Идея данного эксперимента зародилась в моей голове еще в период работы над статьей по Cooler Master V10. Тогда же, год назад, появилась информация о суперкулере V3 Voltair, оснащенном модулем Пельтье и сопровождаемом обещаниями непревзойденной эффективности. К сожалению, все мои поиски V3 Voltair успехом не увенчались: по-настоящему серийным продуктом он так и не стал. И причинами этого, скорее всего, оказались дороговизна производства и несовершенство конструкции. Кроме того, стоит помнить о потенциальной вероятности появления конденсата и повышении энергопотребления.
Если вернуться в наши дни, то тех, кто развивает технологию TEC (с английского, Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель), можно перечислить по пальцам одной руки. Что тут говорить, если одно из последних упоминаний было еще в 2013 году и относилось к детищу компании Auras, представленному на выставке Computex 2013? И да, свет тот кулер также не увидел. Остается лишь сожалеть, что у V3 и Auras ничего не получилось.
На мой взгляд, использование элемента Пельтье в системах воздушного охлаждения это довольно перспективная тема, которая может дать второе дыхание воздушным суперкулерам. Далее мы проверим это предположение. Но если такая связка покажет хороший результат в сочетании с традиционным охлаждением, то что же будет при использовании модуля Пельтье в составе СВО? Хотя мы отвлеклись, и это уже другая тема, возможно, для дальнейшего раскрытия материала.
Ну а ниже речь пойдет о более привычных системах охлаждения с TEC. Для начала стоит отдать дань ветеранам воздушного охлаждения: Thermaltake SubZero4G и более совершенному Titan Amanda TEC. Хотя нельзя отрицать факт того, что в свое время было много интересных решений с Пельтье в мире водяного охлаждения. Не обошлось в 2003-2008 годах и без любопытных экспериментов, осуществленных как нашими, так и зарубежными энтузиастами.
С тех пор до прилавков доехала лишь пара подобных продуктов, развитием технологии никто не занимается, системы воздушного охлаждения уперлись в потолок в плане производительности, а вершиной эволюции сегмента охлаждения CPU на данный момент являются замкнутые СЖО. Как ни крути, а они выигрывают у современных двухсекционных «башен», пусть пока не во всех режимах, но это дело времени.
А если провести эксперимент? Перед вами результат воплощения моей давней задумки в жизнь – тест двухсекционного радиатора, оснащенного элементом Пельтье.
Для эксперимента нам потребуется двухсекционный суперкулер с большим расстоянием между «башнями», тонкая односекционная система охлаждения, способная справиться с процессорами с TDP 65-100 Вт, и непосредственно сам элемент Пельтье.
Начнем с выбранных мною моделей СО: ими стали уже протестированный в лаборатории Ice Hammer IH-Thor и Noctua NH-D15S, подробное знакомство с которым еще впереди.
Обе системы охлаждения характеризуются большим расстоянием между секциями и большой площадью рассеивания, разница у них только в системе крепления. Благодаря ей Noctua NH-D15S больше подходит для практического испытания, нежели присланный Каа Ice Hammer IH-Thor, за что ему, кстати, отдельное спасибо. И из-за теоретической невозможности полноценного теста IH-Thor эксперимент затянулся на полгода, пока не появился второй претендент.
Для начала приведем фотографии участников, а затем сведем их технические характеристики в сравнительную таблицу.
Радиатор Ice Hammer IH-Thor:
Радиатор Noctua NH-D15S:
Таблица технических характеристик систем охлаждения.
| Параметры/Модель | Noctua NH-D15S | Ice Hammer IH-Thor |
| Габариты радиатора (ДхШхВ), мм | 150 x 135 x 160 | 123 х 147 x 160 |
| Масса радиатора, г | 980 | 800 |
| Площадь рассеивания, см2 | ~11 600 | ~11 500 |
| Типоразмер вентиляторов, мм | 140/120 | 140/120 |
| Тип конструкции | Башня | Башня |
| Количество секций, шт. | 2 | 2 |
| Ребра | Никелированный алюминий |
Алюминий |
| Количество ребер | (38+7)*2=90 | 58*2=116 |
| Расстояние между ребрами, мм | 2.0 | 2.0 |
| Толщина ребра, мм | 0.5 | 0.4 |
| Тепловые трубки | Никелированная медь (серебро) |
Никелированная медь (серебро) |
| Диаметр тепловых трубок, мм | 6 | 6 |
| Количество тепловых трубок | 6 | 6 |
| Основание | Чистая медь с никелевым покрытием |
Медь с никелевым покрытием |
К сожалению, к началу тестирования некоторые моменты уже были отсняты на примере Ice Hammer IH-Thor. И поскольку для обоих радиаторов они идентичны, часть описания будет идти с ним. Но почему «к сожалению»? Кулер Ice Hammer при сборке «бутерброда» с элементом Пельтье не был прижат прижимной пластиной, а его массы в данном случае оказалось недостаточно, поэтому результаты температур IH-Thor были высокими, и он не смог пройти тест.
