоротные. Поэтому сначала их нужно плотно завернуть в резьбовом гнезде, потом надеть трубку и зажать ее накидной гайкой. Подтяжка резьбового соединения, если оно ослабло, может потребовать снять шланг (а это, в свою очередь, — слить ОЖ). Также при манипуляциях со шлангом он может вывернуть фитинг из резьбового гнезда, что может привести к потере герметичности и протечке. Поэтому перед запуском системы нужно проверять и перепроверять затяжку этих фитингов.
Для сборки системы нам потребовалось еще 4 таких фитинга, но они оказались уже с черным покрытием.
Также нам предоставили комплект жестких трубок Hydro X Series XT Hardline 12mm Tubing — 4 отрезка по 50 см. Внешний диаметр 12 мм, внутренний — 10 мм.
И, наконец, охлаждающая жидкость Hydro X Series XL8 Performance Coolant. Нам досталась зеленого цвета, что, как выяснилось, в случае многоцветной подсветки компонентов системы не очень хорошо, лучше бы смотрелась замутненная жидкость белого цвета.
