Жидкостное охлаждение в домашних условиях


Эта работа была прислана на наш "бессрочный" конкурс статей и автор получил приз – видеокарту Asus V9570/TD (NVIDIA GeForce FX 5700, 256МБ).


Проблема охлаждения в целом

Прошли те времена, когда системный блок вполне обходился вентилятором в блоке питания и сравнительно небольшим алюминиевым кулером на процессоре (который, кстати, тоже почти не шумел). Сейчас приходится превращать корпус компьютера в некое подобие аэродинамической трубы, а на ЦП ставить гигантские медные радиаторы с вентиляторами, которые, того и гляди, поднимут системный блок в воздух.

Факт: если 6-и ваттный вентилятор от Thermaltake Volcano7 поставить на ребро, а затем нагреть термодатчик до 45 – 50 градусов, то ТЯГИ этого вентилятора хватит, чтобы он довольно резво пополз по столу. Представляете, как он при этом воет?

Конечно, можно подключить все кулеры на 7 вольт, но как же тогда разгон (ах, это сладкое слово ;-), какой уважающий себя оверклокер потерпит на своем столе комп, работающий на штатных частотах?! А мириться с шумом тоже надоело. Выход один – ставить жидкостное охлаждение.

Системы водяного охлаждения производит достаточно много фирм, но в наших магазинах они до сих пор большая редкость. А если что-то и появляется, то барьером становится цена (свыше 120$ даже за самый маломощный кулер). Что ж, попробуем создать свою систему.

Просмотрев в сети кучу материала по этой теме, я решил, что мой охладитель должен быть:

  • простым и недорогим (сравнительно), т.е. должны применяться самые широкодоступные компоненты;
  • надежным, таким, чтобы процессор не сгорел даже в случае выхода из строя помпы или вентилятора на радиаторе;
  • бесшумным, но эффективным. Я, может, и не экстремальный гонщик, однако лишняя производительность никогда не помешает. А на шум я уже жаловался ;-)
  • безопасным для компьютера. Раз уж вода и электроника вещи несовместимые, я решил не рисковать и взять в качестве охлаждающей жидкости трансформаторное масло. Несмотря на то, что теплоемкость у масла значительно ниже, чем у воды, оно обладает одним огромным достоинством – не проводит ток, а значит, в случае протечки, удастся отделаться лишь небольшой грязью, тогда как с водой такой казус может окончиться безвременной смертью компа. К тому же можно использовать радиатор и ватерблоки из разных металлов, не опасаясь гальванической реакции. Однако масло накладывает свои ограничения: о резиновых шлангах, прокладках и герметиках на резиновой основе придется забыть.
  • удобным в использовании, т.е. таким, чтобы системный блок не был "привязан" шлангами к одному месту, но в то же время и не загромождал бы без того тесное пространство внутри корпуса компьютера.

Вообще есть 3 варианта размещения компонентов охладителя:





1. Внутри системного блока.

Достоинства: малые габариты и вес; легкость транспортировки.

Недостатки: большинство корпусов не рассчитаны на установку в них резервуаров, помп и довольно больших жидкостных радиаторов, а значит, придется подбирать новый корпус, искать малогабаритный радиатор, а то и вообще паять его самому. Опять же, в такую систему вряд ли удастся поставить мощную помпу.

2. Собрать систему жидкостного охлаждения в отдельном корпусе, а в компьютер ввести только 2 шланга.

Достоинства: можно сделать охладитель практически любой мощности; для прокачки жидкости можно использовать циркуляционные насосы, а в качестве радиатора подойдет стандартная автомобильная "печка".

Недостатки: переместить такую систему без слива воды или хотя бы снятия ватерблоков не получится (по крайней мере, это будет очень неудобно); для ввода шлангов потребуется прорезать отверстие в корпусе.

3. Сделать внешний блок - подставку под компьютер, которая будет крепиться к корпусу вместо штатных "ножек". Лично мне этот вариант показался наилучшим.

Достоинства: достаточная компактность и транспортабельность системы; возможность использовать готовые автомобильные "печки" и насосы большой мощности.

Недостатки: в днище корпуса придётся вырезать отверстие для шлангов (или, как в моём случае, по размеру процессорного ватерблока).

Что получилось у меня – видно на фотографии.





Ватерблок.

Ватерблок – это одна из самых ответственных деталей во всей системе. Поэтому, если есть возможность купить готовый теплообменник, то лучше так и сделать (хотя это и не очень то согласуется с дешевизной системы).

Если же такой возможности нет, зато есть прямые руки, то можно переделать обычный воздушный радиатор в жидкостный. Я взял за основу кулер Thermaltake Volcano 10+. Радиатор у него средих размеров и сделан полностью из меди. Большие габариты в данном случае – только лишние проблемы с установкой, а дополнительная площадь поверхности, хоть и не мешает, но и производительность особо сильно не увеличивает.

Конечно, можно использовать и другие кулеры, но лучше, если радиатор у них будет медный (мы, всё-таки, крутые гонщики, хоть и не экстремалы ;-), или, в крайнем случае, составной - с медным основанием и алюминиевыми ребрами.

Thermaltake Volcano 10+

В ребрах сделаны вырезы для протока масла (как на рис 1).

Рис. 1

Затем устанавливаются перегородки, задающие путь, по которому будет двигаться охлаждающая жидкость. В моем ватерблоке она делает два поворота. Перегородка посередине радиатора (видно на фотографии) не доходит до основания на 6-7 мм. Она нужна для того, чтобы масло омывало ребра радиатора целиком, а попутно она увеличивает скорость потока в самой горячей точке – над ядром процессора.

Доработанный радиатор с перегородками





Кожух собирается из пластин оргстекла толщиной 4-5 мм (для верхней крышки лучше 5-6 мм). Боковые стенки клеятся к радиатору на хороший силиконовый герметик, а между собой склеиваются супер-клеем (только не 3-х рублевым китайским, а чем-нибудь вроде "Монолита" или "Супер-Момента"). На герметике советую не экономить: если протечёт – будет очень нехорошо.

Примерно таким же способом можно сделать теплообменники для видеокарты и северного моста чипсета. Греются они значительно меньше центрального процессора, поэтому для графического процессора будет вполне достаточно радиатора от кулера для Pentium MMX, а для чипсета – от старого GeForce2MX или TNT2.

Бока радиаторов замазываются двухкомпонентной "холодной сваркой" (продается в любом автомагазине), а сверху закрыты всё тем же оргстеклом.

В итоге должно получиться нечто вроде этого:

Собранные ватерблоки

Готовые ватерблоки проверялись под небольшим давлением: к одному штуцеру присоединялась помпа, а другой при этом закрывался пробкой. В течение суток обнаружилось несколько небольших протечек (неплотно подогнаны пластины оргстекла, в нескольких местах плохо приклеилась "холодная сварка" и т.д.). Все они были устранены (залиты супер-клеем), и только после этого ватерблоки были признаны годными для установки в компьютер.

Скоба крепления

Для крепления теплообменника на процессор пришлось сделать специальную скобу. Её конструкция хорошо видна на фотографии. Пружина взята от детского пневматического пистолета (который стреляет пластмассовыми шариками). Кстати, её лучше закрепить не прямо над процессорным ядром, а сдвинуть на пару миллиметров выше, т.к. в противном случае довольно тяжелый ватерблок скорее всего не будет плотно прижиматься к процессору.

Помпа.

Помпа – это "сердце" всей системы. Она должна прокачивать несколько литров жидкости в минуту и, самое главное, должна быть надежной.





Варианты со сверхмощными брендовыми помпами или циркуляционными насосами мной не рассматривались из-за дороговизны и дефицитности, а простые аквариумные помпы вызывали сомнения в плане их надежности (вообще-то зря, как показала практика). Поэтому я решил использовать некий промежуточный вариант – соединил последовательно две 250-ти рублевые помпы от Aquael с заявленной производительностью 600 л/ч (реально - гораздо меньше). При таком включении производительность обоих насосов складывается. К тому же удваивается надежность системы – если одна из помп выйдет из строя, то другая всё равно продолжит работать и спасет процессор от перегрева. Эти насосы работают практически бесшумно и не греются, но требуют некоторой доработки.

Помпа AquaEL PAT-Midi

Сняв крышку с заборным патрубком, мы видим ротор с крыльчаткой, который свободно одевается на ось и удерживается только магнитными силами. Как показала практика, ротор под нагрузкой начинает прыгать. В стандартном исполнении расстояние от крыльчатки до стенок насосной камеры и крышки достаточно большое, поэтому крыльчатка не задевает крышку. Но эти зазоры серьёзно влияют на производительность насоса: уже при небольшом сопротивлении помпа начинает работать "на себя", гоняя через них воду по кругу. Таким образом, доработка включает в себя два этапа: закрепление ротора на оси и уменьшение зазоров.

Ротор закрепить не трудно. Достаточно пропилить надфилем на конце оси небольшую канавку и сделать из жесткой проволоки стопорное кольцо. С зазорами сложнее. Фактически, придется сделать новую насосную камеру. Сначала, из полоски гибкой пластмассы (подойдет конверт от испорченной трехдюймовой дискеты) изготавливаются боковые стенки, как на рис.2. Затем из той же пластмассы изготавливается крышка и вклеивается внутрь новой насосной камеры так, чтобы расстояние до крыльчатки было около 1-1.5 мм.

Рис. 2. Насосная камера помпы

Доработанная помпа прекрасно справляется с более вязким трансформаторным маслом. Производительность, конечно, меньше, чем с водой, но увеличившееся в результате доработки давление, позволяет ей прокачивать масло даже через довольно тяжелый (в смысле гидравлического сопротивления) контур.

Чтобы не включать помпы вручную, я использовал реле с обмоткой на 12 вольт. Теперь, при включении компьютера насосы запустятся автоматически – главное, не забыть подсоединить реле к блоку питания.

Радиатор.

В принципе, радиатор можно использовать любой, подходящий по размерам, но обязательно новый. Я позарился на халяву: взял размороженную печку от ГАЗ-69 (или УАЗ – черт его знает), целую неделю его пропаивал, а потом плюнул на это неблагодарное дело и купил новую печку от "Оки" за 390 рублей. Так что не повторяйте моей ошибки – сэкономите себе кучу времени и нервов.

Воздух чрез радиатор протягивается четырьмя 80 мм вентиляторами. На них тоже экономить не стоит. Лучше переплатить немного, но взять что-нибудь от TITAN или Thermaltake, чем слушать вой четырех безымянных "китайцев". В любом случае стоит брать вентиляторы на шарикоподшипниках, т.к. заменить их без слива воды и демонтажа радиатора будет весьма затруднительно. Конечно, один 120 мм вентилятор работал бы тише "восьмидесятников" при аналогичной производительности, но, согласитесь, вряд ли все четыре вентилятора сгорят одновременно. А шум можно уменьшить, снизив их обороты.

Сборка системы.

Теперь, когда есть все необходимые детали, можно приступить к изготовлению корпуса для охладителя. Вместо ножек на моем корпусе стояла широкая пластмассовая подставка (она в последствии стала крышкой для кулера). Её размеры я и взял за основу. Высота считается так: радиатор 60 мм + 25 мм вентиляторы + 5 мм пластина оргстекла на которой они закреплены + 15 мм чтобы вентиляторам было откуда тянуть воздух. Итого 105 мм.

Первым делом из листа оргстекла я вырезал основание и боковые стенки будущего охладителя. Затем из этих заготовок с помощью эпоксидной смолы склеил "ящик". Супер-клей для этих целей не подходит – его можно применять лишь для быстрой фиксации деталей. Наверно, вместо оргстекла лучше было бы взять толстый текстолит (из-за большей прочности), но я не смог найти кусков нужного размера.

Когда клей засох, в днище, в том месте, где предполагалось разместить радиатор, я вырезал окно для выхода воздуха. А так как вентиляторы выдувают воздух вниз, под днище я приклеил ножки, высотой около 2 см.

Схема размещения компонентов системы

После этого установил перегородку, отделяющую резервуар для масла. В неё вклеиваются две трубки: первая – точно напротив одного из патрубков радиатора, а другая – так, чтобы к ней можно было подсоединить помпу. Расширительный бачок я сделал следующим образом. С помощью герметичной стенки отделил часть резервуара. В верхней части этой перегородки, посередине, просверлил отверстие и в него вклеил гибкую силиконовую трубку с грузиком на конце, которая немного не достает до дна. Таким образом, резервуар можно будет залить полностью, так, чтобы не осталось пузырьков воздуха, а жидкость, расширяясь при нагреве (что особенно актуально для масла), будет уходить по трубке в расширительный бачок. Чтобы вибрация от помп не передавалась корпусу компьютера, я приклеил их с помощью толстого слоя герметика. Сверху на резервуар и расширительный бачок с помощью шурупов прикрутил крышку с заливной горловиной, предварительно промазав её по периметру герметиком. Горловину взял от 1,5-литровой пластиковой бутылки и приклеил с помощью "холодной сварки".

Система в сборе

Ну вот, теперь почти все готово. Осталось поставить на место радиатор, подсоединить шланги (их лучше сразу нарезать нужной длины) и ватерблоки, обжать все соединения хомутами и заполнить систему маслом. Собранный кулер нужно погонять в течение суток-двух, регулярно проверяя на предмет протечек. Если их не обнаружится, то можно устанавливать охлатитель в компьютер (вернее, компьютер на охладитель;-).

Но самое интересное ещё впереди...

Вот так всё это смотрится у меня в компьютере

Тестирование.

Сбылась мечта оверклокера! Жидкостное охлаждение – это, конечно, круто. Система работает очень тихо: низкооборотные вентиляторы почти не шумят, а вибрация от помп гасится маслом и эластичной прокладкой из герметика. Однако, гораздо важнее, насколько хорошо она справляется со своими прямыми обязанностями – охлаждением компонентов компьютера.

Подобные системы, в первую очередь, делаются для экстремального разгона, поэтому и тестировать её будем на основательно разогнанном компе.

Тестовая конфигурация:

  • CPU: AMD Athlon XP 1800+ (Troughbred, 1533 MHz, 266 MHz FSB);
  • MB: Epox EP8RDA+ (nForce2 Ultra 400 + MCPT);
  • RAM: Hynix 2x256Mb DDR PC3200 (Dual channel mode);
  • Video: ATI Radeon 9000 Pro (64 Mb DDR);
  • OS: Windows XP Professional.

Разгон:

Шина процессора разгонялась до 400 МГц, а частота ядра выставлялась 2000 МГц (200*10), что соответствует Athlon XP 2400+. Напряжение питания процессора пришлось увеличить с 1.6в. до 1.85в. Память работает синхронно с процессором, т.е. на своих "родных" 400 МГц. Видеокарта так же работала на штатной частоте.

В качестве термоинтерфейса использовалась теплопроводная паста на серебряной основе от Titan.

Заранее извиняюсь, что привожу слишком мало цифр – ни теплового сопротивления, ни реальной температуры масла, ни уровня шума. Просто в данный момент у меня нет даже электронного термометра, чтобы проверить правильность показаний встроенного в процессор термодатчика.

Инерционность системы такова, что стабильное состояние наступает лишь через несколько часов работы, поэтому перед тестированием система в течение дня разогревалась при умеренной нагрузке (Word, Winamp, просмотр фильмов в формате DivX и т.д.). Масло на входе радиатора было слегка тёплое на ощупь – т.е. около 36 градусов. Затем компьютер в течение часа выдерживался в режиме простоя, когда работали только фоновые задачи (панель Office, системный монитор и т.п.). Температура процессора держалась в пределах 38-39С. После этого запускался BurnIn-модуль из пакета SiSoft Sandra 2003, который всю ночь гонял CPU Arithmetic Benchmark и CPU Multimedia Benchmark. К утру температура на процессоре не превышала 46С. Все тесты завершились успешно.

Результаты CPU Arithmetic Benchmark

Результаты CPU Multimedia benchmark

Для оценки общей стабильности системы несколько раз подряд запускались тесты из пакетов 3D Mark 2003 и PC Mark 2002, а так же другие "тяжелые" задачи (игры, перекодировка DVD в MPEG4 и т.п.). Никаких сбоев.

А теперь посчитаем расходы:

  • Радиатор – 400 руб.
  • Помпы – 500 рублей (2 штуки по 250 руб.)
  • Кулер Volcano 10+ (для ватерблока) – 500 руб.
  • Четыре вентилятора (не Brand, конечно, но на шарикоподшипниках) – 200 руб. (по 50 руб. за штуку).
  • Клей, герметик, шланги, хомуты, реле, провода и прочая мелочь – 200 руб.
  • Оргстекло или другой пластик для корпуса охладителя – точно не знаю (у меня нужный лист оргстекла нашелся в хозяйстве), но положим ещё 200 рублей.

Итого, около 2000 рублей. Впрочем, если не планируется серьёзного разгона, а на первом месте стоит цена и бесшумность жидкостного кулера, то расходы вполне можно сократить едва ли не вдвое. Для процессорного ватерблока подойдет алюминиевый радиатор от неисправного кулера, которые в любом сервисном центре можно взять за весьма символическую плату. Вместо двух помп можно поставить только одну, вдвое большей мощности – обойдется она рублей в 350. Да и материал для корпуса вполне возможно выменять у "дяди Васи" за поллитру водки.

С другой стороны, 2000 рублей это, конечно, немало, но вполне сравнимо с ценой на крутые воздушные кулеры, и в несколько раз ниже цены фирменных систем водяного охлаждения. Например, изредка появляющийся на прилавках наших компьютерных магазинов 3R System Poseidon WCL-02 стоит почти 4000 руб. Причем по своим характеристикам "Посейдон" явно уступает моей системе:

Блок охлаждения CPU
  3R System Poseidon WCL-02 Watercooler
Материал Алюминий Медь
Габариты, мм 72x62x12 67х60х28,8 (36 ребер)
Блок охлаждения GPU
Материал Нет Алюминий
Габариты, мм   50х50х15
Блок охлаждения северного моста чипсета
Материал Нет Алюминий
Габариты, мм   40х40х10
Радиатор охлаждения
Материал Алюминий Алюминий
Габариты, мм 102x134x44 210х200х60
Вентилятор Один 80х80х25, 2500 об/мин Четыре 80х80х25, 2500 об/мин (понижены до 1800 об/мин)
Насос
Модель Hyub Shin KSP-1000 Aquael PAT-Midi (доработанный)
Тип Погружной Погружной
Производительность, л/ч 600 2х600
Питание 220В 50Гц 220В 50Гц
Мощность, Вт 7 2х7

P.S. Я пробовал дополнить эту систему модулем Пельтье, оставшимся от предыдущих попыток разгона (на фотографии выше она как раз в такой конфигурации). Для Athlon'а этот модуль явно слабоват, поэтому я решил поставить его на дополнительное охлаждение масла, идущего к ватерблокам. Тепло от "горячей" его стороны забиралось тем же маслом, возвращающимся обратно в радиатор. Теоретически, это должно было позволить снизить температуру процессора ещё на пару градусов, но на практике всё оказалось несколько иначе. Добавление в систему дополнительного источника тепла мощностью около 60 ватт только поспособствовало разогреву масла, и температура охлаждаемых компонентов не то что не понизилась, а даже выросла на целых 4 градуса. Так что, модуль Пельтье пришлось отключить. Возможно, результаты были бы лучше, если охлаждать модуль Пельтье с помощью воздушного кулера. Будет время – обязательно попробую этот вариант.

Удачных Вам разгонов!


Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Страницы материала
Страница 1 из 0
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают