Опыт создания системы водяного охлаждения с пассивным радиатором

Комплексное тестирование радиаторов СЖО типоразмера 360 мм от компании EKWB

Современные жидкостные системы охлаждения набирают популярность благодаря высокой эффективности. Наибольший интерес у геймеров вызывают необслуживаемые типы СЖО «3 в 1», где контур представляет помпу-водоблок и выносной радиатор, соединенные шлангами. Такая система относительно недорогая, не уступает, а порой превосходит воздушные кулера, и обладает более эстетичным дизайном.

Однако опытные пользователи знают: чтобы добиться максимальной производительности и наилучшего охлаждения, необходимо подняться ступенью выше и обратить свое внимание на отдельные наборы СВО, включающие более производительные помпы, толстые радиаторы, водоблоки с оптимизированной конструкцией.

В своем обычном представлении такие наборы СВО укомплектованы радиатором типоразмера 240 мм, значительно реже мы имеем дело с вариантом 360 мм. Да и то, производитель для обеспечения наилучшей стоимости оснащает такие системы тонкими и радиаторами средней толщины. Закрадывается логичный вопрос: а существует ли разница в эффективности охлаждения от типа, и если да, то каких значений она достигает? Мы решили это выяснить в нашей тестовой лаборатории.

Водоблоки

Построение системы водяного охлаждения я начал с изготовления водоблоков. Для всей СВО я сделал их только 2: на процессор и на видеокарту. Конструкция водоблоков самая примитивная – плоское алюминиевое дно омывается охлаждающей жидкостью. Никаких турбулизаторов потока, ребер, игл и т.д. Технология изготовления также самая простая. Дно у обоих водоблоков — это кусок алюминиевого листа нужных размеров.

Затем это дно прикручивается на четыре винта через слой автомобильного герметика к своеобразной емкости (крышке водоблока) из оргстекла. Крышку водоблока видеокарты я склеил из двух кусков оргстекла, а крышку процессорного водоблока — из трех (так как не нашлось подходящего по размерам куска толстого оргстекла для средней части крышки). Детали процессорного водоблока:

Детали из оргстекла между собой я склеивал самодельным клеем из дихлорэтана с растворенными в нем опилками оргстекла. Для удобства использования, такой клей должен быть довольно густым, т.к. жидкий раствор успевает высохнуть сразу после нанесения его на поверхность стекла. Для подвода жидкости в водоблок и отвода из него, в крышку процессорного водоблока я установил два штуцера. Они имеют с одного конца «ёлочку» на 10 мм (для шланга), а с другого – резьбу ? дюйма. С водоблоком видеокарты немного сложнее – мне не удалось найти подходящих г-образных штуцеров, пришлось воспользоваться двумя отрезками пластиковой трубки. Они также были приклеены сбоку водоблока на дихлорэтановый клей. Заготовки для водоблоков выпиливались из оргстекла обычным лобзиком, затем внутренние и наружные поверхности доводились дремелем.

Ключевые элементы СВО

Принцип охлаждения ПК разобрали, теперь перейдем к элементам, которые за это ответственны:

• Теплообменник – главный элемент, который вбирает в себя все тепло при нагреве процессора, видеокарты и прочих горячих железок;
• Помпа – механизм, который гоняет хладагент по контуру СВО. Некий аналог можно наблюдать в аквариуме для рыбок – принцип работы практически идентичный;
• Трубопровод – канал, по которым гоняется водичка от помпы к комплектующим и радиатору. И так по кругу;
• Переходники, фитинги и соединители – элементы, соединяющие конструкцию СВО;
• Расширительный бачок – резервуар, в котором находится жидкость, не активная в данный момент. Несмотря на тот факт, что контур закрыт и жидкость испариться не может, бачок нужен для того, чтобы спрятать в него помпу, которая при работе на свежем воздухе элементарно выходит из строя;
• Теплоноситель (он же жидкость, хладагент, дистиллят) – теплопроводящая субстанция, которая и охлаждает железо;
• Радиатор – конструкция, в которой остывает горячая вода, проходя через тонкие капилляры из меди или латуни;
• Кулер – вертушка, продувающая ребра радиатора.

Зная это, вам будет легче ориентироваться при возможном строительстве собственной СВО, если вдруг возникнет такая мысль.

Установка радиатора

Радиатор может устанавливаться как на крышке корпуса, так и на его задней панели. В некоторых системах жидкостного охлаждения он располагается рядом с корпусом.

