Охлаждение системника… или водянка против воздуха | Сборка компьютера, апгрейд | Блог

Всем привет, хочу поделится впечатлениями от установки СЖО, охлаждении системника и т.д.

Состав системы

• Процессор AMD FX6300
• Метеринская плата ASUS TUF SABERTOOTH 990FX
• Оперативная память G. Skill F3 1866 12GB
• Видеокарта GIGABYTE AMD Radeon R9 270X
• Корпус Deepcool MATREXX 55 (на вдув — Вентилятор DEEPCOOL UF120 — 3шт)
• Блок питания Cooler Master GX 750W с кулером Cooler Master 4pin подключен к материнке
• SSD. HDD

Параметры напряжения проца — авто в зависимости от темпрературы

Параметры частоты проца — авто -+20% в зависимости от вида нагрузки

Предыстория.

Все начилось с мысли поменять видеокарту, что-то типа 1070 от гигабайта, длинная такая на 3 кулера)) Т.к. она длинная мой старенький корпус и так был подрезан, для того чтобы запихнуть R9 270x от гигабайта, по этому было решено заменить корпус на более современный (старому корпусу лет 8 уже).

Мой выбор пал на

И тут понеслась)))

Подумал я — «а почему бы не заменить куллер на проце?» Мой предыдущий кулер — Scythe Katana 3, показался мне скудным и унылым на фоне нового корпуса!

Посмотрел что есть, почитал отзывы и тесты, выбор был между между башнями с 2мя вентиляторами DEEPCOOL Neptwin V2 или Scythe Fuma Rev.B, водянкой DEEPCOOL GAMMAXX L120T или Deepcool GAMMAXX L240

Выбор пал на

Тесты показывают, что за свои деньги — это рабочий вариант! Но мнения некоторых пользователей было такое — стоковый вентилятор, слабый и имеет изьян в виде прорезей, через которые выходит воздух и не идеть 100% на соты радиатора!

Я сразуже заменил стоковый на два DEEPCOOL UF120, установив их с 2х сторон!

Тесты и общие впечатления от СЖО

Температура процессора

в простое (после прогрева) — 50-52

в стресс тесте — 55-60 (как бы вполне приемлимо)

в WOT на максимуме — 62с (вентиляторы на 100%, взлетаем)

Температура питания(как оказалось вот откуда ноги растут)

в простое — 55

в стресс тесте —  65 (как бы вполне приемлимо)

в WOT на максимуме — 69 (вентиляторы на 100%, взлетаем)

По фото выше видно как радиатор питания закрыт со всех сторон и его практически ничего не обдувает! Это и стало первой ластачкой в проблеме охлаждения системника в общем!

Дальше я решил почитать тесты и обзоры вентиляторов для СЖО, как оказалось не все вентиляторы подходят для сот радиаторов СЖО. После получения новой инфы был куплен вентилятор для водянки

Результат такой же как и с 2мя DEEPCOOL UF120.  На пару градусов упала температура на питании проца. Звук от системника не изменился, вентиляторы работают на пределе!

Отсюда вывод — изначально купив много лет назад Scythe Katana 3, я сделал нереально грамотный выбор! )) Но это не только по этому, далее расскажу!

Теперь я понял свою ошибку — СЖО подходит не для всех материнок и корпусов!

Далее я задался поиском куллера, который хоть как-то направлен в сторону радиатора питания проца, не долго думал выбрал Scythe Choten

Правда я заменил стоковый кулер и поставил  Noiseblocker BlackSilentPro PL-PS, а стоковый от Scythe Choten поставил на выдув!

Тесты и впечатления от СВО

Температура процессора

в простое (после прогрева) — 46-48 (тишина)

в стресс тесте — 55-57 (отлично и не шумно)

в WOT на максимуме — 60-61с (нормально, вентиляторы на 70%, еще комфортно)

Температура питания

в простое — 50-52

в стресс тесте —  60-62

в WOT на максимуме — 63-65

Он отлично охлаждает и проц и радиатор питания! Не мешает «высокой» оперативе.  Можно перевернуть и охлаждать оперативу!

Как вы могли заметить, температура упала не на много, но есть огромный плюс — это шум, т.е. теперь чтобы поддерживать температуру даже меньшую чем было, нужно меньше скорости вентиляторов! Т.к. настройки скорости вентиляторов остались прежними, если их вывести на максимальную скорость, то думаю температура упадет еще больше, но шум выйдет за комфортный предел!

Выводы

Дешевое водяное охлаждение для домашнего компьютера малоэффективно, тем более с односекционным радиатором. Его плюсы — это отвод тепла от процессора, с непосредственным выдувом горячего воздуха из системника, но это если говорить о 3х секционном радиаторе! Возможно, такая дешевая водянка подойдет для ненагруженных систем, вместо боксового кулера, с инсталлом с закосом под моддинг.

Отдельный вывод о корпусе — до этого был узкий корпус, что давало возможность 2м 120мм вентиляторам хорошо обдувать компоненты материнской платы из-за узкого потока воздуха! В большом просторном корпусе поток воздуха рассеивается, тем самым хуже обдувает элементы материнки. Возможно, для таких корпусов нужны особые вентеляторы на продувку корпуса, ценник которых 1,5к+, но это не точно)) и я никогда об этом не узнаю))

Возможно моя статья поможет комуто в выборе охлаждения) Всем удачи!

Какое охлаждение лучше водяное или воздушное?

Лучший способ увеличить срок работы

Опубликовано 23.12.2018, 14:30   · Комментарии:15

Любой перегрев, будь то видеокарты или центрального процессора, влияет на продолжительность работы. Разгон стал сегодня довольно распространенным явлением, он более популярен среди видеокарт, а не процессоров. Тем не менее, водяное охлаждение процессора стало довольно популярно, так что вы задумались, стоит ли попробовать жидкостную систему.

Итак, в чем разница между воздушным и жидкостным охлаждением? Как работает любой из них? И самое главное, что выбрать? Жидкостный или воздушный процессорный кулер? Мы ответим на эти и другие вопросы в этой статье!

Как работают устройства охлаждения?

Воздушное охлаждение

Радиатор воздушного охлаждения процессора

Функционирование воздухоохладителя довольно просто. Он опирается на два ключевых компонента:

• Вентилятор
• Радиатор

Радиатор изготовлен из материалов с высокой теплопроводностью, чаще всего из алюминия или комбинации алюминия и меди. Его цель — отводить тепло от процессора, но теплоотвод может поглощать лишь столько тепла, сколько потребуется для отвода тепла.

То, что делает вентилятор, это постоянно вращается, чтобы холодный воздух проходил через радиатор, предотвращая его перегрев.

Водяное охлаждение

Устройство жидкостного охлаждение

Водяная система более сложная, и включает в себя больше деталей, чем воздушная:

• Насос
• Радиатор
• Шланги
• Вентилятор

В то время как воздушное охлаждение зависит от воздуха, циркулирующего через радиатор, жидкостная система использует аналогичный подход — только он использует жидкость вместо воздуха.

Вода (или любая другая жидкая охлаждающая жидкость) прокачивается через шланги, которые соединяются с компонентом, который нуждается в теплоотводе, который в данном случае является процессором. Но просто его циркуляция не достаточна, и жидкость нуждается в своей форме радиатора.

Именно в этом заключается роль радиатора в установке жидкостного охлаждения. И чтобы он не перегревался, у нас есть вентилятор, который удерживает над ним холодный воздух.

Что выбрать?

Теперь мы рассмотрим важные факторы, которые необходимо учитывать, прежде чем делать выбор между воздушным и жидкостным охлаждением.

Водяное и воздушное устройства охлаждения

Эффективность охлаждения

В этом нет никаких сомнений, водяное охлаждение намного эффективнее и мощнее, чем воздушная система, в первую очередь потому что гораздо больший объем жидкого хладагента может циркулировать быстрее.

Тем не менее, более важный вопрос, который нужно рассмотреть, — нужна ли вам эта дополнительная охлаждающая способность. Для процессора который работает на заводских тактовых частотах, воздушного устройства будет достаточно. Даже если планируется легкий разгон, жидкостное охлаждение все равно не требуется, если процессор действительно не доведен до предела.

Цена

В то время как жидкостное охлаждение повсеместно более эффективно, преимущество воздушной системы в том, что оно гораздо доступнее. Это в основном связано с более низкими производственными затратами, а разница в ценах может измеряться сотнями долларов.

Удобство

Если у вас нет опыта работы с компьютерным оборудованием, то обнаружите, что установка и поддержание настройки жидкостного оборудования практически невозможны.

С другой стороны, воздухоохладитель прост и удобен — вы устанавливаете его на место, извлекаете его время от времени, чтобы выдуть пыль, и он как новый.

Заключение

Процессор стоит разгонять при хорошем теплоотводе

Существует два сценария, в которых мы рекомендуем использовать водяное охлаждение:

• Экстремальный разгон
• Тесные компьютерные корпуса

При доведении высокопроизводительного процессора до предела, он также увеличит производительность даже самого лучшего воздушного кулера до предела и, возможно, даже за его пределами. А когда воздух больше не способен физически поддерживать процессор холодным, вода в помощь. И даже в том случае, когда вы фактически не устанавливаете этот предел, а просто не хотите иметь дело с шумом вентилятора, постоянно вращающегося при высоких оборотах, жидкостное охлаждение намного тише.

Кроме того, существует также вероятность того, что вы можете разместить игровую конфигурацию внутри корпуса Mini ITX или Micro ATX, который не обеспечивает идеального воздушного потока. Водяное охлаждение было бы здесь идеальным, поскольку для поддержания низкой температуры процессора не требуется почти столько же воздуха.

О достойных комплектующих и актуальности СВО / Кибермаркет Юлмарт corporate blog / Habr

Привет, GT! Сегодня я хочу затронуть весьма интересную тему, по которой не раз получал вопросы. Все они очень разные, но в двух словах характеризуются примерно так: «Зачем покупать дорогую систему охлаждения, если справляется и дешёвая». Ответить на вопрос «на что способна хорошая СО» я постараюсь под катом.

Супербашни

Самыми-самыми «воздушками» были и остаются монстры от Noctua, Termalright и Phanteks. Стоимость — от 70 до 100+ долларов, внушительные размеры и внушительный вес в комплекте. Эти гиганты способны как сделать бесшумным практически любое железо, так и обеспечить потрясающую стабильность под разгоном и высокой нагрузкой даже у таких процессоров, как Intel Core i7-5960X (8 ядер, 16 потоков, частоты до 4.5 ГГц у хороших экземпляров под продолжительной нагрузкой).

Об охлаждении 220-Ваттных нагревательных элементов (AMD 9590/9370, где ты, вылезай, пусть люди посмотрят и посмеются), которые по недоразумению продаются как процессоры, сегодня говорить не будем. За те же деньги можно взять Core i5, который по производительности в большинстве задач ещё и обойдёт своего горячего соперника, и платить только за то, что у AMD будет восемь ядер и почти пять гигагерц… ну, вы тут все взрослые люди, сами понимаете. Вернёмся к супербашням.

Производители таких систем охлаждения пускаются на всевозможные хитрости, лишь бы выжать из технологии ещё чуть-чуть. Оптимизируют размер и форму тепловых трубок, их распределение по подложке, которая контактирует с термораспределителем процессора, изобретают специальные напыления, способствующие увеличению теплопроводности, изменяют контуры пластин радиатора, чтобы обеспечить максимально эффективный обдув… Ну и, само собой, иногда просто наращивают размеры. Вы только посмотрите на этих исполинов:

А что же производители процессоров? Десктопные линейки раз в два года «сбрасывают» пару-тройку нанометров и наращивают частоты, теплопакеты же у моделей с аналогичной прошлым поколениям производительностью потихоньку снижаются, так что активного и очень мощного охлаждения требуют только процессоры для сокета LGA-2011-3 и разогнанные до 4.5+ ГГц Core i5 и i7 k-серии на сокетах 115х.

В остальных же случаях (Core i5 / i7 без разгона) достаточно моделей поскромнее: одновентиляторных Noctua, Thermaltake, CoolerMaster’ов.

СВО — зачем нужна и что может?

Использовать в качестве теплоносителя воду — идея неплохая. Она успешно применялась и в паравозах, и в ядерных реакторах, так что и здесь сработает. К счастью, фазовый переход в качестве способа поглощения тепла здесь не используется, так что СВО собирается достаточно просто. Более того, вот уже лет 5, если не больше, на рынке присутствуют т.н. «заводские водянки», сложность сборки и установки которых не отличается от установки сверхмассивных воздушных систем охлаждения.

Вопрос в том, использовать или не использовать расширительный бачок — чистая вкусовщина. В замкнутой заводской системе воде деваться некуда, в самосборных — удобнее сделать так, как рекомендует производитель помпы, прокачивающей жидкость.

Эффективность подобных систем в целом зависит от тех же параметров, что и у «воздушек», просто в данном случае радиатор, отдающий тепло, находится не непосредственно над процессором, а вынесен в другое место: на заднюю или верхнюю стенку ПК. Так что в полный рост сюда встают те же вопросы, что и у «классических» кулеров: площадь рассеивания, объём прокачиваемого за час воздуха, сопротивление рёбер радиатора потоку.

Сразу хочу отметить, что установив заводскую СВО (особенно после «супербашни» или любого другого качественного воздушного охлаждения) вы не увидите -10 градусов в простое и -15 под нагрузкой. Единственное отличие «водянки» от «воздушки» — место рассеивания тепла, плюс системе с водяным охлаждением потребуется некоторое время, чтобы «прогреть» весь объём воды от помпы до радиатора ~ до температуры процессорной крышки. После снятия нагрузки с процессора точно также несколько минут температура будет выше, чем с аналогичным по рассеиваемой мощности воздушным кулером, просто за счёт того, что теплоноситель более инертен, чем испарительная система теплотрубок и металлический радиатор.

Причин для применения заводских СВО я вижу несколько: желание понтануться, желание собрать мощный, но очень компактный компьютер, и желание собрать мощный И очень тихий / бесшумный компьютер.

В первом случае отговаривать я никого не буду. Любые прихоти за ваши деньги. Во втором же, зачастую, водянка — единственный способ впихнуть невпихуемое. В третьем же всё сложно. Полностью пассивное охлаждение на мощных комплеткующих собрать не выйдет, кастомная СВО и водоблок на видеокарту — вариант, но потребует хотя бы минимально работающих вентиляторов, обдувающих мощный радиатор. А просто «не слышный днём и ночью компьютер» собрать можно и на воздухе. Не знаю, как у вас, а у меня сильнее всего шумит сейчас блок питания.

Воздух против воды: наглядное сравнение

Что будет, если в компьютер не заглядывать с момента его сборки? Мой ПК на базе i7-3930K был собран в самом начале 2012 года, и с тех пор единственное, что я в нём делал — тестировал видеокарточки / оперативную память. Остальные железки, обычно, тестировались на демостенде из другого железа, в который лазить не надо: поставил, потестил, убрал.

Всё это время охлаждением процессора занималась легендарная Noctua NH-D14. Внешне с ней всё всегда было в порядке, пару раз протирал пыль с внешней крыльчатки. В корзину с винтами, которая стояла за 180-мм вентилятором я даже не заглядывал, а винты в ней стояли ещё дольше: года эдак с 2011-го, когда всё переехало в этот корпус вместе с Core i7-2600k.

За всё это время мониторинг температуры не выявил ничего необычного. Что ж, настало время узнать, сколько всякого разного успел насосать кулер, и как сильно это влияло на атмосферу внутри корпуса. \

Температура без нагрузки и после получаса качественной многопоточной нагрузки.

Как видите, результаты очень далеки от критических (по мнению Intel Ark) для i7-3930K 67 градусов. Начинаем разгребать Авгиевы конюшни? 🙂

На первый взгляд всё нормально. Ну, немного пыльно, бывает. В остальном-то всё работало отлично, температуры вы видели выше на скринах. Боковые крышки были закрыты, на втягивающих вентиляторах стояли толстые поролоновые фильтры, которые регулярно чистились. Правда, компьютер стоял рядом с балконной дверью, которая пол года была открыта.

Вот, кстати, первый серьёзный минус «старого» блока питания. Нет, он не плох, и до сих пор работает как часы (а ему, на минутку, лет 7 или 8 точно, если не больше). Но вот толстые кабели в дополнительной оплётке еле-еле удалось разместить между бэкплейтом и задней крышкой.

Вот что будет, если ударить по решётке снизу:

Слабонервным не смотреть!

Вместо NH-D14 будет стоять заводская водянка DeepCool Captain 360. Почему 360? Потому что 3 секции под 120-мм кулеры. Бывает также Captain 240 (цена почти такая же) и Captain 120 (ощутимо дешевле), вдвое и втрое короче соответственно. Радиатор такой длинный, что его последняя часть уйдёт за перфорированную зону и окажется в районе первого слота под оптический привод. К счастью, разработчики корпуса (Cooler Master HAF-932, ещё одна «легендарная» железяка, её идейный наследник — HAF X) предусмотрели и такие огромные радиаторы, так что с креплением не будет никаких проблем.

Термопаста нанесена вот таким «заводским» паттерном. Смаз — мой косяк, неаккуратно открывал защитную пластиковую крышку, и она упала на основание. По факту же площадь нанесения чуть больше, чем термораспределитель процессора, так что проблем не будет.

Ещё один плюс в копилку создателей корпуса. БП можно разместить как снизу, так и сверху. Более того, предусмотрены выводы под «кастомную» воду и шланги.

В моём же случае БП стоит внизу. Это создаёт некоторые трудности, (шлейфы не расчитаны на подобную установку) но на то были свои причины: раньше у меня уже стояла СВО на I7-2600K.

Снимаем вентиляторы, которые моментально зацепляют с собой кусок «валенка», образовавшегося на радиаторе.

Отдельно хочу заметить специальную «зубчатую» кромку платин: она сделана для уменьшения генерируемого проходящим через радиаторы воздухом шума. Впрочем, пыль она тоже отлично собирала все эти долгих без малого 4 года.

Прелести Palit’овской системы охлаждения и в целом негорячего нрава 980Ti: 90% времени вентиляторы либо стоят на месте, либо крутятся с минимальной скоростью. Как результат, за пол года в видеокарте пыли нет вообще. Только на кромке крыльчаток немного.

Снимаем звук и SSD-диск. Как убрать ту пыль, что скопилась внутри этой красивой красной штуки – не знаю. Разве что попытаться выдуть с помощью сжатого воздуха.

Мдя. Красивого мало:

За что мы любим Noctua: в комплекте всегда найдётся всё необходимое для установки. Даже очень длинная отвёртка.

Родная термопаста Noctua до сих пор жива, смазывается так же легко, как в день нанесения! Рекомендую!

30+ тысяч часов обдува вентиляторами.

Отпечаток термопасты свежее некуда. Пыль липнет только в путь:

Фу:

Кстати, то, о чём я говорил. Неприспособленность шлейфов. Их коннекторы установлены таким образом, что шлейф можно прокинуть только сверху-вниз. Ну или можно попытаться зафигачить винты вверх-ногами. 🙂

А вот вам немного странного: за крыльчатой блока питания установлена прозрачная пластина, которая отсекает добрых 40% воздушного потока. Зачем? Загадка.

В этом такой фигни нет:

Здесь был блок питания. Можно даже пальцем об этом написать. 🙂

Аллергикам не открывать!

Вот этот товарищ дул на винты лет пять, с момента их установки в корпус и до недавнего времени:

Процессор просто протёрт тряпочкой. Всё сошло буквально за 1 секунду.

Всю пыль выпылесосил, корпус протёр, мусор выкинул, вентиляторы промыл, настало время собрать СВО. Инструкция у неё, мягко говоря… Примитивная. Один такой вот листик:

Штатные вентиляторы имеют рамки из… Я бы назвал это твёрдыми сортами резины. По факту же, скорее всего, это просто гибкий пластик, пусть и «резиновый» наощупь. Вибрации поглощает отлично.

На фото пакет с креплениями под сокет 2011 первой ревизии этих водянок. Крепления откровенно ужасные, мне же вместе с водянкой достался ещё один набор креплений, совершенно других и по качеству, и по простоте установки. То есть пока эта СВО шла до нас, разработчик успел исправить брак и докинуть ритейлерам ещё и наборы для исправления косяка. Приятно.

Здесь уже использованы крепления весии 2.0:

Как видите, радиатор уходит в корзину оптических приводов, но это никак не мешает установке и обдуву. У нового блока питания шлейфы плоские, с их размещением сзади нет никаких проблем. Сама помпа запитывается от стандартного вентиляторного разъёма на материнской плате. У некоторых конкурентов питание забирается с внутренних коннекторв для USB-разъёмов.

Трио вентиляторов подключается к системной плате через вот такой переходник. Если честно, я не очень доволен подобным решением: не уверен, что производители материнской платы расчитывали на подключение трёх нагрузок на место одной. Такие токи могут убить и разъём, и дорожки, ведущие к нему. Мне было бы спокойней, если бы с этой шины брались только указания от материнской платы по желаемым оборотам, а питание подводилось отдельно, с USB-портов или SATA/IDE шлейфа.

Белый разъём, видимо, расчитан на установку ещё и питания помпы. Странное решение, потом доработаю напильником. ^_^

Всё в сборе и с подветочкой. Можно и крышку закрывать, настало время тестов. В BIOS убираем PWM для помпы, выставляем профиль SILENT для вентиляторов, ставим минимальные обороты на 400. Спустя несколько минут система становится абсолютно бесшумной (какой и была при Noctua NH-D14), слышно лишь вентилятор блока питания. Пузырьки воздуха из охлаждающего контура вышли быстро, правда, я не тряс активным образом и не переворачивал систему. В сети были жалобы на шумную работу помпы, мой экземпляр таким не страдает.

В простое, после того, как температура системы устаканилась, картинка несколько хуже, чем с наглухо забитой NH-D14. Два часа прогрева не позволили системе нагреться выше, чем на 56.5 градусов, то есть под нагрузкой эффект тот же самый, что и от супербашни, которая больше трёх лет собирала пыль.

Здесь свои поправки в измерение внёс корпус: отлично продуваемый BigTower с большим количеством свободного места и крайне перфорированный со всех сторон.

Даже стресс-тест AIDA-64 прогреть процессор выше температуры троттлинга не сумел:

С охлаждением даже такого «злого» процессора, как шестиядерник i7-3930K система справилась достойно. Под конец теста чуть поднялись обороты вентиляторов, но в целом акустическая картина оставалась более чем комфортной. Но если разница с «супербашнями» (а NH-D14 на сегодняшний день далеко не самый крутой суперкулер) не так велика, до зачем же тогда нужны необслуживаемые СВО? Ответ прост: для тесных корпусов и хитрых сборок.

Подобная «двухсекционка» (Captain 240) позволяет собрать очень мощный ПК на базе топовых консьюмерских i7 с MiniATX-платой в ультракомпактном корпусе (особенно если использовать сравнительно холодные GTX 970 / 980 / 980Ti, которые большую часть времени обходятся пассивным или полупассивным охлаждением). Единственное условие — использовать качественные кейсы, в которых предусмотрено нормальное расположение СВО и выдув горячего воздуха за пределы корпуса — Corsair Carbide 240 Air или TT Core V21 отлично подойдут. Да, при желании, в них можно запихать и что-нибудь классическое, но здесь в полный рост встанет вопрос грамотной организации воздушных потоков.

Что выбрать?

Если вы не любитель разгонов, используете обычные процессоры (от Pentium G3250 до Core i5 / i7 без индекса «К» на конце) и не хотите тратить много денег на охлаждение — берите Cooler Master Hyper 212 Evo. Проверенное временем решение. Тихий, надёжный, распространённый, недорогой и не самый крупный кулер.

В малоразмерные корпуса (ну вдруг вы собираетесь в ITX-формате на базе i7, каких только извращений сегодня не встретишь) практически идеальным вариантом будет Noctua NH-C12P SE14. Разумеется, высоту и количество свободного места стоит сравнить заранее, не все корпуса одинаково удачно спроектированы. Альтернатива для Noctua – Thermalright AXP200.

C K-серией современных i7 и i5 даже с жёстким разгоном справятся Noctua NH-U12S, NH-U14S, ну а в комапктных корпусах на помощь придут заводские двухсекционные СВО.

Супербашни и подобные трёхсекционные монстро-СВО актуальны только в случае очень жаркого климата или использования топовых процессоров, вроде восьмиядерного i7-5960X. Ну или если у вас по недоразумению оказался на руках AMD 9590. По показаниям очевидцев пострадавших и выживших, HN-D14 и её соплеменники более-менее справляются. Установить подобные кулеры в компактные корпуса — та ещё проблема, а высокая цена такого охлаждения и соотвествующего ему корпуса явно не остановит человека, который отдал от 600 до 1200 долларов за один только процессор.

P.S.: Заглядывайте в компьютер почаще, даже если по датчикам температуры и общему самочувствию железа «всё норм». Ничего хорошего от такого количества пылищщи, как скопилось у меня, точно ждать не стоит.

P.P.S.: О том, насколько хорошо DeepCool Captain 360 справляется с разогнанным SandyBridge-E поговорим уже в следующем году.

Водяное охлаждение – немного теории

---

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей.

---

Как же хорош был мой старичок P2-350, столько лет надрывавшийся без кулера, но и он захотел на покой. Ставить домой огнедышащего и турбореактивного монстра, чьи звуки меня приветствуют каждый день на работе, как-то не хотелось. Но лучший выбор среди воздушек, легендарный 7000й Zalman, всё равно мерзко жужжит и мешает думать о судьбе Вселенной. Пришлось заняться изучением вопроса на предмет хорошего и бесшумного охлаждения. Ну, вы поняли, о чём я 🙂

К сожалению, водянка прочно осела в мозгах ламеров, и пришлось фильтровать сотни килобайт бреда дилетантского, бреда ламерского и псевдонаучного бреда с некими цифрами и некими формулами. Наиболее информативными оказались статьи на www.overclockers.com в плане инженерной части; с теорией всё в порядке, вроде как диплом физика почти в руках 🙂

Ничего нового из практики я не расскажу, так как пока нет реально сделанной водяной системы. А поделюсь я теоретической выжимкой из найденного в интернете и учебниках физики.

Да, сразу поясняю – не принимайте написанное близко к сердцу, если балуетесь старенькими ториками, позапрошлогодними пентюхами и видеокартами дешевле 100$. Любая собранная неважно из чего водянка охладит это старьё с двукратным запасом. Думать головой надо при рассеиваемой мощности от 100Вт.

Эти загадочные сёстры – теплопроводность и теплоёмкость

99.9% юзверов уверены: чем больше – тем лучше, и с пеной у рта обсуждают, чего бы им сегодня залить внутрь. Часто встаёт вопрос о стратегических жидкостях – разных спиртах, так что полагаться на общественное мнение не будем 🙂 Смотрим сюда. У воды вроде как оба теплопараметра на высоте, так что и нечего и думать. Так?

Ставим задачу: ядро 3х3 см выделяет 75 Ватт тепла. Надо найти способ отвода энергии жидкостным агентом. Без водоблока никуда не деться, совершать омовения прохладной водичкой современным процессорам пока строго запрещается. Медный водоблок (теплопроводность ~400 Вт/м*К) быстро прогревается и готов к водным процедурам. Воду – в студию!

МИФ: Чем больше водоблок, тем лучше он охлаждает.

Медь, конечно, хороший теплопроводник, но водоблок прогреется полностью только при отсутствии воды. Он станет хреновеньким радиатором, а потом услышит предсмертные стоны пышущего недетским жаром процессора. В нормальном состоянии 3-5мм медного основания прогреются довольно быстро, но максимально тепловое пятно будет 3 на 3 сантиметра. Края водоблока в грамотной работающей системе остаются при комнатной температуре.

МИФ: У воды большая теплоёмкость и теплопроводность, значит это круто.

Теплоёмкость воды 4200 Дж/кг*К, теплопроводность 0,44 Вт/м*К . Теплопроводность меди, к слову, больше 400 тех же попугаев (уже тревожный звоночек). Известная со школы формула Q = C M dT не даёт покоя водяным кулибиным. Вкачаем в один кубик воды 75 джоулей тепла при разности температур 50 градусов – его температура повысится на полтора десятка градусов. Вода даже не вскипела! Значит, прокачивая кубик в секунду (3.6 литра в час), можно спокойно охлаждать топовые камни, а те кто гонится за тысячелитровыми насосами – просто идиоты?

НЕ-А! Школьная формула верна для стационарного процесса. Вкачаем в кубик меди 75 джоулей тепла, и бросим его в один кубик воды в вакууме (мысленно :). Через бесконечное время сожительства они придут в тепловой баланс и школьная формула заработает. Но это, сынок, фантастика. Объективная реальность больно бьёт по голове талмудом «Термодинамика жидкостей» вкупе с «Методами математической физики».

ОК, берём другую задачу. Кубик жидкости «стоит» в силовом поле над медным кубиком-лампочкой. Включаем лампочку на 75 ватт. Какое будет распределение температуры через секунду? Томик ММФ наводит нас на уравнение теплопроводности dT/dt = a² d²T/dx² с некими граничными условиями. Пропуская математику, получаем оценку для верхней грани водяного кубика – плюс 0.2 градуса. То есть за секунду сантиметровый слой воды не провёл почти никакого тепла! Замечу, что даже такая грубая оценка указывает на хорошее прогревание лишь ничтожного слоя воды, порядка пары миллиметров. Почему? Потому что у воды ничтожная теплопроводность по сравнению с твёрдыми телами, и довольно высокая теплоёмкость.

На пальцах: разбиваем весь кубик воды на тонкие слои (кстати, хорошее приближение ламинарного потока, о вреде которого ниже!). Первый слой получил ударную дозу в 75 ватт при разности температур 50 градусов. Второй слой через некоторое время получил 70 ватт при разности 45 градусов (между ним и первым слоем). Десятый слой ждал-ждал, но не получил ничего, и тихонько плачет от обиды. Остальные, громко матерясь, идут бить морду Чубайсу. А виновата вода, которая плохо проводит тепло, да ещё и зажимает его в своей бездонной теплоёмкости. И если второе в принципе не так и плохо (мы же отводим тепло от водоблока), то первое удручает.

Выход прост в своей гениальности: надо помочь воде! Вспоминаем школьную физику – теплоперенос бывает трёх видов: теплопередача, конвекция и излучение. По третьему пункту сразу – вам здесь не Фолаут! Первый мы уже попробовали, спасибо, больше не хотим. Конвекция в подогревающейся воде под действием броуновского движения, силы Архимеда и воли Космического Разума конечно есть, но… Но хватит ныть, надо работать. Или искать, кого бы запрячь. О! Насос обыкновенный, одна штука. Заливаем, подключаем – и о чудо, скорость теплопереноса на уровне лучших сортов меди!

МЫСЛЯ: Насос – не игрушка, а жестокая необходимость компенсировать мизерную теплопроводность воды механическим переносом рабочего теплоносителя. Мощно задвинул 🙂

Причём нам подойдёт не любой насос, а только сравнительно мощный, дающий намного больше кубика в секунду при сечении трубки 1 см². Потому что, вспоминая сказку про слои, первый-то получил 75 ватт, съел 5, а вот куда он отдал ещё 70 – это вопрос тёмный. Какую-то часть он мог и отразить обратно на водоблок, потому что резко насытился до температуры процессора, и, согласно сакраментальному правилу dT, теплообмен прекратился. Правда, правила уже не банального Q=CMdT, а закона Фурье для теплообмена, но смысл тот же, от dT не убежать. Надо крайне оперативненько этот буржуйский первый слой вытеснить холодным с помощью насоса.

МЫСЛЯ: Для любого данного конкретного водоблока теплоотвод прямо пропорционален скорости жидкости.

Строго говоря, это не совсем так, но детали всплывут позже. Ещё замечание – идеальным выбором был бы твёрдый теплоагент. Вспоминаете недавние новости о супер-теплопроводящих сплавах? Будущее «водянки»? Впрочем, я отвлёкся.

Для желающих проверить это всё не на школьном уровне, даю наводку – нестационарное однородное уравнение теплопроводности для гидродинамики, случай постоянной скорости, граничное условие на производную со стороны потока тепла. Если руки дойдут поставить Maple, то попробую поделиться выкладками. В принципе, в любом учебнике по ММФ есть решение этой задачи в общем виде. Оценки получаются примерно теми же, что и в простейшем случае статичного кубика – от силы миллиметр теплового слоя.

Какие у нас альтернативы? Смотрим сюда – почти никаких. Вода плоха, но остальное ещё хуже. Ртуть? Жизнь дороже высокотехнологичного куска кремния. Жидкий натрий … Покажите мне насос для 0.01 атмосферы, качающий жидкий натрий по титаново-платиновым трубам и водоблокам. Остальные дадут пару процентов улучшения ценой невероятного гемора с химикатами и давлением. Так что берём дистиллированную воду и не мучаемся. Почему дистиллированную – не знаю, никаких научных, а не высосанных из пальца, доказательств нет. Разве что отложений солей, да живчиков в трубах не будет 🙂

МИФ: Любой радиатор со свалки будет служить нашим кремниевым друзьям верой и правдой

Популярное мнение, основанное на школьной задаче про обратные процессы. Там водоблок отдаёт, вода принимает. Здесь вода отдаёт, радиатор принимает. Главное, чтоб размера хватило, тогда насосик помощнее – и вперёд к новым гигагерцам. Ведь чем больше скорость – тем лучше теплообмен … Если места не жалко, и ржавый медный антикварный монстр поселился рядом с компом, то не и парьтесь. Но для маленьких радиаторов наступают тяжёлые времена. Увеличив поток в системе, мы отобрали 75 ватт у камня … и вернули ему же. Радиатор рассеял только половину. Снизили поток – радиатор заработал, но процессор задохнулся и мамка его вырубила. Как же так, ведь физика не врёт! И там и там тот же процесс теплообмена… НЕТ!

Зрим в корень:

1. Процессор выдаёт 75 ватт водоблоку через теплопередачу
2. Водоблок попробовал выдать поверхности воды 75 ватт через теплопередачу
3. Вода попробовала 75 ватт принять, аккумулировать и донести до радиатора через конвекцию, теплопередача в самой воде пренебрежимо мала
4. Радиатор отобрал у воды немного тепла через теплопередачу
5. Радиатор разогнал тепло по своим листам – теплопередача
6. Воздух, гонимый кулером, изъял у радиатора тепло с помощью конвекции

Как 3 не равно 4, так и теплопередача – не то же самое, что и конвекция. Вот где собака порылась – существенно разные физические процессы, да и ещё при существенно разных условиях. Камень и водоблок – горячие парни, активные элементы, выдающие 75 джоулей энергии каждую секунду, и норовящих дойти до точки кипения и сделать компьютеру бобо. Радиатор – большой и пассивный, приводимый кулером к комнатной температуре. Фактически, при нормальной работе водянки, радиатор – это термостат с постоянной комнатной температурой. Процессор – активный элемент, да к тому же именно его температуру мы понижаем (если ещё не забыли это в потоке моего сознания :). По-научному: имеем разные граничные условия, «сильное» условие на производную (поток тепла) на маленькой площади теплового пятна в случае процессора, и «слабое» условие на термостатичность радиатора по большой длине трубок внутри него. Хотя уравнение несомненно одно и тоже – физика не врёт, но вот решения прямо противоположные.

Опять же, на пальцах – учитываем dT. Между водоблоком и поверхностным слоем воды разница большая, порядка 30 градусов в непрогретой системе. При работе нормальной системы водичка теплее комнатной ну максимум на градус, т.е. dT возле радиатора на порядок меньше, чем у процессора. Ещё замечание – в пункте 2 мы радовались высокой теплоёмкости воды. Теперь настало трудное время расплаты – вода неохотно делится добычей (вот здесь с хорошей точностью работает Q=CMdT, а точнее чуть более громоздкое уравнение теплового баланса), в отличие от меди.

Нельзя недооценивать вентилятор на радиаторе. Он не охлаждает радиатор! Нормальный радиатор и без вентилятора будет тёпленьким, не более. Вентилятор приводит радиатор к минимальной температуре, тем самым повышая КПД всей системы охлаждения, а именно – делая максимальной разницу температур в системе, между процессором и забортным воздухом. Ведь чем сильнее охлаждается процессор, тем хуже работает водянка – баланс, батенька, баланс. Эстетствующим дебилам предлагаю улучшать охлаждение процессора повышая его температуру, ну а мы пойдём другим путём 🙂

ВЫВОД: Качать надо больше, качать надо сильнее. И дуть надо больше, дуть надо сильнее. А будет ли толк – читаем дальше 🙂

Ещё замечание – данный конкретный водоблок абсолютно одинаково ведёт себя при разной нагрузке, от 10 до 150 Вт. Так что никакого бонуса в охлаждении от перехода к менее мощным процессорам не будет. Смотрим сюда.

Качаем дальше

4 литра в час нам маловата будет! Хотим побольше, побольше – целую тыщу! И прям как на заказ – любая рыбья помпа, если не тысячу, то пару сотен уж точно прокачает. Вот только ехидный вопросец – куда? Ответ простой – вниз. А вверх – уже не тыщу. И даже не девятьсот. А если шланг прицепить, да и его поднять на пару метров, то германоподданный Eheim поднапряжётся и выдаст за час литров 50, а изделие дядюшки Ляо может быть выдавит аж целых 5 литров.

МИФ: Цифрам можно верить

Можно. Но не тем, что написаны на заборе. И не тем, что добрый китаец забавными иероглифами намалевал на коробочке от помпы. Любой нормальный производитель даёт в datashit насоса кривую P/Q – падение производительности при разном гидросопротивлении. А потом народ удивляется, почему же их крутой Eheim 1250 не лучше народного 1048. Таким образом, утверждение предыдущей главы о бонусе в скорости потока остаётся абсолютно верным. Но вот сможет ли насос его обеспечить – вопрос непростой, и требующий расчётов. Либо перестраховаться и купить мощный шумный дачный монстр. За что мы тогда боролись?

МЫСЛЯ: Баланс во всём – вот девиз грамотного оверклокера и к водянке он применим на все 100%.

Гидросопротивление системы – чистое зло, его надо снижать всеми доступными методами. Из простейших – гладкие соединения штуцеров и фиттингов, хорошие трубки минимально возможной длины (лучшие – медицинские, минимум трения плюс гарантированная механическая и тепловая стойкость), плавный канал радиатора, грамотные Y-коннекторы в системе, отсутствие переходов с 10мм на 5мм каналы и наоборот. Если водоблоков несколько, то надо учитывать обратное давление в Y-соединениях – именно поэтому лучше подключать CPU к одной ветке, а чипсет вместе с GPU к другой, чтоб было примерно одинаковое сопротивление (обычно у чипсета небольшой «проходной» водоблок). Сложнее с сопротивлением водоблоков, но это вопрос отдельный. Насчёт труб хочу заметить, что дешёвый материал даёт до 10% потерь потока, что не так и мало. А учитывая, что эти 10% мощности уходят в тепло и греют воду – однозначно бороться и искать, найти и переделать.

МЫСЛЯ: Простой поток водички над тепловой поверхностью недостаточно эффективен

Вполне логично, что гидросопротивление повышается из-за хитрого пути воды в водоблоке. А без хитрого пути в этой жизни никуда. Помните выводы первой части – что нагревается только приграничный слой воды. Очевидное решение – вода должна перемешиваться. Естественный метод – турбулентность. В физике она характеризуется числом Рейнольдса. Для сантиметрового сечения при 30 градусах и потоке 50 л/час оценка R даёт 1737 единиц. Считается, что турбулентность начинается с двух тысяч. Получается, что естественного перемешивания воды недостаточно. Даже для лабиринтного водоблока поток будет низкотурбулентным, особенно в интересующей нас приграничной части. Методов решения масса – травление внутренней поверхности кислотой, создание механических неровностей, впрыск воды вертикально над тепловым пятном. Но самый эффективный конечно же создание водоблока сложной формы, с хорошим перемешиванием придонных слоёв (скоро лето … пора на рыбалку :). Судя по обзорам чужих водоблоков, недостаточно всего лишь делать ребристое дно, а точечные дефекты вообще почти бесполезны. Лучшее решение – монолитная конструкция с небольшими выступающими «турбуляторами». Главное, что надо помнить – сложность и высокое гидросопротивление совсем не гарантируют высокую эффективность. И второе замечание – не стоит надеяться на «эффект радиатора» и делать высоченные штыри или листья. Здесь другая физика, и прибавка в эффективности от этой лишней поверхности будет мизерной.

Что в танке главное?

Отличнейший обзор радиаторов лежит здесь, так что я не буду растекаться мыслью по древу, а скупо прокомментирую. Из первой части статьи стало понятно, что от радиатора требуется высокая площадь контакта с водой, низкая скорость теплоносителя и низкое гидросопротивление тоже неплохо. Смотрим на победителя указанной статьи – с большим отрывом рулит блок от какой-то медицинской хрени фирмы Serck (к огромному сожалению, они не торгуют в розницу вообще, а только поставляют радиаторы сборщикам оборудования). Плоскотрубный – больше площадь контакта, чем у небольшой круглой трубы, но главное многоканальный: это резко снижает сопротивление – параллельное соединение трубок, также как и в школьном законе Ома для резисторов, и скорость потока – тоже почти очевидно, переход от ~1cm² к гораздо большему суммарному сечению, меньше поток и соответственно меньше скорость. Качества воздушных элементов радиаторов я не касался, но у данного радиатора и этот пунктик сделан на отлично – плотно набит рёбрами, высокий воздушный объём и низкое воздушное сопротивление. Наш выбор!

Нужно ли чернить радиатор? По разным данным, в пассивном режиме это улучшит теплообмен на 5-15%, так что, думаю, ответ очевиден. Для справки смотрим сюда.

МЫСЛЯ: Очевидно, что систему из нескольких радиаторов надо делать параллельной.

Заканчивая с основными узлами, немного коснусь активного охлаждения радиатора. Без активного охлаждения потребуется реально объёмный и тяжёлый радиатор. Для маленьких и компактных к сожалению нужны вентиляторы, ну, или более изощрённые методы 🙂 Здесь применимы все многолетние технологии обычного воздушного охлаждения. Учитываем сопротивление воздуху, делаем короб-воздуховод (до 40% прироста потока!), берём 120-мм тихий брэндовый кулер – короче, всё как обычно. Если хочется напрягать мозг, то ищем/измеряем сопротивление радиатора, потом ищем в datasheet производителя вентиля кривую давления от потока и считаем, наберётся ли необходимое количество CFH (по-нашенски кубиков в минуту). Немного теории читаем здесь, в частности про последовательное и параллельное включение вентилей.

Из более сложных систем – двухконтурное охлаждение, т.е. радиатор отдаёт тепло не окружающему воздуху, а второму контуру. Например, фонтанирующее охлаждение – фонтанчик во втором контуре вполне эффективно охлаждает радиатор и увлажняет воздух в комнате. Пример эффективной самодельной системы – здесь. Ещё вариант – большой аквариум, только рыбок покупайте теплолюбивых тропических 🙂 И на закуску – криогеника во вторичном контуре, вполне себе разумный вариант для спортсмена-оверклокера.

С радостью буду экспериментировать с холодильниками Пельтье, как только увижу нормальный расчёт с обоснованием такого метода, в сравнении с обычной грамотной водянкой.

Сухой остаток

Водоблок любит быстрый турбулентный поток воды. Радиатор любит медленный и с малым давлением. Гидросопротивление системы в любом случае зло. Активное охлаждение компактного радиатора – хороший способ повысить эффективность всей системы.

Нужен баланс, баланс во всём. Долго думать, аккуратно считать и не скупиться на хорошие компоненты. Ну и раз пошла такая пьянка, то надо делать водяное охлаждение винтов, БП, памяти и мышки 🙂 Надеюсь, в следующей статье это всё уже будет «в железе».

Дмитрий Ножнин (WildMaN)

---

Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Бесшумный компьютер с двухконтурной системой водяного охлаждения

Чтобы падая с вершины
покоренная вода
быстро двигала машины
и толкала поезда
   Маршак С.Я. 1931г.

C приближением лета, весьма актуальна, стала проблема тепловыделения домашнего компьютера. Если зимой системный блок грел комнату так, что приходилось закрывать батарею центрального отопления, то с наступлением теплых дней, была уверенность в том, что старенький оконный кондиционер не справится с потоком тепла. А поскольку подошло и время апгрейда, было решено, сделать максимум возможного, с целью обеспечить комфортные условия работы.Распостраненные подходы к проблеме охлаждения компьютера

Базовый — приобрести готовый компьютер или комплектующие со штатными системами охлаждения. Типичный подход неискушенного пользователя, которых, кстати, подавляющее большинство, позволяет приобрести систему которая скорее всего будет работать и не перегреваться, но показатели шума вплотную приблизятся к медицинской норме в 45 Дб. Штатные кулера, как процессорные, так и для видеоплат, изготавливаются с целью минимизировать массу и соответственно цену. Производители видеокарт несколько более внимательны к ушам своих покупателей, существует достаточно много моделей видеокарт с пассивным охлаждением, а так же на рынке встречаются видеокарты с высокоэффективной и малошумящей системой охлаждения IceQ. Следует учесть, что производители компьютеров, оптимизируя соотношение цена/производительность, обычно, не ставят комплектующие имеющие качественные системы охлаждения, просто по причине их более высокой стоимости.

Пример правильного подхода к реализации системы охлаждения видеокарты, низкоскоростной вентилятор прогоняет воздух через радиатор и выбрасывает за пределы корпуса.

Продвинутый — заапгрейдить систему охлаждения компьютера более совершенными вентиляторами, кулерами и реобасами. Большинство наших читателей отличаются именно таким подходом. Наиболее распространена в России продукция Arctic Cooling и Zalman. В итоге, собирается система, нередко насчитывающая десяток вентиляторов, все с оптимизированной крыльчаткой и гидродинамическими подшипниками. Текстолит печатных плат с трудом выдерживает килограммы меди высокоэффективных радиаторов, пронизанных тепловыми трубками. Штатные системы охлаждения отправляются на помойку… Результат от всех этих модных усовершенствований падает прямо пропорционально мощности системы, так как температура внутри корпуса стремительно растет с повышением мощности, и в топовых конфигурациях прокачка воздуха через корпус все равно вызывает значительный шум. Возникает тупиковая ситуация, когда каждый компонент системы достаточно бесшумен, скажем 18-20 Дб, но собранные вместе они дают 30-35 Дб еще более неприятного, за счет различного спектра и возникающих интерференций, шума. Стоит отметить и повышенную сложность очистки от пыли подобной конструкции. Если штатную систему легко чистить раз в полгода обычным пылесосом, то все эти тонко-реберные конструкции современных кулеров очистить весьма сложно. Проблеме пыли в корпусах, производителями почему-то не уделяется достаточное внимание, лишь некоторые корпуса снабжены весьма неэффективными пылевыми фильтрами. Между тем, измельченная вентиляторами пыль не только вредит охлаждению, осаждаясь на поверхности радиаторов, но и весьма вредна для здоровья человека, так как не задерживается бронхами и очень долго выводится из легких. Некоторые источники, считают что вред от мелкой пыли сопоставим с вредом от пассивного курения. Сильно страдают от пыли накопители CD/DVD и FDD, встречался даже кардридер забитый пылью до полной невозможности работы.

Экстремальный — некоторые люди в поисках идеала способны зайти достаточно далеко. В частности, проблему перегрева и пыли можно решить, приобретя у Zalman вот такой корпус:

Те, кто решил собрать бесшумный медиацентр, могут обратить внимание на более компактный MiniATX вариант, стоящий вдвое дешевле.

Впрочем, и эти, рассчитанные на пассивное охлаждение корпуса, производитель рекомендует для разогнанных и производительных систем, обдувать внешним вентилятором. Отказавшись от корпуса вовсе, можно попробовать обойтись пассивным охлаждением. Компьютер ваш будет выглядеть примерно вот так:

Системы водяного охлаждения пользуются заслуженной популярностью у оверклокеров. Принцип их действия основан на циркуляции теплоносителя. Нуждающиеся в охлаждении компоненты компьютера нагревают воду, а вода в свою очередь, охлаждается в радиаторе. При этом радиатор может находиться снаружи корпуса, и даже быть пассивным.

Одна из наиболее совершенных систем водяного охлаждения, Zalman Reserator 2
MSRP 350$

Следует отметить существование криогенных систем охлаждения для ПК, работающих по принципу смены фазового состояния вещества, подобно холодильнику и кондиционеру. Недостатком криогенных систем является высокий шум, большая масса и стоимость, сложность в инсталляции. Но только используя подобные системы, возможно добиться отрицательной температуры процессора или видеокарты, а соответственно и высочайшей производительности.

Серийная «фреонка» Cryo-Z, производства OCZ Technology
MSRP 400$

Исторически так сложилось, что блоки питания обделены бесшумными системами охлаждения. Во многом это обусловлено тем, что они рассеивают 15-25% потребляемой компьютером энергии. Вся эта мощность выделяется на разных, активных и пассивных компонентах блока питания. Греются силовые диоды и ключи инверторов, трансформаторы и дроссели… Традиционная схема компоновки блока питания требует переосмысления с переходом на внешнее охлаждение. Блоки питания с возможностью подключения к водяной системе охлаждения производит только одна компания.

Бесшумные блоки питания других производителей маломощны, либо являются бесшумными только до определенной, весьма небольшой нагрузки.

Gembird CCC-PSU4X-S держит до 13 А по 12В шине	Topower Top-570NF пиковая мощность 570 Вт бесшумен до 150 Вт

К сожалению, производители БП в настоящее время не выпускают блоки питания мощностью свыше 400 Вт с пассивной системой охлаждения. Отчасти это связано с возросшими требованиями к мощностным параметрам БП, отчасти с нежеланием производителей искать новые решения (таким решением могло бы быть к примеру, заливка внутренностей ИБП теплопроводным компаундом, использование тепловых трубок). В сложившейся ситуации, можно рекомендовать обратить внимание на блоки питания, отвечающие требованиям программы 80plus gold. Обладая КПД около 90%, такие БП могут обеспечить минимальный уровень шума системы охлаждения.Создание полностью бесшумного компьютера

Учитывая вышеизложенное, и имея определенные финансовые ограничения, было начато проектирование бесшумного компьютера. Очевидно, система охлаждения была выбрана жидкостная. На барахолке, по весьма сходной цене, был приобретен корпус с интегрированной системой охлаждения, Koolance PS2-901BW.

Система охлаждения включает в себя помпу, радиатор в верхней части корпуса, три низкооборотистых вентилятора GlacialTech GT80252BDL-2, блок термоконтроля и индикации.

Выбор блока питания оказался однозначен, только FSP ZEN 400 обладает полностью пассивной системой охлаждения, высоким КПД и достаточной мощностью. Несмотря на это, при тестировании на нагрузке в 300 Вт, радиатор БП разогрелся до 78 градусов. В связи с чем, было принято решение, установить на радиатор блока питания парочку имеющихся у меня водоблоков Zalman ZM-WB1, и проблема перегрева была решена.

Блок питания FSP Zen 400 с установленными водоблоками Zalman ZM-WB1

Материнская плата была выбрана Elitegroup P35T-A, бюджетное решение, тем не менее, собранная на чипсете, поддерживающий новые 45 нм процессоры на 1333 МГц шине и гигабитную сеть на чипе Intel 82566. С целью предотвращения перегрева в условиях отсутствия обдува, на северный мост был установлен водоблок Zalman ZM-NWB1, а на процессор Intel Core 2 Duo E7500 соответственно Zalman ZM-WB4 Plus.

Имеющийся на северном мосту радиатор был переставлен на южный мост, сменив там тонкую алюминиевую пластинку. Охлаждение стабилизатора напряжений мне показалось достаточным, но возможно, после установки четырехядерника придется ставить ватерблок и туда. Впрочем, к тому времени я надеюсь обзавестись материнской платой с интегрированной системой охлаждения, к примеру Foxconn BlackOps или ASUS Blitz . Поскольку Zalman ZM-GWB3850 найти в продаже не удалось, на видеокарту Sapphire HD 3870 был установлен ватерблок Zalman ZM-GWB2, а на микросхемы памяти и радиатор стабилизатора питания, были наклеены с помощью термоклея Алсил-5, дополнительные радиаторы.

C целью сделать систему полностью бесшумной, в компьютер установлен твердотельный жесткий диск Transcend 2,5 SSD SATA, размером 32 Гб.

Скорость чтения/записи 150/90 МБ/сек

В дальнейшем, по мере удешевления дисков, планируется покупка четырехканального кэширующего контроллера и сборка массива RAID0 на основе твердотельных накопителей.

Изюминкой данного технического решения является двухконтурная система охлаждения. Предстоящая перспектива рассеивать в комнате несколько сотен Ватт меня нисколько не радовала, как по причине затрат на бесшумную реализацию этого проекта, так и по причине предстоящей летней жары. В поисках эффективного решения, был использован мировой опыт. В частности, уже достаточно давно, стойки датацентров охлаждают водопроводной водой.

Для начала было необходимо понизить давление с 6 атмосфер в водопроводе, до уровня который способен выдержать водоблок. Надежды на то, что они выдержат давление, более чем в одну-две атмосферы не было, и на отвод холодной воды был установлен понижающий давление редуктор.

Для предотвращения засоров в тонких подающих трубках и каналах водоблока, после редуктора вода очищается фильтром тонкой очистки.

Для осуществления теплообмена между водопроводной водой и охлаждающей жидкостью в компьютере, был взят водоблок Zalman ZM-WB3 Gold на внутренний контур и полностью медный водоблок от Thermaltake Big Water на внешний контур. Они были соединены между собой через термоинтерфейс и образовали теплообменник для передачи тепла от внутреннего контура охлаждения к внешнему. В случае прекращения подачи холодной воды, по достижению устанавливаемого порога температуры теплоносителя, включаются три вентилятора штатной системы охлаждения.

Во внутреннем контуре циркулирует смесь из дистиллированной воды и автомобильной охлаждающей жидкости G11, соотношением 80 к 20, добавка антифриза не дает воде загнивать и защищает систему от коррозии. Так как счетчика воды у меня не предусмотрено, после выполнения функции охлаждения, проточная вода стекает в канализацию. При очень небольшом расходе воды, текущей тоненькой струйкой, температура воды в системном блоке не превышала 30 градусов! И это при полной бесшумности системы.

* — В этой полной тишине, если прислушиваться, можно услышать шум текущей воды и урчание помпы. Поэтому, сама помпа и корпус компьютера изнутри, были шумоизолированы материалами Noisebuster.

Для проверки эффективности системы охлаждения, использовались две конфигурации программного обеспечения.
Idle — загружен рабочий стол операционной системы Windows Vista Ultimate x64 SP1.
3D — выполняется тестовый пакет Futuremark 3Dmark Vantage.
В обоих режимах использовалась штатная система водяного охлаждения Koolance, без подключения к холодной воде.
Idle Water и 3D Water — в теплообменник внешнего контура подавалась холодная вода температурой около 17 градусов, вентиляторы штатной системы ошлаждения не работали.
Idle Air и 3D Air — использовалась штатная, однослотовая, система охлаждения видеокарты ATI Radeon HD 3870 и процессорный кулер Neon 775 производства GIGABYTE.
Теплоносителем в первых четырех тестах является вода внутреннего контура охлаждения, а в двух последних тестах — воздух внутри системного блока. Для получения стабильных результатов, все тесты выполнялись в течении часа, а показания о максимальной температуре снимались с помощью программы HWMonitor.

Из графика следует, что охлаждение водой значительно эффективнее, чем охлаждение воздухом. В частности, в системе охлаждаемой воздухом, во время простоя, зафиксированы параметры нагрева аналогичные нагруженной системы охлаждаемой водой! Система, охлаждаемая во время работы 3D теста воздухом, достаточно быстро прогрела воздух внутри системного блока до температуры выше 45 градусов. Неудивительно, что температура процессоров приблизилась к 80 градусам, а вентиляторы зашумели на полную мощность.

Бесшумный компьютер собран и работает

Цена вопроса и вопрос цены

Многие задают себе вопрос, какова цена тишины. Ниже приведена таблица, отражающая примерное удорожание компьютера с различными вариантами охлаждения. В качестве «эталона» была подсчитана стоимость типичного компьютера базовой конфигурации:

• Процессор Intel Core Duo E7200 — 3600р.
• Кулер GlacialTech Igloo 5062 — 250р
• Материнская плата Elitegroup P35T-A — 2050р
• Память 2×2 ГБ DDR2 PC6400 — 1900р
• Видеокарта Sapphire Radeon HD 3870 512 МБ — 4350р
• Жесткий диск 250 ГБ Seagate Barracuda 7200.10 SATA — 1400р
• DVD-RW NEC-7190 SATA — 700
• Корпус Delux DLC-Sh596 400 Вт — 2000р
• Дисковод FDD 3,5 TEAC — 150р
• Итого: 16400р

Охлаждение	Улучшенное воздушное	Бесшумное воздушное	Водяное	Бесшумное водяное
Компоненты	CPU Cooler Zalman CNPS9700Видеоплата HIS 3870 ICEQ3	Zalman TNN 300	Thermaltake Big Water 745ватерблоки Zalman NWB1 и GWB2	Zalman Reserator 2БП FSP ZEN 400
Удорожание	2300р 14%	14800р 90%	5000р 30%	10900р 65%

Для корректного подсчета, цена заменяемых компонент вычиталась из общей суммы, и графа удорожание содержит «чистую» сумму, на которую данная конфигурация становится дороже базовой.

