Немного о водяном охлаждении

13 мая 2003, вторник 00:21

Эта статья была прислана на наш второй конкурс и автор выиграл приз – видеокарту TYAN Tachyon G9700Pro


"Вперед парни! Вы что, собрались жить вечно?"
"Звездный десант" Роберт Хайнлайн

1. Введение

Мысль о создании более эффективного охлаждения домашнего компьютера у меня зародилась в процессе заболевания, называемого "overclocking". Первоначально это было только желание не отставать от новинок программного обеспечения, которое тогда было несоразмерно с моими возможностями регулярного финансирования передовых технологий. Поэтому приходилось находить менее обременительный способ повысить производительность своего компьютера.

Естественно, что такой способ был не чем иным, как "разгоном". Многие мои консервативные знакомые, только услышав об этом слове, поведывали мне страшные истории про то, как горят процессоры от подобных экспериментов. Конечно же, не слыша "голосов экспертов", я продолжал поднимать частоты везде, где их можно было поднять. Годы шли, но из всех ежедневно третируемых разгоном железок, ни одна не желала следовать к своим прародителям (производителям на гарантийный ремонт :)), а стремление получить "то же самое, но дешевле", незаметно трансформировалось в удовольствие от самого процесса доработки и исследования компьютерного оборудования.

Единственное, что огорчало и немного раздражало (а особенно в последнее время) – это постепенно увеличивающийся шум от процессорного блока. Частоты процессоров росли как на дрожжах, миллионы транзисторов превращались в десятки миллионов – неудивительно, что в один прекрасный день дрожащими от нетерпения руками на процессор был водружен небезызвестный Golden Orb. Шума он производил не так много, но кто же знал, что это только начало?

Пришел день, Pentium III уступил свое место Athlon XP, а золотой шарик был заменен на внушительный Volcano 6Cu. Температура внутри корпуса тоже заметно поднялась, поэтому пришлось установить два дополнительных вентилятора – на вдув и выдув. После этой модернизации процессорный блок стал больше напоминать пылесос, а домашние получили возможность из соседней комнаты безошибочно угадывать о характере моих занятий. Учитывая, что в комнате с включенным на ночь компьютером мне иногда приходилось спать, то ситуация потихоньку накалялась.

Решение проблемы пришло ко мне в виде случайно прочитанной на одном из Интернет-сайтов заметке о системе водяного охлаждения. Мой интерес к этой системе был вызван двумя обстоятельствами.





Во-первых, было ясно, что водяное охлаждение намного эффективнее воздушного, по причине большей теплоемкости жидкости. К тому же, конструкция большинства воздушных кулеров такова, что микромотор вентилятора находится над самой горячей точкой радиатора – напротив ядра процессора. "Мертвая" точка, возникающая при работе такой конструкции, создает повышенную температуру ядра, в то время как конструкция водяного блока отводит тепло непосредственно от центра.

Во-вторых, подача воды производится с помощью помпы, которая практически бесшумна. Таким образом, мы лишаемся одного из главных источников шума в системном блоке – процессорного кулера.

Водяное охлаждение обладает и еще одним дополнительным преимуществом – если воздушное охлаждение отводит тепло от процессора и рассеивает его внутри системного блока, то водяное охлаждение полностью выводит это тепло из корпуса. По этой причине можно было смело избавляться от лишних вентиляторов или переводить их на пониженную скорость вращения.

Путем длительного поиска и изучения чужих мыслей на эту тему, витавшая в воздухе идея приобрела более четкие очертания и выразилась в следующих тезисах:

1. Система охлаждения будет полностью находиться внутри системного блока. Это и минус и плюс. Минус – потому, что это сразу накладывает ограничения по размерам всех элементов и в некоторой степени на эффективность. Плюс в том, что готовая система не будет опутывать ваш стол шлангами и проводами, что помимо эстетических соображений для меня имеет еще и практическую ценность – стоящий на полу в жилой комнате компьютер доступен для детей, что, в данном случае, неприемлемо для надежной работы всего агрегата в целом. Таким образом, преследовались две цели – система водяного охлаждения должна быть надежна и визуально неброской, при сохранении удобства в эксплуатации как компьютера в целом, так и самой системы охлаждения.

2. Готовая система, установленная в системный блок, не должна создавать дополнительного шума или, по крайней мере, его минимизировать.

3. В целях выполнения предыдущих пунктов, придется произвести небольшое улучшение общей вентиляции корпуса и его внешнего вида.

Но перед тем, как перейти к конкретике, хотелось бы дать небольшое пояснение. Основной целью, которой руководствовался автор при написании настоящей статьи, было желание рассказать и, по возможности, обобщить в рамках одной статьи основные моменты в создании самодельной системы водяного охлаждения на примере собственного опыта. Почему именно самодельной? Для этого есть несколько причин.

Прежде всего, покупка изготовленной промышленно системы водяного охлаждения вряд ли обойдется вам дешевле ста долларов. Кроме того, нельзя сказать, что предложение в настоящее время удовлетворяет зарождающийся спрос – купить подобные системы возможно только в крупных городах, да и то при весьма скромном выборе. Насколько известно автору, продвижение на отечественном рынке получили лишь системы Poseidon WCL-2.

При всех уже рассмотренных в многочисленных обзорах плюсах данной системы она имеет и ряд недостатков, главный из которых – материал (алюминий), из которого изготовлен теплообменник. Согласитесь, что, приобретая систему для наиболее эффективного охлаждения, вы вправе рассчитывать на большее. Так, чтобы "довести до ума" и так недешевую покупку, надо будет понести дополнительные расходы на приобретение медного теплообменника.





Конечно, определенный круг пользователей она будет удовлетворять как по цене, так и по техническим характеристикам, но ведь и эти строки вы читаете не на сайте биржевых новостей. Поэтому при написании статьи автор полагал, что создание подобной системы собственными руками принесет не только моральное удовлетворение ее творцу, но вполне уложится в постулат: "быстрее, тише, экономнее".

2. Необходимые комплектующие

2.1. Устройство водяной системы охлаждения

Для тех, кто впервые сталкивается с системами водяного охлаждения, вкратце поясню их принцип работы.

В традиционных воздушных кулерах охлаждение построено на принципе снимания тепла с поверхности радиатора. Такой способ охлаждения прост в изготовлении и монтаже, относительно надежен и, что не маловажно, недорог. Однако, с постепенным повышением частот процессоров, требования к их охлаждению неуклонно растут. Например, для топовых моделей своих процессоров как Intel, так и AMD в настоящее время настоятельно рекомендуют использовать кулеры с медной подошвой. Это связано, во-первых, с постоянно уменьшающимся размером кристалла и, стало быть, увеличением выделения тепла на единицу площади (это требование в основном относится к Athlon XP, у которого нет распределительной крышки). Во-вторых, хотя и техпроцесс производства постоянно совершенствуется, из-за увеличения количества транзисторов в кристалле происходит повышение потребляемой мощности процессором. Как следствие – в последних требованиях для производителей материнских плат (FMB2) Intel предусмотрел, что процессоры могут выделять до 82Вт, а максимальный ток потребления составляет 70А. Поэтому, несмотря на имеющее место заблуждение, проблема высокого тепловыделения присуща процессорам как AMD, так и Intel.

По этим причинам, производство воздушных кулеров в последние годы не только превратилось в отдельную прибыльную отрасль, но и в определенной степени стало наукоемким – разработка воздушных кулеров уже не возможна по принципу "больше и быстрей". Редкий пользователь по доброй воле захочет работать в обстановке постоянного гула вентиляторов – помимо охлаждающих возможностей немаловажным достоинством современного кулера становятся его шумовые характеристики.

Кроме того, эффективность современных воздушных кулеров уже подошла к своему физическому пределу. Ограничивающими факторами становится вес, шумность и, самое главное, теплопроводность традиционных материалов (алюминий, медь), применяемых в изготовлении кулера. Представляется, что качественный рывок в охлаждении процессоров невозможен без появления новых недорогих материалов, обладающих повышенной теплопроводностью. Так, например, японскими учеными уже получен полимер с теплопроводностью порядка 800Вт/(м*К), т.е. с вдвое лучшей чем у меди.

Системы водяного охлаждения во многом лишены этих ограничений – отвод тепла от процессора производится путем омывания ватерблока жидкостью, которая, в отличие от воздуха, обладает отличной теплоемкостью. Водяному охлаждению не требуется огромный радиатор на процессоре и мощный вентилятор, раздувающий тепло по всему корпусу. Единственный минус, присущий водяным системам – это возможность разгерметизации. Но эта проблема решаема предварительными испытаниями и грамотным монтажом.

Из нижеприведенного рисунка можно понять, каким образом устроена типичная система водяного охлаждения:





Теплоноситель (вода) подается по шлангу помпой (2) на ватерблок (1). Вода, проходя по каналам ватерблока, забирает тепло и поступает на радиатор (4), обдуваемый вентиляторами (5). Таким образом, тепло принудительно выводится за пределы корпуса. Охлажденная вода возвращается обратно в резервуар (3).

Естественно, что данная система может модернизироваться – ватерблок может быть установлен не только на процессоре, но и на чипе видеокарты и чипсете материнской платы. Радиатор можно перенести в любое другое удобное место или вообще, вынести за пределы корпуса. По большому счету, за пределы корпуса можно вынести все, за исключением конечно ватерблоков. Подобная универсальность построения системы водяного охлаждения позволяет ее приспособить к любым условиям – например, установить радиатор в холодном месте (на улице, на балконе или поместить в почву). Можно вообще обойтись без радиатора и помпы, подключив ватерблок к водопроводу (правда, в российских условиях подобное доверие коммунальным службам рискованно). Кроме того, к водяному охлаждению прекрасно подходят элементы Пельтье, позволяющие остудить процессор до отрицательных температур. Однако, во всех случаях понижения температуры воды по сравнению с комнатной, вы обязательно столкнетесь с проблемой возникновения конденсата.

2.2 Основные комплектующие

  1. Ватерблок (или теплообменник) – главная деталь в вашей системе;
  2. Центробежный водяной насос (помпа) мощностью 400-2000 л/ч.;
  3. Радиатор охлаждения;
  4. Расширительный резервуар под теплоноситель (воду);
  5. Шланги 9-16 мм (в зависимости от диаметра штуцеров), сами штуцера для подсоединения шлангов к расширительному бачку и обжимные хомутики;
  6. Вентилятор диаметром от 80мм (рекомендуется 120мм). Кроме того, нужен переменный резистор для уменьшения скорости вентилятора (мы ведь избавляемся от шума?);
  7. Реле для старта помпы при включении компьютера;
  8. Расходные материалы: герметик, скотч, крепежные болты.

2.2.1. Ватерблок (теплообменник)

Ватерблок от Swiftech

2.2.1.1. Устройство ватерблока

Поскольку основная задача ватерблока это быстро забрать у процессора рассеиваемое им тепло и в максимально полном объеме передать его теплоносителю, то, прежде всего, возникают серьезные требования к материалу ватерблока.

В настоящее время, для данных целей наиболее подходит медь. Возможно изготовление теплообменника и из алюминия, но его теплопроводность (230Вт/(м*К)) вдвое меньше меди (395,4 Вт/(м*К)), поэтому этот вариант нежелателен, а в некоторых случаях прямо не рекомендован. Большей теплопроводностью обладает только серебро (423Вт/(м*К)), но его использование так дорого, что технически не оправдано. Серебро по сравнению с медью обладает незначительно большей теплопроводностью – разница между ними минимальна.

Вторым по значению фактором в эффективности ватерблока является его устройство. Условно схемы устройства ватерблоков можно разделить на три вида:





"Змейка"

Особенностью данной схемы является то, что устройство теплообменника представляет собой один или несколько непрерывных каналов, проходящих через весь внутренний объем ватерблока. Изготовление подобного блока производится, как правило, на фрезерном станке, хотя некоторые умельцы вполне управляются и сверлом. Характерно, что при использовании второго способа, непреднамеренно стенки каналов получаются неровными, способствуя появлению турбулентных потоков, улучшающих передачу тепла.

"Змейки" в свою очередь, условно можно разделить еще на два вида – расходящаяся спираль (штуцер в середине ватерблока) и зигзаг (оба штуцера расположены по краям). Существует мнение, что спиральная форма "змейки" более эффективна, так как входной штуцер располагается непосредственно над ядром процессора, и охлажденная вода подается на самое горячее место ватерблока, а не нагревается предварительно о боковые стенки. Кроме того, при подобной конструкции перпендикулярный удар струи воды создает турбулентные завихрения, что тоже способствует лучшему теплоотводу. Особенно это важно для процессоров AMD, у которых отсутствует распределительная крышка, и активное охлаждение происходит на площади, едва превышающей размер кристалла процессора.

Расходящаяся спираль

"Пересекающиеся каналы"

Данное устройство присуще сверленным ватерблокам, т.е. когда в бруске меди с торцов путем сверления создаются пересекающиеся каналы, а отверстия закрывают заглушками.

Однако, несмотря на кажущуюся простоту изготовления, данную схему вряд ли удастся реализовать в домашних условиях – необходима высокая точность сверления и специальные приспособления. Медь очень вязкий металл, создает большое трение, требует охлаждения и смазки сверла.

Сверление меди

"Безканальные"

Подобные ватерблоки проще всего изготовить, взяв в руки паяльник – к толстому медному основанию (пятке) сверху припаивается емкость со штуцерами. Подаваемый с входного штуцера теплоноситель заполняет весь объем теплообменника и выводится в боковой штуцер.

Как и в предыдущей конструкции, потоки воды в нем сложно поддаются контролю, поэтому увеличение эффективности данных ватерблоков достигается за счет увеличения площади контакта воды и медной пятки – то есть создания внутренних радиаторов. Например, с внутренней стороны основания можно тонким сверлом создать множество отверстий, в которые вставить кусочки медной проволоки или же, если позволяет толщина подошвы, ножовкой по металлу или фрезой сделать частые перпендикулярные надпилы.

При определенных минусах, этот ватерблок наиболее прост в изготовлении и не требует поиска брусков меди – подойдут любые подручные материалы, например, небольшой медный стаканчик и 3-4мм медная пластина на подошву. Замечу, что не рекомендуется в одной системе одновременно применять алюминий и медь – они образуют гальванопару.

2.2.1.2. Реализация на практике

Раздобыть или изготовить подходящий ватерблок для меня оказалось наиболее сложным делом. Приобрести фирменный ватерблок можно было (на начало 2002 года) только через Интернет и то, за 50-60 у.е.

Поиски подходящего куска меди размерами 50х50мм и толщиной в 15-20мм обернулись неудачей. Еще недавно многочисленные пункты приема цветного металла в моем городе бесследно исчезли. Была мысль, отлить заготовку из многочисленного медного лома, но сделать это можно только в заводских условиях (полученная в домашних условиях медь из-за невозможности соблюдения технологии литья, будет непригодной для использования).

В конечном итоге, через конференцию IXBT был найден инициативный человек (Ключ), который изготавливал и продавал ватерблоки по приемлемым ценам. У него были приобретены два ватерблока на процессор.

- Ватерблок "Змейка-Зигзаг"

  • Схема построения – змейка-зигзаг
  • Материал - медь
  • Размеры - ширина 50 мм, длина 50 мм, высота 15 мм. Допуск - 1мм по краю
  • Диаметр штуцеров 10 мм - внутренний, 12 мм - внешний
  • Вывод штуцеров - наверх
  • Пайка: Оловянно-свинцовый припой
  • Способ крепления: - клипса на зубья сокета
  • Цена – 440 рублей (данный ватерблок в настоящее время не производится)

Оценить устройство ватерблока вы можете на фотографиях.

В качестве критики можно отметить, что клипсы, прилагаемые в наборе к ватерблоку, вызывают определенные опасения – оловянная пайка на такой небольшой площади соприкосновения при постоянном статическом напряжении может лопнуть. Поэтому пришлось ее усилить дополнительной пропайкой на месте шва. Справедливости ради, надо сказать, что несмотря на внешнюю хрупкость конструкции крепления, даже при небольшой затяжке винта, ватерблок сидел на сокете как влитой.

- Ватерблок "Змейка - Расходящаяся спираль"

Во втором ватерблоке от Ключа, входной штуцер расположен в середине ватерблока, напротив ядра процессора. Несмотря на то, что длина канала в этом ватерблоке намного меньше, теоретически его эффективность должна быть выше, так как активно остужается именно горячая часть теплообменника. С другой стороны, большая протяженность канала первого ватерблока будет кстати, если вы используете элементы Пельтье – там охлаждать придется всю площадь элемента, сравнимую с размерами ватерблока.

  • Схема построения - расходящаяся спираль (фрезерованная)
  • Материал - медь
  • Размеры - ширина 54 мм, длина 74 мм, высота 43 мм (без штуцеров 18 мм). Допуск - 1мм
  • Диаметр штуцеров 8.5 мм - внутренний, 12.5 мм - внешний
  • Вывод штуцеров - наверх
  • Крепление крышки: на 4 винтах М3, длина 50 мм
  • Способ крепления: - через отверстия на материнской плате
  • Комплектация: процессорный ватерблок - 1 шт., крепеж для сокет-А
  • Цена – 520 рублей

Можно заметить, что крепление данного ватерблока, несмотря на бОльшие трудозатраты при монтаже (необходимо демонтировать системную плату для установки винтов), более надежно и, на мой взгляд, предпочтительнее. Да и выглядит ватерблок с таким креплением законченным изделием. Подошвы у обоих теплообменников были достаточно качественно отполированы. Для предотвращения повреждения при пересылке их поверхности были заклеены клейкой пленкой. Для финальной полировки подошвы автором была применена паста ГОИ.

В случае, если вы все-таки решитесь самостоятельно изготавливать теплообменник, поискать медь можно в пунктах приема цветного металла, либо в организациях торгующих электротехническим оборудованием – высоковольтные шины электросетей вполне подходят для этих задач.

2.2.1.3. Крепление ватерблока

Несмотря на кажущуюся второстепенность, этот вопрос требует решения еще на стадии разработки или приобретения ватерблока. Исходя из имеющихся возможностей и предпочтений вам предстоит выбрать из двух вариантов:

Крепление за зубья сокета

Изготовить его наиболее просто – для этих целей могут подойти крепления от воздушных кулеров. По возможности, постарайтесь использовать все шесть зубьев сокета для предотвращения перекосов и более надежного крепления.

Крепление за системную плату.

Перед покупкой или изготовлением ватерблока с данным креплением необходимо убедиться в возможности его применения, так как в некоторых (особенно старых) системных платах отверстий вокруг сокета нет, поэтому вам придется крепить ватерблок предыдущим способом.

При использовании этого способа с обратной стороны платы, возможно, потребуется установить пластину во избежание ее изгиба. Исключить перетягивание прижимных винтов, можно установив пружины между ватерблоком и прижимным устройством.

2.2.2. Помпа.

При проектировании системы водяного охлаждения необходимо сразу определиться, какого типа помпу вы будете использовать – внешнюю или погружную. Как следует из названия, разница между этими двумя типами состоит в способе забора воды – если первая лишь пропускает ее через себя, то вторая ее выталкивает, будучи в нее погружена. Очевидно, что система с выносной помпой будет более объемной, так как погружная помпа экономит место, размещаясь внутри расширительного бачка.

Внешняя помпа с компенсационным бачком

Кроме того, помпа, как и любой другой электрический прибор, выделяет определенное количество тепла при работе. В случае выносной помпы это тепло будет выделяться непосредственно в корпус, а погружная будет рассеивать его в омывающей ее жидкости резервуара.

По этим причинам не следует без необходимости увлекаться мощными помпами – с увеличением мощности будет расти не только ее производительность, но и тепловыделение. Для примера – помпа мощностью 2000 л/ч выделяет около 25Вт тепла. Более того, увеличение скорости потока жидкости не будет пропорционально влиять на эффективность охлаждения. Может случиться и так, что вы не заметите разницы между помпой на 1000 и 2000 литров. Однако, применение мощной помпы будет оправдано при наличии сложного длинного контура (установка нескольких ватерблоков, большой перепад высот), прокачка которого слабой помпой, может быть затруднена.

Мной же была приобретена погружная помпа Resun SP-2500

  • Максимальная производительность - 1400 л/ч.
  • Высота подъема воды – 1,5м
  • Напряжение – 220В
  • Мощность – 18Вт
  • Цена - 325 рублей

Необходимо учитывать, что производительность водяных помп, указываемая в их характеристиках, является максимально возможной, т.е. без нагрузки и дополнительных сопротивлений при выталкивании жидкости. На производительность насоса оказывают влияние такие факторы, как: вязкость жидкости, диаметр канала по всему контуру, чистота вращающего вала помпы (так при длительной эксплуатации в грязной воде он покрывается налетом) и самый важный – перепад высот. Производители аквариумных помп для каждой модели указывают высоту, на которую помпа способна выталкивать жидкость. Это необходимо учитывать при подборе помпы к конкретной системе охлаждения – реальная производительность будет на порядок ниже.

Купить помпы вы можете в любом аквамагазине. Все аквариумные помпы рассчитаны на питание от сети 220в. Найти в свободной продаже помпы адаптированные на 12в практически нереально. При покупке следует учесть, что внешние помпы, в среднем, раза в два дороже погружных. Из доступных в продаже помп наиболее качественными (но и дорогими) являются изделия производства фирм Италии. К более дешевым традиционно относятся китайские и польские помпы.

Говоря о том, что аквариумные помпы практически бесшумны, хочу заметить, что из правила бывают исключения, и что не все йогурты одинаково полезны. При покупке (особенно мощной помпы) попросите продавца ее включить. На воздухе она, скорее всего, будет издавать потрескивание лопастей, но общую картину об ее акустических характеристиках вы получить сможете. Было бы идеально, если бы вам ее продемонстрировали, погрузив в воду.

Конечно, для создания движения воды в системе можно не ограничиваться "рыбьими" помпами. Некоторые экспериментаторы применяют мощные циркуляционные насосы для систем водоснабжения и т.п. Однако, по моему мнению, аквариумные помпы для этой роли подходят лучше – соотношение цена/производительность еще никто не отменял. Рассуждения на тему о ненадежности аквариумных помп, автор, как аквариумист со стажем, относит на счет недостаточной осведомленности в этом вопросе рассуждающих.

2.2.3. Радиатор

Радиатор системы водяного охлаждения

В отличие от радиаторов систем воздушного охлаждения, радиаторы в жидкостных системах обладают гораздо большей рабочей площадью за счет наличия огромного количества тонких ребер. Кроме того, поскольку контакт теплоносителя в жидкостных радиаторах происходит по всему контуру, увеличение его размеров будет пропорционально увеличивать его эффективность, в то время как воздушный кулер имеет значительно меньшую зону передачи тепла, в связи с чем его размер в меньшей степени обуславливает его теплоотдачу.

Насколько качественным будет радиатор, во многом определит эффективность всей системы водяного охлаждения. Медный ватерблок весом в полкило и помпа на 2000 литров могут потерпеть фиаско только потому, что в системе циркулирует неохлажденная жидкость.

2.2.3.1. Устройство радиатора

Прежде всего, радиатор должен быть изготовлен из меди, алюминия или латуни – ни в коем случае не стальной. Так как основным теплоносителем предполагается вода, то любые ржавеющие детали заранее исключены.

Второе важное условие – это устройство радиатора. Главное требование к нему в этом параметре - обеспечить максимально полную передачу тепла воздуху. Достигается это за счет увеличения площади контакта ребер радиатора, как с теплоносителем, так и с воздухом. То есть качественный радиатор должен обладать достаточно длинным каналом для максимального забора тепла у воды и большим количеством тонких ребер для передачи тепла в воздух.

Поскольку в продаже на отечественном рынке радиаторы для систем водяного охлаждения компьютеров не представлены, то приходится приспосабливать изделия от иных устройств. Для наших целей вполне подойдут автомобильные радиаторы отопления – они обладают прекрасными охлаждающими параметрами и относительно компакты (правда установить подобный радиатор внутри корпуса вам вряд ли удастся).

Найти подходящий для вас радиатор можно на любом авторынке или на какой-нибудь авторазборке. Заранее предостерегу от приобретения масляных радиаторов от ЗАЗ и ЛУАЗ – они прекрасно подходят по габаритам, но, к сожалению, изготовлены из стали, поэтому для наших целей они не пригодны. В поиске также может помочь вот этот сайт.

2.2.3.2. Изготовление радиатора

В случае, если вы по каким-то причинам решили изготовить радиатор своими руками, то можно пойти двумя путями. В первом – уже готовый радиатор приспособить к конкретным условиям. Во втором – создать его с нуля. Наиболее распространенная подобная конструкция – скрученная в спираль медная трубка. Однако данный радиатор независимо от его охлаждающих способностей будет всегда обладать одним минусом – значительными габаритами.

Моей же целью было добиться компактности при незначительной потере эффективности. У меня имелся на руках б/у радиатор системы отопления а/м "Audi 80".

  • Материал трубок – медь
  • Материал ребер – алюминий
  • Размер – 30х15х4см

Его эксплутационные свойства сомнений не вызывали, однако его размеры показывали, что в мой корпус он точно не влезет. Поэтому с ним были произведены следующие действия:

  • радиатор был обрезан под размер вентилятора 80х80;
  • из куска медной трубки были сделаны соединительные каналы;
  • концы трубок сплющены, а сами трубки припаяны к радиатору;
  • из корпуса старого блока питания был вырезан кожух под размер нового радиатора;
  • радиатор был покрашен и снабжен креплением для установки вентилятора.

Первоначально планировалось соединение трубок радиатора "калачами", но их изготовление в кустарных условия достаточно сложно, поэтому использовался более простой в изготовлении, но сложный в пайке вышеуказанный способ. В результате получился маленький компактный радиатор, который можно было установить в любом подходящем месте.

Как показали первые испытания системы, такой радиатор вполне справлялся с процессором на штатных частотах, но был непригоден для разгона. Помимо этого, пришлось отказаться от идеи воплотить систему в пределах корпуса. Вмонтированный в верхнюю крышку корпуса он оказался лишен важного компонента – прохладного воздуха. Уже нагретый другими элементами компьютера воздух, проходя через радиатор, не коим образом не способствовал охлаждению радиатора.

На этом эксперименты с порчей радиаторов я решил прекратить. На местной разборке иномарок за 300 рублей был куплен радиатор отопления Опеля подходящего мне размера.

  • Материал – латунь
  • Размер – 18,5х20х5см

Из листа нержавеющей жести был вырезан и спаян кожух для радиатора. Кожух был покрашен краской под цвет корпуса (см. раздел 2.3.2). Для активного охлаждения был применен 120мм вентилятор фирмы ADDA, доукомплектованный защитной решеткой.

Технология изготовления кожуха достаточно проста, но требует аккуратности. Как заметно на снимке, при ее отработке мне не удалось избежать некоторых досадных изъянов. Основная сложность возникла при вырезании отверстия для вентилятора. Безрезультатно окончилась попытка через пробитую с центре дырку вырезать отверстие ножницами по металлу – ножницам не хватало угла захвата, и металл мялся. Выход же оказался достаточно прост - заготовка была положена на ровную доску, и с помощью ножа и молотка по периметру границы предполагаемого отверстия с сантиметровым отступом была вырезана круглая дыра. Затем с заходом под большим углом ножницами легко и аккуратно было прорезано требуемое отверстие.

Для ровных загибов кожуха применялись два металлических бруска, между которыми зажималась жесть и гнулась. Вентиляционные отверстия высверливались по бокам кожуха, в предварительно размеченных и прокерненных точках. В задней части кожуха вентиляционные отверстия не делались для предотвращения засасывания теплого воздуха из блока питания. Длинные выходные трубки радиатора были обрезаны и в них были впаяны латунные штуцера (трубки радиатора были латунные). Возможно, изготовленный кожух не является шедевром народного творчества, но функционально он оказался вполне пригоден.

В качестве эксперимента был также протестирован еще один радиатор, правда, весьма необычный. Дело в том, что рядом со столом, на котором стоит компьютер, у меня расположен аквариум на 450 литров. После изготовления первого радиатора у меня осталась двухметровая медная трубка с внутренним диаметром 6мм. Поначалу показавшаяся бредовой идея опустить медную трубку в воду и подключить ее к системе охлаждения, в последствии меня заинтересовала – почему бы и нет? Из этой затеи получался пассивный радиатор с отличными потенциальными характеристиками.

Конечно, не у каждого дома есть такое соседство, тем более что 20 литровые банки с рыбками для этих целей не подойдут. Надо сказать, что этот радиатор оказался как самым дешевым, так и самым простым в изготовлении :)

Водный мир

2.2.4. Расширительный бачок (резервуар).

Резервуар системы водяного охлаждения

Расширительный бачок в системе водяного охлаждения выполняет две задачи – создает тепловой "буфер" и аккумулирует воздух, находящийся в системе. Чем более емкий резервуар, тем более инертной будет температура воды в системе. При отсутствии резервуара двигающийся по контуру воздух также будет создавать постоянное журчание и пробки.

Резервуар после безрезультатных поисков в электротехнических магазинах пришлось заказать у изготовителей аквариумов. Изначально я был нацелен на изоляционную коробку (которую я и искал в магазинах), имеющую приемлемые для меня размеры (150х150х150) и необходимую герметизацию. Найти ее так и не удалось.

Изготовленный умелыми руками профессионала, резервуар обладал достаточной герметичностью, жесткостью, привлекательным внешним видом.

  • размеры - 150х150х120мм
  • материал – органическое стекло
  • объем – 2,5л
  • стоимость – 300 рублей (так как размеры резервуара более чем скромные, специалист взял деньги только за работу - на изготовление бачка пошли обрезки оргстекла, подлежащие утилизации)

Хотелось бы предостеречь изготавливать собственными руками без достаточных навыков что-нибудь подобное из оргстекла – при нагреве он может существенно расширяться, в результате чего любительски сделанные швы грозят протечкой. Обратите внимание, что рассматриваемый резервуар имеет только один шов на стенках – они изготовлены из единого куска оргстекла. Кроме того, стык сделан не на углу резервуара, а посередине одной из стенок. Все эти меры предосторожности предназначены для увеличения его прочности.

Если же не предъявлять требований по внешнему виду и компактности, под эти цели можно приспособить любую герметичную емкость. Например, по сообщениям некоторых экспериментаторов, неплохо подходят пластиковые контейнеры для холодных пищевых продуктов – имея вполне демократичную цену, они обладают достаточной жесткостью и герметичностью. Приобрести их можно в любом хозяйственном магазине.

2.2.5. Шланги и штуцера

Силиконовый шланг длиной 2 метра и внутренним диаметром 9-12мм был куплен в аквамагазине. Конечно, лучше бы было купить гофрированные шланги для предотвращения перегибов, но таких сразу найти не удалось. На переходах между внутренним штуцером и помпой был применен кусок шланга диаметром 16мм.

Шланги перед натягиванием на штуцера разогревались под горячей водой, а после их установки, фиксировались обжимными хомутами. Таким образом, вероятность срыва шланга, сводилась к нулю. Необходимые штуцера к резервуару были приобретены в комплекте с ватерблоком.

Если же вы захотите перестраховаться, и вы не планируете перемещать элементы системы внутри корпуса, попробуйте применить медную сантехническую трубку соответствующего диаметра – она достаточно гибка и никогда не создаст коварных перегибов. Выбор за вами.

2.2.6. Реализация электропитания помпы и вентиляторов.

Поскольку помпы с питанием на 12 вольт приобрести вам вряд ли удастся, то необходимо решить вопрос с электропитанием. Реализовать это можно следующими способами:

  1. Подключить помпу непосредственно к сетевому фильтру или UPS. Вы можете не выключать помпу при неработающем компьютере - это допустимо. Ресурс работы помпы исчисляется годами беспрерывной работы.
  2. Синхронизировать подачу напряжения на помпу с включением компьютера. Несмотря на некоторые затраты, этот способ предпочтительнее – вы никогда не забудете включить помпу, она не будет круглосуточно впустую работать.

Так как реализация первого способа ясна, рассмотрим подробно только второй вариант. Для этого требуется:

  • Реле с коммутируемым напряжением 220В и напряжением срабатывания 12В (было использовано реле NT73-2C-S7)

  • Сетевой разъем от старого блока питания и сетевой кабель (выломав заглушку для COM-порта на задней стенке корпуса, можно без проблем закрепить 8-образный бытовой сетевой разъем)
  • Коробка для монтажа элементов (в моем случае прекрасно подошел пластиковый контейнер от дискет 3,5`)
  • Компактная розетка и вилка для подключения помпы к монтажной коробке
  • Розетка для подключения 12В к монтажной коробке

В сборе это должно работать следующим образом: при включении компьютера 12 вольт подаются на контакты срабатывания реле, оно коммутирует один из проводов на 220 вольт, в результате чего включается помпа.

Распайка реле:

Сетевой разъем был закреплен на задней стенке корпуса, а от нее провод был заведен в коробку для монтажа. Кстати, коробка получилась многофункциональной – помимо одного элемента системы водяного охлаждения, она взяла на себе так же и функции так называемого Fanbusа.

Не секрет, что вентиляторы, за редким исключением, имеют стандартную скорость вращения порядка 2800 оборотов в минуту и более. Даже если не шумит сам вентилятор, то поток воздуха на такой скорости, добавляет свой вклад к общему шуму. Некоторые пользователи для уменьшения шума от вентилятора переключают их на 7 вольт (разница напряжений между желтым (12В) и красным (5В) проводами). Однако в данном случае некоторые вентиляторы просто не стартуют, либо выдают слишком слабый поток воздуха. Кроме того, имеется мнение, что данная реализация питания технически безграмотна.

Поэтому для регулирования скорости вращения вентиляторов были приобретены проволочные резисторы ППБ-3 номиналом 49 и 100 Ом мощностью 3 ватта. Впаянные последовательно на разомкнутый 12 вольтовой провод они замедлили скорость вращения вентиляторов, сделав их практически бесшумным. Дополнительным плюсом небольшого номинала резистора оказалось то, что даже при случайном выкручивании на максимум, резистор не остановит вентилятор полностью, поэтому его смело можно выносить даже на переднюю панель компьютера. Для полной остановки вентилятора вам потребуется сопротивление номиналом 150-200 Ом. Резисторы, а также контактные клеммы для подключения вентиляторов были установлены в монтажную коробку.

В результате вышеизложенных манипуляций, был создан удобный и безопасный в использовании блок управления электропитанием вентиляторов и помпы.

Важно! Так как в схеме используется напряжение 220В, в целях предотвращения причинения вреда здоровью, после пайки обязательно изолируйте все открытые контакты. Это также касается контактов с постоянным напряжением (5-12в) – замыкание их на корпус или на элементы компьютера может повлечь их повреждение.

2.3. Монтаж системы и некое подобие действа, обозначаемое модным словом "моддинг".

2.3.1. Общие положения по монтажу системы

Мне бы не хотелось загромождать и так объемную статью подробным рассказом о том, как происходил монтаж моей системы охлаждения, поскольку это лишь частный случай. Если вы приобрели или изготовили качественные элементы системы водяного охлаждения, их монтаж не составит для вас труда. Самое главное требование к монтажу при этом – аккуратность. Поэтому я хотел бы заострить внимание читателей только на общих вопросах, которые могут возникнуть при монтаже любой системы водяного охлаждения.

  • Не спешите поскорее запустить систему и насладиться результатом. Даже если вы приобрели готовую систему – перестрахуйтесь и соберите ее сначала вне компьютера. Протестируйте систему на герметичность и надежность в течение хотя бы пары часов. Если в ней есть изъяны – у вас будет возможность их устранить, не рискуя компьютером.
  • При окончательном монтаже используйте водостойкий силиконовый герметик – он будет весьма кстати при монтаже штуцеров. Приобрести герметик можно в хозяйственных или автомобильных магазинах. На "птичьих" рынках аквариумисты продают его заправленный в медицинские шприцы.
  • Подгонку шлангов лучше осуществлять по месту. Правило "семи и одного" здесь как нельзя актуально – установите элементы системы на свои места и тщательно вымерите необходимую длину шлага. Не стоит экономить и подгонять шланг "в натяжку". В этих местах при малейшем изгибе шланги будут со временем "складываться".
  • Устанавливая ватерблоки, затяжку крепежных винтов следует производить постепенно – чрезмерное усилие может привести к поломке зубьев сокета или изгибу системной платы.
  • В случае затруднений натяжки шлангов на штуцера, попробуйте разогреть их в горячей воде. Я бы не рекомендовал пользоваться для разогрева силиконовых шлангов открытым огнем – это может повлечь их разрушение со временем.
  • Для предотвращения передачи вибрации от помпы основанию, подложите под нее (если она внешняя) или под резервуар виброгасящий материал (например, поролон 15-20мм).
  • Система (если вы не используете экстремально низкие температуры) заполняется дистиллированной водой. Для предотвращения размножения бактерий в воду следует добавить спирт (водку). Вода из всех доступных на бытовом уровне жидкостей имеет самую большую теплоемкость. Дистиллированную воду можно купить в аптеках, в которых есть аппараты по дистилляции.
  • Перед снятием воздушного охлаждения не забудьте отключить в настройках BIOS функцию, блокирующую включение компьютера без нагрузки на разъем питания CPU_FAN системной платы.

На чем хотелось бы хотелось остановиться подробнее – так это о месторасположении компонентов системы. От того, насколько правильно вы расположите элементы системы, будет во многом зависеть ее эффективность.

1) Резервуар

Ситуация с ним достаточно проста – ставим его на дно корпуса. Здесь он будет стоять устойчиво, его не будет подогревать теплый воздух, скапливающийся вверху и в случае его протечки (перестраховываемся) вода не зальет материнскую плату.

2) Радиатор

Рассмотрим варианты расположения радиатора на примерах:

Комментарии:

- Вариант "А" и "B" - это наиболее распространенные схемы расположения радиатора. Основное их достоинство в том, что вся система охлаждения умещается внутри корпуса. Минусы – для охлаждения радиатора используется уже подогретый воздух. Причем для варианта "А" этот минус будет больше, поскольку, чем выше вы поднимите радиатор, тем более теплый воздух будет засасываться. Поэтому схема "B" является, на мой взгляд, более предпочтительной. Кроме того, размещение радиатора внутри корпуса накладывает ограничения на его размеры, что так же сказывается на его охлаждающих способностях. Как итог – эти схемы подойдут для создания тихой и компактной системы жидкостного охлаждения, но не приспособленной для экстремального разгона. Впрочем, здесь возможен и компромиссный вариант с применением воздуховодов, с помощью которых на радиатор будет нагнетаться прохладный комнатный воздух. Замечу, что и в том и в другом случае вам придется вырезать отверстия в корпусе – вентиляторы на небольших оборотах просто не в состоянии протолкнуть воздух через пару десятков стандартных вентиляционных отверстий.

- Вариант "С" - это некий переходный вариант. В этом случае радиатор выносится за пределы корпуса. Соответственно снимаются ограничения по размерам радиатора и он получает доступ к комнатному воздуху. В минусах появляется необходимость создания кожуха для него. Для своей системы я выбрал именно эту схему.

- Вариант "D" - это самый хардкорный вариант. В нем во многом снимаются ограничения по размерам компонентов: большой бачок, большой насос, большой радиатор. Минус опять же в занимаемой площади – все это богатство надо где-то разместить, да еще приложить дополнительные усилия для создания приличного внешнего вида. Для некоторых моддеров это может быть неприемлемо.

3) Подключение ватерблоков

В борьбе с тепловыделением было бы непоследовательно поставить ватерблок только на процессор. В корпусе можно обнаружить множество других источников тепла: видеокарта, северный чипсет, винчестер.

Если необходимость установки ватерблоков на винчестер и северный чипсет несколько спорна, то в отношении видеокарты это сказать нельзя. Новейшие GPU с легкостью перекрывают процессоры по тепловыделению (например, GeForce FX в 3D-режиме потребляет до 75Вт). В связи с этим возникает вопрос о том, как следует их подключать? Традиционные варианты подключения немногочисленны:

а) Последовательно

Как понятно из рисунка, все ватерблоки подключаются друг за другом. Первому ватерблоку достанется самая прохладная вода, последний же будет довольствоваться уже подогретой. Приоритет по охлаждению, по моему мнению, следует отдать процессору – тепловыделение его больше, чем у других компонентов, поэтому дельта температуры воды и процессора должна быть максимальной. Хотя при мощной помпе данный вопрос несколько теряет актуальность – вода после прохождения ватерблока успеет прогреться только на пару градусов.

При использовании нескольких ватерблоков следует помнить, что маленький радиатор, как и слабая помпа с такой нагрузкой не справится. Радиатор отопления автомобиля с активным охлаждением и помпа от 1000 л/ч здесь будут кстати.

б) Параллельно

В этой схеме ватерблоки подключаются на разные ветки, которые потом сходятся к одному или нескольким радиаторам, поэтому для каждого ватерблока температура охлаждающей воды будет одинаковой. Помпа в этом случае, должна быть особенно мощной (от 1500л/ч), чтобы ее хватило на два, а то и на три потока.

2.3.2. Моддинг

Так как вопрос создания благоприятной температурной обстановки в корпусе не решается только установкой ватерблоков, пришлось произвести небольшие улучшения корпуса компьютера. Ничего нового я, конечно, не придумал, просто объединил вместе несколько хороших идей, руководствуясь тремя пожеланиями:

  1. улучшить вентиляцию в корпусе;
  2. уменьшить до минимума шум;
  3. улучшить внешний вид и удобство эксплуатации компьютера;

Что для этого было сделано:

- Прежде всего, был наведен порядок внутри корпуса – все IDE шлейфы были продольно сложены вчетверо и зафиксированы через равномерные промежутки изоляционной лентой. Та же процедура была проведена и в отношении проводов блока питания – пестрая лапша была соединена в единый пучок, который был зафиксирован на стенке корпуса. Как можете увидеть – в корпусе стало заметно свободней, да и 20$ на фирменные "круглые" IDE шлейфы, можно пустить на более практичные цели - Serial ATA уже не за горами.

- Винчестер был перенесен в отсек 5.25``и установлен на скобы от устройства охлаждения HDD. Отсек на 3.5`` был полностью удален – он мешал установке резервуара. Между винчестером и скобами был проложен тонкий виброизолирующий материал.

- Задавшись проблемой уменьшения шума и демонтировав многочисленные кулеры, многие пользователи водяного охлаждения сталкиваются с досадным перегревом других элементов компьютера – для циркуляции воздуха внутри корпуса вентиляторы все же необходимы. Решив не повторять чужих ошибок, я попытался найти этот достаточный минимум, сохранив неизменным уровень шума. Внутри моего корпуса после установки водяного охлаждения оставалось всего два вентилятора – один в блоке питания, второй – в бловере, идущем в комплекте с корпусом.

Шума он создавал немного, но он занимал место (в него упирались шланги, идущие от процессорного ватерблока). В зависимости от того, как был расположен его вентилятор, он мог обдувать прохладным воздухом чипсет и процессор или же, наоборот, выталкивать нагретый воздух из корпуса через заднюю стенку. Имея давние сомнения в полезности вентилятора на задней стенке корпуса, мне было интересно выяснить – действительно ли он нужен? Ведь в большинстве стандартных корпусов задняя стенка представляет собой множество мелких отверстий (мой случай был не исключением), явно не способствующих свободному удалению воздуха из корпуса. Правильнее (но дороже) было бы сделать одно большое отверстие и закрыть его решеткой из хромированной проволоки – сопротивление было бы минимальным.

Я так же обратил внимание на то, что верхняя крышка корпуса нагревается из-за образующегося под ней теплового кармана. Поэтому в ней было прорезано круглое отверстие под диаметр 82мм вентилятора Thermaltake. Снаружи вентилятор был прикрыт хромированной решеткой. Расположение вентиляторов в итоге выглядело следующим образом:

Для исследования влияния вентиляторов на температурный режим процессора и системной платы на 30 минут запускалась утилита Burn-in-Wizard из пакета SiSoft Sandra Standard 2003. На процессоре был установлен кулер Thermaltake Volcano 6Cu. Температура снималась с термодатчика ядра процессора. Вентилятор бловера при исследовании монтировался как на вдув (in), так и на выдув (out). Комнатная температура была 24С.

Полученные результаты меня сначала смутили. Получалось, что применение бловера на задней стенке не только не уменьшало, а наоборот, увеличивало температуру процессора и системной платы. Объяснение этому я смог найти лишь в том, что бловер сам становился помехой для циркуляции воздуха, а также сдувал тепло с видеокарты прямо на процессор.

Зато вентилятор на верхней крышке (Fan1) показал себя во всей красе! Температура процессора под нагрузкой при его использовании была меньше на 9 градусов! Таким образом, вопрос о том, какой вентилятор оставлять отпал сам собой. Позднее, из-за размещения на верхней крышке корпуса радиатора охлаждения, пришлось перенести этот вентилятор ближе к передней панели - там он оказался даже более кстати, выдувая тепло от винчестера расположенного под ним.

- Устанавливать на чип видеокарты ватерблок и оставить без внимания микросхемы памяти было бы непростительно. Максимальная рабочая частота, достигнутая при их разгоне без охлаждения составила 300 (600)МГц (штатная 245(490)), что достаточно неплохо для микросхем с выборкой 4нс. Подходящих радиаторов у меня не было, зато был старый алюминиевый радиатор от процессора. Осталось приложить к нему руки, ножовку по металлу и тисы. Изготовленные мини-радиаторы были установлены на микросхемы с помощью термоклея АЛ-СИЛ5.

Как результат, рабочая частота памяти была поднята до 305 (610Мц). При большем повышении частоты видеокарта функционировала, но в изображении появлялись явные артефакты. Это говорит о том, что и без радиаторов была достигнута максимальная для данных чипов частота. Полагаю, что мои усилия все-таки не пропали даром – дополнительные гарантии стабильности разогнанной системы – это тоже результат.

- Приобретение корпуса, выполненного из алюминия, потребовало вспомнить навыки художника – компоненты, выполненные в традиционных цветах, явно выбивались из общей серебристой гаммы. Для их покраски были приобретены серебристая краска и акриловая бесцветная эмаль в аэрозольных флаконах (по 100 рублей за штуку). Металлические поверхности перед покраской обрабатывались грунтовкой. При покупке материалов для покраски следует обратить внимание на то, чтобы они были изготовлены на одной основе – в ином случае, краска будет "сворачиваться".

С использованием этих нехитрых материалов были облагорожены вентиляторы, монтажная коробка, ватерблоки (их оригинальная расцветка была другой), лицевая панель DVD-ROM, корпус радиатора охлаждения.

- Дочитавший до этого места терпеливый читатель обязательно должен спросить: - "А как же неоновая подсветка?". Успокою - ей тоже нашлось место (правда, весьма скромное). Один ультра-яркий светодиод (30 рублей) неплохо вписался под вентилятор, расположенный на верхней крышке корпуса. Его яркости хватило как на освещение содержимого компьютера, так и на красивое неоновое свечение, отлично видимое снаружи. От вырезания окон в боковой стенке корпуса и подсветки резервуара я отказался, так как компьютер левой стенкой как раз прижимался к столу – все мои моддерские ухищрения были бы просто не видны.

Второй светодиод был вставлен в брусок оргстекла 10 мм толщиной и закреплен под передней панелью кожуха радиатора.

-После всех вышеперечисленных манипуляций самым шумным элементом компьютера оказался блок питания. Помимо шума к нему была претензия в отсутствии вентиляционных отверстий в его нижней части. Поэтому в список покупок на ближайший апгрейд первым номером был поставлен блок питания на 360-400W с регулировкой вращения вентиляторов и сквозным продувом.

3. Тесты

Обращаю внимание, что разгоняя процессор, вы увеличиваете потребляемый им ток. Так что помимо качественного охлаждения, вы должны обеспечить процессор стабильным и достаточным электропитанием. Разгон в условиях дефицита мощности блока питания не только не раскроет потенциал процессора, но может повлечь его повреждение. Поэтому, прежде чем решаться на серьезный разгон, убедитесь, что ваш блок питания в действительности отвечает данным требованиям. Кроме того, работая в пиковом режиме, блок питания сам будет греться и станет дополнительным источником тепла и шума.

Тестовая платформа:

Аппаратная часть:

  • Процессор – Athlon XP 1700+ (Thoroughbred, stepping В) Vcore – 1.5 (JIUHB0308XPMW)
  • Системная плата - EPOX 8K3AE (VIA KT333) BIOS 18.11.02
  • Видеоадаптер - Sparkle Geforce4 Ti 4200 DVI, VIVO
  • ОЗУ - 256 DDR SDRAM Hyrix (PC2700) CL 2.5
  • Винчестер - IBM IC35L060AVER070 60Гб
  • Звуковой адаптер Creative SB Audigy Player
  • DVD-ROM Sony DDU1621
  • Корпус UTT Eagle алюминиевый MidleTower
  • Блок питания – Power Man 300Вт ATX
  • Сетевая карта D-Link DFE-538TX
  • Термопаста АЛ-СИЛ 3

Программное обеспечение:

  • Windows XP SP1
  • SiSoft Sandra 2003 Standard
  • Motherboard Monitor 5
  • CPUCool 7

3.1. Разгон.

Конечно же, первое, что попытается сделать любой из энтузиастов, собрав систему водяного охлаждения – это разогнать систему. Не буду разочаровывать – меня этот вопрос тоже интересовал.

Разгон GPU

К сожалению, на момент написания статьи не удалось получить ватерблоки от Ключа на видеокарту и чипсет. Поэтому для разгона GPU видеокарты использовался ватерблок "Зигзаг" подключенный после ватерблока процессора.

Со штатным алюминиевым радиатором максимальный стабильный разгон составлял 288 МГц (частота по умолчанию – 250 МГц). Дальнейшее увеличение частоты влекло сначала провалы производительности, затем зависание системы. Использование водяного охлаждения позволило увеличить частоту до 305МГц.

Разгон CPU

Так как для меня стабильность системы была приоритетной, то системная шина была выставлена на частоту 166 МГц, а разгон процессора производился путем увеличения множителя. Без поднятия напряжения стабильная работа процессора была на частоте 2084Мгц (12,5х166). Дальнейший разгон был ограничен системной платой, не дававшей поднимать множитель больше 12,5.

Для выяснения максимального потенциала процессора дальнейший разгон осуществлялся по шине. Уже на частоте 185 в начальных экранах загрузки начали появляться цветные артефакты, свидетельствующие о критическом режиме работы памяти. В Windows вся эта пестрота пропадала. Максимальная частота, на которой память позволяла системе загружаться, в итоге составила 2416МГц (193х12.5). Напряжение процессора было поднято до 1,75В.

Из опасения повреждения дышащего на ладан винчестера, тестирование в игровых тестах на данной частоте не производилось.

Полагаю, достигнутая частота процессора не является его потолком – снятие ограничений системной платы по множителю, наверняка бы дало возможность превышения процессором частоты свыше 2500МГц.

3.2. Температурный режим CPU.

Замеры производились при комнатной температуре 24С. Температура воды в аквариуме – 25С. Показания температур снимались с термодиода ядра процессора. Процессор разогревался утилитой Burn-in-Wizard (CPU Arithmetic Benchmark, CPU Multi-Media Benchmark) из пакета SiSoft Sandra Standart 2003 в течение 60 минут. Команда HALT в режиме Idle подавалась программой CPUCool.

Тепловыделение процессора на штатной частоте под нагрузкой составило 35Вт (для сравнения: Athlon XP 1700+ (Thoroughbred, stepping A) 1,5В – в таком же режиме потреблял 44Вт) Тепловыделение процессора на частоте 2083МГц под нагрузкой составило 50Вт. Данные о тепловыделении брались из утилиты SS Sandra Burn-in-Wizard.

Не могу не отметить два забавных случая, произошедших во время тестирования, едва не стоивших автору седых волос.

В первый раз, при поправке ватерблока, соскочила плохо закрепленная клипса и ватерблок оказался у меня в руках. А в это время на экране эльфы плотной гурьбой шли в атаку на орков (Зуг-Заг!) Во второй раз, при монтаже кулера, крутившееся вокруг чадо, исхитрилось нажать на кнопку Power. Блок питания в спешке обесточен не был.

И в тот и в другой раз, система термоконтроля системной платы сработала и компьютер был моментально обесточен. Никаких следов пожелтения термопасты, а тем более обугливания процессора, разрекламированного Томом Пабстом, замечено не было. Объяснение этому лежит в наличии на системной плате необходимой логики и мониторинг температуры процессора с термодиода его ядра.

Заранее обращу внимание читателя на тот факт, что сравнение температур процессоров Athlon XP на разных системных платах зачастую полностью несостоятельно. В продаже до сих пор имеется большое количество системных плат, производящих мониторинг с собственного термодатчика, расположенного в сокете. По этой причине у одних и тех же охлаждающих устройств может наблюдаться большой разброс в температурных показаниях.

Например, при смене мной системной платы Epox 8KHA+ на Epox 8K3AE максимальная температура процессора Athlon XP 2000+ (Palomino) выросла с 56С до 71С. Таким образом, можно утверждать, что погрешность сокетного датчика достаточно велика.

Моментальная температура ядра процессора при включении компьютера вне зависимости от системы охлаждения составляла 39-44С. Естественно, что охладить его воздухом или водой комнатной температуры ниже этого показателя оказалось невозможно. Прошу учесть эти сведения при анализе нижеизложенных показаний температур процессора.

Температура ядра процессора:

Термическое сопротивление систем охлаждения:

Данные термического сопротивления охлаждающих систем также брались из утилиты SS Sandra Burn-in-Wizard

Комментарии:

TT Volcano 7+ - честно говоря, я ожидал от этого монстра большего. На минимальных оборотах он умудрился проиграть даже своему младшему брату – Volcano6Cu. Несмотря на кажущуюся большой температуру (80С) его основание было только теплым. На максимальных оборотах он своего предшественника обошел, но эпитеты к его шуму подобрать сложно. Самое простое описание – рев. Температура внутри корпуса, в зависимости от частоты процессора, колебалась в пределах 28-30С.

ТТ Volcano 6Cu – ничем особенным не удивил: шум средний, охлаждение среднее.

Ватерблок "Спираль" и "Зигзаг" + медная трубка – великолепные показатели! Температура воды в системе не поднималась выше температуры воды в аквариуме – 25С. Этим и объясняется его эффективность. В такой комбинации ватерблоки показали свои лучшие результаты. Медная трубка также оказалась самым тихим радиатором :). Замечу, что ожидаемой разницы в эффективности двух видов ватерблоков не обнаружилось, поэтому дальнейшее тестирование проводилось только с использованием одного ватерблока.

Зато в "тяжелых" режимах хорошо видна разница между одним из самых мощных на данный момент воздушным кулером (Volcano7+) и водяным охлаждением – 16 градусов! Увеличение тепловыделения процессора этот разрыв будет только увеличивать. Оба ватерблока при тестировании были на ощупь прохладными. Температура внутри корпуса при применении водяного охлаждении была 26С.

Ватерблок "Спираль" + радиатор 80мм – данный охладитель ожидаемо показал самые худшие результаты среди своих водяных собратьев, но значительно лучшие, чем воздушные радиаторы. При тестировании он выносился за пределы корпуса и обдувался вентилятором на пониженных оборотах. Вода в системе в данной связке разогрелась до 30С.

Ватерблок "Спираль" + авторадиатор – "водяной" середнячок. Радиатор был закреплен на верхней крышке корпуса. Обдувающий вентилятор вращался на пониженных оборотах близких к остановке. Шума система в такой комбинации практически не издавала. Самыми шумными элементами компьютера оказались винчестер (неприятный свист) и блок питания. Температура воды в системе составила 29С.

4. Заключение

Мы смогли убедиться, что возможности относительно простого, но качественного охлаждения процессоров еще не исчерпаны. Комплексный подход к вопросу охлаждения позволяет сделать из банального электронного ящика предмет вашей гордости, а также создать долговечную, тихую и эффективную систему охлаждения всего компьютера в целом. Немаловажным является и конечная стоимость системы водяного охлаждения, ненамного превышающая стоимость качественных воздушных кулеров.

К сожалению, несмотря на достаточно высокий интерес к водяному охлаждению, на российском рынке эта продукция еще только появляется. Смею предположить, что у жидкостного охлаждения имеется весьма светлое будущее. Может быть, уже через два-три года подобные системы будут таким же обычным компонентом компьютера, как и воздушные кулеры сейчас. Вопрос лишь в том, когда фирменные системы водяного охлаждения достигнут приемлемого для среднего покупателя ценового уровня и когда необходимость подтолкнет производителей компьютеров к их массовому внедрению.

Плюсы:

  • Отличные охлаждающие характеристики
  • Низкий уровень шума
  • Простота в эксплуатации
  • Приемлемая цена конечного решения
  • Универсальность

Минусы:

  • Отсутствие достаточного предложения готовых систем и компонентов водяного охлаждения на рынке
  • Как следствие первого минуса – необходимость изготовления и поиска компонентов системы водяного охлаждения самостоятельно.

4.1. Ссылки

При подготовке статьи использовались материалы следующих сайтов:

  • http://www.overclockers.com/ – это, пожалуй, самая большая коллекция статей на эту тему. Правда, на английском. Большое количество готовых чертежей ватерблоков.
  • forum.ixbt.com – конференция IXBT. Раздел "Разгон и охлаждение" см. треды "Медные ватерблоки", "Водяное охлаждение"
  • http://www.liquid.nm.ru/ - сайт энтузиастов с конференции IXBT.
  • http://vodoblock.pisem.net/ - сайт Ключа, производителя ватерблоков и просто альтруиста :)
  • http://www.marketab.ru/about.html - питерская фирма, которая рассылает готовые системы водяного охлаждения по России.
  • www.hardwareportal.ru – периодически публикуются статьи с обзорами готовых водяных кулеров.
  • http://water-cooling.com/ - все ясно из названия
  • http://www.overclockers.ru/ - без комментариев
  • http://www.modlabs.net/, http://www.modding.ru/, http://www.casemods.ru/ - русско-язычные сайты по моддингу.
  • http://www.modthebox.com/index.shtml - неплохой канадский сайт по моддингу корпусов. Показаны отдельные решения с водяным охлаждением.

4.2.Благодарности

Жене за орфографическую правку статьи, терпение и понимание, брату за предоставленный цифровой фотоаппарат, Заикину Вячеславу ака Ключу за самоотверженность в борьбе с российским разгильдяйством в производстве, Смольякову Антону за критику статьи, Андрееву Алексею за предоставленный на тестирование кулер TT Volcano7+.

Особая благодарность отцу за предоставленную мастерскую и собственное участие в изготовлении одного из радиаторов.

Нечаев Артем aka nagual


Эта статья была прислана на наш второй конкурс и автор выиграл приз – видеокарту TYAN Tachyon G9700Pro

Страницы материала
Страница 1 из 0
Оценитe материал

Теги

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают