Эта статья является второй из цикла под общим названием «Разгон системы водяного охлаждения, или разгон баяна». В нем будут рассмотрены методы увеличения производительности СВО. В первой части для разгона жидкостной системы охлаждения было предложено смачивать радиатор водой. Испаряющаяся с поверхности вода дополнительно охлаждала радиатор.
Экспериментально было выяснено, что мокрый радиатор от автопечки с одним вентилятором, работающим на 1000 оборотов в минуту, превзошел ThermoChill PA120.3 с тремя вентиляторами на 1200 оборотов в минуту. Самоделка умудрилась охладить воду в контуре ниже комнатной температуры на один градус! И это под нагрузкой, во время прогона «софтовой» грелки.
Казалось, вот оно - счастье. Но такой прирост производительности вел к усложнению эксплуатации, да еще такому, что пользоваться системой постоянно просто не хотелось. Решено было сделать другое, более пригодное для постоянного использования устройство.
Исходя из достоинств и недостатков предыдущей системы, было сформулировано несколько желаний.
И, конечно, хотелось видеть более эстетичное сооружение.
Ранее выяснилось, что прямая подача воды каплями неудобна. К тому же трудновыполнима для специализированных радиаторов, ламели которых закрыты кожухом. Как же обеспечить подачу влаги прямо в радиатор?
Поставить пульверизатор-распылитель? Не самое легкое решение, поскольку ему для работы необходим сжатый воздух, а это предполагает использование насоса, производящего дополнительный шум, да и точно рассчитать дозировку подачи воды сложно. Опять появятся излишки, которые нужно будет возвращать обратно в контур, еще одно усложнение конструкции.
Наилучшим выходом в этой ситуации будет подача воды в виде таких мелких капель, чтобы она сразу испарялась и не стекала. Оптимальным вариантом выглядит пар. Но для его получения воду нужно нагревать, и пар получится горячим.
А если использовать туман? Но где его взять в квартире? Есть способ. Существуют ультразвуковые генераторы тумана.
Идея поставить подобный «девайс» в систему водяного охлаждения беспокоила меня давно. Но все как-то не хватало времени, а теперь вот такой случай представился. До работы над статьей я видел такие устройства только издалека и даже не представлял, как они называются. На помощь пришел интернет. Оказывается, у этих «штучек» куча названий - диффузор, ультразвуковой увлажнитель воздуха, туман для фонтана и еще много-много вариантов.
Предложений по продаже изрядно. Из всего разнообразия мне понравился диффузор с четырехцветной подсветкой. Производит сие чудо техники глубоко законспирированное производство, предположительно размещенное на территории современного Китая. Ни на упаковке, ни в инструкции не содержится даже намека на фирму-изготовитель. Зато торгуют этими изделиями, «работы неизвестного китайского мастера», широко и открыто по всему миру. Название сего девайса на английском пишется как «mist maker».
Не сказать, что я законченный патриот, но заказал туман у российского продавца. Подкупило то, что он высылал туман наложенным платежом. Сильная фраза – «высылал туман…», да еще «наложенным платежом». Попахивает мистикой. Куда уж там «битвам экстрасенсов», тут туман по почте посылают.
И через некоторое время получил такую вот коробочку,
с рисунками самого диффузора и домашнего фонтана, собственно, для чего он и сделан.
Внутри находится сам генератор и блок питания к нему. Металлический цилиндр, в котором размещена мембрана и светодиоды подсветки. «Загогулина» рядом с проводом питания – индикатор уровня воды. Теоретически, если она превышает допустимый уровень, то генератор отключается.
Это заявление я не отважился проверить только из-за того, что ниже в инструкции было написано - включать генератор без воды нельзя, мембрана разрушается. Непонятно, для чего тогда нужен индикатор уровня, но поскольку в продаже есть запасные мембраны, то в случае аварии проблем с заменой не будет.
Еще раз подчеркну, что, к сожалению, мастер, изготовивший данный прибор, пожелал остаться неизвестным. Каноны конспирации запрещают ему обладать своим сайтом. Так что информации по генератору не густо, проявив недюжие дедуктивные способности, я сумел выяснить некоторые параметры. Потребляемая мощность не более 30 Вт. Это, если судить по надписям на блоке питания. Диаметр керамической мембраны 16 мм, частота ее колебаний 17 кГц, а время жизни составляет 3000 часов. Рабочая температура воды - от 0°C до +40°C.
Внешний вид рассмотрен, над производителем немного поприкалывались (поиронизировали), остался главный вопрос - как же оно работает? Откуда в этой штукенции берется туман? Принцип работы ультразвукового генератора основан на свойстве пьезоэлектриков преобразовывать электрические колебания в механические.
Сам прибор функционирует следующим образом: на погруженный в воду пьезоэлектрический кристалл подается напряжение ультразвуковой частоты, которое преобразуется в механическую вибрацию. Благодаря вибрации пьезоэлемента в водяном слое образуются чередующиеся между собой волны повышенного и пониженного давления. В областях пониженного давления происходит вскипание жидкости при обычной комнатной температуре (так называемое явление кавитации), и в воздух выбрасываются мелкодисперсные частицы воды.
Иными словами, попадающая на пьезоэлемент вода расщепляется на мельчайшие капельки, которые образует над ней облачко тумана.
Красивая картинка. Вот ролик, показывающий только его работу, вот еще один, на сей раз в оформлении.
Этот генератор кроме красоты еще хорош тем, что энергия для испарения отбирается непосредственно из воздуха помещения, температура воды понижается. Вот, что пишут про такое устройство, используемое в увлажнителе воздуха:
По сравнению с другими разновидностями увлажнителей, преимуществом ультразвуковых приборов является точный контроль влажности и нормальная температура выходящего пара. Кроме того, ультразвуковые увлажнители, как правило, достаточно компактны, отличаются небольшой потребляемой мощностью (40-50 Вт) и вместе с тем — сравнительно высокой производительностью, а шум при их работе практически незаметен.
Ну, просто то, что нужно!
Громкое получилось название раздела - «Разработка», звучит как «разработка орбитальной станции». Меня всегда удивляли моддерские ворклоги. К примеру, паренек не очень качественно покрасил корпус компьютера, кривовато прорезал в нем окно, а сделанные разрушения называет гордым именем – «проект». Да еще и название «проЭкту» придумает, вселенского масштаба. Поэтому: если я употребляю такие громкие слова, это ирония, прошу отнестись с пониманием.
Беру радиатор ThermoChill PA120.3 с тремя вентиляторам Noctua NF-S12-1200, который стоит на моем тестовом стенде.
Снимаю его и разбираю. Диффузор с вентиляторами размещаю на верхней крышке корпуса Antec LanBoy Air, на стойках высотой 12 см. А сверху на этот шруд ставлю радиатор. Вентиляторы размещены так, что втягивают воздух снизу и продувают сквозь радиатор.
В образовавшемся под радиатором месте разместились три емкости с водой.
Хорошо-хорошо. Не емкости, а стаканы, причем обычные, стеклянные. Они же прозрачные, будет видно, сколько в них находится воды и когда следует ее долить.
А что с вентиляторами? Выдержат ли они повышенную влажность? Если внимательно рассмотреть их конструкцию, то будет ясно, что электрическая часть вместе с подшипниками закрыта колпаком, на котором расположены лопасти. Туман будет проходить мимо и никак не попадет под колпак пропеллера.
Заливаю в емкости воду. Использовать лучше дистиллированную. Если брать из-под крана, то возможно появление белого налета не только на радиаторе, но и на мебели. Соли, растворенные в воде, вместе с туманом разлетаются по комнате и оседают на все поверхности.
Включаю и… Мгновенно выключаю. Оказывается, генерируется не только туман. Вода от работы мембраны довольно крупными каплями вылетает из стаканов. А верхняя крышка корпуса с перфорацией. Несложно представить, что было в случае попадания её внутрь, прощай компьютер…
Такой «самолет» не полетит. Нужно срочно менять конструкцию.
