Кулер охлаждения процессора своими руками

Самодельный кулер для компьютера

Оглавление

Вступление

Данный материал навеян впечатлениями от работы над предыдущей статьей, героем которой был бесшумный HTPC в корпусе-радиаторе. Мне очень захотелось использовать в нем AMD A10-5800K. Удобная вещь, в которой в одном корпусе сочетаются достаточно мощный процессор и графическое ядро. Но есть одна трудность – его типичное тепловыделение составляет 100 Вт. На первый взгляд, это не так уж и много, но критическая температура ЦП равна 70 градусам. Получается интересное уравнение, в котором присутствуют невысокая температура и приличное тепловыделение. Непростая задачка.

Естественно, как каждый разумный человек, первоначально я решил пойти по пути наименьшего сопротивления – купить серийный кулер, который мог бы справиться с задачей отвода 100 Вт тепла от процессора.

Варианты кулеров

реклама

Есть довольно обширный список систем охлаждения, способных работать без вентиляторов и рассеивать при этом от 65 до 130 Вт. Конечно, перечень не самый полный.

Первые два, можно сказать, ветераны, остальные гораздо моложе. Из всего списка у меня были первые три, и я решил опробовать их в «пассиве», начав с Scythe Ninja.

Естественно, без вентилятора, поскольку надежды на него было мало. В его технических характеристиках указано, что он в «пассиве» способен отвести 65 Вт. А я его ставлю на стоваттный процессор.

В тестировании была использована плата производства MSI FM2-A85XA-G65 . При включении мониторинг в BIOS показывает 32 градуса, затем температура начинает расти примерно на 1 градус в минуту и очень скоро зашкаливает за 73 градуса. Дальше я выключил.

Поставил самый огромный кулер всех времен – Scythe Orochi.

С ним лучше, на градус растет минуты за две-три, но температура все равно довольно быстро зашкаливает за 73-74°C. Как и в предыдущем случае, при достижении этой планки я отключал систему. Жалко материнскую плату, очень уж она мне нравится.

Настало время последней надежды, настоящей «тяжелой артиллерии» – Thermalright Macho HR-02.

реклама

Про него пишут, что он в пассиве рассеивает 130 Вт. Но и с ним температура растет быстро. Зато по сравнению с Scythe Orochi тепловые трубки прогреваются намного шустрее. Тем не менее, неудача поджидает и тут, спустя некоторое время температура переваливает отметку в 74 градуса. И это под нагрузкой BIOS. Что же будет, если запустить «линпак»?

После анализа ситуации я понял, в чем тут загвоздка. В технических характеристиках всех современных кулеров, приведенных выше, указано, что они рассеивают до 130 Вт в пассиве, но при условии использования процессоров Intel, у которых критические температуры выше. Значит, система охлаждения нагревается до более высокой температуры. А чем больше разница между температурой кулера и температурой окружающей среды, тем интенсивнее теплообмен. Вот и получается, что весь этот славный список бессилен перед продукцией AMD!

Пришлось «колхозить» систему охлаждения для НТРС самому. Задача была выполнена, рассказ о проделанной работе можно найти здесь. Но на душе так и не полегчало, остался осадок в виде довольно высоких температур.

Действительно, НТРС, работая по прямому назначению, грелся в разумных пределах. Но если запустить «грелки» типа «линпак», температуры приближались к критическим значениям. Это не столь страшно, потому как такие запредельные нагрузки в обычной жизни не встречаются. Но… как всегда, хочется большего. Холоднее, мощнее, быстрее…

И вспомнилась очень старая тема – самостоятельное изготовление тепловых трубок и термосифонов. Когда-то я сам их делал, но тогда у меня не было нужного инструмента и вакуумного насоса. Теперь все это есть, почему бы не попробовать опять?

Современные кулеры с тепловыми трубками очень эффективны. Но при их изготовлении соблюдаются ограничения по габаритам, весу, совместимости и многие другие. Меня же ничего не ограничивает, можно попробовать сделать свой суперкулер. Если получится, то будет приятно осознавать, что дома «на коленке» изготовлен девайс, по эффективности не уступающий лучшим серийным образцам (а хочется надеяться, что лучше).

