Авторизуйся и получи скидку!

Системы охлаждения: -269 °С


Опубликовано: 2013-06-26 10:59:31

Системы охлаждения: -269 °С.

Вот вторая часть обзора по системам охлаждения: -269 °С. Здесь я представлю собранную на просторах Интернетов информацию о том, как еще можно охлаждать комплектующие ПК, как более - менее традиционными способами, так и совсем экзотическими ухищрениями.

Как и предыдущая статья данного цикла, эта будет писаться под те же Paradise Lost – я пропустил их последний альбом, вот и наверстаю.

Воздушное охлаждение было, есть и будет наиболее распространенным способом, у него, не то, чтобы были особые преимущества, скорее оно не имеет недостатков (может быть, кроме одного – не хватает), в использовании все просто и доступно, как по цене, так и по наличию в магазинах, особых знаний и навыков оно не требует, есть не просит. Но, иногда, хочется чего-то большего – такая уж человеческая природа.

Система водяного (жидкостного) охлаждения.

Все просто – температура от «горячего элемента» снимается жидкостью и переносится на радиатор вне системы, где успешно рассеивается.

Здесь начну с того, что скажу: «Говорить «система водяного охлаждения» уже, наверное, не совсем и не всегда политкорректно.», так как все реже эти самые СВО заправляют обычной (пусть даже и дистиллированной) водой. Все чаще применяются всякие разные «другие» жидкости – специальные растворы, антифризы, хладагенты, а иногда и жидкие металлы (жутко дорогой способ).

Также могут применяться жидкости разных цветов – под цвет системы (например, черная).



Но, все же продолжу использовать аббревиатуру «СВО», так как «СЖО» - звучит как-то…



Программа минимум для СВО это:

- ПОМПА - насос для прокачки и циркуляции рабочей жидкости в системе. Помпа имеет такой минус, как шум работы. «Неправильная» помпа может быть довольно громкой и к ее выбору нужно подходить со всей ответственностью. Показатель «годности» помпы – количество воды, которое она может прокачать за единицу времени: здесь могут встречаться как и совсем детские варианты, так и довольно серьезные вещи.

- РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ЖИДКОСТИ – обычный «бак». Его задача: компенсация теплового расширения жидкости и увеличения тепловой инерции системы (просто «Физика»). Также резервуар значительно облегчает заправку системы и слив жидкости.


Пример помпы с резервуаром

 



- РАДИАТОР. Он рассеивает тепло жидкости. Нагретая жидкость по контуру приходит в радиатор и отдает ему свое тепло, а уж он это самое тепло и рассеивает. Радиатор может быть полностью пассивным, т.е. охлаждаться «окружающей средой», но обычно на него устанавливаются 1 – 2 – 3 вентилятора (большие и тихоходные).

- ДАТЧИК ПОТОКА ЖИДКОСТИ (к приобретению не обязателен, но очень желателен). Есть простые механические: прозрачная крышка, через которую можно видеть, как вращается «пропеллер» от проходящей через него жидкости, а есть электронные: они способны на свой экран выводить точную информацию о потоке жидкости в системе, температуре этой самой жидкости и другую полезную и не полезную информацию.

- ШЛАНГИ. Без них уже никак. Обычно их можно купить в магазине вместе со СВО, но можно и просто на строительном рынке в отделе сантехники. Главное, чтобы они подходили по диаметру и (самое главное!) были гибкими: иногда в системах прокладываю такие хитрые трубопроводы, что шланги изгибаются на пределе своих возможностей.

 



Но есть варианты: трубки берутся металлическими (латунь, чаще медь) и получается такой себе стим-панк. Здесь очень важно правильно рассчитать длины труб после всех необходимых изгибов и также правильно их согнуть. Если все сделано годно, то можно получить вот такую красоту:



- ФИТИНГИ. Это те самые соединители, разветвители и переходники трубок СВО к ватерблокам и всевозможным другим элементам. Они могут быть как самыми простыми по форме (как при проводке водопроводных труб в ванной комнате), так и специальных форм (например, на фото выше из верхней видеокарты выходит фитинг, выгнутый под углом примерно 45°). Фитинг – вещь очень серьезная. Если он даст хоть небольшую течь (одной капли воды будет предостаточно), то к новой СВО придется брать еще и какую-нибудь новую комплектующую и не факт, что одну. Такой же ответственный момент – соединение трубок. Покупать эти самые фитинги лучше именно у производителей элементов СВО – они свое дело знают.

- ВАТЕРБЛОКИ (в некоторых темах «в тему» из называют либо так, либо «водоблоки», как правильно – не знаю, пишу «ватерблок» по привычке).

Начнем с самого простого: ватерблок для процессора. Просто - потому, что купить его проще всего: выбираем понравившийся и смотрим на его совместимость с процессорным сокетом. Все.

 



А вот с ватерблоком для видеокарты – все почти плохо (к стати, они бывают двух видов: «фулкавер» - ватерблок, полностью накрывающий и охлаждающий все элементы видеокарты и «нефулкавер» - маленький ватерблок, по типу процессорного, контактирует только с процессором видеокарты). Как я уже говорил в предыдущей статье по охлаждению: под конкретную видеокарту с уникальным дизайном не всегда подходят альтернативные СО. С ватерблоками для видеокарт все обстоит точно также. И даже если на ГПУ прикрепить ватерблок тот, который не фулкавер, то ничего особо хорошего не выйдет – охлаждать то нужно и чипы памяти и прочие греющиеся элементы. Если бы не компании EK Water Blocks или Koolance, то…



Как следует из названия компаний, они специализируется на производстве ватерблоков. Их фишка – производство ватерблока под конкретную комплектующую: видеокарты, материнки и прочие нужные вещи (может, есть и другие подобные компании с подобным функционалом, но мне они если даже и попадались, то не запомнились). Т.е. на рынок выпускается видеокарта, например ASUS HD 7970, которая сильно пользуется популярность у публики, а главное - спросом, с уникальным дизайном от ASUS и, естественно, ни один стандартный фулкавер-ватерблок на нее не поставишь. Тогда на помощь приходят сотрудники EK Water Blocks или Koolance и разрабатывают этот самый фулкаверный ватерблок под именно-чисто-конкретно данную видеокарту. Стоит такая поделка не дешево, но альтернатив зачастую больше нет.

Это касается и некоторых особопродвинутых материнок – им делают ватерблоки для охлаждения элементов подсистемы питания процессора и прочего.


Изнутри ватерблок для видеокарты (двухчиповой) выглядит примерно так:



Для одночиповой – так:

 

Наиболее простой вариант с выбором ватерблока для видеокарты – это начать с выбора ватерблока. Определяемся с выбором модели видеокарты (пусть GTX680), а дальше смотрим, какие есть на рынке ватерблоки и для каких конкретных моделей (производители, «конкретные уникальнодизайнерские фишки») этих видеокарт. Есть еще вариант: купить видеокарту (и при условии, что она пользуется отличным спросом – заморачиваться с выпуском ватерблока на «проходные» варианты никто не будет) ждать пока выпустят ватерблок для нее – но не факт…

Выпуском ватерблока для материнских плат, а точнее подсистем питания процессора и чипсета, мало кто занимается. Здесь есть вариант покупки МП ASUS Maximus V Formula – производитель уже снабдил ее данным ватерблоком. Также для некоторых плат ватерблоки выпускают те же EK Water Blocks и Koolance – хотя, это тоже редкость. Но уж если выпускают, то:



Еще ватерблок можно установить на модули оперативной памяти. Вот так:



Но это на прилавках наших магазинов тоже редкость.

- ну и сама ЖИДКОСТЬ. Здесь, как уже было сказано выше, возможны всякие эксперименты. Главное требование к используемой жидкости - высокая теплопроводность.

Совет №1 при сборке СВО – собрать ее вне ПК (просто разложить собранный и заправленный контур «на полу», если это технически возможно) и пусть она в таком состоянии поработает пару часов. После чего проверить места соединения бумагой, которая, если проступает влага, покажет её.

И на последок: какие бы супернадежные СВО не предлагали производители этих самых СВО (кривизну рук пользователя, собирающего свою первую систему водяного охлаждения, они скорректировать все равно не могут), сочетание электроники, включенной в розетку и жидкости, проводящей ток – не самое хорошее сочетание, чреватое замыканием, дымом и сгоранием всего к :%№:%№. За консультацией «по сборке» СВО лучше обратиться к какому-нибудь сан-алко-технику из ближайшего ЖЭКа: за чекушку самого дешевого шмурдяка он посвятит в такие тонкости процесса и достижения сантехнической мысли, что…

Сюда же добавлю гибридные СО: совмещение ватерблока и обычного вентиляторного кулера. Такими системами сейчас иногда комплектуют наиболее продвинутые видеокарты, например двуглавого монстра ASUS ARES II. Также подобные системы вполне можно купить отдельно – кто-то их продавал, и попытаться прикрутить к своей видеокарте. Наверное, если производитель ставит такую систему на имиджевый продукт, то в этом есть доля Profit`а и толика смысла, но лично для меня вопрос: «Нафига?» остается открытым.

 

Элемент Пельтье


Элемент Пельтье (термоэлектрическая пластина или термонасос) — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте (кто бы мог подумать?) Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. Совсем проще говоря: элемент Пельтье состоит из двух полупроводников и при протекании тока через два соприкасающихся полупроводника от одного к другому, пластина нагревается с одной стороны и охлаждается с другой. Фишка в том, что сам модуль Пельтье тоже нужно охлаждать (его нагревающуюся часть).

Как-то попадались на глаза почти обычные воздушные кулеры, но в основании которого, был этот самый модуль, т.е. схема такая: Пельтье - основание кулера - тепловые трубки - радиатор(ы) – вентилятор(ы). Но, судя по тому, что в магазинах их нет, такие кулеры особой распространенности и народной любви не получили. Хотя идея с использованием модуля Пельтье в основании кулера, по-моему, очень не плоха. С ним нет никакой возни – просто подключаем к нему ток и чем-нибудь охлаждаем. Все.

Если тема заинтересовала, то такой модуль можно купить как в некоторых магазинах по радиоэлектронике так на радиорынках и самому смастерить или апгредить имеющийся кулер. Дальше – только ваша фантазия.

Погружение комплектующих в охлаждающую жидкость.

Очень интересный способ. Смысл – все (процессор, материнка, видеокарта, память, блок питания!, и что, там еще понадобится) комплектующие в сборе погружаются в резервуар с жидкостью – диэлектриком, т.е. не проводящей электрический ток. Саму охлаждающую жидкость тоже нужно охлаждать и тут уже каждый крутится, как может. В качестве этой самой жидкости можно применять масло (не подсолнечное – от него трудно отмывать комплектуху). Здесь к используемой жидкости тоже требование, что и к жидкостям, запускаемым в контур СВО – высокая теплопроводность.

Такой способ охлаждения ПК когда-то был в сюжетах научно - фантастических фильмов (например «Пекло» - на косм. корабль, летевший с миссией немного взорвать солнце и спасти нас всех, пробрался чокнутый партизан с другого корабля и провел ряд диверсий: одна из них – вытащить процессор самого умного на корабле компьютера из охлаждающего раствора. Конечно, один из героев фильма вернул процессор обратно, и солнце было немного взорвано.).

Но фантастика – фантастикой, а вот предприимчивые сотрудники компании Hardcore Computer подумали: «А почему бы не заработать на этом?», взяли и… создали такую систему «под ключ» (Мы рождены, чтоб сказку сделать былью!). Еще в далеком 2008 году поделку компании Hardcore Computer, получившее громкое название «Reactor», можно было запросто купить, имея в кармане всего–навсего 10500 (не 100500) американских долларов. Покупатель получал сразу все: самые продвинутые комплектующие по состоянию на 2008 г. (среди них и 3 видеокарты), собранные и погруженные в заправленный резервуар – бери и пользуйся. И Reactor был всего только первым коммерчески доступным подобным проектом.


Но купить – это дело не хитрое. Я знаю один подтвержденный случай сборки подобной системы самому, в гараже, из подручных средств (обычный рыбочный аквариум, болгарка, старый корпус и прочий хлам). Со слов автора вся постройка (включая покупку комплектующих) обошлась только в 1000 Евро. Конечно, самоделка внешне смотрится не так круто, как Reactor, и применялись не такие мощные (и не в таком количестве) комплектующие, но главное – что собранная система работала и если сильно захотеть, то можно и получить хотимое своими руками. Вот полный ворк-лог постройки.

Фреон (или «фреонка»).

Да. Это именно то, что стоит в каждом холодильнике, только испаритель холодильной установки устанавливается на охлаждаемый компонент, в нашем случае – на процессор. Сам процесс охлаждения точно такой же, как и в вашем холодильнике: в замкнутом контуре находится газ (фреон), в состоянии охлаждения и низкого давления он поступает к контактной площадке центрального процессора, который его нагревает, в процессе фазового перехода из одного агрегатного состояния в другое (из жидкого в газообразное) фреон охлаждает контактную площадку, присоединенную к центральному процессору компьютера (а не коробку морозильной камеры) и уже как газ движется к охладителю, где конденсируется опять в жидкость и так по кругу. Фреонка уже позволяет получить отрицательные температуры на охлаждаемом компоненте. Т.е. не просто охладить, а уже немного заморозить процессор. Такие установки уже можно применять для экстремального разгона компьютера либо чтоб установить «почтиэкстремальный» разгон на длительное время.

Беда фреонки, как и других систем охлаждения при отрицательных температурах, - это конденсат влаги из воздуха на поверхности системы охлаждения и элементах с отрицательными температурами (а как мы знаем, работающий компьютер лучше водой не поливать). Да и запустить охлаждающий контур на ЦП + видеокарта (не говоря уже о памяти и что там еще) очень сложно. Фреонка, купленная в спец – магазине ко всему еще и очень дорогая.

Здесь опять предприимчивые капиталисты приходят на помощь жаждущим. На выставке компьютерных железяк Computex 2008 компанией Thermaltake был представлен на суд толпы корпус Thermaltake Xpressar RCS100, эволюционировавший из корпусов серии Xaser VI. С виду обычный такой корпус Super Tower с высотой 60,5 см, но самое интересное, как всегда кроется в нутрии. Thermaltake Xpressar RCS100 был оборудован готовой фреонкой для охлаждения ЦП.



Но и тут не обошлось без подставы: как говорилось выше, беда отрицательных температур кроется в конденсации влаги на элементах охлаждения и самой системы, и хитрые инженеры из Thermaltake просто – напросто решили не охлаждать процессор до этих самых отрицательных температур. Фреонка в Xpressar RCS100 держала температуру процессора в диапазоне +20 - +45 °С. Т.е. вроде бы и фреонка, а минуса никак… Второй момент (не клей) – это необходимость использования процессора с тепловыделением не менее 70 Вт (ну с этим трудностей то нет), дабы фреонка его не переморозила и мы не получили кондесат, напрочь убивший всю систему. Также запуск всей системы требовал некоторых танцев с бубном и чтения заклинаний. Xpressar RCS100 как-то не прижился…

Эволюция фреонки – ватерчиллер. Это обычная фреонка + обычная СВО с некоторыми допилами нанонапильником: жидкость в специальном резервуаре охлаждается до отрицательных температур фреонкой, а дальше эта жидкость гонится по трубам СВО. Допилы: использование антифриза (на крайняк «незамерзайки», а любители этого дела могут использовать и водку (серьезно!)) в контуре СВО (так как толкать лед по трубкам и ватерблокам СВО довольно затруднительно) и термоизоляция всей системы охлаждения. Ватерчиллер также позволяет получить отрицательные температуры на охлаждаемом компоненте, но здесь уже контур охлаждения строится также, как и при обычной СВО: можно охлаждать и ЦП, и видеокарту, и память, и что там еще есть. Получаемые температуры процессора при использовании ватерчиллера где-то в районе -10 °С

И если фреонка сама по себе дорогая, то ватерчиллер дороже в двойне.

Как и все любое – другое, фреонку и ватерчиллер можно собрать собственными руками из подручных средств (такие системы обычно выглядят монстро-страшно, но работают по назначению и поэтому имеют место быть) и даже методы, описанные выше? способы далеко не предел технических возможностей и комбинаций охлаждающих элементов.

Жидкий азот


Вот мы и добрались до апогея компьютерного охлаждения и самого интересного и жесткого, что придумали экстремалы – IT-шники на сегодняшний день. Встречайте! АЗОТ.

Сразу скажу, что используются системы охлаждения жидким азотом только и только для экстремального разгона системы минут на 5 (не больше). Собрали систему, выставили настройки разгона процессора в BIOS на экстремально завышенные значения (по статистике Intel Core i7-3770K под азотом люди разгоняют до 6,5 - 7 ГГц), налили стакан азота, запустили систему и (если запустили) быстро – быстро запустили и прогнали бенчмарки, сняли скриншоты полученных результатов, сфотографировались на фоне извергающей клубы пара системы на память и сделали пару снимков самой системы, и все. После этого эксперимент заканчивается. Система разбирается. Результаты с proof`ом отправляются на специальные сайты или экзаменационной комиссии на конкурсе оверклокеров, и если результат побьет установленный рекорд (и никто не спалит доработку скриншота в фотошопе, где были дорисованы пара мегагерц), то все – вы крут, и вам седло большое, ковер и телевизор в подарок сразу «врУчат», а может быть «вручАт».

Для охлаждения процессора жидким азотом нужно две вещи (помимо процессора): сам жидкий азот (причем достать его не так уж и сложно, а купить не так уж и дорого (где-то 1-1.5$ за литр) и, наверное, тара, в которой поставляется, азот стоит дороже самого азота) и медный «стакан», который крепится па процессор и в который заливают азот. Такие стаканы либо покупаются в профильном магазине, либо делаются руками фрезеровщика (но можно и своими).

Так как азот начинает кипеть при температуре -195,75 °C, то при наших средних +36,6 °C по больнице он кипит просто афигенски – похоже на извержение маленького вулканчика. Происходит это примерно так:



Если перебрать с азотом, то можно получить такого вот кипящего снеговика:

Как правило, в азотной вечеринке участвуют двое. Задача первого - гнать комп, второго – подливать азот в стакан и не облить этим самым азотом того самого первого. Знающие люди вот, что говорят: «Капля азота, попавшая на кожу человека, не причиняет абсолютно никакого вреда, даже прохлада не сильно ощущается». Чего не скажешь про попадание в глаза – это опа бесповоротная и необратимая. В общем, купаться в нем не стОит, а если взялись за эксперимент – защита глаз ОБЯЗАТЕЛЬНА!!! Вообще «мгновенная заморозка жидким азотом» - это миф и фантастика. Например, «Разрушители легенд» Джейми и Адам проверяли «миф» о том, что если облить замок жидким азотом (как это демонстрируется в кино), то его можно будет сломать одним ударом. Они поливали этот замок пять минут и только после этого смогли его сломать совсем не с одного удара. Так же плохо обстоят дела с заморозкой органики – нужно время. В интернетах попадался ролик, как один отмороженный чел ненадолго опускал руку в аквариум с жидким азотом – рука не отвалилась. Но это не для нас.

При ТАКОМ «охлаждении» температура процессора, конечно же, уходит в сильные минуса, но, например Core i7 975 вполне способен стабильно работать при температурах -38°C / -46°C. Обычно температуры процессоров «под азотом» уходят далеко за отметку -100 °C.

Азотное охлаждение используют не только для центрального процессора, но и для видеокарт – под отрицательными температурами из графического процессора тоже можно выжать значительный прирост производительности. Видеокарту HD 7979 с 1000 МГц (из которых 100 МГц – это заводской разгон) дожимали до 1670 МГц, что для видеокарт ой как много. При заморозке ГПУ используется такой же стакан, как для ЦП, отличие лишь в том, что контактная площадка стакана находится сбоку. Купить такой стакан можно, как и в магазине, так и сделать самому, но будет сложнее из-за расположения площадки.



Так как азотное охлаждение неотъемлемая часть постановки рекордов по разгону, то зачастую экспериментатор одной видеокартой не ограничивается – есть отдельные дисциплины по разгону систем с одной, двумя и сколько там их еще можно вставить в материнскую плату. Если сильно захотеть, то можно гнать под азотом и систему с четырьмя видеокартами. Выглядить это будет примерно так:



Вернемся к проблеме конденсата. Здесь она присутствует в полном объеме – если где – то, чего – то недосмотреть, то все околосокетное пространство на материнке можно покрыть инеем. Как видно на всех картинках со стаканами – пространство в зоне охлаждения закрывается всяко – разной изоляцией: за частую это просто бумажные салфетки. И их хватает. Главное – успеть отключить систему от электричества, пока лед не начал таять. После чего разобранные комплектующие на всякий случай можно просушить феном.

ИТОГО: вот наиболее известные способы охладить (или заморозить) комплектующие ПК. Конечно, их в природе намного больше. Например, вариантов построения систем по принципу ватерчиллера (или просто чиллера) очень много – человеческая фантазия границ не знает. Также многие способы охлаждения можно комбинировать друг с другом. Да и вообще, на просторах интернетов можно найти и не такое…

До новых встреч в эфире.

Автор: Артём О. (С)