Чтобы двигаться дальше, пришлось проделать несколько экспериментов. Сначала была установлена оптимальная глубина погружения генератора, при которой происходил максимальный выход тумана. Высота столба воды от дна емкости не должна превышать 8-9 см, при более высоком размещении количество тумана уменьшается, а ниже 4 см устанавливать нежелательно, слишком много брызг и меньше тумана. Но самое главное. Если уровень воды упадет ниже уровня мембраны, то она разрушится. Еще раз напомню, что нельзя включать устройство без воды. А четыре сантиметра это чуть выше мембраны.
Разыскивая информацию по генераторам тумана, я встречал утверждения, что они оснащены встроенной защитой от «сухого включения». Но «девайс» китайский, «но нейм», поэтому рисковать не хочется.
Вначале появилась такая идея:
Поначалу она даже показалась удачной. Один генератор, размещенный в емкости с красной крышкой, работает сразу на три вентилятора. Вылетать брызгам воды не даст крышка. Я даже проверил работу устройства с одним вентилятором. Туман бодро засасывался по гофрированному шлангу, и его было достаточно.
Но, когда я включил все три вентилятора, оказалось, что из шлангов тумана поступает совсем немного. Просто эффективности одного генератора не хватает на три пропеллера. Поэтому я заказал еще два «тумана», продолжая эксперименты с тем, что был.
При работе диффузора на глубине 8 см брызги поднимаются на 26 см и разлетаются в радиусе до 40 см. А я хочу запустить сразу три таких генератора, на каждый вентилятор по устройству. Что делать с разлетающейся водой? Нужно поместить все детали в корпус, который не даст брызгам разлететься.
Получается, что нужна прямоугольная емкость, в которой на некотором расстоянии от дна можно закрепить радиатор, но так чтобы её боковые стенки были выше него. Иначе вода будет вылетать наружу. Я долго думал, что использовать в качестве емкости с водой. Хорошо подошла бы прямоугольная ванна длиной не менее 40 см (длина радиатора) и шириной от 13 см (ширина радиатора). При этом глубина должна быть не менее 18 см. Уровень воды 8 см, плюс воздушный зазор, плюс высота радиатора.
Ванну желательно снабдить крышкой, чтобы на ней можно было закрепить радиатор. Вентиляторы же нужно перенести наверх, поскольку внизу слишком высока вероятность того, что вода все же попадет в обмотку. В такой конструкции капли вылетающей от работы генератора воды будут дополнительно смачивать поверхность радиатора. А если их будет много, то лишнее стечет обратно в ванну. И никаких дренажных трубок, все за счет гравитации.
И самое главное - хотелось, чтобы емкость была прозрачной. Диффузоры оснащены динамической подсветкой. В прозрачном сосуде подсвеченный туман будет красиво выглядеть, а также всегда будет видно, сколько воды в системе и не пора ли ее заправить.
Сначала хотел склеить ванну сам, из акрилового стекла. Но очень скоро выяснилось, что стекло продается листами размером 1.5 м на 1.7 метра и стоит около двух тысяч рублей. Куда мне столько? Да и с доставкой проблема, из-за одного листа нанимать грузовик? Стал искать, где заказать готовую ванну, и быстро вышел на аквариумные магазины. Но готового изделия нужного размера не оказалось, а нестандартные они делают очень неохотно. Вернее, совсем не хотят. Конечно, если бы я заказал аквариум больше метра, тогда бы они ух…, как сделали бы. А маленькую коробочку экономически нецелесообразно.
Выручил любимый интернет-аукцион. Шаря по разделу «аквариумы и террариумы», я обратил внимание на забавную штукенцию под названием «фаунариум».
Я даже не представлял, что для перевозки разных гадов существуют такие интересные контейнеры. Естественно, сразу был заказан самый большой фаунариум фирмы Exo Terra PT2310, размерами 460 x 300 x 170 мм. Почти те же размеры, что мне нужны!
Сразу после получения на почте фаунариума я приступил к его модификации.
От скольких факторов зависит скорость написания статьи? Мне кажется, основное время уходит на ожидание... Ожидание заказанного материала. Почта у нас зело неторопливая.
Еще до получения груза я планировал поместить радиатор внутри, под крышкой контейнера. Хотелось, чтобы радиатор был ближе к плоскости воды и чтобы не только весь туман попадал в радиатор, но и брызги, создаваемые генератором, увлажняли его поверхность. Были опасения, что вентиляционных отверстий в фаунариуме недостаточно. Общая площадь отверстий должна быть больше или равна площади вентиляторов. Но когда я увидел, что не только по бокам ванны сделана вентиляция, но и вся крышка одна сплошная пластиковая сетка, мои опасения развеялись.
Снимаю верхнюю крышку с фаунариума, демонтирую дверки, размечаю в центре крышки прямоугольник размером 133 мм на 427 мм. Это я паясничаю, такая точность получилась потому, что резать пришлось по перемычкам решетки, из которой состоит крышка. Получился самый близкий размер к габаритам радиатора. В такое отверстие он входит с минимальным зазором.
Вентиляторы переместил наверх радиатора, они установлены так, что втягивают воздух сквозь радиатор. В таком положении в них не попадет вода. Чтобы радиатор не пролетел внутрь контейнера, закрепил под вентиляторы два алюминиевых уголка. Длина уголка равна ширине крышки.
В крышке просверлил три отверстия диаметром 15 мм. Через них я пропущу питающие провода генераторов тумана, а сами отверстия закроются резиновыми пробками, которые предусмотрительный производитель разместил на проводе.
Собираю стол для предметной съемки и начинаю на нем монтировать оборудование. Этот момент - самый ответственный в творческом процессе. Согласно правилам оформления статей на сайте, все фотографии должны быть сняты на белом фоне, на котором трудно работать, не заляпав его при этом. Поэтому в статьях так мало фотографий самого процесса изготовления и сборки, в основном только итоговый результат.
Демонтирую радиатор с верхней крышки своего тестового стенда и закрепляю вместо него ванну фаунариума. Держится она на трении. Я зажал ее через прокладки из пористой резины между передней панелью корпуса, она немного выступает над верхней крышкой и алюминиевым уголком, привернутым около задней панели. Конструкция получилась немного шире корпуса. Свешивается по бокам сантиметра на три. Это не страшно.
На дне ванны приклеиваю на двусторонний скотч генераторы тумана так, чтобы они оказались в центре радиатора - как раз посредине каждого из вентиляторов. Надеваю верхнюю крышку. А на нее опускаю радиатор с фиксирующими уголками. Все встало прекрасно.
Пробный пуск «насухую» дефектов не выявил.
Использовалось то же «железо», что и в первой части статьи.
Процессор Intel Core i7-2600K разогнан до 5000 МГц путем повышения коэффициента умножения до значения 50. При этом напряжение на нем пришлось увеличить до 1.45 В. В конференции не рекомендуют повышать напряжение на Sandy Bridge выше 1.38 В. Но температура CPU, даже при прогоне такой грелки, как LinX 0.6.4, невелика, а цифра 5000 МГц так красива.
До более высокого уровня он не разогнан по двум причинам. Первая – этот разгон немного выше среднего по статистике Overclockers.ru, то есть любой обладатель такого процессора сможет сопоставить напряжения и температуры со своими. Вторая – при таких частотах проводились тесты для первой части статьи, поэтому 5000 МГц оставлены для сравнения результатов.
Во время тестов стендовый процессор будет прогреваться с помощью LinX 0.6.4 (2048 Мбайт, 10 повторов), этого достаточно. Количество воды в системе невелико, чуть меньше литра, поэтому ее температура очень быстро стабилизируется в нагрузке и так же быстро падает без нее.
За мониторинг температуры CPU отвечает утилита RealTemp. Указывается температура самого горячего ядра. Температура воды измерялась цифровым термометром Center 300. Диапазон измеряемых температур -200 до 1370°C. Разрешение 0.1°C. Термопара крепилась бумажным скотчем к входному патрубку радиатора в самой горячей точке контура. Сверху наклеивалось еще несколько слоев скотча, чтобы изолировать термопару от температурных воздействий окружающей среды.
Использовалась операционная система Windows 7.
Как только я установил на предметный стол систему, мне сразу пришла в голову мысль сравнить не только производительность радиатора с туманом и без, а еще и с налитой в контейнер водой, но выключенными генераторами тумана. Смысл в том, что вода испаряется и без них. Будет ли заметен прирост производительности, когда радиатор работает над «спокойной» поверхностью?
Решено, провожу три теста. Первый с сухим контейнером, второй со «спокойной водой», а третий с «туманом».
Температура воздуха в комнате колебалась около 20 градусов. Вода в системе прогрелась до температуры 24.7 градусов Цельсия. Температура самого горячего ядра CPU составила 69 градусов.
В этом случае вода нагрелась до температуры 23.8 градуса, что на 0.9 градуса ниже её температуры в «сухом» тесте. Температура процессора 67 градусов, что на 2 градуса ниже предыдущего теста. Ого, что вода делает!
«Туманный» тест начался с небольшого разочарования. Оказалось, что из пары генераторов, заказанных во второй раз, один неисправен. Подсветка горит, а тумана нет. Я заменил у него керамическую мембрану, менял блоки питания. Тщетно, генератор так и не заработал. На фотографии он посередине.
Но даже с двумя «туманами» вода в системе оказалась всего на 0.2 градуса выше комнатной. Хотя «туманом» было охвачено только две трети радиатора. Несомненно, если бы третий генератор работал, то система точно превзошла «мокрую автопечку» из первой части статьи. Температура процессора составила 61 градус.
Самые внимательные читатели, наверно, уже заметили, что температуры процессора стали ниже, чем при сопоставимых показателях воды в первой части статьи. Это действительно так, был доработан прижим водоблока. Но, как уже говорилось в начале цикла, в данном исследовании большее внимание обращается на температуру воды в контуре, поскольку водоблоки и процессоры у всех разные.
Как принято, в конце статьи нужна обязательная мораль-заключение. Что говорить, система с генераторами тумана получилась значительно интереснее «мокрой автопечки», как в плане эксплуатации, так и по красоте. К сожалению, при ярком освещении совершенно не видно всей красоты её работы. Приведу несколько неформатных (не на белом фоне) фотографий.
Подсветка у генераторов работает не синхронно, но от этого вид нисколько не хуже.
Тумана почти не видно, он быстренько засасывается вентиляторами. Воздух, выходящий из двух боковых вентиляторов, значительно холоднее, конструкция работает.
На этой фотографии хорошо видно, что средний генератор молчит. Туман от работающих диффузоров поднимается вертикально и засасывается в радиатор. По поверхности воды не растекается. А жаль, было бы еще красивее. На выходе из вентиляторов туман почти незаметен, не хватает мощности генераторов. Хотя может это и к лучшему, если бы они оказались мощнее, то с влажностью воздуха в квартире получился бы перебор.
Теперь пару слов об эксплуатационных моментах, тут все просто. Периодически доливать воду, иногда мыть поддон. Использовать лучше дистиллированную воду. Ничего сложного.
Эффективность. Довольно прилична и зависит от количества генераторов. Мое мнение – вполне подходит для домашнего использования. Только располагать такую систему лучше рядом с системным блоком, не на нем. Тогда при случайном толчке вода не попадет в компьютер. Контейнер низкий, с широким дном, опрокинуть его будет непросто. Если честно, я сначала так и хотел сделать, но тогда система не помещалась на предметный стол. А фотографии должны быть по феншую… Ой, соответствовать правилам.
Все опять кажется красивым и радужным. Но в этой прекрасной картине есть один серьезный недостаток – стоимость. Цена трех самых дешевых генераторов приближается к цене еще одного радиатора ThermoChill PA120.3. А меньше трех ставить смысла нет.
Конечно, если поставить в систему второй радиатор, температура воды не опустится ниже комнатной. Но, тем не менее, стоит ли это полученного прироста производительности и нужно ли вообще? Решать вам, уважаемые читатели.
В следующей, третьей части цикла «разгон баянов» будет рассмотрена возможность применения градирни в качестве системы водяного охлаждения.