Крепление радиатора

Крепление может быть выполнено самым разнообразным способом. Обычно, к каждому радиатору идёт набор различных конструкций и переходников для его адаптации под любой из существующих корпусов.

После установки радиатора необходимо подключить его к двум фитингам переходника, выходящим из системного блока – тому, который приходит с видеокарты и тому, который идёт на помпу.

Питание радиатора

Питание радиатора осуществляется от напряжения +12 В, также подводимого от источника питания через специальный переходник в заглушке на задней панели корпуса.

Наполнение водой

Наполнение водой СВО производится при выключенном питании ПК. То есть, блок питания будет подключён только к помпе и радиатору, питание от материнки должно быть отключено. Заливка воды в СВО производится в её самой высокой точке – специальной горловине, расположенной на радиаторе. Как только жидкость зальёт весь объём системы, необходимо запустить помпу и прокачать хладагент по всему маршруту, чтобы избавиться от воздушных пузырьков. После чего система герметично закрывается, подключается питание материнки и ПК готов к включению.

Сборка системы жидкостного охлаждения

У нас был выбор, собирать ли систему на жестких трубках или на шлангах (или скомбинировать оба варианта). В итоге мы выбрали более простой в реализации вариант, то есть использовали шланги.

На сайте компании Corsair есть конфигуратор, который облегчит подбор компонентов СЖО под имеющиеся комплектующие. У нас задача была противоположной, так как практически все компоненты СЖО уже были, но описать такой полезный инструмент все же стоит.

Таинство начинается с выбора корпуса:

Далее пользователь указывает материнскую плату (и опционально модель процессора) и видеокарту (и их число). В результате конфигуратор предлагает, какие компоненты Hydro X Series использовать и как их располагать.

Детали конфигурации выясняются после рада уточняющих вопросов, типа выбора цвета компонентов, количества радиаторов, выбора вентиляторов, модели помпы, типа магистрали (жесткие трубки или шланги), цвета ОЖ, контроллера, выбора дополнительных аксессуаров.

Окончательная конфигурация получает свой уникальный код, чтобы в дальнейшем пользователь мог еще поработать над ней.

Для данной конфигурации доступны для загрузки PDF-файлы. Один со списком компонентов и изображением, показывающим расположение основных компонентов в корпусе. Второй содержит более подробную схему возможного размещения компонентов СЖО и вентиляторов в выбранном корпусе. Примеры файлов доступны по ссылкам.

Разумеется, все эти схемы и списки, полученные в результате работы с конфигуратором, стоит рассматривать лишь как рекомендации, но они облегчат понимание вопроса новичкам, и даже опытные пользователи смогут их использовать в качестве отправной точки.

Для сбора кастомной СЖО мы использовали корпус Corsair Crystal Series 680X RGB. Процессор и материнская плата использовались такие же, что и при тестировании процессорных охладителей, а именно Intel Core i9-7980XE и ASRock X299 Taichi. Видеокарта — Nvidia GeForce RTX 2080 Ti. Дополнительно к трем вентиляторам с подсветкой Corsair LL120 RGB, которые входят в комплект поставки этого корпуса, мы задействовали вентиляторы Corsair QL120 RGB, подключенные к своему контроллеру (он управляет только подсветкой). Вентилятор Corsair SP120 из комплекта поставки корпуса мы не использовали.

Три вентилятора Corsair LL120 RGB подключались через разветвитель к одному каналу контроллера Corsair Lighting Node Pro. Этот контроллер также управляет только подсветкой. Водоблок видеокарты, помпа и водоблок центрального процессора подключались последовательно (в данном порядке) к второму каналу контроллера Corsair Lighting Node Pro. Регулировка скорости вращения помпы и вентиляторов, которые были подключены к разъемам для вентиляторов на материнской плате (в случае помпы — подавался только управляющий сигнал, но не питание), осуществлялась с помощью ШИМ, КЗ для которой выставлялся в программе SpeedFan. Для управления подсветкой штатных вентиляторов и компонентов СЖО применялась программа Corsair iCUE. Отметим, что на один канал контроллера Corsair Lighting Node Pro можно зарегистрировать вентиляторы только одного типа, поэтому для управления подсветкой двух вентиляторов Corsair QL120 RGB мы подключили их к своему контроллеру.

Радиатор СЖО был закреплен на передней съемной панели изнутри, а между ним передней панелью были установлены три вентилятора Corsair LL120 RGB, работающие на вдув внутрь корпуса. Один вентилятор (второй рядом уже не поместился) Corsair QL120 RGB был закреплен на съемной верхней панели и работал на выдув вверх из корпуса. Второй вентилятор Corsair QL120 RGB был установлен на задней стенке корпуса и также работал на выдув. Таким образом, в корпусе было установлено пять вентиляторов, не считая вентилятора в блоке питания. Помпа была закреплена на передней стенке корпуса в отсеке за материнской платой. Работающая система в сборе показана на видео ниже:

CORSAIR H115I PRO

Приблизительно. $100 | £125

H115I PRO ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Будь я проклят, если в коробке есть более тихие универсальные охладители, чем этот.

• Размер 280мм
• Вентиляторы 2x PWM 140mm maglev
• Совместимость AM4, LGA 1151, LGA 2033, LGA 2066

Сеть N получает комиссионные от квалификационных покупок через Amazon Associates и другие программы.

Что нам нравится …

вентиляторы Maglev почти бесшумная работа , способная к разгону

Corsair H115i Pro RGB предлагает хорошую производительность с невероятно низким уровнем шума. 2 вентилятора ML-Series 140mm совмещают представление низк-RPM более большого размера лезвия с деятельностью низк-трением, спасибо конструкция магнитной левитации. Эта комбинация способствует фантастическому воздушному потоку, который эти вентиляторы производят с небольшим шумом вообще.

С Corsair у руля и RGB в названии легко догадаться, что этот кулер оснащен несколькими радужными светодиодами, чтобы осветить вашу установку. Удивительно, но эти маленькие светящиеся электроды никогда не попадали в вентиляторы, хотя это, вероятно, хорошая новость для вашего банковского счета. Corsair’s H115i Pro-это желанное дополнение к любой бесшумной сборке-в основном потому, что вы едва ли знали бы, что она была там, если бы не было значительно холодных темпов процессора.

ОТЛИЧНО ПОДХОДИТ ДЛЯ ЧИСТОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Лучшая СВО диаметром 120 мм

• Размеры водоблока с помпой: 65x65x48 мм
• Размеры радиатора: 152x120x32мм
• Вентилятор: 120×25 мм
• Поддержка разъемов: LGA 1200, AM4, LGA 2066, LGA 1151-v2, sTR4, sTRX4, LGA 1151, LGA 2011, LGA 1156, AM3, LGA 1155, AM3+, AM2+, AM2, FM1, FM2, LGA 1150, LGA 2011-v3, FM2+
• Рассеиваемая мощность, TDP: 200 Вт
• Максимальный воздушный поток: 73.11 CFM
• Максимальный уровень шума: 36 дБ

Компактное решение, обладающее большим внутренним потенциалом. Подойдет для небольших ПК.

Плюсы:

– Отличное охлаждение для компактной СВО типа AIO

– Красивый элегантный дизайн

– Удобное и интуитивно понятное программное обеспечение CAM

Минусы:

– Высокая цена по сравнению с другими 120 AIO

– Программное обеспечение CAM отправляет данные в облачные сервисы NZXT

Deepcool Castle 240 RGB

Это СВО из топовой серии от данного производителя и лучшая по качеству исполнения и дизайну.

Серию Captain мы решили не рекомендовать, так как они все имеют конструктивный недостаток в соединении патрубка на водоблоке, где бывают протечки.

Характеристики Deepcool Castle 240 RGB

Размер радиатора	274x120x52 мм
Диаметр вентилятора	2×120 мм
Скорость вентилятора	500-1800 об/мин
Уровень шума	средний
Подключение	2×4-pin + 3-pin / хаб
Подсветка вентилятора	многоцветная
Подсветка помпы	многоцветная
Управление подсветкой	5V RGB / контроллер
Рекомендуемые процессоры	i5/i7, FX-6/8, Ryzen 5/7
Возможности по разгону	средний уровень

Это достаточно мощная и при этом не слишком шумная СВО с полноценной адресной RGB подсветкой, что требует наличия соответствующего разъема (5V RGB) на материнке или использования комплектного контроллера с пультом.

Данную СВО можно с успехом использовать для достаточно мощных процессоров (Core i7, FX-8, Ryzen 7) с неплохим разгоном. Можно установить и на Core i9, но для его хорошего разгона лучше использовать более мощную СВО.
Водяное охлаждение Deepcool CASTLE 240 RGB

Заправка контура

И далее началась самая ответственная часть. Я подготовил жидкость количество которой было чуть больше, чем я слил из системы, чтобы точно хватило.

Так поднимем же с вами бокалы за долголетие наших помп и благополучие подшипников!

Чтобы проще было залить жидкость опять же надо соблюдать такое правило, что в одно отверстие заливается вода, а второе — должно выпускать воздух. Для того чтобы понять что куда течёт нужно понять конструкцию системы циркуляции жидкости. Она в водоблок поступает из центрального отверстий, далее по силиконовой вставке течёт в бок, распределять специальными столиками в корпусе, далее корпус разворачивает поток жидкости вверх на микроканалы водоблока, и после микроканалов жидкость уходит вбок, и проходит вглубь одной из сторон корпуса.

Заливать можно было либо в центр, и оставлять для выхода воздуха отверстие в глубине — либо можно было заливать в боковое отверстие в глубине корпуса. Штатное отверстие через которое в заводских условиях заправлялась система расположено именно у бокового отверстия, так что и я решил заливать в него. Если при заливки вы видите что жидкости осталось у вас ещё много, а вода не уходит, значит где-то образовалась воздушная пробка и надо покрутить радиатор чтобы собрать воздух вместе и чтобы он смог выйти наружу. Так же важно размещать место заливки выше радиатора, так как без принудительного движения потока — воздух можно выпустить только заполняя все части контура по принципу сообщающихся сосудов. У меня в систему поместился и подготовленный излишек жидкости. Но я решил часть жидкости удалить путём впитывания в салфетку чтобы привести уровень к тому, что был при разборке системы. При разборке — уровень воды не заполнял пространство над силиконовым вкладышем. Далее я собрал СВО в последовательности обратной разборке. Включил — стал ждать пока помпа прогонит все пузыри в контуре в один большой и он где-то задержится в ресиверах радиатора как это происходит и по заводу.

Но я ждал-ждал, а заветного прекращения разбивания воздуха о крыльчатку помпы так и не произошло. То есть воздуха было слишком много и он не мог занять какое-то положение, в котором его не уносило жидкостью. Для дозаправки я открыл заливное отверстие, но так как у меня нет шприцов с иглами, то я дозаправлял контур просто заливая жидкость в цековку под головку винта.

Естественно в таких условиях воздух выходил по мелкими пузырями очень долго, и делалась такая заправка уже на включенном СВО, то есть помпа активно перемешивала пузыри и часть из них выходило. Естественно тут так же надо держать сборку так чтобы отверстие для заправки было высшей точкой контура, иначе из него будет литься вода. Минут 10 выходил воздух и я периодически по каплям заполнял углубление под винт. В определённый момент я ещё раз попробовал дать системе собрать воздух в каком-то одном месте. Для этого я закрутил заливной винт на место и на рабочей системе покрутил СВО, на видео я это не снял, так как для этого требуется больше пространства, что у меня было для съёмки. Но делать надо примерно тоже самое что и, например, для калибровки магнитометров смартфона. То есть покрутить систему вокруг всех осей. А дальше дать минут 10 поработать. Если звук разбивания пузырей прекратился, и в радиаторе не будет звуков журчания воды — значит вы добились требуемого уровня жидкости и на этом процесс обслуживания СВО завершается.

Что касается этой системы водяного охлаждения, то в ней очень тихая помпа, тише, чем работа даже медленных 5400 жёстких дисков, и за 2,5 года это ничуть не изменилось. Вентиляторы тоже не требуют ещё никакого участия в дальнейшей эксплуатации. От этого предполагаемая одноразовость системы — кажется ещё более обидной, так как если бы не сейчас, то в скором времени она бы точно уже потребовала обслуживания. То есть нормально бы она проработала 3-4 года. Это, конечно, больше чем гарантийный срок, но всё равно вдвое ниже, чем ресурс работы подшипника помпы заявленный в 50 тысяч часов. А повторюсь — помпа тут крайне тихая, её вообще практически не слышно, и за эту тишину заплачено полностью при покупке, а не за половину. И подобная проблема характерна для всех заводских СВО. В целом — полагаю для большинства заводских систем охлаждения процедура обслуживания выглядеть будет примерно так же. Единственное — заливные отверстия в некоторых моделях бывают расположены на радиаторе, и тот долив что я делал через водоблок вам нужно будет делать через отверстие в радиаторе. Сложного в этой процедуре ничего нет. Тем более в процессе промывки вы неплохо натренируетесь в умении заправлять именно ваш водоблок, разберётесь куда надо заливать чтобы воздух эффективно выходил, как болтать чтобы воздушные пробки выходили и т.д. В общем — ничего страшного в этой процедуре нет. В целом — не сложнее, чем установить кулер, но гораздо дольше, если давать время на высыхание электроники.