Водяное охлаждение, как наиболее тихий кулер

Эта работа была прислана на наш "бессрочный" конкурс статей.

0. Предисловие.

Все результаты и выводы, приведенные в данной статье, являются сугубо личным мнением автора и ни в коем случае не могут претендовать на абсолютную истину, тем более служить образцом для повторения. Статья не является ни технической, ни юмористической. Её цель – рассказать о том, как создавалась "ещё одна система водяного охлаждения". Однако кому-то она может оказаться полезной, а кого-то просто развлечь.

1. История

Изначально идея собрать ВО пришла мне в голову примерно полгода назад. Мне всегда нравились небольшие, компактные и стильные корпуса, в связи с этим я приобрел себе слимовый десктоп серебристого цвета.

Смотрелся он, конечно, супер, но был один неприятный момент. Ввиду особой криворукости китайских конструкторов, корпус гудел как самолетная турбина и создавал ощущение, что пора пристегнуться.

Тогда то я и узнал, что существуют тихие системы водяного охлаждения. И система такая была собрана! На процессоре был установлен покупной водоблок G50 , там же были куплены шланги, радиатор был взят от автопечки, кажется от Газели, помпа uniStar POW 300-3 на 1400л/ч с высотой подъема 1.5м, резервуар для помпы был склеен самостоятельно из оргстекла. Все было вынесено в отдельный корпус, изготовленный из распиленного пополам tower'а.

Все вышло достаточно тихо, но громоздко, под столом застыло черное нечто, хищно светя стрелочным индикатором.

Система верой и правдой служила мне полгода. Не устраивало только одно – невозможность переместить корпус далее чем на 5см от его расположения, отсюда нечего и думать, чтоб отправится с компом на LAN party и т.п. Постоянно в голове крутилась мечта создать тихое, эффективное ВО, которое влезло бы к тому же в корпус. Воплощение началось с приобретения нового корпуса Fussion II от Korea Style (старый уже стал надоедать и мозолить глаза).

2. Цели и задачи

• ВО должно быть очень тихим (на грани слышимости)
• оно должно уместиться внутрь микробашни
• оно должно охлаждать процессор до температуры, при которой система стабильно работает (WEB-серфинг, Word, Excel, Photoshop, 3D игры etc..)
• создавать систему для экстремального разгона задачи не ставилось. (Тем более мать у меня не для разгона, не позволяет менять частоту и множитель с малым шагом).

3. Компоненты ВО

Основным препятствием построения маленького и эффективного ВО является, конечно, радиатор. Нечего и думать упихать радиатор от автопечки даже в стандартный tower, не то что в microTower, помпа тоже должна значительно похудеть для этого. Решение пришло откуда его и ждали :) с www.overclockers.ru. Статья "Очень тихая и эффективная система водяного охлаждения. Делаем своими руками" натолкнула на реальный способ собрать маленький и эффективный радиатор.

Собрать маленький резервуар и тем более найти помпу, которая вошла бы в него, я не смог. Помог друг, который подарил ненужную ему помпу от Thermaltake Aquarius, которая уже конструктивно объединена с резервуаром. Тот же друг отдал остатки шлангов от Аквариуса. Водоблок был взят от старого ВО. Таким образом имеем:

• Собрать своими руками радиатор
• Помпа от Аквариуса
• Шланги от Аквариуса
• Водоблок от stopnagrev.narod.ru
• Стяжки нейлоновые.

4. Изготовление радиатора

Радиатор было решено сделать не плоским, а объемным. Размеры были предварительно замерены на том месте корпуса, где его предполагалось установить, вышло примерно 80ммх140ммх30мм. У вас они могут отличаться.

Фотоаппарата, чтоб запечатлеть процесс сборки, под рукой не было, поэтому привожу лишь фотографии готового агрегата.

Материалы:

• медная трубка внешним диаметром около 6мм, внутренним 3.5мм. Взята от старого АГВ, из системы розжига. Подойдет и другая похожего диметра (0р)
• латунные штуцера с внутренним диаметром 6мм и заглушки к ним (медных не было). Куплены в хозяйственном магазине, который торгует разными сантехническими приблудами (всего 35р)
• 10 метров проволоки сечением 2.5 кв.мм. Куплено в магазине 5м жесткого медного провода 2х2.5 и очищено от всей изоляции (85р)
• припой ПОС-61 с канифолью и паяльный жир (жир удобен для снятия окисла и копоти с меди, т.к. содержит кислоту). Куплено в магазине. (всего около 70р, покупалось давно – не помню точно)
• бутылка PEPSI 1.25л для доливки в систему охлаждения собственного тела, во избежание перегрева движущихся частей :). Куплено в магазине (19р)

Сначала я просверлил в гайках штуцеров по 4 отверстия, так чтоб трубка в них свободно ходила и даже немого болталась. Сделано это с расчетом на то, что с геометрической точностью согнуть трубки все равно не получится, а щели потом зальются припоем. Потом в маленьких тисках (из набора "Юный слесарь") выгнул трубки как видно на рисунке. Тут нужно проявить терпение и аккуратность. Тиски могут оставлять на трубке вмятины, поэтому зажимать сильно не стоит, а гнуть лучше руками, без применения пассатижей и прочего инструмента.

Спилил половину резьбы на заглушках, иначе при заворачивании она перекрывает отверстия.

В деревянной рейке просверлил 2 отверстия на расстоянии 11.5см так, чтоб в них с натягом вошли штуцера. Она была использована как каркас во время пайки и впоследствии удалена, за неё же можно и держать конструкцию.

Для разогрева штуцеров и трубок использовалась газовая плита (не советую использовать ничего другого типа спиртовок, паяльных ламп и прочего, т.к. только на газовой плите можно достичь непрерывного, стабильного и безопасного пламени на протяжении 5-6 часов пайки), и паялось все паяльником 80Вт. Трубки и штуцера были предварительно облужены по отдельности, затем соединены в единую конструкцию и швы обильно пропаяны припоем. Часть его, к сожалению, впоследствии расплавилась и стекла во время пайки проволоки. Ввернул заглушки в штуцера, тоже предварительно облудив их, и тщательно пропаял. На этом этапе снял деревянную рейку и дальше держал конструкцию пассатижами за один из штуцеров.

Так как конструкция, как и ожидалось, получилась не идеально ровная, каждая проволока обрешетки выгибалась отдельно по месту. Сначала паял группами по 4 проволоки (одно кольцо). Потом, немного наловчившись, стал накручивать сразу по 4-5 слоев, т.е. по 16-20 проволочек и потом пропаивать группами. После каждой пайки все охлаждалось сначала немного путем обдува, потом окончательно под струёй холодной воды. Если сразу сунуть в воду шов получится непрочным и может лопнуть.

Последним этапом стала проверка на герметичность и долгая и нудная очистка радиатора от остатков флюса и нагара. Канифольные остатки снялись растворителем, с остатками жира и нагаром пришлось бороться с помощью мелкой шкурки. Тут советую не отлынивать, потому как нагар и любая грязь не способствует хорошей теплоотдаче. Радиатор готов.

5. Сборка системы

Сначала я собрал систему вне корпуса, заполнил дистиллированной водой и проверил на герметичность.

Потом в уже собранном виде установил внутрь корпуса. Водоблок крепился родным крепежом.

Радиатор крепился нейлоновыми стяжками к решетке, на которой раньше был установлен штатный кулер 60мм.

Помпа приклеена к днищу корпуса с помощью двустороннего акрилового скотча от ethernet'овской розетки. Он служит одновременно и крепежом и амортизатором, т.к. имеет пористую структуру и толщину 2,5мм.

6. Тестирование

Аппаратное обеспечение:

• AMD AthlonXP 2000+ (Vcore=1.72В)
• MB Asus на VIA KM400
• 512Mb RAM
• GeForce4 MX440 64Mb
• Case Fussion II (200Вт)
• HDD Seagate Baracuda 7200rpm 60Gb

Первый раз система тестировалась не на предмет максимальной температуры, а на предмет эффективности радиатора.

Был запущен цикл из 30 прогонов арифметического и мультимедийного тестов процессора в Сандре 2004. Показания, скорее всего, снимались с датчика на сокете, так как практически совпадали с показаниями MBM5 о температуре сокета. К 20-му прогону температура процессора доросла до 57 градусов. Радиатор на ощупь был примерно той же температуры. Стало ясно, что отбирает система тепло эффективно, но рассеять его не успевает. Тогда напротив радиатора, пока на проводах, был подвешен 80мм вентилятор от Titan D5TB, подключенный на 7 вольт (между +12В и +5В). На следующем прогоне температура упала до 56 градусов и в конце 30 цикла была уже 53.

После этого я аккуратно отогнул 2 проволочки по местам крепежных отверстий вентилятора, насадил его на них и загнул. Получился вентилятор, жестко закрепленный параллельно радиатору на расстоянии 1см, который, обдувая радиатор, заодно работает и как вытяжной.

Второй тест проходил через несколько часов нахождения компа в состоянии покоя. Все это время температура держалась на уровне 46-46.5 градусов. Был также запущен цикл из 30 прогонов арифметического и мультимедийного тестов. Результат теста хорошо виден на графике (скриншот из Сандры прикладывать не стал, потому что все 30 циклов в него все равно не влазят).

Идеально прослеживается четкая логарифмическая зависимость роста температуры от времени. Если мысленно продолжить кривую, ясно, что температура вряд ли поднимется выше 53 градусов, при данной мощности процессора (62Вт) и любой длительности прогрева. Об этом же говорят и результаты первого теста, в котором она опустилась до этого значения при установке вентилятора.

Получилась достаточно эффективная система охлаждения, но все ещё недостаточно тихая. По-прежнему гудел вентилятор от блока питания. Разобрав БП, я отпаял вентилятор от платы и припаял его между +12В (желтый) и +5В (красный), получилось 7В. Все ещё был слышен шум. Перекинул провода на массу (черный, соединено с корпусом компьютера) и +5В (красный). И настала тишина :)

В таком режиме полностью собранный компьютер не издавал практически никакого звука, кроме еле слышного урчания помпы. Как показал мой опыт, 5-ти вольтового питания вентилятора вполне хватает для охлаждения БП. В прошлом корпусе БП работал аналогично с самого его приобретения (около 7 месяцев) без потерь.

Со старой воздушной системой охлаждения (Titan D5TB + Noname вентилятор 60мм на корпусе) шум был на несколько порядков сильнее, температура не замерялась. Напомню, что моей целью было построить не систему для экстремального разгона, а тихую систему.

Ещё один тест проводился уже на следующий день так сказать "на людях", путем 3-х часовой игры в NFS Underground. На протяжении всей игры температура не поднималась выше 50 градусов. Показания снимались со встроенного в корпус электронного термометра. На прошлых тестах его показания отличались от показаний Сандры на 0.5-1 градус в обе стороны. Термодатчик от него я установил между водоблоком и платой процессора, возле самого ядра.

7. Потери

Проработав полчаса после 2-го теста, комп издал тихий хлопок и из БП вырвалось облачко вонючего дыма. Настроение упало... в голову пришла мысль о том, что поменять БП на стандартный другой не удастся, не позволят габариты. Но... комп продолжал работать!

Оперативно выключив его, я разобрал БП. Сгорела в угли деталь, обозначенная на плате как TH2, и вздулся один небольшой транзистор. Отследив по дорожкам часть схемы, я понял, выгорела система управления кулером :) Что называется "не вынесла душа поэта" того, что управлять нечем :). TH2 являлся, похоже, нелинейным сопротивлением, попросту говоря термодатчиком. Отчего и почему так случилось – для меня загадка, но факт налицо. Так как блок питания продолжает исправно работать и даже не особо греется, потеря признана незначительной.

8. Выводы

1. Совсем не сложно своими руками собрать хорошую систему, имея прямые руки (по результатам сборки обоих систем (и старой и новой)).
2. Совсем не обязательно иметь гигантский радиатор, лучше иметь маленький, но сбалансированный по скорости протекания воды по всем его частям.
3. Высокая скорость движения воды не нужна. Она должна быть оптимальной под каждый конкретный радитор.
4. Большое количество воды в системе может влиять только на скорость прогрева, но не на максимальную температуру. Она выполняет только роль буфера между теплосъемником и теплорассеивателем.
5. При малых объемах воды в расширительном бачке особой нужды нет, потому что даже после нагрева вода расширится незначительно и система легко выдержит это небольшое повышение давления. (моя система залита "под завязку", без воздуха вообще)

Суммарная стоимость системы:

• Водоблок – около 500р (точней не помню)
• Радиатор – 190р
• Помпа – 0р
• Шланги – 0р
• Дистилированная вода – 10р
• Мелочи (стяжки, спички для поджога плиты, шкурка, растворитель) – примерно 35р
• Электроэнергия, съеденная паяльником и дрелью – не знаю, пусть будет 5 рублей
• ИТОГО: 740р

ВНИМАНИЕ! ВСЕ ЦЕНЫ ПРИВЕДЕНЫ ДЛЯ ДАННОГО КОНКРЕТНОГО СЛУЧАЯ. У ВАС ОНИ МОГУТ ОТЛИЧАТЬСЯ.

9. Благодарности

Большое спасибо: другу Диману aka HARDKoD – за помпу, шланги и фотосъемку, любимой жене – за бесконечное терпение в процессе производства, Анатолию Лысенко aka Haggard – за идею радиатора.

Муравьев Александр aka AlexM

Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.