Водяная система охлаждения для процессора
Идея использовать жидкость для охлаждения электронных компонентов появилась очень давно. В персональных компьютерах (ПК) она не была актуальной достаточно долгое время, пока мощности электронных компонентов были невелики.
Однако, с появлением уже центральных процессоров (ЦП) с частотами порядка сотен МГц и видеокарт с тепловыделением в десятки, а то и сотни ватт, актуальность применения систем жидкостного охлаждения снова обрела смысл.
Эффективное охлаждение, которое обеспечивает система с жидким хладагентом гораздо лучше, чем воздушное охлаждение. Связано это, в первую очередь с тем, что в отличие от систем воздушного охлаждения, где отвод тепла от процессора и его рассеивание производится внутри корпуса ПК, водяное охлаждение разбивает ту же техническую задачу на две составляющих.
При этом отвод тепла производится в водоблоке, установленном на процессоре, а его рассеивание осуществляется на радиаторе, вынесенном за пределы корпуса ПК. При этом нет необходимости в установке внутри корпуса габаритных радиаторов и мощных вентиляторов, поскольку все это вынесено за пределы корпуса.
В этом случае размер рассеивателя, а также скорость вращения обдувающих его вентиляторов может быть, в принципе, любой. Таким образом, решатся основная проблема охлаждения: благодаря жидкому хладагенту, можно получить охлаждение практически любой мощности с минимальным уровнем шума. Да, его габариты могут быть очень большими, но они не ограничиваются размерами корпуса ПК.
В настоящее время наиболее популярными являются системы водяного охлаждения (СВО), поскольку в них используется обычная дистиллированная вода, оказавшаяся по совокупности параметров самым оптимальным хладагентом для компонентов ПК.
РАДИАТОРЫ
Существует очень много различных типов радиаторов, отличающихся по размеру, структуре, материалу изготовления, но в целом они все очень похожи — и выполняют одну и ту же функцию — рассеивание тепла.
Изготавливаются радиаторы из двух материалов — алюминия и меди. Медные дороже алюминиевых, и они, безусловно, лучше. Но и алюминиевые от них не сильно отстают в качестве рассеивания тепла, поэтому не всегда большие финансовые затраты оправданы. Если твой бюджет ограничен и ты не гонишься за каждым градусом охлаждения или у тебя два и больше радиатора толщиной 45мм, рассчитаных на 3 кулера, то вполне можешь выбирать алюминиевый варианты. При этом учти, что самые именитые компании, в основном, производят только медные варианты. Если все же решишься брать медный, то один из вариантов — изделия от компании Alphacool, которая располагает наверное самым широким ассортиментом медных радиаторов среди всех производителей, специализирующихся на компонентах СВО.
С материалами разобрались, теперь время поговорить об основных технических параметров любого радиатора — размере и FPI.
Чем больше габариты радиатора, тем больше ребер присутствует в его конструкции. А это значит, что увеличивается площадь для рассеивания тепла и продуктивность работы радиатора возрастает. В большинстве случаев более габаритные радиаторы требуют менее мощных вентиляторов, но чтобы делать окончательные выводы, нужно учитывать FPI.
Параметр FPI характеризует количество ребер радиатора на один дюйм (плотность), что также влияет на общую площадь рассеивания тепла. Через радиаторы с высоким FPI труднее прогонять воздух, а это значит, что они требуют более мощных вентиляторов. Но если радиатор достаточно большой и в нем есть большое количество плотно расположенных ребер, то данный нюанс не столь важен, так как в данном случае большую часть времени работы СВО вентиляторы могут вообще не понадобиться. За примером далеко ходить не нужно — мой рабочий компьютер в начале рабочего дня вообще не запускает вентиляторы примерно 2 часа, так как этому способствует температура жидкости, которая циркулирует по контуру системы.
Компоненты системы водяного охлаждения
В составе классической СВО должны быть следующие компоненты: водоблок, радиатор, помпа, резервуар, теплоноситель. Не забудем также о штуцерах каждого из узлов и соединительных шлангах.
 |
Водоблоки отбирают тепло от греющихся компонентов ПК, передавая их энергию жидкости в контуре СВО. Существуют модели, предназначенные для охлаждения процессоров, чипсетов, графических чипов (или же видеокарт в целом), модулей памяти, винчестеров.
При выборе теплосъемника следует обратить внимание на металл основания (желательна медь), универсальность крепления. Некоторые экземпляты могут быть использованы для охлаждения любого из таких компонентов – чипсета, GPU, CPU. Предпочтение нужно отдавать моделям с развитой внутренней структурой (большое количество штырьков или тонких ребер), хотя нелишним будет ознакомиться со сравнительными тестами кандидатов на покупку. Производством водоблоков занимаются как компании с мировым именем – Asetek, Alphacool, Swiftech, Thermaltake и др., так и отдельные фирмы/энтузиасты (у нас хорошо известны ProModz, Silentchill, Waterworker). Детища ведущих изготовителей зачастую демонстрируют более высокую эффективность, чем их конкуренты, хотя бывают и исключения. Обратите внимание: разница в цене между первыми и последними далеко не всегда соответствует возможному выигрышу в производительности.