Если не выйдет, что ж, сильно не расстроюсь. Но тогда, возможно, результатом станет статья, которую нескучно будет прочитать. Как считают восточные мудрецы, главное не цель, а дорога к достижению цели.

Немного теории

Рассказывать о теории тепловых трубок дело неблагодарное, поскольку читатели Overclockers.ru люди разные. Кто-то возмутится – кто этого не знает! А кто-то действительно слышит об этом впервые. Поэтому постараюсь изложить все как можно короче, чтобы не раздражать первых и было понятно вторым.

И сразу цитата из материала «Тепловая труба»:

«Впервые термин «тепловая труба» был предложен Гровером Г.М. и использован в описании к пат. США 3 229 759 (02.12.1963, комиссия по атомной энергии США) и в статье «Устройство, обладающее очень высокой теплопроводностью» (Гровер Г.М. и др. J.Appl. Phys., 1964, 35, р. 1990 — 1991).»

Но сначала о термосифоне, предшественнике тепловой трубы. Рассмотрим принцип его работы на примере устройства.

На схеме видно, что устройство состоит из герметичного корпуса (4), из которого откачан воздух. Жидкость (3) находится в зоне испарения (1), та нагревается и жидкость превращается в пар (5). Последний поднимается и попадает в зону конденсации (2), где охлаждается и конденсируется в жидкость (6), которая стекает по стенкам в зону испарения. Затем цикл повторяется.

Теплопроводность такого прибора велика. Термосифон способен обеспечить большую мощность теплопередачи даже при малой разности температур между его концами.

реклама

Но он работает только, если зона конденсации выше зоны испарения, в противном случае вода под действием сил гравитации стекать не будет. Если внутри корпус термосифона покрыть капиллярно-пористым материалом, то возврат жидкости будет обеспечен капиллярным эффектом, следовательно, работоспособность уже не будет зависеть от расположения. Термосифон с таким наполнением и есть тепловая труба — пат. США 2 350 348 (1942), тепловая труба Гоглера.

Выбор конструкции и материалов

Практически у всех современных суперкулеров одинаковая конструкция теплосъемника. Это медная пластина с отверстиями, в которые впаяны тепловые трубки (ТТ). На мой взгляд, это не самый эффективный метод. Площадь теплообмена между жидкостью в ТТ и основанием невелика. Гораздо интереснее здесь смотрится испарительная камера с развитой внутренней структурой, наподобие водоблока. В таком случае тепло, отбираемое от процессора, распределяется по намного большей площади. На большой площади произойдет испарение жидкости, а значит, больше тепла унесет с собой пар.

Итак, мой выбор – медная испарительная камера с развитой внутренней структурой.

Помимо этого, у всех суперкулеров используются классические тепловые трубки, в которых по одному сечению в центре идет пар, а по стенкам с фитилем спускается сконденсировавшаяся жидкость. Если разделить потоки, то сечение трубки будет использоваться более рационально.

реклама

Мой выбор – контурная тепловая трубка. Это значит, что вверху испарительной камеры будут трубки, по которым вверх идет только пар, а внизу будет трубка для возврата сконденсировавшейся жидкости. Трубки медные.

У серийных кулеров в каждой тепловой трубке есть зона конденсации и на ней надеты теплорассеивающие ребра радиаторов. Мне такую конструкцию в кустарных условиях реализовать затруднительно. Вместо нескольких зон конденсации я использую одну и возьму готовый испаритель от кондиционера в качестве конденсатора.

Капиллярно-пористый фитиль использовать не буду, а использую силы гравитации и помещу свой конденсатор выше зоны испарения.

В качестве жидкости в ТТ будет дистиллированная вода, поскольку она отличается наибольшей теплоемкостью из всех доступных для заправки жидкостей, в числе которых фреоны, ацетон, спирт. Но вода кипит при 100 градусах. Правильно, при атмосферном давлении. Если откачать из контура воздух, то она закипит при более низких температурах.

Для откачки воздуха нужно предусмотреть порт. Клапан Шредера для этой цели не пригоден. При отсоединении шланга он перекрывается не мгновенно и в контур попадет воздух. В моем случае будет использован кусок медной капиллярной трубки, после заправки я пережму ее специальным инструментом, а потом запаяю горелкой.

реклама

А для заправки системы впаяю еще один патрубок диаметром 6 мм и сделаю вальцованное соединение. После заправки накручу на это соединение манометр с вакуумметром для контроля давлений в системе.

В общих чертах с конструкцией и материалами определились. Пора приступать к осуществлению задуманного.

Изготовление

Когда я обсуждал идею самостоятельного изготовления огромного кулера с приятелем, он подсказал интересную мысль. Огромный суперкулер это хорошо, но неплохо бы, если он будет совместим с обычным корпусом АТХ как по размеру, так и по конструкции. Этот человек всегда очень здраво мыслит и на удивление дает только дельные советы. А хорошим советом грех не воспользоваться.

Сначала была мысль купить красивый большой корпус с нижним расположением блока питания. В верхней крышке прорезать отверстие и опускать в него теплосъемник кулера, а конденсатор расположить снаружи на крышке корпуса. Но из финансовых соображений я передумал. Результат затеи неизвестен, зачем резать новый корпус?

реклама

По этой причине был взят самый обычный Б/У корпус с верхним размещением блока питания. Конденсатор будет расположен на верхней крышке, а трубки пройдут в готовое отверстие, которое есть в корпусе для установки БП. А сам блок размещу в другом месте. Корпус резать не надо, и ничто не пострадает.

С корпусом определился. На очереди теплосъемник – испарительная камера. Над его конструкцией я думал много времени. Вернее, над тем, что приспособить под эту цель «из готового». Виделось два варианта. Первый – использовать низкопрофильный медный радиатор от кулера. Запаять его в медный корпус, а в этот корпус впаять трубки, отвечающие за отвод пара и возврат сконденсировавшейся жидкости. Но меди подходящей толщины у меня не нашлось.

Поэтому для этой цели использовалась заготовка водоблока, заказанная мною много лет назад на заводе. Это медный брусок размером 50 на 50 мм, толщиной 17 мм. В нем фрезерована полость размером 40 на 40 мм со штырьками сечением 2 на 2 мм. Толщина основания 3 мм.

В верхней стенке я просверлил два отверстия диаметром 10 мм и вставил в них две медные трубки. По ним будет выходить пар. А в нижней стенке – одно отверстие и одну трубку диаметром 10 мм для возврата жидкости. Все спаял твердым медным припоем с содержанием серебра 5 процентов. Получилась вот такая испарительная камера.

реклама

Запаивать крышкой я не стал. Причина – пузырьковое кипение. Испарительная камера в моем случае будет полностью заполнена водой. При кипении в воде образуются пузырьки пара. Этот процесс сопровождается шумом – пощелкиванием, мне же необходим бесшумный кулер. Поэтому для предотвращения образования пузырьков все полости будут заполнены тонкой проволокой из нержавеющей стали. На снимке выше кроме испарителя видна металлическая мочалка для чистки посуды, которая будет использована для этой цели. После того, как я все спаяю, все промежутки между штырьками будут заполнены этой мочалкой, затем крышка будет припаяна на мягкий припой ПОС-61. При применении твердого припоя температура пайки была бы значительно выше, а при высоких температурах тонкая проволока может разрушиться.

А теперь о выборе конденсатора. Сначала я хотел использовать обычный конденсатор от холодильного оборудования. Но устройства приемлемых размеров состояли из трубки диаметром 6 мм, и, на мой взгляд, такой толщины недостаточно. В качестве замены был найден испаритель от оконного кондиционера.

Размеры 450 на 250 мм, толщина ребер 25 мм. Оребрение очень плотное, расстояние между пластинами 1 мм. Для естественной конвекции это плохо, но для пробы пойдет. Тем более что если все заработает как надо, будут пути для модернизации. Итак, 410 ребер размером 255 на 25 мм. Общая площадь 52 275 см 2 без учета площади трубок. Для сравнения – площадь поверхности кулера Thermalright HR-02 8 000 см 2 .

Данный испаритель хорош тем, что в его конструкции два входа и один выход, как раз под мою испарительную камеру. Вдобавок трубки в нем соединены так, что облегчается поток сконденсировавшейся жидкости.

реклама

На фотографии выше видно, что почти все нижние трубки собираются в одну. Так жидкость лучше стекает. Осталось упомянуть, что в этом девайсе использованы более толстые трубки, чем в конденсаторе аналогичного размера, их наружный диаметр составляет 8 мм.

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