Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Водные процедуры

Архив
автор : Сергей Бучин   15.08.2003

Между двумя крайностями, экстремальными и привычными системами охлаждения, есть середина — водяное охлаждение. Эти установки не способны остудить процессор ниже температуры окружающей среды, однако все равно более эффективны, нежели воздушное охлаждение.

Между двумя крайностями, экстремальными и привычными системами охлаждения, есть середина — водяное охлаждение. Эти установки (по крайней мере, модели с замкнутым циклом, то есть не подключенные к водопроводу, а гоняющие внутри себя один и тот же объем воды) не способны остудить процессор ниже температуры окружающей среды, однако все равно более эффективны, нежели воздушное охлаждение.

В простейшем случае такая система состоит из:
- ватерблока, являющегося, собственно, теплообменником «процессор — вода»,
- насоса, перегоняющего воду через всю систему,
- расширительного бачка — резервуара,
- радиатора (возможно, оснащенного активным воздушным охлаждением), который горячую воду превращает в холодную.

Как видите, ничего сложного. По сути, такая система выступает посредником между процессором и воздушной системой охлаждения, однако эффективность этого «посредника» может быть очень и очень высока, во-первых, благодаря хорошим «охлаждающим» свойствам воды (имеются в виду, конечно же, ее теплофизические свойства, такие как теплоемкость, а также особенности теплообмена при обтекании чего-либо водой, однако у меня нет никакого желания перегружать статью терминами из области тепломассообмена), а во-вторых, потому, что радиатор отдален от процессора и практически не ограничен в весе и размере.

Не так давно на российский рынок стали-таки просачиваться серийные системы водяного охлаждения с замкнутым циклом стоимостью меньше 150 долларов. Пока таких систем всего две. Первой стала 3R System Poseidon WCL-02, произведенная корейской компанией 3R System (3rsystem.co.kr), а затем и известная своими кулерами компания Thermaltake (www.thermaltake.com) предложила собственное решение — систему Aquarius II Liquid Cooling

3R System Poseidon WCL-02

Poseidon WCL-02 состоит всего из четырех элементов. Самый важный элемент, который, будучи выполнен неграмотно, может свести на нет эффективность всей системы, — ватерблок. Он полностью алюминиевый, изготовлен прессованием и предназначен для установки на процессоры Socket A или Socket 370. Конечно, лучше, чтобы он был медным — все же теплопроводность у меди выше…

Качество обработки основания нареканий не вызывает. Однако внешний вид — не главное в ватерблоке. Гораздо важнее внутреннее устройство: вода омывает множество длинных и тонких стержней, благодаря чему многократно увеличивается площадь поверхности теплообмена.

Ватерблок крепится к процессору посредством разборной клипсы, которая опирается сразу на три лапки. Правда, клипса довольно жесткая, и повредить процессор при установке или снятии блока — раз плюнуть, так что будьте аккуратнее. Кроме того, запаситесь термопастой — в поставку она не входит.

В комплект входит также адаптер для установки блока на Socket 478, однако к нему почему-то не прилагается никакого крепления — придется или делать свои клипсы, или дорабатывать адаптер с помощью напильника под стандартную рамку от боксового кулера. Это, во-первых, потеря времени, а во-вторых, денег, потому что первое крепление вы обязательно сломаете.

Второй теплообменник — воздушно-водяной — поначалу производит куда лучшее впечатление. Внешне он похож на автомобильный радиатор, да и конструктивно практически его повторяет. Между двумя крупными (диаметр каждой — около 20 мм) алюминиевыми трубками с перегородками, в одну из которых впаяны входной и выходной штуцеры, проложено девять более мелких трубок, а соседние трубки соединены между собой алюминиевыми же ребрами (вернее, одним ребром-гармошкой). Все это позволяет увеличить площадь теплообмена.

В пластиковом кожухе радиатора достаточно крепежных отверстий, так что разместить его в нужном месте корпуса будет нетрудно. Для охлаждения радиатора предусмотрен вентилятор диаметром 80 мм, вращающийся со скоростью 2500 об./мин. и издающий ощутимый шум. К счастью, скорость вращения можно снизить практически без ущерба для охлаждения.

Третий основной элемент системы — насос и бачок с водой. Я не случайно назвал их одним элементом, хотя конструктивно это две разные вещи. Дело в том, что в Poseidon WCL-02 используется насос погружного типа, такой как в аквариумах. Впрочем, почему «такой как»? 3R System действительно взяла готовое решение — обычный аквариумный насос KSP-1000 производства Hyub Shin. Любителям рыбок и прочей плавающей живности эта надежная, качественная и недорогая марка хорошо известна. Насос работает от сети 220 В 50 Гц, качает воду из бачка и подает ее вверх, в выходной патрубок. При достойном небольшом энергопотреблении (7 Вт) он способен прокачать 600 литров воды за час и поднять водяной столб на 0,9 м. Правда, все это в теории, на практике же производительность заметно ниже из-за гидравлического сопротивления системы. На нижней части насоса есть четыре присоски, которыми он крепится ко дну резервуара.

Питание насоса, как я уже говорил, осуществляется от сети 220 В. Производитель, дабы вы не делали лишних движений, вложил в коробку еще и реле, которое реагирует на появление напряжения +12 В и включает насос. Запаситесь часовой отверткой — без нее вы вряд ли подключите насос к реле. Также рекомендую проложить между концами проводов насоса маленький кусочек резины или изоляционной ленты — неизолированные концы находятся близко друг от друга, ничто не помешает им соприкоснуться и вывести из строя что-нибудь нужное, например реле.

Кстати, а что будет, если насос вдруг выйдет из строя? Да ничего не будет, если, конечно, ваша материнская плата оборудована хоть какой-нибудь системой защиты процессора от перегрева, не важно, с каким временем реакции — доли секунды или десяток секунд. Емкость ватерблока такова, что даже если циркуляция воды прекратится и источник тепла мощностью 50 Вт (то есть процессор) начнет подогревать воду в ватерблоке, времени, которое потребно для доведения воды до кипения, вполне хватит, чтобы отреагировала любая, даже самая тормозная система. Да и не услышать, что насос перестал работать, сложно.

Забегая вперед, скажу, что я все-таки провел «аварийную остановку» насоса. За полторы минуты температура неторопливо доползла до 90 градусов, и система благополучно отключилась. Установите в BIOS Setup «Shutdown temperature», и можете спать спокойно.

Поскольку многие компьютеры питаются от источников бесперебойного питания, 3R System не стала прикреплять вилку к проводам, а просто вложила ее в коробку. Захотите — прикрутите вилку и вставите ее в розетку, нет — подключите систему непосредственно к выходам ИБП.

Резервуар вмещает около 600 мл воды (лучше, понятное дело, использовать дистиллированную, которая продается в любом автомагазине, — обычная вода содержит соли, которые, во-первых, могут стать причиной коррозии, а во-вторых, будут оседать в каналах теплообменников). Загерметизировать бачок полностью вряд ли получится. Если вы случайно опрокинете его, вода будет течь по проводу питания насоса, однако небольшой перекос протеканием не грозит — стык крышки и корпуса замечательно герметизируется с помощью прилагающейся прокладки.

Соединяются все элементы с помощью резинового шланга. Длину каждой соединительной трубки вы определяете сами и отрезаете нужный кусок от прилагающегося двухметрового. Шланга хватит для любого корпуса, еще и останется. Разумеется, чем короче трубки, тем меньше гидравлическое сопротивление всей системы и тем выше ее эффективность. Хотя, конечно же, львиная доля приходится на теплобменники, и сопротивлением лишних 10 см трубки можно пренебречь.

Диаметр штуцеров и материал шланга подобран так, что никаких течей в системе нет даже без использования хомутов, однако я все же рекомендую зажать ими хотя бы самые важные соединения.

К попавшему к нам экземпляру WCL-02 инструкция не прилагалась, однако даже без нее монтаж не составляет труда, так как он действительно понятен интуитивно. От насоса вода отправляется в радиатор, затем — в ватерблок и из ватерблока — в расширительный бачок, где смешивается с уже успевшей чуть-чуть остыть водой. Перепутывать порядок нежелательно, хотя криминала в том, что вода прямо из резервуара пойдет в ватерблок, а оттуда в радиатор и резервуар, нет никакого. При наличии необходимых инструментов и навыков вы вряд ли потратите на сборку системы больше получаса.

Насос шумит. Точнее, не столько шумит, сколько вибрирует. К счастью, в коробке нашелся кусок клейкого поролона, и после установки на него насоса вибрация стала раздражать гораздо меньше. Шумит также вентилятор, но его скорость, как я уже говорил, можно понизить. По мере нагревания воды (а процесс этот достаточно долгий и занимает около часа, в зависимости от начальных условий) и заполнения всех полостей теплообменников крышка и стенки резервуара все больше запотевают, а насос выделяет все меньше воздушных пузырей.

Кстати, реальная цифра расхода отличается от теоретической в шесть раз — за шесть минут насос с подключенными к нему теплообменниками почти опустошил десятилитровое ведро, следовательно, в час он прокачивает около 100 литров воды. Исходя из этого можно сделать некоторые выводы об общем гидравлическом сопротивлении системы.

Инерционность системы огромна. Оно и понятно — теплоемкость воды такова, что те 600 мл, которые гоняет через ватерблок насос, процессор будет греть очень долго, около получаса (при мощности процессора около 70 Вт, разнице температур 45 градусов и отсутствии каких-либо тепловых потерь из системы в окружающую среду), даже если их вовсе не охлаждать. Поэтому после запуска CPUBurn можно смело идти пить чай, много чая, потому что стационарный режим (тот, при котором параметры системы не зависят от времени) наступает только через пару часов.

Очень интересный параметр, позволяющий судить о том, насколько эффективен теплообменник, — разница температур горячей и холодной трубок теплообменников. Ввести термопару в резиновый шланг трудновато, поэтому результаты измерений имеют довольно большую погрешность, однако выводы все равно можно сделать. Разница температур двух трубок ватерблока — около 5 градусов, радиатор же охлаждает воду на 7–8 градусов. При этом холодный поток радиатора горячее воздуха где-то на 10 градусов, а горячий поток ватерблока холоднее процессора в среднем градусов на 15.

Вот задачка: есть радиатор, сверху на него нужно прилепить вентилятор. Как лучше его прицепить: чтобы он выдувал воздух на радиатор или чтобы всасывал воздух через него? Я специально опросил десять пользователей, и каждый говорил мне: «Да это же очевидно! Конечно, выдувать! Скорость большая, и все такое…»

Как известно, у каждой задачи есть «очевидное» простое решение, которое зачастую является неверным. Оказывается, лучше все-таки всасывать воздух через радиатор — температура процессора в этом случае ниже температуры в случае «очевидном» на 4 градуса. Разумеется, этому есть объяснение: во-первых, вентилятор меньше радиатора, и при выдувании воздушного потока «диаметром» (простите за утрирование) 80 см задействуется далеко не вся площадь радиатора, а во-вторых, при всасывании воздуха изменяется характер потока — он становится более беспорядочным, а значит, улучшается теплообмен. А большая скорость в данном случае не плюс, а минус — воздух просто не успевает «подобрать» тепло с ребер. Конечно, если бы ребра были чуть изогнуты, то радиатор был бы еще эффективнее, но тогда и стоил бы он заметно дороже из-за более сложной технологии изготовления.

Кстати, на те же четыре градуса возрастает температура, если замедлить вентилятор до 1500 об./мин., при этом шум падает очень сильно, практически до нулевого уровня.
Теперь давайте посмотрим на вторую систему водяного охлаждения.

Thermaltake Aquarius II Liquid Cooling

Если бы в коробке не было инструкции, разобраться в установке системы было бы практически невозможно. И даже не из-за того, что деталей тут существенно больше, чем в коробке с WCL-02, а просто потому, что легко запутаться в том количестве аксессуаров, которое Thermaltake вложила в коробку. Зачем, по-вашему, нужны длинные тонкие пружины? Оказывается, чтобы вставлять внутрь резиновых шлангов, придавая им дополнительную жесткость…

К счастью, инструкция есть, и весьма подробная. Так что сборка системы хоть и не проста, все же проходит без проблем.

Ватерблок в Aquarius выполнен из меди, довольно массивен (266 г) и, несмотря на то что его внутренняя поверхность не так развита, как у блока WCL-02, покажет, думается, не худшие результаты. Медь компенсирует недостаточно «разветвленные» внутренности, а их гидросопротивление из-за этого будет не очень велико. Этот параметр, кстати, как мы дальше увидим, весьма актуален именно для этой системы.
Качество обработки основания нареканий не вызывает, к основанию даже прилеплена защитная пленка — чтобы медь не окислялась. Не забыта и термопаста — Silmore Silicone Compound, в пакетике.

Небольшой совет: поскольку в ватерблоке есть швы (он собран из литых частей) и они, в принципе, могут быть не везде качественными, рекомендую сначала погонять систему в стороне от материнской платы — например, подключить насос к одному из свободных коннекторов. Очень может быть, что так вы спасете себя от беготни вокруг компьютера с феном наперевес (вероятность протечки, конечно, мала, но никто не застрахован от ошибок, даже Thermaltake). У меня ничего подобного не случилось, однако опыт общения с такими швами показывает, что подстраховаться никогда не помешает.

К процессорам серии K7 ватерблок крепится прижимной клипсой, к процессорам же серии K8 — двумя металлическими рамками, которые накладываются по разные стороны сокета и стягиваются винтами. Рамки и винты прилагаются, клипсы тоже, однако меня почему-то терзают смутные сомнения в прочности такого крепления. Дело в том, что клипса, во-первых, цепляется только за один зуб из трех, а во-вторых, она несколько… эээ… хлипкая для массивного ватерблока. Тем не менее, объективных причин обвинять крепление в чем-либо у меня нет — прижимает, держит и пока вроде не сломалось, хотя и может. Крепление же для Pentium 4 — вообще выше всяких похвал. Единственное «но» — если верить представителям Intel, при возникновении более или менее серьезной вибронагрузки на системник металлическая рамка, подложенная под сокет, так повредит материнскую плату, что ее уже не восстановишь, в то время как обычное крепление большого вреда не нанесет. Однако вероятность таких вибраций низка, если вы, конечно, не перевозите компьютеры в кузове самосвала; к тому же Thermaltake оснастила металлическую рамку мягкой резиновой прокладкой, которая гасит возможные мелкие возмущения конструкции, возникающие под действием потока воды.

Радиатор воздушного охлаждения воды выполнен также из меди. Принцип его конструкции прост, как топор: изогнутая трубка, которая проходит через тонкие медные ребра и припаяна к ним. Витков у трубки всего четыре, а ребер — пятьдесят. Пожалуй, это самая распространенная и простая конструкция теплообменника.

На радиаторе жестко закреплен вентилятор диаметром 80 мм, оснащенный медной защитной решеткой. Скорость вращения невелика — всего 2400 об./мин., соответственно, невелик и шум (22 дБ). Вес всей конструкции — 410 г, а рекомендуемое место крепления — у передней панели, там, где обычно стоит вентилятор, то есть в нижней части корпуса.

От описанных элементов прямо зависит качество теплообмена в системе, однако если плохим будет третий элемент — водяной насос, то «теплообмениваться» теплообменникам будет просто не с чем. И вот насос-то как раз подкачал (вернее, не подкачал): судя по характеристикам, его производительность — всего 90 литров в час. Сравните с 600 литрами насоса от Poseidon WCL-02. Причем эти самые 90 литров достигаются, понятное дело, лишь в идеальном случае, когда никаких гидравлических сопротивлений в системе нет. А такого не бывает, значит, реальная цифра будет еще ниже. Так что неразвитая структура ватерблока — это в данном случае великое благо!

Конструктивно насос погружного типа выполнен в отдельном резервуаре, жестко закреплен в нем, и наружу выходят всего четыре патрубка: два для основной системы и два — для обмена жидкостью с расширительным бачком, который не обязателен, но желателен. Питание осуществляется от стандартного вентиляторного коннектора, причем на этот же коннектор выдаются данные о скорости вращения вала насоса (1800–2500 об./мин. в зависимости от гидравлического сопротивления системы). Энергопотребление мизерное — всего 2 Вт, да и шум — лишь 20 дБ. Кто производитель насоса, выяснить не удалось, — будем считать, что его сделала компания Thermaltake, которая, кстати, рекомендует крепить его рядом с вытяжным вентилятором на задней панели.

Как видите, у насоса есть свой резервуар (на который, как у взрослых автомобильных бачков, даже нанесена метка минимального уровня жидкости; вдобавок имеется поплавок, по которому этот уровень легко отслеживать), однако емкость его невелика, и гораздо разумнее разместить выше уровня насоса еще и расширительный бачок, благо он входит в комплект. К тому же, будучи расположен рядом с каким-нибудь вентилятором, он еще и сыграет роль дополнительного радиатора. Крепление этих двух резервуаров — одинаковое, болтовое, болты прилагаются. Но даже если у вас нет отверстий под болты, можно укрепить все «железо», даже не хватаясь за дрель. Для этого Thermaltake вложила в комплект аксессуаров стальные намагниченные шайбы, такие, что прилипают намертво. Если ваш корпус сделан не из алюминия, крепите каждое устройство на трех шайбах и не сомневайтесь — оно не отвалится, если вы не будете пинать корпус ногами.

На сайте производителя написано, что спирали, вставленные в трубки, увеличивают эффективность потока воды, но мне это не совсем понятно. То, что они уменьшат расход и поднимут гидросопротивление, — это да, очевидно, а вот полезность их… В общем, сомнительно, что они понадобятся.

Заправлять систему можно обычной дистиллированной водой (уйдет примерно пол-литра), но все же лучше добавить в нее тот состав, который залит в банку с надписью «Avoid Drinking». Видимо, это какое-то антикоррозийное средство — дабы радиатор поберечь.

Порядок соединения прост: жидкость должна двигаться от насоса в ватерблок и оттуда, через радиатор, обратно в резервуар насоса. Кроме того, две отдельные трубки соединяют бачок насоса и расширительный бачок. Хомуты желательно использовать везде.

После включения выяснилось, что:

- В бачке с насосом установлен синий светодиод, который подсвечивает воду. Выглядит потрясающе.
- Шума ни один элемент системы не издает. Вернее, вентилятор шумит, но не больше, чем скажем, жесткий диск. Насос шумит только в самом начале, когда из системы выкачивается последний застрявший в уголках радиатора воздух, и потом о себе больше не напоминает. Вибрации тоже нет.

- Если вы установили у передней панели радиатор с прилагающимся вентилятором вместо того, что стоял у вас раньше, и надеетесь, что он будет давать хоть какой-нибудь поток — забудьте об этом. Весь поток умирает в радиаторе, так что применять эту конструкцию еще и для охлаждения жесткого диска не стоит.

- Расширительный бачок не совсем герметичен. Держать его в горизонтальном положении не рекомендуется. Впрочем, возможно, это дефект только данного конкретного экземпляра системы.

Разница температур между горячей и холодной трубками ватерблока — 5 градусов, из чего можно сделать вывод, что его эффективность от неразвитости конфигурации не пострадала (те же 5 градусов показал ватерблок WCL-02), а вот эффективность радиатора, несмотря на его «медность», оказалась не очень высокой — разница температур между горячим и холодным его концом составила те же пять градусов против восьми у радиатора WCL-02. Тут материал играет не такую большую роль, как в случае с ватерблоком, а вот качество теплового соединения ребер и вообще их эффективность очень важны.

Выводы просты: во-первых, спирали внутри трубок все-таки не нужны; во-вторых, система Thermaltake Aquarius II, даже несмотря на откровенно слабый насос, прокачивающий всего около 40 литров воды в час, со своими обязанностями справляется хорошо; в-третьих, WCL-02 охлаждает процессоры эффективнее Aquarius II. Единственный недостаток WCL-02 — неудобное крепление для P4 и чуть более высокая по сравнению с соперником цена. Преимущества же — более эффективное охлаждение и относительная компактность за счет отсутствия отдельного расширительного бачка.

Но в любом случае обе системы водяного охлаждения эффективнее своих воздушных собратьев, и если вы не боитесь присутствия воды в корпусе — это ваш выбор. Конечно, WCL-02 и Aquarius не такая экзотика, как парокомпрессионная или азотная система, но охлаждают они все равно замечательно и, что тоже важно, делают это достаточно тихо.

 

Тестирование всех систем охлаждения, в том числе Thermaltake SubZero 4G, проводилось в корпусе ElanVital A10. Температура окружающей среды — 27 градусов, начальная температура воды — 20 градусов. Охлаждался процессор AMD Athlon 1400 МГц (ядро Thunderbird, тепловой конверт — 72 Вт), разогнанный изменением коэффициента умножения до частоты 1533 МГц и нагружаемый утилитой burnK7 из комплекта CPUBurn. Напряжение питания было повышено на 0,1 В и составило 1,85 В, — сделано это было лишь для того, чтобы испытывать системы в самых экстремальных условиях. Между охлаждающими блоками и процессором закладывалась паста АлСил-3. Информация о температуре (процессора и системной платы), напряжении питания ядра, скорость вращения кулера (на элементе Пельтье или на воздушных радиаторах водяных систем) снималась со штатных датчиков системы через программу Motherboard Monitor 5.2.2.0. Температура потоков воды измерялись с помощью внешней термопары. Температура окружающей среды контролировалась отдельным внешним термометром. Все показания снимались после выхода систем на стационарный режим (при котором температуры не менялись в течение 10 минут).

© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2022
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.