Охлаждаем жесткий диск: на пути к идеалу

Сразу скажу, что все, что вы делаете, вы делаете на собственный страх и риск. Автор не несет никакой ответственности за ваши действия. Вот так. Кажется, всех предупредил. Тогда можно начинать.

Вместо введения
Внедрение системы жидкостного охлаждения в домашние компьютеры может преследовать разные цели. В первую очередь это, конечно, разгон отдельных компонентов машины с целью получения более высокой производительности, так как ни для кого не является секретом то, что эффективность данной системы в подавляющем большинстве случаев выше штатной. Некоторых фанатов просто умиляют всевозможные трубочки внутри системного блока, по которым течет жидкость. В этом случае внедрение жидкостного охлаждения может преследовать не столько «оверклокерские», сколько «моддерские» цели. И, наконец, существует третья большая группа психов, которая устанавливает «водянку» ради достижения акустического комфорта. Ведь современные компьютеры выделяют очень много тепла и для того, чтобы его рассеять, нужны несколько высокооборотистых вентиляторов, которые, к сожалению, издают шум.

Начав создание самодельной системы жидкостного охлаждения уже почти год назад, я преследовал целью довести уровень шума компьютера до такого значения, когда на расстоянии полуметра от системного блока я ни в каком состоянии не смогу на слух определить, включен компьютер или нет. Не правда ли серьезные требования? К тому времени на моем компьютере была абсолютно бесшумная интегрированная видеокарта INTeL Extreme Graphics , процессорный кулер GlatialTech 3520 Light с номинальной шумностью 20 дБ, блок питания, в котором обороты на вентиляторе были занижены с помощью схемы Reobus, а также пожалуй самый тихий жесткий диск емкостью 160 Гбайт Samsung Spin Point SP-1614N. Друзья и родители настойчиво пытались отговорить меня от установки «водянки», говоря, что у меня и так очень тихий компьютер, но я был непоколебим.
Шло время. Компьютер наконец-то обзавелся нормальной видеокартой Sparkle GeForce 6600 256 Mb AGP. В системе на базе циркуляционного насоса Wilo Star RS и 5-секционного радиатора отопления Rifar были установлены следующие блоки:
1) Процессорный водоблок. Изготовлен в домашних условиях из медных пластинок и отрезков латунной трубки. Крепится на корзинку Socket 478 специальной прижимной скобой с натяжительным винтом M6.
2) Водоблок на северном мосту материнской платы. Изготовлен также, как и процессорный блок, но не имеет внутренних направляющих. Крепится с помощью металлической планки с двумя натяжительными винтами M6 к специально изготовленным и впаянным в материнскую плату П-образным упорам.
3) Водоблок на видеокарте. Поскольку моя видеокарта имеет интерфейс AGP, в ее схему входит переходной HSI мост, обеспечивающий корректную работу чипа GeForce 6600, первоначально разработанного для интерфейса PCI-Express. Я думал, что он греется слабо, и из-за этого сделал водоблок, накрывающий лишь видеочип. После испытаний выяснилось, что лишенная вентилятора видеокарта перегревает HSI мост. Тогда я установил на него игольчатый радиатор увеличенного размера от северного моста скончавшейся от тосола старой материнской платы. Но и этого оказалось недостаточно. В итоге я сделал новый водоблок, который одновременно охлаждает как видеочип, так и переходной мост. Это дало преимущество не только в температурном режиме работы (видеокарта практически не нагревается), но и в надежности крепления самого водоблока. Старый блок крепился лишь двумя пластиковыми шплинтами с пружинками, а новый – всеми четырьмя. Это уменьшает вероятность перекоса блока, локального перегрева чипов и скола их кристаллов.
4) Схема Reobus, через которую подключен 120-миллиметровый вентилятор в блоке питания, позволяет добиться надежного пуска вентилятора (за счет подачи максимально возможного напряжения при старте) и приемлемого (на данный момент) уровня шума.

