Как сделать своими руками принудительное охлаждение

Принудительное воздушное охлаждение электроники. Матчасть. Воздушное сопротивление РЭА

Принудительное охлаждение электроники это часто применяемая практика. У вас есть мощный элемент на плате? Нет проблем! Поставьте радиатор побольше, да вентилятор помощнее и вот вам решение вашей задачи. Но оказывается не все так просто. Мало того, что мощные вентиляторы создают высокий уровень шума, так ведь и у самого электронного устройства есть сопротивление воздушному потоку. Здесь не работает правило «больше, значит лучше». Почему, будет рассказано в этой статье. Кроме того, на самые крутые из вентиляторов, которые ввозятся из-за рубежа, нужно получать лицензию на импорт.

Постановка проблемы

Скажем, вы нашли мощный вентилятор постоянного тока с объемным расходом воздуха порядка 30фт3\мин. Вашей радости нет предела, ведь чем больше расход воздуха, тем больше скорость потока воздуха внутри устройства, что в свою очередь дает возможность лучше охладить элементы. Однако 30фт3\мин – это тот расход воздуха, который мы бы получили, если бы на пути потока воздуха не было никаких воздушных сопротивлений, что, скорее всего, не реалистично.

Наверняка вы видели такие (Рис.1) кривые в даташитах на вентиляторы (если вы, конечно, когда-нибудь заглядывали в них. Дует и дует). Попробую объяснить ее значение. По оси ординат отложен гидравлический напор (hydraulic heads в англ. литературе) в мм (или чаще в дюймах) водяного столба, а по оси абсцисс — поток в кубофутах в минуту. Максимальное значение давления можно получить, если закрыть, скажем, ладонью, вентилятор. В этом случае потока воздуха не будет, а вся энергия пойдет на создание давления. Если препятствий воздушному потоку нет, то у нас разовьется максимальный объемный расход, что есть хорошо.

Рис. 1. Типичная кривая производительности вентилятора PMD1204PQB1-A.(2).U.GN.

Реальность же обычно такова, что система имеет конечное воздушное сопротивление и нужно выбрать точку на кривой, чтобы получить реальное значение объемного расхода. Зависимость в системе имеет квадратичный вид.

R – общее воздушное сопротивление системы. G – объемный расход воздуха. Сопротивление обычно складывается из потерь на взаимодействие воздушного потока с печатной платой, корпусом, входными и выходными отверстиями, различными расширениями и сужениями в корпусе. Для всех для таких элементов в специальной литературе имеются приближенные формулы для расчета сопротивления.

Рис. 2. Кривая производительности вентилятора и сопротивление системы.

Способы включения вентиляторов

Часто, для охлаждения системы используются несколько вентиляторов. Есть разница в том, как вы собираетесь их поставить – параллельно или последовательно. Параллельно – это когда вы ставите два вентилятора рядом, а последовательно – это два вентилятора друг за другом. Последовательная установка увеличивает статическое давление и больше подходит к системам с высоким внутренним сопротивлением (например, когда у вас очень плотная установка элементов в корпусе и вентиляционная перфорация не впечатляет)(Рис.3), а параллельная )(Рис.4), наоборот, для систем с низким сопротивлением воздушному потоку и используется для увеличения массового расхода.

Рис. 3. Включение вентиляторов последовательно

Рис. 4. Включение вентиляторов параллельно

На графике (Рис. 4) видно, что при установке в параллель мы увеличиваем объемный расход, чтобы получить конечный результат мы просто должны прибавить к объемному расходу первого вентилятора объемный расход второго и перестроить график. Ситуация для последовательного включения та же самая, но тут мы складываем давления. Хочу отметить, что лучше использовать два одинаковых вентилятора (особенно в случае с последовательном включении). В противном случае, вы можете столкнуться с неприятными явлениями, например с тем, что воздух у вас пойдет в обратную сторону. Замечу, что использование дополнительных вентиляторов не приведет к N-кратной производительности системы охлаждения.

Как описать воздушное сопротивление электронного устройства

Для характеристики отклика устройства на воздушный поток можно воспользоваться аналогией с электрической цепью (тут применяется метод аналогий). Воздушное сопротивление – электрическое сопротивление. Воздушный поток – электрический ток. Падение напряжения – потери в давлении. Есть еще емкости и индуктивности, но они нам не нужны в данном случае. Поэтому для того, чтобы описать систему, нужно выделить отдельные части, которые оказывают существенное влияние на поток воздуха, записать для каждой выражение воздушного сопротивления. Они достаточно просты. Затем, записывается цепь сопротивлений воздушного потока, ищется общее сопротивление и, наконец, строится характеристическая кривая вашего устройства. Этим мы и займемся на основе примера. Но для начала я приведу основные составные элементы, на которые можно разложить ваше устройство, и записать для них воздушные сопротивления.

На следующем рисунке представлено выражение для перфорированной стенки. Или просто для отверстия. Можно описывать входные вентиляционные стенки.

Рис. 5. Перфорированная стенка и выражение для нее.

Часто, в устройстве есть отсеки с разными объемами. Так вот, да, они тоже имеют воздушное сопротивление.

Рис. 6. Расширение объема.

Резкий поворот.

Рис. 7. Поворот.

Взаимодействие между двумя поверхностями будь то ПП или поверхность корпуса.

Рис. 8. Трение

Возникает вопрос, а как нам описать воздушное сопротивление ПП с расположенными на ней элементами? Неужели плату нужно описывать подробно, разбивая ее на подэлементы? Нет, не нужно. В нашем случае умными людьми было проделано множество опытов, расчетов и моделирования. В принципе, все платы можно свести к тому или иному типовому случаю с точки зрения обтекаемости воздухом. Для каждого из них существует более или менее точная эмпирическая формула для расчета. В следующей таблице показаны эти формулы для различных конфигураций и расположений ПП внутри корпуса. Нам нужен случай (a) – одиночная ПП.

Пример расчета

Для примера запишем воздушное сопротивление для следующего корпуса с расположенной в ней ПП.

Рис. 9. Пример устройства, для которого был произведен расчет.

В данном случае присутствуют следующие воздушные сопротивления: входная перфорация, расширение на выходе вентилятора, сопротивление ПП, сопротивление между ПП и верхней крышкой корпуса, сопротивление выходной перфорации. Все эти сопротивления записываются последовательно, и тут нет ничего сложного. Расчет приведен в приложенном файле MathCAD, поэтому кому надо, может заглянуть и воспользоваться наработками. Вам нужно использовать свои геометрические размеры элементов, перфорации. Кроме того в этом файле приводится расчет воздушного сопротивления радиаторов, которые установлены на ЦП1 и ЦП2. Здесь я не привожу их расчет. Все расчеты взяты из книги Gordon N. Elison Thermal Calculations for Electronics.
Приведу получившиеся результаты. На графике (Рис. 9) показано красным воздушное сопротивление и включение дополнительного вентилятора последовательно, а на рисунке 10, параллельно.

Рис. 9. Результаты расчета для включенных последовательно вентиляторов

Рис. 10. Результаты расчета для включенных параллельно вентиляторов

Система получилось с низким воздушным сопротивлением, следовательно больший эффект даст параллельное включение вентиляторов. Теперь, зная параметры системы можно приступать к расчету теплового режима Вашего электронного устройства. Как это сделать при помощи инженерных приближений описано здесь, а также подтверждение результата здесь при помощи моделирования в Autodesk CFD.

Данная статья была написана при помощи книги Gordon N. Elison Thermal Calculations for Electronics.

Источник

Очень тихая и эффективная система водяного охлаждения. Делаем своими руками

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей и автор в награду получает материнскую плату MSI 865PE Neo2-FIS2R.

Прошло больше года с тех пор, как я собрал свою первую законченную систему водяного охлаждения на базе готового комплекта (смотри статью). Месяц спустя (на новой платформе) систему значительно модернизировал – в контур охлаждения включил северный мост и видеокарту, а также заменил процессорный ватерблок. Причём все эти ватерблоки изготовил сам. Несмотря на то, что основные элементы системного блока были достаточно жаркими: процессор Athlon Thoroughbred-B1700+@ 2800+ с напряжением питания ядра 1.85В, разогнанная видеокарта GeForse 4 Ti 4600 и северный мост с элементом Пельтье, система с честью прошла испытание южной летней жарой. Даже при температуре воздуха в комнате 32 градуса температура ядра процессора не превышала 55 градусов.

Когда возникла необходимость во втором компьютере, то собирался он, в основном, из того, что осталось от предыдущих модернизаций. К сожалению, оставшийся корпус – минибашня. Но, поскольку в неё нормальный воздушный кулер не лез никаким боком, то пришлось сделать это.

реклама

Всё, казалось бы, ничего, если бы не одно немаловажное обстоятельство – привыкнув единожды к тихому компьютеру с водяным охлаждением, в дальнейшем от этой привычки отказаться просто невозможно. Так и возникло желание: создать тихую и при этом эффективную систему водяного охлаждения.

Почему же всё-таки водяного? Тому есть достаточно причин. Поскольку в любой системе охлаждения оконечным (собственно теплоотводящим) устройством является воздушный радиатор с вентилятором, то шумовые параметры системы определяются величиной и, главное, скоростью воздушного потока, обдувающего рёбра (пластины, штыри и т.д.) радиатора. И чем большую тепловую мощность необходимо отвести при одинаковом уровне шума, тем больший размер радиатора и вентилятора необходим.

Яркий тому пример – кулер Zalman CNPSA-Cu — лучший из доступных (и не только из доступных — он имеет правильную конструкцию): размеры – 109х62х109мм; масса – 770г; вентилятор – 92мм; площадь пластин – 3170 квадратных сантиметров; обороты, уровень шума и тепловое сопротивление в тихом и нормальном режимах соответственно: 1350 и 2400 об/мин; 20 и 25 дБ (при разгоне, кстати, тихий режим недопустим, а 25 и даже 20дБ — это ещё не очень тихо) и 0.27 и 0.2К/Вт. Запомним эти цифры, в дальнейшем они нам пригодятся. И не следует думать, что этот, и ему подобные кулеры, необходимы только для новейших процессоров с тепловыделением до 90 – 100Вт.

У народного Thoroughbred-B 1700+ @ 2800+ при напряжении ядра 1.85В (типичное напряжение при разгоне) тепловыделение очень даже немаленькое.

Кулер с вентилятором 120х120мм трудно себе даже представить, и вероятно, такой и не появится. Что же касается кулеров на тепловых трубах – то здесь та же беда: они хотя и эффективнее чисто воздушных (ненамного, процентов эдак на 15 – 20), но требования к радиатору и вентилятору для них те же. Итак, из всего многообразия кулеров остаётся один – кулер не базе водяного (жидкостного) охлаждения – ватеркулер.

Чем же оно (водяное охлаждение) так хорошо:

• оно позволяет отвести достаточное количество теплоты от всех наиболее в этом нуждающихся элементов и не просто отвести, а за пределы корпуса;
• оно принципиально гибкое: даже при использовании покупного комплекта, мы имеем достаточное количество вариантов установки в конкретный корпус;
• главное: практически все элементы системы можно изготовить своими руками, а это и спортивно, и, при положительном исходе, позволит получить огромное моральное удовлетворение;
• и, наконец, самое главное: размеры радиатора практически неограничены, что позволяет использовать вентилятор больших размеров на предельно низких оборотах – залог минимального шума.

Теперь перехожу к той части статьи, где приводятся описания реальных конструкций и способов их изготовления. Себе я поставил цель – максимально подробно рассказать обо всём: а вдруг у кого-нибудь возникнет желание сотворить нечто подобное. При этом возникла одна трудность – для доходчивого изложения собственно процессов изготовления элементов необходимо писать так, как принято в технологических инструкциях, а это сделало бы статью абсолютно нечитабельной. Поэтому описательная часть статьи большинству читающих покажется эдаким стилистическим уродцем (что есть, то есть – самому не нравится), но всё же советую — набраться терпения и дочитать до конца.

реклама

Он, пожалуй, самый главный в системе. Потому что:

• на его долю приходится максимум выделяемой теплоты;
• у него самая маленькая площадь контактирования с тепловыделяющим элементом;
• конструктивно он достаточно сложен и наиболее трудоёмок при изготовлении (как правило, это фрезерованные конструкции из алюминия или меди с непростой герметизацией).

Но не всё так безнадёжно. Попробуем осмысленно подойти к разработке процессорного ватерблока, но не абстрактного (или идеализированного), а такого, который можно изготовить своими руками. Для этого сам процесс разработки разобьем на этапы:

Этап первый: выбор материала.

Здесь, я думаю, вариантов нет – это медь, причём медь листовая: это и не очень дорого, это эффективно, и, наконец, сборку можно вести самым доступным способом – пайкой.

Второй этап: выбор размеров.

Для минимизации теплового сопротивления основания его размер не имеет смысла делать больше чем 70х70мм, а толщину более 4 – 5 мм.

Этап третий: выбор внутренней конструкции, удовлетворяющей ряду основополагающих требований:

1. поскольку теплообмен происходит в тонком пограничном слое жидкости (толщина не более 1мм), то эффективная площадь контактирования жидкости с внутренней конструкцией ватерблока должна быть достаточно большой;
2. геометрия этой конструкции должна быть такой, чтобы к любой её точке подводимая извне теплота приходила с наименьшими потерями;
3. жидкость должна эффективно омывать все элементы конструкции;
4. общее гидравлическое сопротивление ватерблока должно быть небольшим.

Какие же наиболее распространённые конструкции мы имеем на сей момент:

• фрезерованные в толстом металле каналы различных форм змейки, спирали и т.д.;
• различной формы выступы и стержни на толстом основании.

Чем же нехороши фрезерованные каналы? А тем, что они имеют достаточно большую длину и сечение, что противоречит пунктам требований 1 и 4. Чем плохи выступы и стержни – не выполняются пункты 1 и 3.

Ватерблоки от известных производителей имеют эффективно работающие патентованные структуры и, если это не рекламные уловки, то подробнее узнать, а тем более воспроизвести подобное, не представляется возможным.

Итак, попытаемся изготовить ватерблок, конструкция которого соответствует предъявленным требованиям. Сразу предупреждаю, в статье вы не найдёте чертежей – их не было и при изготовлении, но для лучшего понимания того, что происходило при реальном изготовлении элементов системы, приведу достаточное количество фотографий и пояснений.

реклама

Конструкция и внешний вид.

Основание представляет собой П-образную деталь из меди толщиной 2мм и имеет размеры 64х64 мм. Рабочая структура представляет собой два слоя медных тонкостенных трубок, имеющих внутренний диаметр 2мм и длину 35мм. Всего трубок тридцать две. Крышка из миллиметровой латуни находится на расстоянии одного миллиметра от верхнего слоя трубок. Входной и выходной патрубки изготовлены из медной трубки диаметром 8мм. Толщина основания увеличена до 4мм напайкой дополнительной медной пластины толщиной 2мм.

Сборку производим следующим образом (аналогично собираем ватерблоки видеокарты и северного моста):

реклама

• трубки, внутреннюю поверхность основания предварительно облуживаем припоем ПОС-61 (если мощности паяльника не хватит, то перед облуживанием прогреваем детали до температуры 80 – 90 градусов);
• трубки, в соответствии с рис. 3 укладываем на основание;
• эту промежуточную сборку помещаем на печь (размер плиты 50х50мм, мощность 80 – 100Вт: можно использовать старый утюг с терморегулятором, имеющий температуру башмака 180 — 200 градусов);

печь разогреваем до температуры 180 – 200 градусов, по мере расплавления припоя добавляем небольшие порции пастообразного флюса (перед этим необходимо выставить поверхность плиты горизонтально, иначе конструкция после расплавления припоя поплывёт);

выключаем печь, даём конструкции остыть;

тщательно любым растворителем отмываем остатки флюса;

облуживаем места будущих швов на основании крышке и патрубках, удаляем остатки флюса;

собираем конструкцию в целом и опять помещаем на печь (в процессе расплавления припоя внимательно следим за состоянием швов: если где-то есть непропаи, то добавляем небольшими порциями припой и флюс – на кончике спички);

выключаем печь и после остывания промываем внутреннюю полость ватерблока любым растворителем.

Ватерблок собран, теперь необходимо внимательно просматриваем швы и проверяем их на герметичность.

Осталось проверить конструкцию на соответствие пунктам требований:

реклама

• пункт 1 выполнен: площадь контактирующей с жидкостью поверхности около100 квадратных сантиметров и практически весь внутренний объём ватерблока состоит из пограничного слоя;
• пункт 2 выполнен: тепловое сопротивление для подводимой теплоты незначительно – два яруса спаянных медных трубок составляют практически монолит с основанием (площадь около 20 квадратных сантиметров, что с лихвой компенсирует меньшую, чем у меди теплопроводность припоя);
• пункт 3 выполнен: трапецеидальное расположение пакета трубок, и диагональное расположение патрубков выравнивают линии тока жидкости;
• пункт 4 выполнен: сечение рабочей области превышает 100 квадратных миллиметров, сечение шланга с внутренним диаметром 6мм – 28 квадратных миллиметров, шланга диаметром 8мм – 50.

Речь пойдёт о ватерблоках для видеокарт среднего класса, потому, что для видеокарт высшего класса подойдёт процессорный с боковым расположением патрубков.

Итак, уровень мощности графического процессора приблизительно в два раза меньше, чем у главного: 25 – 35Вт. Площадь теплового контакта в несколько раз больше. Поэтому особых проблем в отборе теплоты нет. Единственный нюанс – в вертикальных системных блоках расположение видеокарт таково, что основание ватерблока оказывается вверху, а это при реальных небольших скоростях тока жидкости может привести к образованию воздушной пробки как раз в зоне отбора теплоты. Поэтому на внутреннюю поверхность основания необходимо напаять медную деталь толщиной 3 – 5мм с более или менее развитой поверхностью.

реклама

Ватерблоки северного моста

Здесь проблем никаких. Отобрать 5 – 10Вт может любая медная (или имеющая медное основание) коробочка.

реклама

Это, пожалуй, единственный элемент, не считая помпы и шлангов, который практически всегда берётся готовым. Либо специализированный фирменный (лично я никогда не встречал в Краснодарских компьютерных салонах продающихся отдельно элементов систем жидкостного охлаждения), либо какое-нибудь холодильно-компрессорное или автомобильное чудо, имеющее к тому же запредельную стоимость и непомерно большие размеры. Конструкции типа: медный змеевик в аквариуме изначально отметаются.

Итак, широко распространённое мнение: изготовить своими руками малогабаритный и, к тому же, эффективный радиатор просто невозможно. Попытаемся опровергнуть это заблуждение.

В обычном понимании радиатор (типа радиатора автомобильной печки) собственными руками изготовить невозможно. Действительно, так оно и есть на самом деле. Штампованные пластины, тянутый профиль, групповая пайка в защитной газовой среде и т.д. Но ведь свет клином не сошёлся именно на такой конструкции. Какую же конструкцию можно изготовить своими руками?

Общие требования, вытекающие из того, что радиатор, как оконечное устройство в системе охлаждения должен утилизировать всю собранную с элементов тепловую мощность:

реклама

• общий уровень тепловой мощности не менее 120 – 135Вт: 80 – 90Вт процессорных; 25 – 35 графического процессора, 5 – 10 северного моста и порядка 10Вт выделяемых в охлаждающую жидкость помпой;
• конструкция должна быть такой, чтобы без проблем размещалась в минибашне и не выступала за её габариты.

Заготовку деталей и сбоку будем производить в следующем порядке:

облуживаем легкоплавким припоем (в нашем случае сплавом Розе) четыре тонкостенные медные трубки с внутренним диаметром 3мм, длиной 160 – 170мм и готовим три мотка по шесть метров отожженного на любом открытом огне медного обмоточного провода диаметром 1,2мм;

изготавливаем из любого прочного листового материала толщиной 4мм оправку шириной 45 – 50мм, длиной около 200мм, запиливаем продольные кромки до радиуса 2мм, сверлим два технологических отверстия для фиксации концов проволоки, зажимаем оправку в тисках, заводим конец проволоки к ближнее к тискам технологическое отверстие и с большим натяжением наматываем её виток к витку, пропуская проволоку через сложенный пополам кусочек мелкой наждачной бумаги на текстильной основе (одновременно происходит зачистка и выпрямление проволоки);

вышеописанную операцию повторяем троекратно, в результате имеем три плоские спирали;

производим на ровной поверхности стола сборку трубок и спиралей, затем за крайние трубки с помощью тонкой проволоки растягиваем конструкцию внутри рамки из реек с внутренним размером примерно 250х250мм (сей ответственный момент остался, к сожалению, незадокументированным);

пайку производим сплавом Розе (сначала центральные трубки, затем боковые), используя низкотемпературный флюс (например, четырёхпроцентный водный раствор гидразина солянокислого) термопистолетом с плоской самодельной насадкой;

из десятимиллиметровой медной трубки делаем входной и выходной коллекторы, термопистолетом припаиваем их уже припоем ПОС-61, а затем тем же припоем припаиваем патрубки.

Итак, что же мы имеем:

• рабочая поверхность радиатора (решётка) для охлаждающего воздушного потока – около 600 квадратных сантиметров (соответствует обычному игольчатому радиатору с числом игл – 600. диаметром – 1.2мм, длиной 20мм и основанием с идеальной теплопроводностью), для воды – чуть больше 50;
• так как на каждую иглу приходится примерно 0.15 – 0.17Вт тепловой мощности, то вся поверхность радиатора имеет примерно равную температуру и работает одинаково эффективно;
• благодаря большой площади контакта теплота из рабочей жидкости передаётся решётке практически без потерь;
• суммарное сечение жидкостного канала составляет 36 квадратных миллиметров, что в точности соответствует сечению шланга с внутренним диаметром 6мм.

По большому счёту и поверхность решётки, и сечение жидкостного канала маловаты, но так даже интересней – что есть, то и будем пользовать. Вентилятор размером 120х120мм с резисторным регулятором оборотов перекочевал с боковой стенки. Решётка и пылевой фильтр остались на своём месте. Лично я предпочитаю вентилятор Thermaltake TT 12025A-1B1S: — и стоит всего около100р, и предельно тихий на пониженных оборотах.

3. Помпа, расширительный бачок и шланг

Выбор этих элементов системы простой: достаточно обеспечить в системе (с учётом перепада высот порядка 0.4 — 0.5м, внутреннем диаметре шланга 6 – 8мм и имеющемся в реальной конструкции гидравлическом сопротивлении) скорость циркуляции рабочей жидкости 1 – 2л/мин.

Итак, что же есть в наличии.

• Китайская двухсотрублёвая аквариумная помпа LifeTech: производительность 360л/мин; максимальная высота столба воды 0.5м; напряжение питания 230В и потребляемая мощность 7.5 – 8.5Вт. Параметры на грани фола.
• Поливинилхлоридный шланг с внутренним диаметром 6мм – лучше бы силиконовый с внутренним диаметром 8мм.
• Расширительный бачок – пластиковая банка из-под чая объёмом примерно 0.7л с плотно закрывающейся винтовой крышкой. Устраивает вполне.

Проходные патрубки для шлангов и провода питания делаем из отрезков медной или латунной трубки подходящего диаметра или как-то иначе (в моей конструкции они сделаны из байонетных приборных коаксиальных переходов гнездо – гнездо). Для минимизации шума помпы и вибрации помпу подвешиваем на выходном шланге и сетевом проводе. Заливную пробку, при использовании банки с закручивающейся крышкой, делать не имеет смысла.

5. Сборка системы

Первым делом удаляем ненужные теперь кулеры видеокарты, северного моста и бловер видеокарты.

Устанавливаем на видеоплату и с помощью прижимной профильной планки закрепляем ватерблок.

Снимаем верхнюю крышку системного блока, вырезаем в ней квадратное отверстие 130х130мм на её внутренней поверхности закрепляем радиатор.

Ставим крышку на своё место.

Устанавливаем на свои места ватерблоки процессора и северного моста, собираем и заправляем дистиллированной водой систему, производим контрольное включение и смотрим температуру ядра процессора (пока без вентилятора, благо тепловая инерция позволяет проделывать это в течение 5 – 10 минут). Система работает.

Снимаем с боковой стенки и с помощью пористых прокладок треугольной формы и двухстороннего эластичного скотча приклеиваем вентилятор прямо к решётке вентилятора.

Теперь осталось установить рабочее реле помпы. Располагаем его внутри блока питания. Реле можно использовать любое, способное коммутировать напряжение 220В и ток 50 -100мА, рабочее напряжение в пределах имеющихся внутри блока питания напряжений: от 3.3 и до 24В (как относительно общего провода, так и подвешенные в любых комбинациях).

Устанавливаем на место блок питания.

Закрываем декоративной решёткой отверстие в верхней крышке, устанавливаем на место боковую крышку, отходим на пару метров и любуемся творением своих рук.

6.Тестирование системы и оценка полезности проделанной работы

Температура окружающего воздуха плюс 23 градуса. Система находится в состоянии термодинамического равновесия (момент времени – примерно 30 минут после включения). Температура ядра процессора 48 градусов. Обороты вентилятора около 700 об/мин – минимальная скорость (напряжение около пяти вольт). Тестировать будем реальный закрытый компьютер.

• корпус – минибашня с блоком питания 300Вт;
• системная плата – Soltek 75DRV5 KT333;
• процессор – Thoroughbred-B 1700+@2400+: FSB 166Мгц, к=12, напряжение ядра 1,725В, минимальная мощность 69Вт, максимальная (при стопроцентной загрузке) 76Вт;
• термоинтерфейс – КПТ-8;
• память – 512MB PC 2700 Samsung: FSB166Мгц, режим работы синхронный;
• видеокарта – ASUSTeK V8420TD: GeForse 4 Ti 4200 250/445@300/540;
• жёсткий диск, комбопривод, звуковая и сетевая карты.

Первым делом, проверяем отзывчивость системы охлаждения на изменение оборотов вентилятора: выставляем максимальные обороты (12В, 2000об/мин), ждем 10 минут – температура падает всего на один градус – весьма симптоматично: эффективность радиатора является слабым звеном в системе. Этого и следовало ожидать, достаточно сопоставить геометрические параметры нашего радиатора с радиатором кулера Zalman CNPS-7000A-Cu. Но не стоит отчаиваться, радиатор – радиатором, а как себя поведёт система в целом? Ведь кроме процессора охлаждаются ещё и графический процессор, северный мост, да и помпа примерно 8Вт тепловой мощности подбрасывает в систему.

Общее тепловое тестирование будем проводить (как обычно) Сандрой 2004. Запускаем Burn – 30 циклов арифметического и мультимедийного теста со стопроцентной загрузкой процессора (загрузка графического процессора – дополнительные несколько ватт на фоне общей тепловой мощности в системе — около 120Вт, роли не играет). После десятого цикла температуры остаются неизменными до конца теста;

рис. 22, где: оранжевая линия температура ядра, красная – температура процессорного ватерблока.

Итак, проанализируем полученные результаты. Температура перегрева над температурой окружающей среды — 30 градусов, т.е. общее тепловое сопротивление системы составило 0.25К/Вт. Плохо это или хорошо? Конечно же, хорошо. Сравним его с тепловым сопротивлением упомянутого выше Zalmanа в нормальном режиме работы вентилятора – 0.2 и 0.27К/Вт в тихом режиме. Казалось бы хуже, чем у Zalmanа в нормальном режиме, но к его тепловым сопротивлениям нужно добавить, по крайней мере, ещё 0.1К/Вт процессора и термоинтерфейса.

Наша система имеет недостаточно мощную помпу, шланги малого сечения и не очень эффективный, вследствие малого размера решётки и меньшего, чем нужно сечения жидкостных каналов, радиатор. Вентилятор работает на скорости 700об/мин. И при всём при этом оказывается эффективней самого крутого воздушного кулера.

Теперь о самом главном – о шуме. Впервые, со времен компьютеров на процессорах 486i, компьютер стал действительно очень тихим. Напомню, что в системном блоке всего один вентилятор, второй, в блоке питания, работает от пяти вольт и его шум запредельно низкий. Теперь главным источником шума, хотя и очень слабого, стал, как и в старые времена, чирикающий при позиционировании головок винчестер.

Но это ещё не всё – видеокарта с родными частотами 250/445Мгц, разгоняемая при воздушном охлаждении и только при использовании дополнительного бловера до частот 270/540Мгц, теперь спокойно взяла рубеж 300/540Мгц.

7. Выводы и рекомендации

Всё получилось, в общем, так, как и было задумано. Но систему можно сделать ещё более эффективной и снизить температуру градусов эдак на пять. Для этого необходимо:

• использовать более мощную помпу (700 – 1000л/мин с высотой рабочего столба воды не менее 0.8м);
• использовать шланг с внутренним сечением 8 квадратных миллиметров;
• для радиатора использовать трубки с внутренним диаметром 4,5мм – такие продаются в магазинах, торгующих комплектующими для холодильных агрегатов;
• и, если уж очень захочется, то радиатор можно сделать размером с верхнюю крышку;
• пылевой фильтр на боковой стенке теперь не ограничен ни в форме, ни в размерах.

И, наконец, для любителей считать деньги: помпа, плюс вентилятор, плюс медные трубки, плюс обмоточный провод — всё это меньше четырёхсот рублей. Плюс к этому — неделю или две (это уж как получится) работы по вечерам.

Анатолий Лысенко aka Haggard. Краснодар

Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Источник