Радиатор рассеивает тепловую энергию, накопленную жидкостью при прохождении сквозь водоблоки. Чем больше площадь его ребер – тем выше запас прочности отдельной системы. Эффективность радиатора во многом зависит от наличия его дополнительного обдува. В компьютерах преимущественно используются модели под один, два или три 120-миллиметровых вентилятора, хотя встречаются и другие. Нередки примеры применения автомобильных (от так называемых «печек») и даже нескольких ребер радиаторов комнатного отопления.
Зачастую для эффективного охлаждения СВО одного компонента системного блока достаточно иметь в контуре медный теплорассеиватель под один вентилятор, если же TDP комплектующих велико и/или планируется охлаждать несколько устройств одновременно, лучше запастись более габаритными моделями.
Помпа предназначена для прокачки жидкости в контуре СО. Основные их типы – погружные (способны работать только при полном погружении в теплоноситель), внешние и универсальные.
Существуют как модели, питающиеся от 12-вольтовой линии компьютерного БП, так и устройства, рассчитанные на подключение в сеть ~220 В.
Основные характеристики помп – объем перекачиваемой жидкости (измеряется в литрах за час работы) и максимальная высота подъемного столба. Чем больше эти показатели, тем эффективнее будет СВО. Достаточной для среднестатистической системы является помпа, способная реально прокачать 400–600 литров жидкости за час. Модели помощнее часто имеют повышенный уровень шума и собственного тепловыделения, внося и свою лепту в нагрев теплоносителя, поэтому при выборе следует соблюдать баланс характеристик. Отметим, что мощность дешевых помп от малоизвестных производителей зачастую существенно ниже заявленной, поэтому покупать следует продукты именитых брендов – Aquacomputer, Eheim, Hydor, Swiftech.
Резервуар (расширительный бачок) служит для удобства заправки системы и устранения воздушных пробок в контуре СВО. В принципе можно обойтись и без данного узла, но тогда придется хорошо повозиться во время сборки и запуска «водянки».
Рабочая жидкость (теплоноситель) передает энергию от водоблоков к радиатору СВО. Зачастую в домашних системах используется дистиллированная вода или специальные смеси на ее основе с добавлением антикоррозионных присадок и УФ-красителей. Можно применить обычную воду из крана, предварительно прокипятив и охладив ее. Для предотвращения размножения в жидкости микроорганизмов в контур добавляют обычный спирт.
Штуцеры служат для соединения компонентов между собой. При построении СВО нужно использовать только такие, которые имеют одинаковый внешний диаметр – тогда не возникнет проблем со шлангами. Помните, что слишком тонкие штуцеры увеличивают гидросопротивление контура, снижая эффективность охлаждения.
Существуют три основных вида штуцеров – с насечкой или гладкие без фиксаторов, с зажимными гайками и так называемые push-on, которые не требуют дополнительных приспособлений для надежной фиксации шлангов.
Соединительные шланги могут быть нескольких типов – силиконовые, ПВХ и армированные. Первые наиболее удобны, хорошо гнутся, не перегибаются, но дороги. Поливинилхлоридные (ПВХ) шланги, предназначенные для использования в пищевой промышленности, наиболее доступны рядовому энтузиасту. Они хорошо гнутся, однако при сборке СВО нужно проявлять максимальную осторожность, не допуская заломов. Третий тип – армированные – применяются в сантехнике. Их чрезмерная жесткость способна вызвать перекос водоблоков при монтаже в системе и течи при использовании некачественных зажимных хомутиков.
Для надежной фиксации и устранения возможных протеканий системы внутренний диаметр соединительных трубок должен быть на 1–2 мм меньше, чем внешний – штуцеров. Помпа СВО развивает сравнительно невысокое давление, и если шланг надежно фиксируется без вспомогательных средств, то дополнительные зажимы и не понадобятся.
Остальные компоненты (индикаторы потока, датчики температур, системы управления работой помпы и т. д.) выполняют второстепенные функции, и большинству пользователей они в принципе не особо нужны.
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.
Все разработки в области СВО в последнее время относились к совершенствованию самого хладагента и ускорению процесса охлаждения за счет оптимизации системы движения жидкости. Причем, диапазон цен на такие системы весьма растянут: можно найти бюджетный вариант с небольшой охладительной цепочкой, где в качестве хладагента выступает дистиллированная вода, а можно натолкнуться и на сложные многоуровневые СВО, с дорогими брендовыми радиаторами и вставками из углеродного волокна. Выбор подходящего варианта будет зависеть от условий эксплуатации Вашего ПК и от финансовых возможностей, но сама по себе такая система весьма эффективна и стоит потраченных на ее установку средств.
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.
Разборка и слив жидкости
На корпусе водоблока есть специальное отверстие для залива жидкости, но, к сожалению, через него не получиться промыть систему, да и слить жидкость будет сложно, так как при сливе нужно чтобы заходил в систему воздух, а когда на запуск воздуха и на слив отверстие одно и маленькое — процесс будет идти плохо.
Отверстие для заливки жидкости с установленным винтом
Так что откручиваю просто все винты, что только видны снаружи.
Сняв медную пластину с микроканалами сразу видно, что проблема забивания микроканалов уже начала проявляться. забит далеко не весь водоблок, так что на эффективности работы это ещё не так сильно сказывается, тем не менее — забивание — это вопрос времени.
Нажмите для увеличения
Стоит сказать, что перед разбором я повернул систему так чтобы воздушный пузырь, который есть в контуре поднялся к водоблоку. Чтобы понять как надо крутить СВО, чтобы поднять пузырь к водоблоку стоит разобраться с тем как устроен радиатор. И в закрытых СВО всё равно должен оставаться небольшой объём воздуха, иначе будут проблемы с тепловым расширением теплоносителя при работе, и если воздух не оставить, то при нагреве просто выдавит какие-то из уплотнителей или порвёт трубки.
Радиатор состоит из Трёх ресиверов, которые соединены друг с другом плоскими трубками. Один ресивер крупный — находиться со стороны противоположной отверстиям под штуцера и объединяет все плоские трубки. Два остальных ресивера находятся со стороны со штуцерами.
И каждый соединяется с половиной всех плоских трубок.
Если заглянуть в отверстие под штуцер в радиаторе — то можно увидеть концы плоских трубок (это не фото, а компьютерная реконструкция)
Соответственно жидкость движется змейкой, проходя один поворот. И когда перемещаете пузырёк воздуха надо представлять то где он находиться чтобы привести его в водоблок.
После снятия пластины с микроканалами — я слил жидкость в емкость в которой есть хоть какая-то градуировка.
Она нужна для того чтобы оценить объём жидкости который нужно будет в дальнейшем залить. Не знаю какого цвета жидкость была изначально, но стала она мутно рыжей. Вдобавок через некоторое время на дне ёмкости скопился осадок.
Дальше, после снятия пластины с микроканалами я водоблок разбирать полностью не стал так как для этого пришлось бы вытаскивать поворотные фитинги и уверенности в многоразовости установки их у меня нет. Но если кому-то это важно — для их демонтажа надо выкрутить два маленьких винта, которые зачиковывают фитинги от случайного вырывания.
А сама внутренняя часть водоблока из корпуса вытаскивается если выкрутить 4- винта. Выкрутив их можно даже было чуть сдвинуть внутренний корпус, но трубки не давали вытащить его полностью. А полностью я хотел разобрать чтобы можно было лучше промыть все детали и не бояться за то что затоплю электронику.
Как вам боке на LG (Google) Nexus 5X?
Что такое водяное охлаждение?
Водяное охлаждение компьютера очень похоже на то, как мы охлаждаем автомобиль. По мере того, как компоненты ПК (или детали автомобиля) нагревается, холодная вода подается через радиатор на горячие компоненты и забирает тепло. Этот тип охлаждения оптимален для пользователей, компьютеры которых испытывают серьезные нагрузки на протяжении долгого времени: например, во время многочасовых игровых баталий.
Впрочем, каким бы эффективным ни было водяное охлаждение, его сложнее установить, чем стандартное воздушное охлаждение. Для сборки и монтажа нужно будет купить множество различных деталей, и, в зависимости от марки, эти детали могут стоить сотни или даже тысячи долларов. Очевидно, что это окажет значительное влияние на ваш бюджет, особенно если вы впервые используете водяное охлаждение ПК. К тому же вы с большой вероятностью сделаете несколько ошибок на этом пути.
Одного взгляда на детали, необходимые для монтажа водяного охлаждения, достаточно, чтобы большинство геймеров даже не пытались это сделать. Но, не пугайтесь: на деле это не так уж сложно. Умение приходит с практикой, так что собрав СВО несколько раз, вы поймете, что эта процедура не сложнее сборки самого ПК. Если вы действительно заинтересованы в сборке жидкостного охлаждения, рекомендуем начать вам с бюджетных вариантов, прежде чем переходить на топовые комплектующие профессионального уровня.
Необходимое оборудование для сборки водяного охлаждения
- водоблок
- резервуар
- насос
- радиатор
- фитинги
- трубки
Водяное охлаждение в моддинге
Помимо высокой эффективности, системы водяного охлаждения для ПК отлично выглядят, что объясняет популярность использования систем водяного охлаждения в множестве моддинг проектов. Благодаря возможности применять цветные или флуоресцентные шланги и/или жидкости, возможности подсветить светодиодами водоблоки, подобрать комплектующие, которые будут подходить вам по цветовой гамме и стилю, систему водяного охлаждения можно отлично вписать в практически любой моддинг проект, и/или сделать ее основной фишкой вашего моддинг проекта. Использование СВО в моддинг проекте, при правильной установке, позволяет улучшить обзор некоторых комплектующих, обычно скрытых большими воздушными системами охлада.
Мы надеемся, что наша статья по водяному охлаждению вам понравилась и позволила разобраться во всех аспектах функционирования СВО.