Что еще может шуметь в компьютере? Конечно жесткий диск! Не смотря на то, что мною была выбрана самая тихая из современных модель, шум от работы диска меня не устраивал. Оклеенный двойным слоем автомобильной шумоизоляции и паралоном корпус компьютера, конечно, снижал общий уровень шума, но не сказать, чтобы революционно.

Мне ничего не оставалось, как... Да! Установить на жесткий диск водоблок и поместить это всё в звукоизолирующий бокс.

Изготовление водоблока для жесткого диска
По показаниям программы DTemp, температура моего жесткого диска в условиях обычного воздушного охлаждения компонентов компьютера переваливала за отметку в 41 градус (при комнатных 25). При этом одна из микросхем (контроллер привода) на ощупь была такой горячей, что было невозможно удержать на ней палец! Главный чип диска грелся незначительно. Также не сильно грелись и остальные микросхемы. Корпус диска грелся, но не сказать, чтобы очень сильно. Из этого можно сделать вывод, что термодатчик размещен где-то внутри корпуса, а не в самом горячем месте.

Поскольку диск будет находиться в замкнутом пространстве, окутанный термошумоизоляцией, необходимо обеспечить качественный отвод тепла от него. Причем отводить тепло нужно не только с микросхем, но и с корпуса – это является обязательным условием!

Лучшим выбором для корпуса водоблока была бы медь, не говоря уже про серебро. Вот только где ее взять? Однако если учесть, что современные жесткие диски потребляют в среднем 8 Вт, а выделяют еще меньше притом, что площадь рассеиваемой поверхности велика, то подойдет материал с более низкой теплопроводностью. В моем распоряжении был лист латуни толщиной около 2 мм. Он и пошел в дело.

Я изготовил водоблок в виде буквы П. Его боковые пластины подогнаны так, что блок «в натяг» через термопасту КПТ - 8 надевается на корпус диска. Для лучшего прилегания в стенках выполнены по три отверстия, через которые блок крепится к корпусу диска. Охлаждение электроники производится «брюхом» водоблока. Уровень всех микросхем выровнен с помощью тонких медных пластинок, склеенных между собой все той же термопастой.


(кликните по картинке для увеличения)

Водоблок для жесткого диска

Над организацией движения воды я долго размышлял, прикидывал различные змеевики, но из-за того, что они получались у меня очень корявыми, я решил приварить к основанию коробочку, в которой сделал одну направляющую перегородку.


(кликните по картинке для увеличения)

Заготовки для водоблока (основание-подошва, боковые стенки, стенка камеры, крышка камера, направляющая и два штуцера)


Инженеры Samsung свредничали и сделали на корпусе в местах отверстий для винтов приливы. Мне пришлось делать надфилем специальные проточки в боковинах блока.
Трубочки были взяты медные, их концы слегка «оквадрачены» и подогнаны под циркуляционную полость.


(кликните по картинке для увеличения)

Штуцеры из медной трубки

Внимание! При подборе трубок обязательно следите за тем, чтобы они входили в шланг со значительным усилием, а также удаляйте с их поверхности всевозможные напыления (например, хрома или никеля), то есть добивайтесь шероховатости поверхности. Несоблюдение этих правил легко может вызвать проворачивание трубок и, как следствие, протечку системы со всеми вытекающими отсюда последствиями. Это проверено на собственном горьком опыте.

Обычно я соединяю детали водоблоков с помощью пайки оловом. Но в данном случае такой фокус бы не прошел – слишком сложную конструкцию имеет блок, да к тому же трубочки выводятся не сверху, а сбоку и зазор между ними и крышками велик. Поэтому мне пришлось договориться со знакомым сварщиком и немного его поднапрячь. Латунь паяется аргонной сваркой. Но, к сожалению, это у нас пока мало распространено. Вот и у моего знакомого был только ацетилен. При сваривании ацетиленом на место шва необходимо посыпать специальным порошком – бурой – подобно тому, как производится пайка оловом при помощи канифоли. Следует отметить, что не смотря на посыпания бурой, латунь варится очень трудно, постоянно сворачивается, образуя большие капли. Сколько мата было тогда, лучше не вспоминать . В результате получилась следующая штуковина, о герметичности которой говорить не приходилось.


