Водяне охолодження для пк

водяне охолодження комп'ютера

Системи водяного охолодження вже багато років використовуються як високоефективний засіб відводу тепла від нагріваються компонентів комп'ютера.

Якість охолодження безпосередньо впливає на стабільність роботи Вашого комп'ютера. При надмірному теплі комп'ютер починає зависати і можливий вихід з ладу перегрілися компонентів. Високі температури шкідливі для елементної бази (конденсатори, мікросхеми та ін.), А перегрів жорсткого диска може привести до втрати даних.

З ростом продуктивності комп'ютерів доводиться використовувати більш ефективні системи для охолодження. Традиційною вважається повітряна система охолодження, але повітря має низьку теплопровідність і при великому потоці повітря створюється сильний шум. Потужні кулера видають досить сильний рев, хоча при цьому можуть забезпечити прийнятну ефективність.

В таких умовах все більш популярними стають водяні системи охолодження. Перевага водяного охолодження над повітряним пояснюється показниками теплоємності (4,183 кДж · кг-1 · K-1 для води і 1,005 кДж · кг-1 · K-1 для повітря) і теплопровідності (0,6 Вт / (м · K) для води і 0,024-0,031Вт / (м · K) для повітря). Тому, за інших рівних умов, системи водяного охолодження завжди будуть ефективніше повітряних.

В інтернеті можна знайти багато матеріалів по готовим системам водяного охолодження від провідних виробників і приклади саморобних систем охолодження (останні, як правило, більш ефективні).

Система водяного охолодження (СВО) - система охолодження, в якій для перенесення тепла використовується вода в якості теплоносія. На відміну від повітряного охолодження, в якому тепло передається безпосередньо повітрю, в системі водяного охолодження тепло спочатку передається воді.

Принцип роботи СВО

Охолодження комп'ютера необхідно для відводу тепла від нагрітого компонента (чіпсета, процесора, ...) і його розсіювання. Звичайний повітряний кулер забезпечений монолітним радіатором, який виконує обидві ці функції.

В СВО кожна частина виконує свою функцію. Водоблок здійснює знімання тепла, а інша частина розсіює теплову енергію. Приблизну схему з'єднання компонентів СВО можна подивитися на схемі нижче.

охолодження комп'ютера

Водоблоки можуть включатися в контур паралельно і послідовно. Перший варіант кращий за наявності однакових теплосприймач. Можна ці варіанти скомбінувати і отримати паралельно-послідовне підключення, але найбільш правильним буде з'єднання водоблоков один за іншим.

Відведення тепла відбувається за такою схемою: рідина з резервуара підводиться до помпи, а потім перекачується далі до вузлів, які охолоджують компоненти ПК.

Причиною такого підключення є незначний прогрів води після проходження першого водоблоку і ефективне відведення тепла від чіпсета, GPU, CPU. Прогріта рідина потрапляє в радіатор і там охолоджується. Потім вона знову потрапляє в резервуар, і починається новий цикл.

За конструктивними особливостями СВО можна розділити на два типи:

1. Охолоджуюча рідина циркулює за рахунок помпи у вигляді окремого механічного вузла.
2. Безпомповие системи, в яких використовуються спеціальні холодоагенти, що проходять через рідку і газоподібну фази.

Система охолодження з помпою

Принцип її дії ефективність і простий. Рідина (зазвичай дистильована вода) проходить через радіатори охолоджуваних пристроїв.

Всі компоненти конструкції з'єднуються між собою гнучкими трубками (діаметр 6-12 мм). Рідина, проходячи через радіатор процесора і інших пристроїв, забирає їх тепло, а потім по трубках потрапляє в радіатор теплообмінника, де охолоджується сама. Система замкнута, і рідина в ній постійно циркулює.

система замкнута

Приклад такого з'єднання можна показати на прикладі продукції фірми CoolingFlow. У ній помпа поєднується з буферним резервуаром для рідини. Стрілки показують рух холодної і гарячої рідини.

CoolingFlow

Безпомповое рідинне охолодження

Є системи рідинного охолодження, які не використовують помпу. У них використовується принцип випарника і створюється спрямоване тиск, що викликає рух охолоджуючого речовини. Як холодоагентів застосовуються рідини з низькою точкою кипіння. Фізику процесу, що відбувається можна розглянути на схемі нижче.

рідини з низькою точкою кипіння

Спочатку радіатор і магістралі повністю заповнені рідиною. Коли температура радіатора процесора стає вище певного значення, то рідина перетворюється на пару. Процес перетворення рідини в пар поглинає теплову енергію та підвищує ефективність охолодження. Гарячою парою створюється тиск. Пар, через спеціальний односторонній клапан, може виходити тільки в одну сторону - в радіатор теплообмінника-конденсатора. Там пар витісняє холодну рідину в напрямку радіатора процесора, і, остигаючи, перетворюється знову в рідину. Так рідина-пар циркулює в замкнутій системі трубопроводу, поки температура радіатора висока. Така система виходить дуже компактною.

рідина-пар циркулює в замкнутій системі трубопроводу

Можливий інший варіант такої системи охолодження. Наприклад, для відеокарти.

відеокарта

В радіатор графічного чіпа вбудовується рідинний випарник. Теплообмінник розташовується поруч з боковою стінкою відеокарти. Конструкція виготовлена ​​з мідного сплаву. Теплообмінник охолоджується високооборотним (7200 об. / Хв.) Вентилятором відцентрового типу.

компоненти СВО

У системах водяного охолодження використовується певний набір компонентів, обов'язкових і необов'язкових.

Обов'язкові компоненти СВО:

• радіатор,
• фітинги,
• ватерблок,
• помпа,
• шланги,
• вода.

Необов'язковими компонентами СВО є: термодатчики, резервуар, зливні крани, контролери помпи і вентиляторів, другорядні ватерблокі, індикатори та вимірювачі (витрати, температури, тиску), водні розчини, фільтри, бекплейти.

• Розглянемо обов'язкові компоненти.

Ватерблок (англ. Waterblock) - теплообмінник, що передає тепло від нагрівшись елемента (процесора, відео чіпа і ін.) Воді. Він складається з мідної основи і металевої кришки з набором кріплень.

ватерблок

Основні типи ватерблоков: процесорні, для відеокарт, на системний чіп (північний міст). Ватерблокі для відеокарт можуть бути двох типів: закривають тільки графічний чіп ( «gpu only») і закривають всі нагріваються елементи - фулкавер (англ. Fullcover).

Ватерблок Swiftech MCW60-R (gpu-only):

Ватерблок Swiftech MCW60-R

Ватерблок EK Waterblocks EK-FC-5970 (Фулкавер):

Ватерблок EK Waterblocks EK-FC-5970

Для збільшення площі теплопередачі застосовується мікроканальную і мікроігольчатая структура. Ватерблокі роблять без складної внутрішньої структури якщо продуктивність не настільки критична.

Чіпсетний ватерблок XSPC X2O Delta Chipset:

XSPC X2O Delta Chipse

Радіатор. В СВО радіатором називають водно-повітряний теплообмінник, що передає повітрю тепло від води в ватерблоке. Є два підтипу радіаторів СВО: пасивні (безвентиляторні), активні (продуваються вентилятором).

Безвентиляторні можна зустріти досить рідко (наприклад, в СВО Zalman Reserator) тому, що даний тип радіаторів володіє більш низькою ефективністю. Такі радіатори займають багато місця і їх складно помістити навіть у модифікованому корпусі.

Пасивний радіатор Alphacool Cape Cora HF 642:

Alphacool Cape Cora HF 642

Активні радіатори більш розповсюджені в системах водяного охолодження через кращої ефективності. Якщо використовувати тихі або безшумні вентилятори, то можна домогтися тихою або безшумної роботи СВО. Ці радіатори можуть бути самого різного розміру, але в основному їх роблять кратними до розміру 120 мм або 140мм вентилятора.

Радіатор Feser X-Changer Triple 120mm Xtreme

Feser X-Changer Triple 120mm Xtreme

Радіатор СВО за комп'ютерним корпусом:

радіатор СВО

Помпа - електричний насос, відповідає за циркуляцію води в контурі СВО. Помпи можуть працювати від 220 вольт або від 12 вольт. Коли у продажу було мало спеціалізованих компонентів для СВО, то використовували акваріумні помпи, що працюють від 220 вольт. Це створювало деякі труднощі, через необхідність включати помпу синхронно з комп'ютером. Для цього застосовували реле, що включає помпу автоматично при старті комп'ютера. Зараз є спеціалізовані помпи, що володіють компактними розмірами і хорошою продуктивністю, що працюють від 12 вольт.

Компактна помпа Laing DDC-1T

Laing DDC-1T

У сучасних ватерблоков досить високий коефіцієнт гідросопротівленіе, тому бажано застосовувати спеціалізовані помпи, так як акваріумні не дозволять сучасної СВО працювати на повну продуктивність.

Шланги або трубки також є обов'язковими компонентами будь СВО, по ним вода тече від одного компонента до іншого. В основному застосовують шланги з ПВХ, іноді з силікону. Розмір шланга не сильно впливає на продуктивність в цілому, важливо не брати занадто тонкі (менше 8 мм.) Шланги.

Флуоресцентний шланг Feser Tube:

Feser Tube

Фітингами називають спеціальні сполучні елементи для підключення шлангів до компонентів СВО (помпі, радіатора, Ватерблок). Фітинги потрібно вкручувати в отвір з різьбленням знаходиться на компоненті СВО. Вкручувати їх потрібно не дуже сильно (гайкових ключів не знадобиться). Герметичність достіается кільцем ущільнювача з гуми. Переважна більшість компонентів продаються без фітингів в комплекті. Це робиться для того, щоб користувач міг сам підібрати фітинги, під потрібний шланг. Найпоширеніший тип фітингів - компресійний (з накидною гайкою) і ялинка (використовуються штуцери). Фітинги бувають прямими і кутовими. Фітинги ще розрізняються за типом різьблення. У комп'ютерних СВО частіше зустрічається різьблення стандарту G1 / 4 ", рідше G1 / 8" або G3 / 8 ".

Водяне охолодження комп'ютера:

Фітинги типу ялиночка від Bitspower:

Bitspower

Компресійні фітинги Bitspower:

Bitspower

Вода теж відноситься до обов'язковим компонентом СВО. Найкраще заправляти дистильовану воду (очищену від домішок методом дистиляції). Використовується і деіонізірованная вода, але істотних відмінностей від дистильованої у неї немає, тільки виробляється іншим способом. Можна застосовувати спеціальні суміші або воду з різними присадками. Але використовувати воду з-під крана або бутильовану для пиття не рекомендується.

Необов'язкові компонентами є компоненти, без яких СВО стабільно може працювати, і не впливають на продуктивність. Вони роблять експлуатацію СВО більш зручною.

Резервуар (розширювальний бачок) вважається необов'язковим компонентом СВО, хоча і присутній в більшості систем водяного охолодження. Системи з резервуаром більш зручні в заправці. Обсяг води резервуара не є принциповим, він не впливає на продуктивність СВО. Форми резервуарів зустрічаються найрізноманітніші і вибирають їх за критеріями зручності установки.

Трубчастий резервуар Magicool:

Magicool

Cливной кран використовується для зручного зливу води з контуру СВО. Він перекритий в звичайному стані, і відкривається, коли необхідно злити воду з системи.

Зливний кран Koolance:

Koolance

Датчики, індикатори і вимірювальні прилади. Випускається досить багато різних вимірників, контролерів, датчиків для СВО. Серед них зустрічаються електронні датчики температури води, тиску і потоку води, контролери, що погоджують роботу вентиляторів з температурою, індикатори руху води і так далі. Датчики тиску і витрати води потрібні лише в системах, призначених для тестування компонентів СВО, так як ця інформація для звичайного користувача просто несуттєва.

Електронний датчик потоку від AquaCompute:

AquaCompute

Фільтр. Деякі системи водяного охолодження комплектуються фільтром, включеним в контур. Він призначений для фільтрування різноманітних дрібних частинок потрапили в систему (пил, залишки пайки, осад).

Присадки до води і різні суміші. Додатково до води можна використовувати різні присадки. Деякі з них призначені для захисту від корозії, інші для запобігання розвитку бактерій в системі або підфарбовування води. Випускають також готові суміші, що містять воду, антикорозійні присадки і барвник. Бувають готові суміші, що підвищують продуктивність СВО, але підвищення продуктивності від них можливе лише незначне. Можна зустріти рідини для СВО, які зроблені не на основі води, а використовують спеціальне діелектричне рідина. Така рідина не проводить електричний струм і при витоку на компоненти ПК не викличе короткого замикання. Дистильована вода теж не проводить струм, але, якщо протоку, потрапить на запилені ділянки ПК, може стати електропровідною. Необхідності в діелектричній рідини немає, тому, що добре протестована СВО не протікає і володіє достатньою надійністю. Важливо також дотримуватися інструкції до присадкам. Не потрібно лити їх надміру, це може привести до плачевних наслідків.

Зелений флуоресцентний барвник:

барвник

Бекплейтом називають спеціальну фіксуючу пластину, яка потрібна, щоб розвантажити текстоліт материнської плати або відеокарти від створюваного кріпленнями ватерблока зусилля, і зменшити вигин текстоліту, знижуючи ризик поломки. Бекплейт не є обов'язковим компонентом, але дуже часто зустрічається в СВО.

Фірмовий бекплейт від Watercool:

Watercool

Другорядні ватерблокі. Іноді, ставлять додаткові ватерблокі на слабо гріються компоненти. До таких компонентів належать: оперативна пам'ять, силові транзистори ланцюгів харчування, жорсткі диски і південний міст. Необов'язковість таких компонентів для системи водяного охолодження полягає в тому, що, вони не несуть поліпшення розгону і ніякої додаткової стабільності системи або інших помітних результатів не дають. Це пов'язано з малим тепловиділенням таких елементів, і з неефективністю застосування ватерблоков для них. Позитивною стороною установки таких Ватерблок можна назвати тільки зовнішній вигляд, а мінусом є підвищення гідросопротівленіе в контурі і відповідно збільшення вартості всієї системи.

Ватерблок для силових транзисторів на материнській платі від EK Waterblocks

EK Waterblocks

Крім обов'язкових і необов'язкових компонентів СВО існує ще категорія гібридних компонентів. У продажу зустрічаються компоненти, які представляють собою два або більше компонента СВО в одному пристрої. Серед таких пристроїв відомі: гібриди помпи з процесорним Ватерблок, радіатори для СВО суміщені з вбудованою помпою і резервуаром. Такі компоненти помітно зменшують займатися ними місце і більш зручні в установці. Але такі компоненти мало придатні до апгрейду.

Вибір системи СВО

Розрізняють три основних типи СВО: зовнішні, внутрішні і вбудовані. Вони розрізняються розташуванням по відношенню до корпусу комп'ютера їх основних компонентів (радіатор / теплообмінник, резервуар, насос).

Зовнішні системи водяного охолодження, виконують у вигляді окремого модуля ( «ящика»), який за допомогою шлангів підключений до Ватерблок, які встановлені на комплектуючих в самому корпусі ПК. У корпус зовнішньої системи водяного охолодження практично завжди виноситься радіатор з вентиляторами, резервуар, помпа, і, іноді, для помпи з датчиками блок живлення. Серед зовнішніх систем добре відомі системи водяного охолодження Zalman сімейства Reserator. Такі системи встановлюються у вигляді окремого модуля, і їх зручність полягає в тому, що користувачеві не потрібно допрацьовувати і переробляти корпус свого комп'ютера. Їх незручність полягає тільки в габаритах і складніше стає переміщати комп'ютер навіть на невеликі відстані, наприклад, в іншу кімнату.

Зовнішня пасивна СВО Zalman Reserator:

СВО Zalman Reserator

Вбудована система охолодження вмонтована в корпус і продається в комплекті з ним. Такий варіант є найпростішим в зверненні, тому, що вся СВО вже змонтована в корпусі, і зовні немає громіздких конструкцій. До недоліків такої системи можна віднести високу вартість і те, що старий корпус ПК буде марним.

Внутрішні системи водяного охолодження розташовані повністю всередині корпусу ПК. Іноді, деякі компоненти внутрішньої СВО (в основному радіатор), установлюють на зовнішній поверхні корпусу. Перевагою внутрішніх СВО є зручність перенесення. Немає необхідності зливу рідини при транспортуванні. Також при установці внутрішніх СВО не страждає зовнішній вигляд корпусу, і при моддінг СВО може відмінно прикрасити корпус вашого комп'ютера.

Проект Overclocked Orange:

Overclocked Orange

Недоліками внутрішніх систем водяного охолодження є складність їх установки і необхідність модифікації корпусу в багатьох випадках. Також внутрішня СВО додає вашому корпусу кілька кілограм ваги.

Планування і установка СВО

Водяне охолодження, на відміну від повітряного, вимагає деякого планування перед установкою. Адже рідинне охолодження накладає деякі обмеження, які необхідно прийняти до уваги.

Під час установки потрібно завжди пам'ятати про зручність. Необхідно залишати вільне місце, щоб подальша робота з СВО і комплектуючими не викликала труднощів. Потрібно, щоб трубки з водою вільно проходили всередину корпусу і між компонентами.

Крім того протягом рідини не повинно нічим огранічіватся. При проходженні через кожен водоблок охолоджуюча рідина нагрівається. Щоб знизити цю проблему, продумується схема з паралельними шляхами охолоджуючої рідини. При такому підході потік води менш завантажений, і в водоблок кожного компонента надходить вода, що не нагріта іншими компонентами.

Добре відомий набір Koolance EXOS-2. Він призначений для роботи з сполучними трубками перетину 3/8 ".

При плануванні розташування своєї СВО рекомендується спочатку накреслити просту схему. Накресливши план на папері, приступають до реальної збірці і установці. Необхідно розкласти на столі всі деталі системи і приблизно проміряти потрібну довжину трубок. Бажано залишати запас і не обрізати занадто коротко.

Коли підготовчі роботи виконані, можна починати установку водоблоков. На задній стороні материнської плати за процесором встановлюється металева скоба кріплення головки охолодження Koolance для процесора. Ця скоба кріплення комплектується пластмасовою прокладкою, для запобігання замикання з материнською платою.

материнська плата

Потім знімається радіатор, прикріплений до північного мосту материнської плати. У прикладі використовується материнська плата Biostar 965PT, у якій охолодження чіпсета відбувається за допомогою пасивного радіатора.

Biostar 965PT

Коли радіатор чіпсета знятий, потрібно встановити елементи кріплення водоблока для чіпсета. Після установки цих елементів материнську плату ставлять знову в корпус ПК. Не забувайте видаляти з процесора і чіпсета стару термопасту перед нанесенням тонким шаром нової.

Після цього обережно встановлюються водоблоки на процесор. Чи не притискайте їх з силою. Застосовуючи силу ви можете пошкодити комплектуючі.

встановлюються водоблоки на процесор

Потім проводяться роботи з відеокартою. Необхідно видалити наявний на ній радіатор і замінити його водоблоком. Коли водоблоки встановлені, можна під'єднати трубки і вставити відеокарту в слот PCI Express.

вставити відеокарту в слот PCI Express

Коли все водоблоки встановлені, слід під'єднати всі залишилися трубки. Останньою підключається трубка, ведуча до зовнішнього блоку СВО. Перевірте правильність напрямку руху води: охолоджена рідина повинна спочатку надходити в водоблок процесора.

Після виконання всіх цих робіт вода заливається в резервуар. Наповнювати резервуар потрібно тільки до рівня, який зазначений в інструкції. Уважно дивіться за всіма кріпленнями і при щонайменших ознаках протікання, негайно усуньте проблему.

ознаки протікання

Якщо все правильно зібрано і не виникло протікання, потрібно прокачати охолоджуючу рідину для видалення бульбашок повітря. Для системи Koolance EXOS-2 потрібно замкнути контакти на блоці живлення ATX, і подати харчування водяного насосу, не подаючи харчування на материнську плату.

Нехай система трохи попрацює в такому режимі, а ви обережно нахиляйте комп'ютер то в одну, то в іншу сторони, щоб позбавиться від бульбашок повітря. Після виходу всіх бульбашок додайте охолоджуючої рідини, якщо буде потрібно. Якщо бульбашок повітря більше не видно, то можна запускати систему повністю. Тепер ви можете протестувати ефективність встановленої СВО. Хоча водяне охолодження для пк ще є рідкістю для звичайних користувачів, його переваги незаперечні.