Для интересующихся, привожу расчет удорожания описанной в статье системы:

• Корпус Koolance PS2-901BW Б/У — 1000р
• Ватерблок Zalman ZM-WB4 Plus — 700р
• Ватерблок Zalman ZM-NWB1 — 500р
• Ватерблок Zalman ZM-GWB1 — 500р
• Ватерблок Zalman ZM-NWB2 — 500р
• Ватерблок Thermaltake Big Water Б/У — 200р
• Трубка силиконовая 10 метров — 250р
• БП FSP ZEN 400 — 3700р
• Твердотельный жесткий диск 32 ГБ Transcend — 3100р
• Фильтр тонкой очистки воды — 300р
• Регулятор давления воды — 250р
• Шумоизолирующий материал Noisebuster — 350р

С зачетом корпуса и блока питания, сумма удорожания составляет 8250р или 50%, бесшумный жесткий диск прибавляет к этому еще 3200р (20%). Такова на настоящее время цена полной бесшумности компьютера.

Что дальше?

С целью экономии воды, возможно изготовление трехконтурной системы охлаждения, в которой теплообменник крепится непосредственно на трубу магистрали холодной воды, и жидкость этой, промежуточной системы, прокачивается отдельной помпой. Весьма интересна возможность расположить между первым и вторым контуром полупроводниковый холодильник на эффекте Пельтье.

Применение подобных, прогрессивных решений, позволяет достигнуть рекордной производительности при полном отсутствии шума.

В связи с вышеизложенным, непонятна низкая активность производителей комплектующих по оснащению материнских плат, видеокарт и блоков питания системами водяного охлаждения. Крайне необходимой является разработка штуцера, конструкция которого позволит подключать компоненты без риска разлива теплоносителя.

Как выбрать систему охлаждения для процессора

Давно уже прошли те времена, когда процессоры могли охлаждаться пассивно, без кулеров и даже радиаторов — современные процессоры, кроме разве что Pentium и Celeron J-линеек, требуют как минимум активного воздушного охлаждения, а как максимум — водяного. И что лучше для конкретных процессоров мы и рассмотрим в этой статье.

Тепловыделение процессоров

Это — самый важный параметр, на него в первую очередь стоит обращать внимание. Узнать тепловыделение (TDP) своего процессора Intel можно на сайте ark.intel.com, AMD — products.amd.com. Так же на большинстве кулеров указано, сколько ватт они смогут отвести, и эта цифра должна быть больше тепловыделения процессора.

Процессоры с тепловыделением до 35 Вт (Intel Core T-линейки или AMD Pro A-series)

Процессоры от Intel тут представляют по сути мобильные Intel Core — достаточно низкая родная частота, около 2.5-3 Ггц, и значительный Turbo Boost до 3.5-4 Ггц. В итоге такие процессоры хорошо подходят для компактных систем, где трудно сделать хорошее охлаждение, но нужна относительно неплохая производительность. У AMD же здесь представлены так называемые APU — то есть процессор с достаточно мощной встроенной графикой: идеальное решение для мультимедийного ПК. В обоих случаях тепловыделение не превышает 35 Вт, так что тут можно обойтись самым простым кулером с алюминиевым радиатором без всяких теплотрубок:

Процессоры с тепловыделением до 50 Вт (Intel Celeron и Pentium G-линеек, Core i3)

Это простые двухядерные процессоры, в некоторых из них активирована гиперпоточность. Частоты могут достигать 4 ГГц, однако даже в этом случае тепловыделение в 50 Вт для них сильно избыточно (не говоря уже о Celeron без гиперпоточности с частотой в 3 ГГц — там и 30 Вт заглаза). В итоге хватит такой же системы охлаждения, что и в предыдущем случае — простой алюминиевый радиатор и вентилятор.

Процессоры с тепловыделением до 65 Вт (Intel Core i5 и i7, AMD Ryzen без индекса X)

Процессоры от Intel здесь все четырехядерные, некоторые с гиперпоточностью. Частоты могут достигать 4 Ггц, но разгона нет. В итоге 65 Вт — разумная для них цифра, и даже под стрессовой нагрузкой тепловыделение вряд ли будет выше. В случае с AMD все несколько лучше — процессоры имеют вплоть до 8 ядер, но вот частоты низкие, 3-3.5 Ггц, поэтому такие процессоры укладываются в теплопакет в 65 Вт. Однако у них возможен разгон, поэтому если он вас интересует — смотрите пункт с разогнанными процессорами. 

В итоге для таких процессоров обычный радиатор с простеньким вентилятором уже не подойдет — имеет смысл брать башенный кулер с 1-2 теплотрубками и 72-90 мм кулером, на подобие такого:

Процессоры с тепловыделением до 95 Вт (Intel Core i5 и i7 с индексом K, AMD Ryzen с индексом X)

Эти процессоры считаются топом пользовательского сегмента — в случае с Intel родные частоты могут достигать аж 4.5 Ггц, в случае с AMD — до 4 Ггц. Увы — в современных реалиях увеличение частоты выше 3.5-4 Ггц приводит к лавинообразному росту тепловыделения, поэтому на стоковых частотах тот же i7-7700K быстрее i7-7700 всего на 10%, когда разница в тепловыделение составляет 30 Вт — почти половина теплопакета i7-7700! 

В итоге, если вы берете такие процессоры и не будете их разгонять, то нужно брать уже простые представители супер-кулеров, с 3-4 медными теплотрубками и 90-120 мм вертушкой:

Процессоры с тепловыделением до 200 Вт (разогнанные процессоры, или линейки Intel Core i7 и i9 X-серии, AMR Ryzen Threadripper)

Как я уже сказал выше — каждая сотня мегагерц выше 4 ГГц дается с боем, и в итоге i7-7700K на частоте в 5 Ггц может иметь тепловыделение аж в 150-170 Вт. Тепловыделение AMD Ryzen 7 под разгоном до 4-4.2 Ггц на все ядра может даже перейти за психологическую планку в 200 Вт. Сюда же можно отнести процессоры X-линеек от Intel (6-18ядерные процессоры) и 16ядерные процессоры от AMD — они имеют тепловыделение порядка 150 Вт.

В итоге для таких процессоров требуется или топовый супер-кулер на подобие такого:

Или уже система водяного охлаждения, причем желательно с двумя кулерами.

Нюансы выбора кулера

Итак, с тепловыделением и внешним видом кулера разобрались, однако остались некоторые важные нюансы:

• Высота кулера: если вы берете башенный кулер, то смотрите, чтобы он влез в корпус. В противном случае он просто не даст крышке закрыться.
• Габариты кулера: супер-кулеры могут быть настолько велики, что будут перекрывать первые слоты ОЗУ и разъем PCI, поэтому или берите кулер другой формы, или берите такую материнскую плату, где слоты ОЗУ далеко от сокета, а первый разъем PCI имеет скорость х1.
• Шум кулера: одинаковые с виду кулеры могут шуметь абсолютно по-разному, так что если вам важна тишина — стоит посмотреть обзоры и узнать, насколько сильно шумит тот или иной кулер.
• Совместимость кулера с сокетом: пожалуй самая банальная вещь, но о ней забывают — кулер должен иметь крепление под сокет вашего процессора, иначе придется колхозить крепление самому, что не всегда удается сделать.
• Вес кулера: зачастую вес супер-кулеров превышает килограмм — такая нагрузка может вызвать прогиб и выход из строя материнской платы. Так что если у вас тяжелый кулер — задумайтесь над тем, что его нужно дополнительно прикрепить к корпусу, дабы снизить нагрузку на материнскую плату.
• Место под радиатор СВО: если вы хотите взять себе систему водяного охлаждения, то удостоверьтесь в том, что на корпусе есть для нее место.
• Использование жидкого металла: если вы решили использовать жидкий металл как термоинтерфейс, то выбирайте кулер с основанием, сделанным не из алюминия (иначе оно будет коррозировать). Так же жидкий металл проводит ток — следите за тем, чтобы он не попал на материнскую плату.

Как видите — ничего сложного нет, и при выполнении всех условий вы без труда подберете себе хороший кулер.