Водяное охлаждение для ПК – что это такое, из чего состоит, как работает, плюсы и минусы

Жидкостное охлаждение для компьютеров

В конце позапрошлого века появились первые автомобили, послужившие вехой технического прогресса и мобилизации человечества. Их двигатели сначала были примитивны, маломощны, шумны и работали на воздушном охлаждении. Но вот не проходит и десяти лет, и вместе с ростом мощности и более сбалансированной работой двигатель внутреннего сгорания получает гораздо более эффективное жидкостное охлаждение. Этот способ охлаждения миллионов моторов является неизменным атрибутом комфортного автомобиля и по сегодняшний день.

Первые ПК не имели проблем с охлаждением своих процессоров вообще. Потом они обзавелись радиаторами. Далее – небольшими вентиляторами. Что мы имеем теперь? Сегодня стоимость средств охлаждения для процессоров из верхнего модельного ряда уже приближается к цене самих CPU из нижних моделей. Чрезвычайно возросла мощность современных кулеров, их габариты, вес, обороты двигателей и диаметр вентиляторов. Стали критичны обработка и качество материала. Если раньше возможностей кулеров хватало с запасом, то сегодня они уже с трудом справляются со своими задачами. Увеличивать мощность вентиляции становится все сложнее, так как размеры и вес процессорных кулеров уже достигают критичных значений.
Вместе с ростом вычислительной мощности современные процессоры потребляют все больше и больше энергии. Основная ее часть выделяется в виде тепла. Этот непрерывный тепловой поток можно отбирать только через ограниченную площадь процессорного ядра. Производители стараются бороться с потреблением энергии и тепловыделением переходом на более низкие напряжения питания и технологические нормы. С уменьшением микронных норм производства потребление мощности действительно уменьшается, однако уменьшается и площадь кристалла самого ядра, что, в свою очередь, ведет к увеличению плотности теплового потока. И хоть тепла становиться меньше, но снизится ли температура внутри ядра меньшей площади – это уже под вопросом. С увеличением интеграции и уменьшением площади чипа отвод тепла с его поверхности становится все более трудной задачей. Здесь уже требуются специальные материалы и теплоносители. Неизменный рост тактовых частот предполагает неизбежное увеличение тепловыделения CPU в дальнейшем. Для процессоров с тактовыми частотами превышающими 2 ГГц рекомендуются кулеры с радиаторами из меди либо хотя бы с медной подошвой на алюминиевом радиаторе. Что будет за медью? Серебро? Напыление из золота? Или что-то еще?

Как бы не справлялся воздушный кулер с охлаждением процессора, но куда он девает тепло? Ответ ясен – выкачивает (вытягивает) его вовнутрь системного блока. Туда же сбрасывают свое тепло и кулер видиокарты, порядком греющиеся приводы жестких и оптических приводов, радиаторы чипсета и т.д. Но все эти устройства охлаждаются тем же воздухом из системного блока, который они сами и нагревают. Круг тепловой конвекции замыкается. Температура внутри корпуса компьютера стала так же актуальна, как и нагрев внутренних устройств. Результат – интенсивная принудительная вентиляция всего системного блока. Если раньше корпуса комплектовались одним посадочным местом под фронтальный вентилятор, причем производители не особо заботились о вентиляционных отверстиях напротив него, то теперь внутри стандартных корпусов предусмотрено 2-3 места под вентиляторы. Кроме того, в продаже появилась масса всевозможных «бловеров», блоков вентиляторов под слотовые и 5,25” отсеки.
Рекомендация, ставшая уже аксиомой: берите корпус большого объема, потому что в нем лучше циркуляция воздуха. Вот куда тратится пространство корпуса – на циркуляцию воздуха. Притом, что какой-либо специальной организации путей для воздуховодов в обычных корпусах нет вообще, и эффект от вентиляции зависит от комплектации конкретного компьютера, от загромождения его внутреннего пространства шлейфами и платами расширения. Процессор и другие устройства охлаждаются воздухом изнутри корпуса. Эффективность воздушного охлаждения напрямую зависит от температуры воздуха внутри системного блока. Требуется продуманная вентиляция внутреннего пространства корпуса. Но вот заставить течь потоки воздуха в нужном направлении весьма сложно, путь ему преграждают всевозможные устройства, шлейфы, внутренние закоулки. Воздух по большому счету не циркулирует по заданному пути, а перемешивается внутри корпуса.
Если корпуса с воздушным охлаждением спроектированы специально, с компактным расположением элементом и четкой организацией воздуховодов, что характерно для серверов, то и здесь очень остро стоит проблема организации и сечения воздуховодов. Вентиляторы внутренних устройств нагнетают воздух на свои радиаторы под определенным давлением. Эффективное сечение воздуховода должно быть сравнимо с площадью вентилятора. Приходится предусматривать широкие воздушные внутренние магистрали. Эти магистрали должны обеспечивать достаточную пропускную способность для отвода тепла и доступа к холодному воздуху.
В случае охлаждения системы жидкостью ситуация коренным образом меняется. Охлаждающая жидкость циркулирует в изолированном пространстве – по гибким трубкам малого диаметра. В отличие от воздушных магистралей, трубкам для жидкости можно задать практически любую конфигурацию и направление. Занимаемый ими объем гораздо меньше, чем воздушные каналы при такой же или гораздо большей эффективности.

Что такое водяное охлаждение компьютера?

Любое электронное устройство требует защиты от перегрева. В старых приборах изначально применялись вентиляторы, но постепенно мощность процессоров возросла до таких пределов, что кулеры во многих случаях перестают справляться с проблемой. Система водяного охлаждения в качестве теплоносителя использует жидкость для отвода тепла от CPU наружу. За счет лучшей теплопроводности жидкостные установки сравнительно лучше решают поставленную задачу.

Из чего состоит водяное охлаждение?

По набору комплектующих элементов данная установка напоминает системы, которые устанавливают на автомобильных двигателях. Жидкостное охлаждение состоит из следующих основных узлов:

1. Блок с воздушными вентиляторами.
2. Водяной радиатор.
3. Помпа.
4. Расширительный бачок.
5. Набор ватерблоков – предназначены для передачи тепловой энергии от нагретого компонента ПК к теплоносителю.
6. Шланги.
7. Патрубки.

Как работает водяное охлаждение компьютера?

Жидкостные охладители отводят тепло несколько по иному принципу, чем привычные воздушные кулеры. Разобраться в способе их работы сравнительно просто. Рассмотрим краткое описание, как функционирует система водяного охлаждения для процессора:

1. Помпа обеспечивает непрерывную циркуляцию теплоносителя.
2. По системе трубок жидкость поступает к горячим узлам ПК, на которые прикручены ватерблоки, где происходит непрерывный отбор тепловой энергии.
3. Далее нагретый теплоноситель поступает в радиатор.
4. С помощью вентиляторов пластины радиатора продуваются, и система жидкостного охлаждения отдает тепло в окружающую среду.

Лучшая СВО диаметром 240 мм

• Размеры радиатора: 276x120x27мм
• Вентиляторы: (2) 120×25 мм
• Поддержка разъемов: AM2, AM4, AM3, AM3+, AM2+, LGA 1151, LGA 1150, FM1, LGA 1155, LGA 1156, LGA 1151-v2, LGA 2066, sTR4, SP3, LGA 2011-3 (Square ILM), LGA 2011 (Square ILM), LGA 1200
• Рассеиваемая мощность, TDP: 200 Вт
• Максимальный воздушный поток: 75 CFM
• Максимальный уровень шума: 37 дБ

Мощный кулер с набором удобных программных инструментов будет отличным выбором в любой серьезной сборке.

Плюсы:

– Крайне эффективное охлаждение

– Хорошая цена за производительность премиального уровня

– Программное обеспечение iCUE позволяет регулировать подсветку и охлаждение

Минусы:

– Вентиляторы шумят, когда СВО работает на 100% мощности

– Неудобные маленькие винты для крепления вентиляторов к радиатору

– RGB-подсветка работает только на помпе

NZXT KRAKEN X62

Приблизительно. $110 | £113

KRAKEN X62 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Большой centrepiece к вашему лидирующему строению, но не уровень представления вы могли предпологать дали эстетику.

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

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

Что нам нравится …

Читайте также: Рейтинг ТОП-15 телевизоров с диагональю 65 дюймов. Советы по выбору, их характеристики и обзор, плюсы и минусы

потрясающий дизайн отличная производительность

NZXT любит, чтобы его продукты выделялись из толпы, и Kraken X62 ничем не отличается. Этот коренастый 280-миллиметровый кулер имеет уникальный дизайн освещения бесконечного зеркала, который делает Kraken x62 невероятным центральным элементом сборки.

В целом, это самый потрясающий кулер из всей серии. NZXT имеет определенный талант к щедрым дизайнам, и вы не найдете много других кулеров, которые отвлекают внимание от яркой видеокарты так же, как Kraken x62. К сожалению, NZXT не смог перенести этот уровень детализации в свое приложение CAM, что оставило этот чиллер с посредственной производительностью. Если вы не боитесь пинать управление вентилятором обратно в BIOS, то это должен быть, по крайней мере, более тихий блок.

САМЫЙ ЛУЧШИЙ ДЕШЕВЫЙ ЖИДКОСТНЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ

Составляющие элементы жидкостной системы охлаждения ПК

Охлаждение центрального процессора может происходить эффективно и быстро, но при условии, что у каждой системы будут следующие элементы:

* Теплообменник. Этот элемент нагревается, когда вбирает в себя тепло центрального процессора. Если понадобиться го вновь использовать, то необходимо дождаться, когда теплообменник полностью охладиться.

* Помпа для воды. То есть резервуар, в котором хранится жидкость.

* Переходники между трубопроводами и узлами.

* Бачок для расширения необходим для того, чтобы обеспечить необходимое место для теплообменника, который расширяется во время нагревания.

* Теплоноситель, который наполняет систему теплоноситель. Этот элемент наполняет жидкостью всю структуру. Для этого служит дистиллированная вода или специализированная жидкость для СВО.

* Ватерблоки. Это теплосъемники для выделяющих тепло элементов.

Безусловно, жидкостная система охлаждения – это очень сложная конструкция. И, чтобы ее установить, необходимы специальные знания. И не только. Нужно еще сильно постараться. Ко всему в случае неправильной установки водяной системы охлаждения высока вероятность возникновения протечек.

И последствия этого плачевны. Ведь компоненты компьютера могут пострадать или даже выйти из строя. Вот почему есть резон доверить оборудование такой системы кому-либо из профессионалов. Есть и другой вариант: приобрести готовый собранный компьютер на водяном охлаждении.

Состав системы водяного охлаждения компьютера

Любая система водяного охлаждения состоит из следующего набора компонентов:

Наиболее значимый компонент системы, отвечающий за рассеивание тепла от поверхности нагревающего элемента (процессора, материнской платы, видеочипа) и отвод его посредством воды. Водоблоки могут устанавливаться для всех тепловыделяющих комплектующих системного блока компьютера. Они изготавливаются из теплопроводного материала (в частности, из меди), чтобы наиболее эффективно и быстро передавать тепло от чипа воде.

Вода, набирающая тепло в теплообменнике (ватерблоке), затем передает это тепло воздуху с помощью радиатора. То есть радиатор служит для охлаждения воды. Он может работать в пассивном режиме или активном. В последнем случае дополнительно оборудуется вентилятором для того, чтобы более эффективно передавать тепло воздуху.

Она отвечает за циркуляцию воды в системе. Этот электрический насос, постоянно перекачивающий воду, является сердцем системы. Помпы, используемые в СВО, могут питаться от электросети 220 В и обладать различной производительностью (литров в час).

– Шланги и фитинги

Без них не обходится любая система водяного охлаждения. По шлангам вода течет от одного компонента к другому, а фитинги позволяют подключать шланги к другим компонентам системы, в частности, к ватерблокам, радиатору и помпе.

– Резервуар и вода

Резервуар для воды обычно ставится на дно корпуса компьютера, где он будет сохранять устойчивое положение и в случае неожиданной протечки не зальет материнскую плату водой. Что касается самой воды, то рекомендуется использовать дистиллированную воду, в которую иногда добавляют немного спирта или автомобильной охлаждающей жидкости.

Помимо этих компонентов, система водяного охлаждения компьютера может оснащаться сливным краном для удобного слива воды из контура системы, контроллерами помпы и вентиляторов, а также разнообразными датчиками, индикаторами и измерителями. Но все это не обязательные компоненты, которые используются, главным образом, для повышения удобства пользования СВО.

Дисплей

Для дополнительного мониторинга прямо на водоблок устанавливаются OLED-дисплеи. Например, дисплеи LiveDash у СЖО ASUS, которые позволяют выводить параметры температуры процессора, напряжения, скорости вращения вентиляторов, частоты и так далее. Система подключается через внутренний порт USB на материнской плате и управляется специальным программным обеспечением.

Удобным и эффективным этот способо контроля можно назвать, только если системный блок стоит на столе и у него имеется прозрачная стенка.

Что такое водяное охлаждение компьютера?

Любое электронное устройство требует защиты от перегрева. В старых приборах изначально применялись вентиляторы, но постепенно мощность процессоров возросла до таких пределов, что кулеры во многих случаях перестают справляться с проблемой. Система водяного охлаждения в качестве теплоносителя использует жидкость для отвода тепла от CPU наружу. За счет лучшей теплопроводности жидкостные установки сравнительно лучше решают поставленную задачу.

Из чего состоит водяное охлаждение?

По набору комплектующих элементов данная установка напоминает системы, которые устанавливают на автомобильных двигателях. Жидкостное охлаждение состоит из следующих основных узлов:

Как работает водяное охлаждение компьютера?

Жидкостные охладители отводят тепло несколько по иному принципу, чем привычные воздушные кулеры. Разобраться в способе их работы сравнительно просто. Рассмотрим краткое описание, как функционирует система водяного охлаждения для процессора:

1. Помпа обеспечивает непрерывную циркуляцию теплоносителя.
2. По системе трубок жидкость поступает к горячим узлам ПК, на которые прикручены ватерблоки, где происходит непрерывный отбор тепловой энергии.
3. Далее нагретый теплоноситель поступает в радиатор.
4. С помощью вентиляторов пластины радиатора продуваются, и система жидкостного охлаждения отдает тепло в окружающую среду.

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.