Расстояние между секциями у обоих двухсекционных кулеров 35 мм.
Основание в каждом случае выполнено в виде двух медных пластин, между которыми пропаяны тепловые трубки.
Для тестирования используется модуль Пельтье с маркировкой TEC1-12706, именно с ним я когда-то делал попытку охладить процессор i7-3770K, о которой рассказано на Персональных страницах в материале «Грустная история» или «2014 год: элемент Пельтье для охлаждения процессора».
Технические характеристики TEC1-12706.
| Модель | TEC1-12706 |
| Габариты | 40 х 40 х 4 мм |
| Ток | 0 ~ 6 A |
| Максимальное напряжение | 15.4 В |
| Рабочая температура | от -30°C до 70°C |
| Максимальная потребляемая мощность | 60 Вт |
Охлаждать с помощью элемента Пельтье будем наружную часть основания.
Для охлаждения горячей стороны модуля используем небольшой односекционный радиатор. Им станет DeepCool Ice Blade 100, который почти идеально подходит для данной роли.
Как плюс отметим его габариты, он довольно узкий (30 мм) и помещается между секциями «двухсекционников». Но при этом DeepCool Ice Blade 100 может рассеять всего до 100 Вт тепловой энергии, что может быть мало. Среди прочих достоинств укажем хорошую распространенность в рознице и очень низкую стоимость. Но в идеале его место должен был занять Prolimatech Lynx, который, к сожалению, я так и не смог достать.
Технические характеристики DeepCool Ice Blade 100.
| Параметры/Модель | DeepCool Ice Blade 100 |
| Габариты радиатора (ДхШхВ), мм | 103 x 70 x 135 |
| Масса радиатора, г | 250 |
| Площадь рассеивания, см2 | ~2 500 |
| Типоразмер вентиляторов, мм | 92 |
| Тип конструкции | Башня |
| Количество секций, шт. | 1 |
| Ребра | Алюминий |
| Количество ребер | 46 |
| Расстояние между ребрами, мм | 2.0 |
| Толщина ребра, мм | 0.3 |
| Тепловые трубки | Медь |
| Диаметр тепловых трубок, мм | 8 |
| Количество тепловых трубок | 7 |
| Основание | Алюминий |
Конструкция DeepCool Ice Blade 100 проста – это обычная «башня» с одной 8 мм тепловой трубкой U-образной формы, на которую нанизаны 46 алюминиевых пластин. Площадь рассеивания этой крохи равна 2500 см2.
В основании применена технология прямого контакта, причем ровность подошвы радиатора оставляет желать лучшего.
Данный малыш устанавливается между секциями на горячую поверхность элемента Пельтье, предварительно с Ice Blade 100 нужно снять крепежную рамку.
Получившаяся конструкция выглядит интересно и смотрится неплохо. Но главное – чтобы это работало на деле.
И поскольку радиатор Ice Blade 100 не объединен с двухсекционным кулером, такой связке понадобится усиленный продув.
Конечно, конструкция на базе Ice Hammer IH-Thor не оправдала себя из-за плохого прижима, но система с Noctua NH-D15S оказалась вполне жизнеспособной.
Теперь перейдем к наглядному сбору системы охлаждения с элементом Пельтье, основанной на Noctua NH-D15S. Сам кулер устанавливается на процессор, а на его секции крепятся вентиляторы Noctua NF-A15 PWM (1200 об/мин).
Расстояние между секциями 35 мм, оно аналогично таковому у Ice Hammer IH-Thor.
Для начала нанесем на наружную поверхность основания термопасту.
Берем модуль Пельтье и наносим с холодной стороны термопасту, в моем случае использовалась Arctic Cooling MX-4. Далее устанавливаем его на основание, тщательно размазав термоинтерфейс круговыми движениями.
Затем ставим на горячую сторону модуля TEC1-12706 радиатор Ice Blade 100, предварительно намазав на основание термопасту.
На этом сборка системы охлаждения с элементом Пельтье завершена, можно приступить к тестированию.
Отпечаток между DeepCool Ice Blade 100 и поверхностью используемого модуля Пельтье.
Отпечаток между TEC1-12706 и наружной поверхностью основания. Он немного смазан, поскольку пришлось сдвигать элемент в сторону, дабы поддеть для фотосессии.
Отпечаток Noctua NH-D15S на процессоре Intel Core i7-3970X, который подтверждает наличие «горба» у основания нового австрийского суперкулера.
Для данного эксперимента был выбран процессор Intel Core i7-3970X. Забегая вперед, скажу, что мое знакомство с ним состоялось в рамках подготовки к написанию необычной и интересной статьи о ЦП Intel.
Конфигурация:
В составе тестового стенда используется блок питания Corsair AX1200i мощностью 1200 Ватт с сертификатом качества 80Plus Platinum. Он отличается высоким уровнем КПД и очень высоким уровнем надежности. За охлаждение БП отвечает терморегулируемый вентилятор, который находится в состоянии покоя до того момента, пока нагрузка не превысит 40%. В процессе тестирования вентилятор Corsair AX1200i оставался абсолютно бесшумным, никак не влияя на показатели уровня звукового давления.
Методика тестирования и ПО
Нагрев процессора происходил при помощи программы LinX 0.6.5 с объемом задачи 16 330 Мбайт в течение 10 минут для каждого режима. Для корректности данных между каждым режимом тестирования делалась пятиминутная пауза, во время которой система охлаждения достигала первоначальной температуры (состояние покоя).
За мониторинг системы отвечали:
Для наглядности используемые программы объединены в таблицу:
| Выполняемая функция | Программа |
| Нагрев CPU | LinX 0.6.5 |
| Мониторинг температуры CPU | HWiNFO64 |
| Дополнительный мониторинг CPU и системы, контроль напряжения и частоты CPU | HWiNFO64, ; CPU-Z v1.71.0, CPUID HWMonitor 1.25 |
Исследование возможностей собранных систем охлаждения проходило при средней температуре в помещении 28 градусов Цельсия, ее минимальное значение составляло 27, а максимальное – 29. При превышении (более 29 и менее 27) этих отметок тестирование не проводилось, поскольку при комнатной температуре в 30°C результаты разнились на 3-5 градусов в большую сторону (по сравнению с 28°C).
Основную часть времени тестирования температура держалась на отметке 28 градусов без каких-либо колебаний. Влажность воздуха в помещении на момент замеров – ~55%.
Измерение уровня шума проводилось цифровым шумомером Benetech GM1358 (диапазон измерения 30-130 дБ) с расстояния 12 см. Уровень шума в помещении – 35-36 дБ. Тестирование проводилось ночью, когда присутствие посторонних звуков минимально. Производительность рассматриваемых систем охлаждения будет подгоняться под определенные шумовые нормы, в которых будет проходить тестирование.
Для управления оборотами вентиляторов использовался контроллер Lamptron FC5 V3, регулировка уровня тока на канал 0-12 В, ограничение мощности на канал 30 Вт. Для управления вентиляторами с функцией PWM был взят реобас Zalman ZM-MFC3.
Энергопотребление системы замеряется с помощью блока питания Corsair AX1200i с поддержкой функции Corsair Link.
Вентиляторы Noctua NF-A15 PWM работали на максимальной скорости, поскольку для того, чтобы охладить маленькую «башню», необходима хорошая продуваемость ее секций.
На графике ниже объединены результаты тестирования уровня шума (первое значение) и температур самого холодного и самого горячего ядер CPU (второе и третье значение соответственно). Для наглядности полученные данные упорядочены по ходу уменьшения температуры.
Уровень шума | ТемператураНа следующем графике приведены показатели энергопотребления системы в LinX 0.6.5 при нагрузке на процессор.
Уровень энергопотребления системыИтак, тестирование подошло к концу, и мое желание провести данный эксперимент завершилось успехом. Конечно, из–за отсутствия второго участника полноценную картину собрать сложно. Но все же определенные результаты были получены, и на их основе можно сделать выводы.
Да, подобный гибридный кулер однозначно был бы эффективнее своих сородичей без TEC и на этом, пожалуй, все. Теперь начинается куча «но», которые стоит оформить списком:
Сразу три пункта повлияют на увеличение стоимости. Ведь, и правда, нужно объединить радиатор Пельтье с общей конструкцией для улучшения эффективности его работы и возможности работы вентиляторов на низких оборотах, а, следовательно, и при более низком уровне шума. Кроме того, необходим специальный контроллер для TEC, поскольку при бездействии системы он не отключается, и «привет, иней», что может убить компоненты системы. Увеличение энергопотребления не лучшим образом скажется на общей картине, и для некоторых пользователей может быть неприемлемым. А итоговым результатом будет не слишком большой прирост производительности СО, по крайней мере, у собранной мною.
Как следствие, TEC забыли неспроста, в системах охлаждения для процессоров подобное решение излишне. А если бы его и реализовали, стоимость такого продукта была бы немаленькой, и проще было бы купить хорошую замкнутую СЖО, либо использовать воздушные кулеры.
