Жидкостное охлаждение компьютера в домашних условиях 2: тишина, удобство, разгон

24 сентября 2005, суббота 00:05

Эта работа была прислана на наш "бессрочный" конкурс статей и автор получил награду – фирменную футболку сайта и карточку RiDATA SecureDigital Card PRO 512MB 66x.


Два года назад я собрал свою первую "водянку" (точнее не совсем "водянку", т.к. в качестве охлаждающей жидкости использовалось трансформаторное масло, но принцип тот же). В то время, по сравнению с ревущим как МиГ на взлете, и все равно, едва справлявшимся со своими обязанностями Volcano7, она казалась мне верхом совершенства. Даже позволила разогнать стоявший тогда в моем компьютере Athlon XP 1800+ Throughbred-b до 2400+ на шине 400 МГц (с воздушным кулером процессор держал только 333 МГц шину и сильно при этом грелся).

Более подробно можно прочитать в статье "Жидкостное охлаждение в домашних условиях".

Но к хорошему быстро привыкаешь и начинаешь замечать мелкие недостатки. В частности, (моя ошибка, конечно) не были предусмотрены пылезащитные фильтры, в результате чего раз в 1.5-2 месяца приходилось разбирать компьютер, снимать систему охлаждения и чистить радиатор. Для этого нужно было отцепить ватерблоки, отвинтить жесткие диски (причем, конструкция корпуса JNC такова, что извлечь их без демонтажа плат расширения практически невозможно), отсоединить провода питания и мониторинга вентиляторов. Не самая приятная процедура, да и времени занимает много. К тому же со временем все больше стал раздражать шум десятка вентиляторов (8 штук 80х25, 1 – 120х25 и 1 – 60х10 для охлаждения MOSFET'ов).

Не стоит думать, что я не пытался решать эти проблемы. Фильтры были поставлены уже после 3-й прочистки. Они хоть и не избавили от пыли на 100 процентов (также "благодаря" конструкции корпуса), но чистить, по крайней мере, приходилось вдвое реже. В целях борьбы с шумом сделал контрольную панель, что-то вроде "Hardcano" – электронный термометр с 2-мя датчиками и двухканальный реобас на 5.25-дюймовой заглушке. Вырезал, не побоюсь этого слова, отстойные решетки вентиляторов и поставил вместо них нормальные, из хромированной проволоки. И вообще, слегка "замоддил" корпус.





В результате вентиляторы удалось приглушить, практически не ухудшив тепловой режим, но зато стало слышно тарахтение помп...

Тем временем у меня все чаще стали появляться мысли об очередном апгрейде. Снова мучаться с неудобным (и уже порядком поднадоевшим) изделием JNC? Ну, уж нет! Для нового компа нужен новый корпус. По ряду причин делать его самостоятельно я не стал, а решил купить один из фабричных, достаточно просторный, с удобным креплением устройств и продуманной малошумящей системой вентиляции. После непродолжительных поисков выбор пал на ASUS ASCOT 6-AR.

Из достоинств корпусов этой серии следует отметить прекрасное качество сборки, отсутствие острых кромок, посадочные места для двух 120-и мм вентиляторов, причем вентиляторы уже установлены и снабжены термодатчиками, съемные корзины для жестких дисков и 3.5" дисководов, а так же резиновые подушечки, чтобы вибрация от "винчестеров" не передавалась на корпус. Дизайн может быть и не выдающийся, но мне понравился – есть простор для творчества. Обычно эти корпуса поставляются с весьма неплохими блоками питания "MacroPower", мощностью от 340 до 420 Вт, но мне удалось договориться и взять его без блока питания, за полцены – менять свой "PowerMan" 525 Вт на что-то другое желания не было, да и, надеюсь, не будет еще долго.

Новая система охлаждения делалась "с нуля", независимо от старой. Главные критерии – тишина и удобство эксплуатации. К тому же было желательно не испортить внешний и внутренний вид системного блока (тоже "заразился" моддингом и, в частности, модными сейчас прозрачными окошками), да и эффективность охлаждения хотелось обеспечить хотя бы не хуже, чем у старой системы.

Борьбу с шумом я начал с сокращения числа вентиляторов. Вообще, сколько вентиляторов нужно современному компьютеру (с возможностью разгона), оснащенному системой водяного охлаждения, при условии, что собран он будет в стандартном корпусе Middle Tower, а водой будут охлаждаться центральный процессор, чипсет (по крайней мере, северный мост) и видеокарта?

  • Корпусные вентиляторы: 2 штуки 120х120х25мм. В принципе, нужны, если нет желания постоянно держать корпус компьютера открытым – необходимость вентиляции никто еще не отменял. К тому же передний вентилятор обдувает корзину с жесткими дисками, охлаждая их и избавляя от необходимости ставить на "винчестеры" дополнительные кулеры. В моем конкретном случае, корпусные вентиляторы имели встроенный регулятор оборотов. При температуре 36.5 градусов частота их вращения держится на уровне 1500 rpm, при этом шум от них не слишком сильный.
  • Вентилятор в блоке питания: 1 штука 120х120х25мм. Конечно, есть примеры переделки блока питания на пассивное охлаждение, но в данный конкретный корпус подобная конструкция просто не поместилась бы. Вынести радиатор за пределы корпуса тоже проблематично – для этого потребуется, по крайней мере, пара тепловых трубок, которые тоже еще нужно найти (или сделать). Вывод: вентилятор пока остается на месте, тем более что в блоке питания тоже есть терморегулятор оборотов вентилятора, и при общей потребляемой мощности порядка 300-350 Вт, шума от него даже меньше, чем от корпусных "коллег".
  • Вентиляторы для обдува водяного радиатора... Стоп! А нужны ли они вообще? Раз уж совсем безвентиляторной системы не получается, то может быть можно для этой цели воспользоваться "услугами" корпусных вентиляторов и блока питания? Почему бы и нет! Достаточно развернуть их все на выдув, а радиатор установить таким образом, чтобы засасываемый внутрь корпуса воздух проходил только через него.

Итого: 3 (±1) штуки.

Радиатор я взял от автомобиля "Ока" (ВАЗ-1111). По компьютерным меркам он просто огромен – размером почти во всю боковую стенку корпуса. Радиатор состоит из одного ряда плоских медных трубок шириной 20мм (40 штук), и припаянной к ним "гармошки" из медной фольги. Благодаря столь малой толщине он прекрасно продувается, несмотря на достаточно плотное оребрение. К сожалению, бачки по бокам радиатора подобной "стройностью" не отличаются и серьезно увеличивают его габариты.





Достаточно сложным вопросом оказался выбор высокопроизводительной помпы именно по шумовым показателям. Перебрав несколько аквариумных и фонтанных насосов от китайских "Resun" до итальянских "SICCE", я пришел к выводу, что ни один из них мне не подойдет. Сами по себе эти помпы не шумят, но вибрируют они достаточно сильно, и, будучи установленными в железный корпус, начнут гудеть так, что мало не покажется. Эта проблема, похоже, в большей или меньшей степени присуща практически всем помпам с однофазными синхронными двигателями. Но альтернатива есть – это циркуляционные насосы для систем отопления. В Интернете я нашел несколько статей, авторы которых утверждают, что работают они совершенно бесшумно. И это действительно так.

В скором времени был приобретен насос WILO Star 25/4. Единственным серьезным его недостатком является чугунный корпус (ржавеет), но такой же насос с латунным корпусом почему-то стоил в полтора раза дороже.

Для контроля работы насоса я взял тахометр от старого вентилятора. Вместо обмоток моторчика впаял резисторы по 1 КОм, датчик Холла закрепил под крыльчаткой насоса, а на саму крыльчатку приклеил 2 небольших магнитика. Схема подключается к разъему на материнской плате и показывает реальные обороты насоса.

Уместить насос в корпусе оказалось совсем не просто. Штатные патрубки пришлось отпилить. На место всасывающего, с помощью газокислородной горелки и латунной проволоки, был припаян под прямым углом кусок водопроводной трубы на 15мм, а вместо напорного – коллектор для "теплых полов" с двумя шаровыми кранами и штуцерами под шланг внутренним диаметром 10мм. Второй такой же коллектор использовался для сбора возвращающейся воды. Оба коллектора спаяны между собой. В результате получилась вот такая конструкция:

В бачке радиатора я просверлил 2 отверстия, в которые вклеил патрубки насоса, а радиатор, в свою очередь, закрепил на правой боковой стенке корпуса, в которой предварительно было вырезано окно.