(кликните по картинке для увеличения)

Водоблок после сваривания и обработки насадкой на дрель

На следующем рисунке хорошо виден рваный шов. И это, не смотря на то, что мой знакомый профессионально занимается сваркой. Также можно увидеть дырку, которая образовалась на крышке водоблока при попытке рассверлить заплавившееся отверстие в трубке.


(кликните по картинке для увеличения)

Сварной шов крупным планом

Для придания требуемой герметичности я решил пропаять все швы с помощью оловянного припоя и наложить заплатку на образовавшуюся дырку. Для того чтобы все надежно пропаять, необходимо полностью прогреть детали. Сделать это с помощью только одного паяльника практически невозможно, даже с мощностью 100 Вт. Зато можно положить заготовки на электроплитку или на рассеивающий круг на газовую плиту. Заготовки должны полностью прогреться до температуры плавления олова, но не перегреться, иначе на их поверхности образуется оксидная пленка, препятствующая адгезии (приставанию) припоя. О том, что детали перегреты, может свидетельствовать изменение их цвета со светлого и блестящего на темный.

После того, как все разогрето, уменьшаем пламя конфорки и с помощью паяльника наносим олово на шов, втирая его. Особое внимание обратите на уплотнение трубок. После того, как все швы пропаяны, увеличиваем огонь и еще раз хорошенько, уже не боясь перегреть, разогреваем наше изделие. Это нужно сделать для того, чтобы олово заполнило все микро шероховатости на поверхности заготовок и выровнялось. Заодно в это время происходит активное выгорание канифоли. Затем нужно выключить огонь и дать изделию спокойно остыть до комнатной температуры.

Если предварительная сварка заготовок не производилась, а поверхности подогнаны друг к другу недостаточно точно, то после выключения огня возьмите металлический штырь, напильник или большую отвертку, наденьте рукавицы, и мужественно нажмите на верхнюю крышку блока и удерживайте ее в таком положении не менее 3 минут, дабы минимизировать толщину оловянного шва. Если у вас есть сочувствующие помощники, попросите их в этот момент подуть на заготовки, помахать газетой или включить вентилятор. Ибо чтобы удерживать таким образом напильник, нужна богатырская сила воли и выдержка . Это подобно аду с чертями на сковородке. Но разве удовлетворение от результата не стоит того?


(кликните по картинке для увеличения)




(кликните по картинке для увеличения)




(кликните по картинке для увеличения)

Водоблок после пайки швов

Мою участь усложняла вышеупомянутая дырка. Заплатка на ней долго не хотела герметично припаиваться, и водоблок долго проваливал тест на герметичность – приходилось все пропаивать снова и снова. Для того чтобы быть абсолютно уверенным в качестве собранного изделия, я все свои водоблоки промазываю клеем «Холодная сварка» компании Bethel.

Для этого необходимо зачистить деталь, обезжирить ее, размять содержимое упаковки, смачивая водой до получения мягкой однородной консистенции. Затем отломить небольшой кусочек и жестоко размазать его о поверхность изделия, как бы втирая внутрь. Это обеспечивает хорошую адгезию состава. Затем можно нанести оставшуюся массу на водоблок, разгладив пальцами поверхность, на сколько это возможно. Состав затвердевает за 30-60 минут. Для улучшения качества шва поместите водоблок в камеру с температурой 80-90 градусов.

Хорошо, водоблок создан. Надеюсь, вы не забыли просверлить отверстия под винтики? Если нет, то приступаем к подгонке блока под диск.


(кликните по картинке для увеличения)

Водоблок совместим как с современными дисками, так и со старыми устаревшими моделями

Для того чтобы система охлаждения была эффективной, она должна забирать тепло как можно с большей плоскости выделения, а также обеспечивать непосредственный отвод тепла с критичных компонент, таких, как контроллер механической части диска и т.д. Для анализа соприкосновения нам потребуется теплопроводная паста (я использую КПТ - . Мажем ей боковые стороны корпуса жесткого диска, а также основные микросхемы на плате. Устанавливаем блок на диск и закручиваем винты. После этого снимаем блок и смотрим, как прилегают друг к другу поверхности. Мелкое несоприкосновение можно заполнить термопастой, а если зазор больше (следа термопасты не наблюдается или он слабый), необходимо использовать прокладки из тонкой медной фольги. Если требуется несколько слоев, не забываем промазать их термопастой.


(кликните по картинке для увеличения)

Следы термопасты на водоблоке

Уровень микросхем выравниваем с помощью небольших медных пластинок, смазанных термопастой. После установки каждой новой пластинки следует примерять водоблок на диск. При заворачивании вертикальных винтов будьте предельно осторожны – если была выбрана слишком толстая пластина, при сильном давлении, создаваемом винтами, она может расколоть микросхему.


(кликните по картинке для увеличения)

Медные накладки на греющихся микросхемах Samsung Spin Point SP-1614N

Для того чтобы накладки не могли сползти со своих мест и замкнуть какие-нибудь соседствующие контакты, я сделал из остатков тонкого коврика для мыши «шаблон» - он призван зафиксировать пластины на местах и дополнительно снизить уровень шума. Чтобы изготовить такой шаблон, вырежьте из бумаги лист по размеру нижней части диска, а затем прощупайте карандашом или шариковой ручкой места на плате, где выступают микросхемы и иные элементы. Затем вырежьте все ножницами, еще раз проверьте, ничего ли не забыли и перенесите рисунок на заготовку из мышиного коврика.


(кликните по картинке для увеличения)

Фиксирующая прокладка из мышиного коврика

Поскольку тепло со всех деталей передается через печатную плату на алюминиевый корпус, установка подобной прокладки-шаблона практически не изменит тепловой режим работы данных деталей.

Изготовление шумоподавляющего бокса
Для того чтобы максимально уменьшить шум работы жесткого диска, в первую очередь исходящего от подшипников шпинделя и блинов, необходимо сделать достаточно жесткий корпус, который бы хорошо гасил высокочастотные шумы. Мною было решено в качестве материала взять оцинкованный стальной лист толщиной 0,55 мм. Выбор был обусловлен дешевизной данного материала и легкостью его обработки. Кроме того, он не подвержен коррозии и стильно выглядит.

Я изготовил бокс, который имеет такую же ширину, как привод CDROM (5,25”) и высоту в полтора 5,25-дюймовых отсека. Если в корпусе есть место, можно не скупиться и сделать бокс по высоте в два отсека.

Сделав раскройку на бумаге, я взял большие ножницы и приступил к вырезанию куска заданной формы. Углы я гнул с помощью молотка и больших тисков, фиксируя соединения с помощью алюминиевых заклепок диаметром 3 мм, предварительно промазав место нахлеста силиконовым герметиком. После этого я разметил места для прохода штуцеров и просверлил под них отверстия (диаметр 14 мм).

Немного подумав, я решил сделать двойные стенки у бокса. Идея не лишена смысла – во-первых, увеличивается вес коробки, что положительно сказывается на акустических свойствах, а во-вторых, вся конструкция становится более изолированной от внешней среды. В качестве прокладки между стенок я взял резину от камеры автомобиля «КамАЗ» - достаточно толстая, эластичная и легко доступна.

Вырезав кусочки листовой стали под стенки, я сделал по пять отверстий в каждом из них (4 по углам и один в центре), приложил все это к боксу и через резину просверлил также по пять отверстий в самом боксе. Затем все склепал. На внутренние стенки я приклеил кусочки, вырезанные из матерчатого коврика. Изделие стало на ощупь гораздо солиднее и внешне презентабельно.


(кликните по картинке для увеличения)

Клепка швов бокса

Надо было решить, какой будет крышка и как ее крепить. Было решено сделать ее из той же стали, сделав по краям ребра жесткости, а с переднего и заднего концов – загибы длиной 20 мм. У меня в корпусе бокс плотно прижимается снизу ограничительными пластинами, а сверху DVD-приводом, поэтому над разработкой каких-нибудь дополнительных фиксаторов крышки я не парился. Она и так очень плотно прижата.


(кликните по картинке для увеличения)

Жесткий диск с водоблоком в боксе и крышка бокса с многообещающей надписью

Для подвода питания я сделал отверстие в задней крышке бокса. Было решено сделать удлинитель-разветвитель питания (его провода не должны быть слишком длинными, а их сечение слишком малым; я брал провод сечением 4,0 кв. мм и длиной 50 см). В принципе, сечение 2,5 кв. мм также можно смело рекомендовать. Шлейф IDE пропустил сверху под крышкой. Для того чтобы не передавить его, в крышке с помощью двух пассатижей или плоскогубцев нужно сделать рельефный выступ и оклеить место под шлейф скотчем. Если шлейф будет передавлен, его контакты могут замкнуться между собой, что приведет к выходу его из строя. Будьте внимательны и осторожны!

Вариаций на тему «чем заполнить пространство в боксе» может быть много: от изолона или поролона до конфетти. Я использовал для заполнения куски ватина от подкладки старого пальто. Вы также можете попробовать применить синтепон, войлок или вату. Основное требование – материал, которым заполняется пространство, обязан хорошо гасить любые вибрации.


(кликните по картинке для увеличения)

Шумоподавляющий бокс с установленным жестким диском и ватином – все готово для установки в компьютер!

Здесь меня могут обвинить в том, что, мол, я устанавливаю жесткий диск на мягкий подвес, что непременно приведет к его скорой гибели из-за нарушения в позиционировании головок чтения-записи. Но подобная установка устройства не должна сопровождаться подобными эффектами, так как, во-первых, к диску крепится водоблок весьма внушительного веса (около 200 гр.), к тому же заполненный водой (помним закон инерционности?), во-вторых, шумоподавляющий материал спрессовывается плотно, и, в-третьих, водоблок соприкасается штуцерами с массивным боксом, жестко закрепленным к корпусу системного блока, о чем свидетельствует передача звука работы на корпус. Так что, по-моему, поводов для беспокойства нет.

Итак, если мы все сделали правильно, можем приступать к установке бокса в корпус компьютера и подключению шлангов. Рекомендуется каждый штуцер снабдить двумя хомутами для надежности, а также поверхностно обработать место соединения силиконовым герметиком. Не стоит сразу мазать штуцеры герметиком, еще до одевания трубок. Это может привести к легкому соскальзыванию трубки и протечке.


(кликните по картинке для увеличения)

Размещение бокса с жестким диском в корпусе системного блока Marathon II.

Торжественный момент – прокачка системы... Вот бульки и пузырьки утихомириваются, воздух выходит из системы и... Во всей комнате устанавливается гробовая тишина... Система функционирует!


(кликните по картинке для увеличения)

Вид системного блока с открытой крышкой

Подведем итоги
Что же мы получили, проделав такой непростой путь? Стоит ли овчинка выделки? Каков эффект? Очевидно, эти вопросы интересуют всех, кто дочитал эту статью.

Цель, которую я перед собой поставил, была достигнута. Действительно, невозможно отличить, работает ли компьютер или нет на расстоянии полу метра от него! Шум от компьютера, находящегося в состоянии покоя, то есть когда не производится обращений к жесткому диску для чтения или записи, настолько мал, что его невозможно различить. Например, полностью прогретый 17-дюймовый ЭЛТ монитор CTX при работе издает шума значительно больше, чем системный блок с циркуляционным насосом вместе взятые! Это непередаваемое удовлетворение от проделанной работы!

Итак, жесткий диск в простое я не слышу. Когда система производит обращение к нему для чтения или записи, раздается едва-заметный шорох – кстати, хороший показатель – нет беспокойств за механическую часть. Если задаться целью, то можно свести на нет и эти шумы. Для этого нужно воспользоваться функцией Acoustic Management с помощью дисковых утилит. При этом скорость работы понизится процентов на 30, но шум от позиционирования также уменьшится. Тут нужно выбрать компромиссное решение: или у меня быстрый диск, или у меня ультра тихий компьютер. Решать вам. Для себя я оставил значения по умолчанию (оптимизированы на максимальную скорость). Легкий шорох диска во время записи каких-нибудь файлов совсем не напрягает. Кстати, при работе с дефрагментированными файлами, например, при сжатии видео на подготовленном логическом диске, шума также не наблюдается.

Теперь посмотрим, что у нас с температурным режимом. При запуске компьютера после продолжительного бездействия датчик Samsung обычно показывает значения 16-19 градусов Цельсия (термодатчики у Samsung имеют «свои особенности») при комнатной температуре 25 градусов. Во время офисной работы температура не поднимается выше 29-31 градуса. Причем, достигнув этого значения, температура больше не растет. Максимально зафиксированная температура датчика Samsung у меня составляла 37 градусов Цельсия (продолжительный прогрев в офисном режиме, 3DMark 2003, дефрагментация файлов на всех логических дисках, выключение компьютера, а затем его повторное включение спустя несколько минут). Температура окружающего воздуха в комнате 25 градусов. Здесь нужно дать пояснение. Любая термодинамическая система обладает эффектом инерционности. Так, например, тепло, переданное одному концу стержня, дойдет до его другого конца лишь спустя некоторое время, причем вероятно, что к тому времени изначально нагретый конец уже или совсем остынет, или будет ощутимо холоднее противоположного. Такая же картина обстоит и с охлаждением диска. Пока компьютер включен, циркуляционный насос прокачивает воду через водоблок. Вода уносит с собой выделяемое тепло. При этом источником тепла являются компоненты жесткого диска (микросхемы, двигатель, подшипники). Когда питание компьютера выключается, также прекращается циркуляция охлаждающей жидкости. Тепло от нагретых деталей жесткого диска через корпус начинает распространяться по всему корпусу, передаваясь также на термодатчик. При этом отвод тепла водоблоком очень мал. Вследствие этого эффекта термодатчик подвергается более сильному нагреву, чем в рабочем режиме. Поэтому, выключив компьютер и включив его снова через не очень продолжительное время, можно наблюдать рост показаний термодатчиков, и в этом нет ничего противоестественного! Однако, к счастью, подобный эффект проявляется не столь сильно, чтобы ему приходилось уделять пристальное внимание.
Также я провел специальный тест системы охлаждения. Температура в комнате 25 градусов. Прогрев охлаждающей жидкости игрой Need For Speed Underground 2 в течение часа, запуск S&M 1.7.5 на максимальный режим загрузки процессора, запуск CPU Burn в режиме high и одновременный поиск файлов на диске. Продолжительность тестирования 3,5 часа. При этом диск прогрелся с 29 до 33 градусов Цельсия, вода в системе имела температуру 34 градуса. Радиатор на ощупь теплый (обдув не используется – только пассивное охлаждение).


(кликните по картинке для увеличения)

Зависимость температуры жесткого диска от времени (с момента начала тестирования с предварительным прогревом в офисном режиме до окончания теста)

Безопасной температурой для жестких дисков можно считать 45-50 градусов Цельсия. По-моему, система продемонстрировала достойный результат, уложившись в 33 градуса. У нее еще есть большой запас прочности. Акустический комфорт заслуживает высших похвал.

Подключив жесткий диск к системе жидкостного охлаждения и заключив его в шумоподавляющий бокс, удалось не только решить проблему перегрева, но и полностью избавиться от шума работы. Решена главная проблема на пути к бесшумному компьютеру. Бесшумный компьютер своими руками – это реально. Да здравствует тишина!

Обсудить статью можно в специальной ветке конференции: http://forums.overclockers.ru/viewtopic.php?p=1852437#1852437

Щербаков Илья aka Corporation

Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают