Водяное охлаждение для компьютера

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.

Преимущества и принципы работы водяного охлаждения

Водяному охлаждению не требуется большого объёма системного блока для того, чтобы обеспечивать лучшую циркуляцию воздуха в самом системном блоке. Кроме всего прочего, она гораздо меньше шумит, что, кстати, также является немаловажным фактором для людей, которые по тем или иным причинам проводят много времени за компьютером. Любая же воздушная система, пусть даже самая качественная, при всех своих преимуществах, во время своей работы непрерывно создаёт поток воздуха, который гуляет по всему системному блоку, в любом случае увеличивает шум в помещении, а для многих пользователей важен низкий уровень шума, так как постоянный гул очень надоедает и раздражает. Программное обеспечение самостоятельно регулирует давление потока жидкости в системе, в зависимости от интенсивности тепловыделения процессора и других компонентов компьютера. То есть система может автоматически увеличивать или уменьшать эффективность теплоотвода, что обеспечивает непрерывный и точный контроль температурного режима, как любого отдельного элемента (будь то процессор, видеокарта или винчестер), так и во всём пространстве системного блока. Таким образом, применение жидкостного охлаждения ликвидирует также и тот недостаток любой воздушной системы, когда детали компьютера охлаждаются преимущественно воздухом из системного блока, который непрерывно нагревается этими же деталями и не успевает своевременно выводиться за пределы блока. С жидкостью такие проблемы исключены. Такая система способна справляться со своими задачами гораздо эффективнее любого воздушного охлаждения.

Также, помимо высокого уровня шума, воздушное охлаждение компьютера приводит к большому скоплению пыли: как на самих вентиляторах кулеров, так и на остальных комплектующих. В свою очередь это очень негативно сказывается как на воздухе в помещении (когда из системного блока выходит поток воздуха с пылью), так и на быстродействии всех комплектующих, на которых оседает вся пыль.

Водяное охлаждение для ПК – плюсы и минусы

Споры о целесообразности приобретения жидкостных установок не утихают. Для начала рассмотрим преимущества водяного охлаждения для ПК:

1. Компьютер с водяным охлаждением издает меньше шума.
2. Водяные охладители намного эффективнее.
3. Водяное охлаждение для ПК занимает сравнительно мало места.
4. Система водяного охлаждения способна одновременно использоваться для отвода тепла сразу от нескольких ответственных узлов устройства (видеокарты, CPU, винчестера).

Недостатки водяного охлаждения ПК:

1. Устройство сравнительно сложнее, для монтажа требуются собственные специальные навыки или привлечение специалиста.
2. Существует потенциальный риск протечки жидкого теплоносителя на узлы ПК.
3. Для функционирования системы используется специальная жидкость.
4. Высокая стоимость.
5. Водяное охлаждение для ПК периодически требует профилактики – прочистки микроканалов и замены теплоносителя.

Какое охлаждение лучше водяное или воздушное?

Желательно все варианты рассматривать в конкретных условиях, исходя из мощности собственного компьютера. Для простых задач хватает нескольких стандартных кулеров, но сравнительно мощные устройства требуют эффективного отвода тепла. Попытаемся изучить, что лучше водяное охлаждение процессора или воздушное, исходя из следующих критериев:

1. Простота монтажа – воздушные кулеры проще и быстрее устанавливать.
2. Стоимость – монтаж СВО обойдется пользователю дороже.
3. Использование жидкостных охладителей разрешает осуществлять более тонкие настройки, включая в контур множество дополнительных компонентов.
4. Размеры – в корпусе компьютера требуется больше места для монтажа радиатора и трубок.
5. Уровень шума – комп с водяным охлаждением работает тише благодаря меньшей скорости вентиляторов.
6. Эффективность – жидкий теплоноситель лучше перемещает тепло, разрешая увеличивать мощность приборов.

Сравнение

Чтобы понять, что такое водяное охлаждение для ПК, плюсы и минусы такой системы, стоит сравнить его с самым популярным вариантом охлаждения. Как мы знаем, кулер представляет собой конструкцию из радиатора, через который проходят трубки теплоотвода и вентилятора. Такую систему легко устанавливать в корпус. Обычно она крепится на четырех винтах.

Причем после упаковки вам ничего не нужно делать, собирать отдельные части или что-то к чему-то докупать. Просто находите место на материнской плате и крепите туда ваше приобретение. К доступной стоимости и простоте монтажа добавляются и недостатки такого варианта.

Прежде всего, почему воздушное охлаждение меняют на жидкостное – из-за неэффективности первого. Особенно если пользователь желает осуществить критический разгон процессора, то обычный кулер с этим не справится. Также часто не хватает такой системы и там, где «сидят» две и более видеокарт.

Следующим недостатком являются габариты радиатора. Конечно, не во всех случаях. Но чаще всего у хорошего кулера очень высокий профиль, что вызывает неудобства в установке и помещение его в компактный корпус. И последнее – это шум. С ним сталкиваются все пользователи. Причем если в спокойном режиме можно и не услышать систему, то при максимальной нагрузке на ПК вентиляторы набирают обороты и создают много шума.

Различные части жидкостного охлаждения процессора

Прежде чем начать обсуждение того, как работает жидкостное охлаждение ЦП, вам сначала нужно понять состав различных частей жидкостного охлаждение ЦП.

Итак, начнем с основных деталей, из которых состоит жидкостное охлаждение для процессора.

Шланги / трубки: шланги являются неотъемлемой частью жидкостного охлаждения ЦП.

Они обеспечивают безопасные пути для охлаждающей жидкости в охладителе от одного компонента к другому.

Шланги должным образом герметизированы вместе с компонентами, чтобы избежать утечки.

Радиатор: радиатор отвечает за распространение тепла, всасываемого нагретым процессором, в открытый воздух за пределами охлаждающего устройства.

Резервуар: резервуар — это небольшое место для хранения, которое помогает удерживать охлаждающую жидкость внутри жидкостного охлаждения ЦП.

Вы можете увидеть уровень жидкости, хранящейся в резервуаре, перед тем, как запустить охладитель, чтобы заполнить его в достаточной степени.

Вентилятор(ы): жидкостное охлаждение ЦП может иметь один или несколько вентиляторов в зависимости от их размера и функциональности.

Вентиляторы в основном используются для пропускания воздуха через радиатор, чтобы отводить от него тепло.

Насос (помпа): помпа, вероятно, самая важная часть любого жидкостного охлаждения ЦП.

Она помогает прокачивать охлаждающую жидкость через кулер ЦП, чтобы поддерживать его правильную работу.

На рынке доступно множество различных жидкостных охлаждений для ЦП разных размеров и форм, но все они имеют в значительной степени те же компоненты, о которых говорилось выше.

Более того, некоторые производители пытаются выделиться среди конкурентов, добавляя проприетарные компоненты, которых нет в продукции их конкурентов.

Когда вы покупаете новое жидкостное охлаждение для процессора, вы можете прочитать прилагаемый к нему буклет, чтобы понять работу каждого отдельного компонента, входящего в комплект.

Необслуживаемые СВО

Эти удобные и практичные системы включают в себя помпу, резервуар, радиатор и один или два вентилятора; устанавливать такую систему проще, чем собирать модульную СВО из составных частей, которые монтируются к корпусу и охлаждаемым компонентам ПК. Все составные части необслуживаемой СВО уже герметизированы, протестированы и готовы к использованию. Это исключает ошибки при самостоятельной сборке СВО, обусловленные человеческим фактором.

Цены на необслуживаемые жидкостные кулеры, называемые также системами «всё в одном» (All-in-One, AiO), за последнее время заметно снизились, и сегодня вы можете найти приличную модель всего за сорок с небольшим долларов. Эти кулеры производят мало шума и обеспечивают высокую эффективность охлаждения, хотя по эффективности они сопоставимы с воздушными кулерами чуть более высокого класса.

Охлаждающая жидкость (хладагент), проходя через водоблоки CPU или GPU, отводит тепло от соответствующих компонентов ПК на радиатор, который обычно устанавливается в задней части корпуса ПК. Это способствует быстрому выводу тепла наружу воздушным потоком от заднего корпусного вентилятора, в отличие от традиционных способов теплорассеяния с медленным понижением температуры внутри корпуса.

Установка СВО с закрытым контуром требует внимательного подхода только к размещению радиатора и вентиляторов, здесь не нужно возиться со шлангами и т.д. С другой стороны, возможности необслуживаемого жидкостного кулера в части персональных настроек стиля (подсветка и т.п.) существенно ограничены, а это – одно из главных преимуществ СВО. Кроме того, контур AiO включает в себя только один водоблок, что подразумевает использование отдельного кулера для каждого охлаждаемого компонента, например, для CPU и для GPU.

Достоинства:

• простота установки;
• доступная цена.

Недостатки:

• ограниченность настроек;
• охлаждает только один компонент ПК;
• невозможность какой-либо модификации или модернизации готовой системы.

Пример кулера «всё в одном» – NZXT Kraken M22, который предлагает отличную производительность и удобную конструкцию. Этот кулер мог бы победить только за счет бренда, но он обладает еще и высокими техническими характеристиками. Он оснащен легким 120-мм радиатором и в целом почти ничего не весит.

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.

Чаще всего в типовых СВО используют дистиллированную воду, иногда с примесями красителей или люминесцирующих компонент. Вода проходит свой цикл в системе за счет давления, создаваемого помпой. За время прохождения она успевает нагреться (забрать тепло) и остыть, вернувшись в резервуар для повторного цикла.

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.

Итак, ватерблок или теплообменник – это, по сути, основное звено в охлаждении элементов ПК. Он состоит из металлического блока (чаще всего медного), который в свою очередь имеет различную конструкцию, начиная с мультиканальной и заканчивая простым плоским дном. От вариаций структуры ватерблока зависит эффективность охлаждения – чем больше площадь касания и теплопроводность металла блока и элемента ПК – тем быстрее нагревающийся элемент, например, процессор, передаст тепловую энергию теплообменнику, а он в свою очередь воде. Обычно ватерблоки ставятся на наиболее важные, сильно греющиеся элементы системного блока: процессор, северный мост, видеокарта и пр.

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.