Между боковой стенкой и корзиной для жестких дисков в корпусе имеется достаточно много свободного места. Насос частично помещается в эту нишу, но для этого пришлось вырезать часть платформы под системную плату. Впрочем, даже широкие полноразмерные платы форм-фактора Full-ATX устанавливаются без проблем.





Штатные крепления и патрубки от радиатора за ненадобностью были отрезаны. Отверстие для термодатчика (посередине правого бачка на фото) теперь играет роль заливочной горловины.

Снаружи радиатор "спрятан" под фанерным кожухом, выкрашенным в золотистый цвет (как и весь корпус). Свободное пространство сверху занимают: электронный термометр для контроля температуры воды, инверторы ламп подсветки, реле насоса, реле подсветки (дублируется выключателем – подсветку можно включить и при выключенном компьютере), а также все необходимые разъемы.

Чтобы радиатор не забивался пылью, перед ним ставится фильтр – рамка с натянутой на нее мелкой сеткой.

В результате, правая стенка корпуса представляет собой практически неразборный, но, тем не менее, достаточно удобный в эксплуатации модуль охлаждения. Заправочная горловина и сливное отверстие легко доступны. Двигатель насоса при необходимости можно снять (например, для очистки или замены в случае его поломки). Шаровые краны позволяют экспериментировать с конфигурацией ватерблоков, регулировать поток охлаждающей жидкости в каждой из двух веток и легко заменять ватерблоки без слива воды. Насос и коллекторы, спрятанные за корзиной для жестких дисков, не загромождают внутреннее пространство корпуса. Конечно, из-за того, что радиатор не оснащен собственными вентиляторами, система охлаждения будет работать только при закрытом корпусе, но мешает эта особенность не сильно (а при наличии в доме маленьких детей – так и вовсе является преимуществом).





Ватерблоки – это единственные компоненты системы, при изготовлении которых не обошлось без промышленного оборудования. Единственной более-менее подходящей по размеру медной пластиной, которую я смог найти, оказался страшно искореженный кусок десятимиллиметровой электрической шины. После выравнивания поверхности одной из сторон от нее осталось 9мм толщины. Из этой пластины удалось вырезать лишь две заготовки: 40х48х9мм – для процессорного теплообменника и 25х28х9мм – для видеокарты.

Изначально планировалось делать пропилы и ребра толщиной 1мм, но старенький фрезерный станок оказался на это не способен. В результате, на первой заготовке удалось выточить 17 ребер, толщиной 1.2-1.5мм, высотой 7мм и длиной 48мм, а на второй, соответственно, 12 ребер 1.2х7х25мм. С учетом того, что все современные процессоры выпускаются с теплораспределительной крышкой (для Athlon 64 Venice ее толщина составляет ~2.3мм), а размеры радиатора для видеокарты вполне сопоставимы с размерами ядра графических процессоров, то толщины подошвы в 2мм должно быть вполне достаточно.

В качестве основания процессорного и видео-ватерблоков я использовал, соответственно, медную и латунную пластинки толщиной 2мм. В них вырезались прямоугольные отверстия по размеру радиаторов, а затем, при помощи небольшой газовой горелки и тонкой проволоки свинцово-оловянного припоя, стык основательно пропаивался.

Кусочек медной пластинки, вырезанный из основания для процессорного теплообменника, пошел на ватерблок для чипсета. С ним я решил не мучиться и сделал обычный "плоскодонник" без каких-либо усложнений и "лабиринтов".

Крышки я склеивал из кусочков оргстекла, толщиной 5мм, обычным "супер-клеем". В качестве штуцеров использовались медные трубки, наружным диаметром 13мм (для кондиционеров). При сборке ватерблоков я промазывал крышку по периметру тонким слоем силиконового герметика, аккуратно устанавливал ее на основание, а через некоторое время, когда герметик слегка подсох, стягивал обе детали саморезами.

Вот что у меня в итоге получилось:

Ватерблок для процессора. Размеры: 50х70х24мм. Впрыск воды производится по центру через распределительную щель (по типу Asetek Antarctica waterblock), отбор – по краям радиатора. Вместо двух выходных штуцеров и тройника я сделал трехслойную крышку с каналами внутри: меньше соединений – больше надежность.

Ватерблок для видеокарты. Размеры: 40х50х14мм. С одного угла, где установлен штуцер, ребра радиатора немного подточены, чтобы не перекрывать трубку. Благодаря тому, что штуцеры установлены сбоку, соседний с видеокартой слот PCI остается свободным, что весьма актуально для некоторых материнских плат.

Ватерблок для чипсета. Размеры: 38х38х12мм. Толщина медной пластинки – 2мм. Расстояние от крышки до основания – 5мм.

Для улучшения теплового контакта с охлаждаемой поверхностью, основания всех ватерблоков были отшлифованы на стеклянной пластине и отполированы при помощи куска войлока и пасты ГОИ до зеркального блеска.

Итак, все готово. Компьютер можно собирать. К этому времени были приобретены:

  • Системная плата EPoX EP-9NPA+ Ultra, Socket 939, nForce4 Ultra;
  • Процессор AMD Athlon64 3200+ (Venice, stepping E3);
  • Видеокарта Gigabyte RADEON X800XL, 256Mb GDDR3, PCI-E.

Кроме того, из старого компьютера в новый перешли:

  • Память 2 планки по 512Мб Hynix DT-D43 PC3200 (двусторонние);
  • IDE-контроллер CMD PCI-0649 UDMA;
  • Жесткие диски:
    • WD IDE 80 Gb (8Mb) primary master
    • WD IDE 160 Gb (8Mb) primary slave
    • Seagate IDE 40 Gb (2Mb) secondary master (mobile rack);
  • CD/DVD-приводы:
    • DVD+-RW NEC 3520A secondary slave
    • DVD-ROM+CD-RW (Combo) Toshiba secondary slave on CMD controller;
  • ТВ-тюнер AverTV 307;
  • Модем Zyxel Omni56k PCI;
  • Блок питания PowerMan 525W, 1 fan 120x120x25.

К сожалению, системная плата не умеет отображать температуру процессора по встроенному в ядро термодиоду, а выдает за нее показания терморезистора, расположенного между socket'ом и стабилизаторами питания. Поэтому, чтобы иметь представление о реальной температуре процессора при разгоне (а куда ж без него?), пришлось пожертвовать гарантией. Теплораспределитель я аккуратно снял и проточил сбоку небольшую канавку, чтобы впоследствии можно было поместить под крышку термодатчик от контрольной панели.

Заодно, раз уж товарный вид процессора все равно испорчен, я решил немного отшлифовать крышку. И, как выяснилось, не зря – в центре, прямо над ядром, было заметное углубление (возможно, это относится только к моему конкретному экземпляру). Также я заменил термоинтерфейс между кристаллом и крышкой (засохшая субстанция неизвестного происхождения) на обычную теплопроводную пасту, что продается в бумажных пакетиках по 2 грамма (STARS Heatsink Compound). После всех этих манипуляций теплораспределитель был возвращен на свое место и приклеен с помощью силиконового клея-герметика.

Сборку я начал с установки ватерблоков. Чтобы закрепить теплообменник на процессор, пришлось снять штатную рамку. Из полоски толстого оргстекла (8мм) была сделана прижимная пластина. К backplate я прикрутил две втулки с внутренней резьбой М3, и уже к ним двумя длинными винтами притягивал процессорный ватерблок. Теплообменники на чипсет и GPU устанавливались с помощью железных П-образных скоб и штатных защелок с пружинками, только пружинки я заменил более жесткими. В качестве термоинтерфейса использовался все тот же "STARS Heatsink Compound".

Для предотвращения передавливания шлангов, из медной трубки было спаяно несколько уголков. Затем эти уголки размещались в шлангах в местах перегиба.

В системе охлаждения организованы две отдельные ветки: к первой подключен процессорный теплообменник, а ко второй – ватерблоки на видеокарте и чипсете. Конечно, гидравлическое сопротивление одного процессорного ватерблока меньше сопротивления двух других, соединенных последовательно, но скорость потока в обеих ветках практически одинакова. Причиной этому – штуцеры на коллекторах внутренним диаметром 8мм, тогда как проходное сечение ватерблоков я брал из расчета 10мм штуцеров.

Тепловым расширением двух литров воды (точнее, чуть меньше) можно пренебречь – для его компенсации при перепаде температур в 20-25 градусов вполне достаточно эластичности шлангов. Расширительный бачок отсутствует. Система полностью герметична.

В воду, чтобы насос не ржавел, я добавил концентрат ингибиторов коррозии "HI-GEAR Radiator Rust Sop Professional", и краску от двух желтых маркеров для бумаги, которая, как оказалось, достаточно ярко светится в ультрафиолете – для красоты.

Антикоррозийная присадка, к сожалению, не спасает от потемнения меди, но ржавчины в системе на самом деле не появляется. Зато, по заверению производителя, она работает в качестве смазки для насоса и не ухудшает охлаждающих свойств воды (что не удивительно – рекомендуемая концентрация составляет всего 1.5% от емкости системы). И еще один интересный момент: ингибитор коррозии значительно снижает электропроводность воды (!), а это, в случае протечки, дает дополнительный шанс на то, что компьютер не пострадает.

Эффективность охлаждения я проверял на основательно разогнанной системе. Корпусные вентиляторы подключались напрямую к системной плате и их обороты регулировались только встроенными датчиками. Циркуляционный насос работал на 2-ой скорости (т.е. 46Вт). Частота вращения крыльчатки находится в пределах 1500-1600 оборотов в минуту, при этом насоса совсем не слышно (что справедливо даже для 3-й скорости).

Экспериментальным способом были установлены следующие частоты:

  • Процессор: 2800 МГц, 280*10, Hyper Transport x4 (1120 МГц), при поднятии напряжения на 0.35 вольта (максимум для плат EPoX серии 9NPA). Если верить Power Supply Calculator'у, процессор в таком режиме потребляет около 160Вт!
  • Память: 233 (466) МГц, делитель устанавливался на значение 333 МГц. Память работает в двухканальном режиме с таймингами 2.5-3-3-6-1Т при напряжении 2.8 вольт.
  • Видеокарта при помощи RivaTuner'а разогналась до 450 (GPU) / 1050 (vRAM) МГц.
  • Также, для большей стабильности, я поднял напряжение на чипсете до 1.7 вольт.

При таких настройках компьютер абсолютно стабилен и может работать 24 часа 7 дней в неделю, но это предел разгона. Хотя операционная система (Windows XP SP2) грузилась и при частоте процессора 2900 МГц, но тесты уже не проходили. Дальнейшее поднятие частоты GPU хотя бы на 5 МГц также вызывало срабатывание защиты – видимо, все же не хватает видеокарточке дополнительного разъема питания, как на старших моделях.

Инерционность системы охлаждения достаточно высока, поэтому после включения компьютер в течение нескольких часов прогревался при невысокой нагрузке: Word, Интернет (Opera), WinAmp и т.п. Затем на полтора часа запускался тест стабильности процессора из программы "S&M" v0.3.2 (beta):

Разница температур между воздухом в комнате (26.5°) и водой держалась на уровне 4-х градусов. При этом температура процессора была выше температуры воды примерно на 12 градусов и составила в итоге 42.9° – вторая цифра на фотографии контрольной панели (первая – общий климат в корпусе, а третья – часы). Процессорный датчик, кстати, градуса на два завышает показания, но так как меряет он температуру не самого ядра, а корпуса процессора в миллиметре от него, то отображаемая температура, можно считать, очень близка к реальной.

Стабильность видеоподсистемы я проверял многократным прогоном тестов 3DMark03 и 3DMark05 и, конечно, играми (Far Cry, NFS Underground2, ИЛ-2 Забытые сражения, Chronicles of Riddick – Escape From Butchers Bay и т.п.).

Артефактов изображения нет, графический процессор выше 40 градусов (по показаниям Everest Home v2.02.391) не нагревался. Неплохо! Можно быть спокойным – даже в летнюю жару компьютер не перегреется.

Ну и, наконец, моддинг. Снаружи весь корпус, кроме синей вставки на лицевой панели, был покрашен "золотой" краской. Мне вообще нравится "металлик", а золотистый цвет хорошо сочетается со стандартными белыми CD-приводами. Внутреннее пространство я тоже покрасил, но на этот раз простой "серебрянкой". С ее же помощью "облагородил" внешний вид вентиляторов на задней стенке и в блоке питания.

Все провода я стянул в жгуты и, по возможности, проложил так, чтобы они не мешались под руками. В будущем, планирую спрятать их в УФ-активную оплетку, а возможно и разъемы заменю на светящиеся.

Внутри корпуса были установлены три восьмиваттные люминесцентные лампы подсветки: красная и ультрафиолетовая – на распорке под блоком питания и синяя – на дне корпуса. Инверторы для ламп подсветки я взял от маломощных "энергосберегающих" лампочек – это оказалось гораздо дешевле, чем брать 3 готовых светильника, и тем более, "неонки" для компьютеров. Каждая лампа может включаться и выключаться независимо от других, для чего были сделаны 3 выключателя под электронным термометром на модуле охлаждения.

Чтобы всю эту "красоту" было видно, я сделал в левой крышке корпуса прозрачное (точнее, полупрозрачное) окно. В качестве материала для него пошло обычное стекло, тонированное зеркальной пленкой для автомобилей.

Лицевая панель тоже не осталась без подсветки. В первую очередь, штатные индикаторы питания и активности жестких дисков я заменил на ультраяркие. За вентиляционной решеткой, вместо ненужного теперь фильтра, разместились две люминесцентные лампочки от ночников красного и синего цвета. Четыре зеленых светодиода освещают нишу с USB и аудио-разъемами и пространство вокруг вентиляционной решетки; два желтых – дисковод; пара синих и один красный – лотки CD-приводов. Еще пять светодиодов белого цвета подсвечивают переднюю часть блока охлаждения. Подсветкой также оснащены цифровой термометр и контрольная панель, перекочевавшая сюда со старого корпуса.

Вот так выглядит работающий компьютер при свете:

А так – в темноте:

Лицевая панель и окно в боковой крышке (подсветка выключена, работают только светодиоды на системной плате).

Слева – включена только ультрафиолетовая лампа (видно желто-зеленое свечение жидкости), справа – ультрафиолет и синяя лампа.

Слева – ультрафиолет и красная лампа, справа – все три лампы включены.

Заключение

Оглядываясь на проделанную работу, задаю себе вопрос: "А удалось ли добиться поставленной цели?". Посмотрим...

Эффективность охлаждения прекрасная (для водянки). Внешний вид корпуса – кому как, а мне нравится. Обслуживание системы охлаждения тоже упростилось: теперь, чтобы снять блок охлаждения не нужно разбирать весь компьютер, максимум, придется вытащить корзину с жесткими дисками, чтобы добраться до коллекторов. Да и пыль теперь почти вся оседает на фильтре и не проникает внутрь корпуса.

Конечно, абсолютно бесшумным компьютер так и не стал, но прогресс, по сравнению с предыдущей системой, значительный. Например, шум вентиляторов я слышу теперь только ночью, да еще при длительном прогреве какой-нибудь "тяжелой" задачей, когда температура в корпусе переваливает за 30 градусов; впервые за несколько лет мне удалось услышать, как щелкают и жужжат "винчестеры" (они, кстати, следующие кандидаты на установку водяного охлаждения и звукоизоляции).

Так что, да – поставленные задачи я выполнил. А что дальше? Сделать компьютер еще тише? Или быстрее (в смысле экстремального разгона)? А может, сосредоточиться на моддинге? Пока не решил. Но вот чего я точно делать не собираюсь, так это останавливаться на достигнутом!

С наилучшими пожеланиями, Шиляев Алексей (Lexa_sh).

Страницы материала
Страница 1 из 0
Оценитe материал

Комментарии 70 Правила

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают