Гибридный водоблок

21 декабря 2006, четверг 19:01
для раздела Блоги
Гибридный водоблок.


Несмотря на некоторые успехи чипмейкеров по обузданию горячего нрава своих продуктов, проблема их эффективного, простого и малошумного охлаждения остается по-прежнему актуальной. Причем не только для энтузиастов разгона, что заставляет производителей систем охлаждения в поиске лучшего решения выпускать на рынок порой весьма причудливые изделия. Не всегда настолько же эффективные, насколько оригинальные.

Фактически, абсолютным оружием в борьбе со всевозможными «кипятильниками» в лице центральных и графических процессоров остаются только системы фазового перехода, «чиллеры». Те, кто не могут позволить себе покупку или сборку чиллера, вынуждены довольствоваться серийными и самодельными системами водяного охлаждения,

В общем виде, задача сознания системы охлаждения состоит из разрешения трех взаимосвязанных проблем:

1.Как передать тепло от чипа в систему;

2.Каким образом транспортировать это тепло в системе;

3.Как и в чем рассеивать это тепло.

Стоит отметить, что если система охлаждения (любая) не рассеивает тепло в забортной воде, будучи установленной на судне, не подключена к магистральному водопроводу и не пополняется жидким азотом из сосуда Дьюара - можно быть уверенным: конечным приемником тепла в такой системе является воздух.

Поэтому, например, не имеет смысла городить СВО, если радиатор размещается в корпусе, а его габариты близки к таковым у радиаторов воздушных кулеров. Но даже для «настоящих» СВО в большими выносными радиаторами недостижимо совершенство. Причина проста - когда разница температур между охлаждаемым водоблоком и радиатором (воздухом, охлаждающим радиатор) минимальна, каждый градус дается с боем. Ради незначительного снижения температуры приходится непропорционально увеличивать мощность, сложность, а значит – стоимость СВО. И разумеется, для СВО недостижимы температуры ниже температуры воздуха, охлаждающего радиатор.

«Водопровод» способен прокачать огромное количество тепла на относительно большое расстояние. Весь вопрос в том, как передать тепло от чипа воде и от воды – воздуху.

В последние годы в конструкциях систем охлаждения стали активно применяться «тепловые трубки» - но, как и напорные водяные тракты в СВО тепловые трубки являются лишь эффективным средством транспортировки тепла, со своими особенностями и эксплуатационными ограничениями.

Особняком стоят элементы Пельтье – несмотря на заманчивые возможности по достижению низких температур за счет термоэлектрического эффекта, в большинстве случаев их применение тоже не имеет успеха. Причина – большие паразитные мощности и ограничения по достижимому тепловому потоку элементов Пельтье.

Рассматривая очередное экзотическое, но совершенно неэффективное устройство, родилась идея скомбинировать в одной системе различные принципы передачи тепла так, чтобы обойти свойственные каждому из них ограничения.

Смысл идеи в следующем:

1. Передавать тепло от чипа высокоэффективному массиву тепловых трубок.

2. С большой площади массива трубок (значительно большей, чем контактирующая с тепловыми трубками поверхность чипа) с помощью нескольких элементов Пельтье «перекачивать» тепло на водоблоки.

3. Дальше – обычная мощная СВО с большим радиатором, способным рассеять тепло от чипа и всех элементов Пельтье.

См. рисунок.



Таким образом, каждый элемент системы охлаждения функционирует в максимально выгодных с точки зрения своих физических принципов работы условиях:

1. Массив тепловых трубок позволяет уменьшить количество «стенок», снижающих эффективность самих трубок (особенно в зоне контакта с чипом). Фактически, большее количество трубок контактирует непосредственно с чипом.

2. За счет хорошего перепада температур между концами тепловых трубок, обеспечиваемых модулями Пельтье (в отличие от обычных воздушных «суперкулеров»), достигается эффективный отвод тепла от чипа.

3. Максимальный тепловой поток одного элемента Пельтье не является узким местом – несколько модулей работают параллельно. Фактически, их количество (как и размеры водоблоков) ограничивается лишь разумной длиной тепловых трубок и потоком тепла, который они способны перекачать.

4. Сам напорный тракт СВО перекачивает на радиатор горячую воду, что значительно эффективнее. Температуры охлаждаемого чипа и циркулирующей жидкости развязаны, охлаждаемый таким образом чип может иметь температуру ниже не только комнатной, но и нулевой отметки.

Еще одно важное достоинство – возможность заложить в систему некоторую избыточность. Тогда выход из строя одного или даже нескольких элементов Пельтье приведет к некоторому повышению температуры чипа, но не произойдет быстрого неизбежного перегрева (как в устройствах, в которых весь тепловой поток проходит через один элемент, контактирующий непосредственно с охлаждаемым чипом). Следовательно, за счет увеличения количества параллельно работающих Пельтье требования к каждому элементу в данной системе (и их стоимость) можно значительно понизить.

У такой гибридной системы есть только два узких места. Первое - тепловой поток массива трубок. Но, как показывает практика использования «суперкулеров» - даже при их ограничениях конструкции тепловые трубки обеспечивают достаточный для современных процессоров тепловой поток.

Второе «узкое место» - возможные отрицательные температуры на «холодных» концах трубок (например, при работе системы охлаждения «вхолостую». Чтобы не допускать промерзания, это необходимо учитывать при выборе их рабочего вещества тепловых трубок.

Обсуждение здесь.
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают