Хорошее охлаждение центрального процессора и процессора видеокарты последние десятилетия является необходимым условием их бесперебойной работы. Но греются в компьютере не только процессор и видеокарта - отдельный кулер может потребоваться микросхеме чипсета, жестким дискам и даже модулям памяти. Производители корпусов добавляют дополнительные вентиляторы, увеличивают их мощность и габариты, улучшают устройство радиаторов. И, разумеется, жидкостные системы охлаждения не могли быть обойдены вниманием.


Вообще, жидкостное охлаждение процессоров – тема не новая: оверклокеры столкнулись с недостаточной эффективностью воздушного охлаждения уже давно. «Разогнанные» до теоретического максимума процессоры грелись так, что не справлялись никакие из имевшихся тогда в продаже кулеров. Систем жидкостного охлаждения в магазинах не было, и оверклокерские форумы полнились темами о самодельных «водянках». И сегодня многие ресурсы предлагают собрать систему жидкостного охлаждения самостоятельно, но смысла в этом уже немного. Стоимость комплектующих сравнима с ценой недорогих СЖО в магазинах, а качество (и, следовательно, надежность) заводской сборки обычно все же выше кустарной.

Почему эффективность СЖО выше, чем у простого кулера?


Рассматриваемые СЖО не имеют вырабатывающих холод элементов, охлаждение происходит за счет воздуха возле системного блока – как и в случае обычного воздушного охлаждения. Эффективность СЖО достигается за счет того, что скорость теплоотвода с помощью движущегося теплоносителя намного выше, чем скорость естественного теплоотвода с помощью теплопередачи внутри металлического радиатора. Но скорость теплоотвода зависит не только от скорости движения теплоносителя, но и от эффективности охлаждения этой жидкости и от эффективности её нагревания теплом процессора. И, если первая задача решается увеличением площади радиатора, площади теплообменника радиатора и улучшением воздухообдува, то во втором случае теплообмен ограничен площадью процессора. Поэтому общая эффективность системы ограничивается эффективностью водоблока процессора. Но даже с таким ограничением СЖО обеспечивают примерно в 3 раза лучший теплосъем по сравнению с обычным воздушным охлаждением. В числах это означает снижение температуры чипа на 15-25 градусов по сравнению с воздушным охлаждением при нормальной комнатной температуре.

Конструкция СЖО


Любая система жидкостного охлаждения содержит следующие элементы:

- Водоблок . Его назначение – эффективно снимать тепло с процессора и передавать протекающей воде. Соответственно, чем выше теплопроводность материала, из которого изготовлены подошва и теплообменник водоблока, тем выше и эффективность этого элемента. Но теплопередача также зависит и от площади соприкосновения теплоносителя и радиатора – поэтому конструкция водоблока важна ничуть не меньше материала.


Поэтому плоскодонный (бесканальный) водоблок, в котором жидкость просто протекает вдоль стенки, прилегающей к процессору, намного менее эффективен, чем водоблоки со сложной структурой дна или теплообменниками (трубчатыми или змеевидными). Минусами водоблоков со сложной структурой является то, что они создают намного большее сопротивление водяному потоку и, следовательно, требуют более мощной помпы.


- Помпа . Распространенное мнение, что чем мощнее помпа, тем лучше и что СЖО без отдельной мощной помпы вообще неэффективна – некорректно. Функция помпы – обеспечить циркуляцию теплоносителя с такой скоростью, чтобы перепад температур между теплообменником водоблока и жидкостью был максимальным. Т.е., с одной стороны, нагревшаяся жидкость должна вовремя выводиться из водоблока, с другой стороны – поступать в водоблок она должна уже полностью охлажденной. Поэтому мощность помпы должна быть сбалансирована с эффективностью остальных элементов системы и замена помпы на более мощную в большинстве случаев не даст положительного эффекта. Маломощные помпы часто объединены в одном корпусе с водоблоком.


- Радиатор. Назначение радиатора – рассеивать тепло, приносимое теплоносителем. Соответственно, он должен быть изготовлен из материала с высокой теплопроводностью, обладать большой площадью и быть укомплектован мощным вентилятором (вентиляторами). Если площадь радиатора СЖО сравнима с площадью радиатора процессорного кулера и вентилятор на ней установлен ничуть не мощнее, то не стоит ожидать от такой СЖО эффективности, превышающей эффективность того же кулера.
- Соединительные трубки должны быть достаточной толщины, чтобы не создавать большого сопротивления водяному потоку. По этой причине обычно используются трубки диаметром от 6 до 13 мм – в зависимости от скорости потока жидкости. В качестве материала трубок обычно используется ПВХ или силикон.
- Теплоноситель должен иметь высокую теплоемкость и высокую теплопроводность. Из доступных и безопасных жидкостей лучше всего этим условиям удовлетворяет обычная дистиллированная вода. Часто в воду добавляются присадки для снижения её коррозирующих свойств, для предотвращения размножения микроорганизмов (зацветания) и просто для эстетического эффекта (цветные присадки в системах с прозрачными трубками).


В мощных системах с большим объемом теплоносителя становится необходимым использование расширительного бачка – резервуара, в который будут уходить излишки жидкости при её термическом расширении. В таких системах помпа обычно объединяется с расширительным бачком.

Характеристики систем жидкостного охлаждения.

Обслуживаемая/необслуживаемая СЖО.


Необслуживаемая система идет с завода полностью в сборе, залитая теплоносителем и загерметизированная. Установка такой системы отличается простотой – некоторые необслуживаемые СЖО установить ничуть не сложнее, чем обычный кулер. Минусы у необслуживаемой СЖО тоже есть:
- Низкая ремонтопригодность. Трубки часто просто запаяны в неразъемные пластиковые штуцеры. С одной стороны, это обеспечивает герметичность, с другой стороны, замена поврежденного элемента такой системы может вызвать осложнения.
- Сложность замены теплоносителя обычно тоже связана с ремонтом системы – если часть жидкости вытекла, снова заполнить необслуживаемую СЖО может оказаться весьма непросто – заливочными отверстиями такие системы, как правило, не снабжаются.
- Низкая универсальность связана с неразборностью системы. Невозможно ни расширить систему, ни заменить какой-либо из её элементов на более эффективный.
- Фиксированная длина трубок ограничивает возможности по выбору места установки радиатора.


Обслуживаемые СЖО часто поставляются в виде набора элементов и установка такой системы потребует времени и некоторой сноровки. Зато и возможности по её кастомизации намного выше – можно добавлять водоблоки для чипсета и для видеокарты, менять все элементы на более подходящие для конкретного компьютера, выносить радиатор на любое (разумное) расстояние от процессора и т.д. Можно не бояться устаревания сокета (и системы охлаждения) при замене материнской платы – для восстановления актуальности потребуется только заменить водоблок процессора. К недостаткам обслуживаемых СЖО, кроме сложности установки и высокой цены, следует отнести большую вероятность протечек через разъемные соединения и большую вероятность загрязнения теплоносителя.

СЖО должна поддерживать сокет материнской платы, на которую устанавливается. И если обслуживаемую СЖО еще можно приспособить под другой сокет, купив дополнительно соответствующий водоблок, то необслуживаемая СЖО может использоваться только с теми сокетами, что перечислены в её характеристиках.


Количество вентиляторов не оказывает прямого влияния на эффективность СЖО, но большое их количество позволяет снизить скорость вращения каждого отдельного вентилятора при сохранении общего воздушного потока, и, соответственно, снизить шумность при сохранении эффективности. Будет ли СВО с большим количеством вентиляторов эффективнее – зависит от их суммарного максимального воздушного потока.

Максимальный воздушный поток считается в кубических футах в минуту (CFM) и определяет, какой объем воздуха прогоняется через вентилятор в минуту. Чем выше это значение, тем выше вклад этого вентилятора в эффективность радиатора. Размеры (длина, ширина, толщина ) радиатора ничуть не менее важны – четыре мощнейших вентилятора, обдувающих простой тонкий радиатор с малой площадью пластин будут охлаждать теплоноситель ничуть не лучше, чем один вентилятор, хорошо подобранный к радиатору с большой площадью пластин.


Материал радиатора определяет его теплопроводность, т.е., с какой скоростью переданное ему тепло будет распределяться по всей площади радиатора. Теплопроводность меди почти в два раза выше, чем теплопроводность алюминия, но в данном случае эффективность радиатора больше зависит от его конструкции и площади, чем от материала..

Материал водоблока , в силу ограниченности его размеров, важнее материала радиатора. Фактически, медь является единственным приемлемым вариантом. Алюминиевые водоблоки (встречающиеся в дешевых СЖО) снижают эффективность системы настолько, что пропадает смысл использования жидкостного охлаждения.

Максимальный уровень шума зависит от максимальной частоты вращения вентиляторов . Если в системе не предусмотрена регулировка частоты вращения, на этот параметр следует обратить пристальное внимание. При наличии регулировки частоты вращения, внимание следует обратить на минимальный уровень шума .

Уровень шума выше 40 дБ уже может восприниматься как некомфортный (40 дБ соответствует обычному звуковому фону в жилом помещении - негромкая музыка, спокойный разговор). Чтобы шум вентиляторов не мешал сну, он не должен превышать 30 дБ.

Регулировка скорости вращения вентиляторов может быть ручной и автоматической. Ручная регулировка позволяет менять скорость вращения вентиляторов в соответствии с личными предпочтениями, автоматическая же подстраивает скорость под текущую температуру процессора и обеспечивает лучшие условия работы оборудования.

Тип коннектора питания может быть 3-pin и 4-pin.
3-pin коннектор не имеет отдельного провода для изменения скорости вращения вентилятора. Управлять скоростью вращения такого вентилятора можно только изменяя его напряжение питания. Не все материнские платы поддерживают этот способ. Если ваша материнская плата не может управлять скоростью вращения 3-pin вентилятора, то кулеры и двигатель помпы СЖО с 3-pin коннектором питания будут всегда вращаться на максимальной скорости. Для изменения степени охлаждения придется дополнительно покупать

И насколько она может быть эффективна. Потребность в жидком охлаждении появилась из-за того, что было решено разогнать процессор, а чем быстрее он работает, тем сильнее греется. То есть стандартного кулера уже не хватало, а магазинные системы охлаждения стоят довольно дорого.

Материалы и инструменты для самоделки:
- теплообменник либо водоблок;
- радиатор охлаждения (от автомобиля);
- помпа (водяной насос центробежного типа с мощностью 600 литров в час);
- расширительный бачок (в нашем случае под воду);
- четыре вентилятора размером 120 мм;
- блок питания для вентилятора;
- различные другие расходные материалы и инструменты.

Процесс изготовления самоделки:

Шаг первый. Изготовление водоблока
Водоблок необходим для того, чтобы максимально эффективно отводить тепло от процессора. Для таких целей будут нужны материалы с хорошей теплопроводностью, автором была выбрана медь. Еще как вариант можно использовать алюминий, но его теплопроводность вдвое меньше, чем у меди, то есть у алюминия это 230Вт/(м*К), а у меди 395,4 Вт/(м*К).








Еще важно разработать структуру водоблока для эффективного отвода тепла. Водоблок должен иметь несколько каналов, по которым будет циркулировать вода. Теплоноситель не должен застаиваться и вода должна циркулировать через весь водоблок. Также важно сделать площадь соприкосновения с водой как можно больше. Чтобы увеличить площадь соприкосновения с охлаждающей жидкостью, на стенки водоблока можно нанести частые надрезы, ну а еще можно установить небольшой игольчатый радиатор.


Автор решил идти по пути наименьшего сопротивления, поэтому в качестве водоблока была изготовлена емкость для воды с двумя трубками для ее подачи и отбора. В качестве основы использовался соединитель для труб из латуни. Основанием послужила пластина из меди толщиной 2 мм. Сверху же водоблок закрывается тоже такой медной пластиной, в которую установлены трубки под диаметр шлангов. Вся конструкция спаивается оловянно-свинцовым припоем.

В итоге водоблок получился довольно больших размеров, что отразилось на его весе, в собранном состоянии на материнскую плату шла нагрузка в 300 грамм. А это привело к дополнительным затратам. Чтобы облегчить конструкцию, понадобилось придумать дополнительную систему креплений для шлангов.

Материал водообменника: медь и латунь
Диаметр штуцеров составляет 10 мм
Сборка путем пайки оловянно-свинцовым припоем
Крепится конструкция с помощью винтов к магазинному кулеру, шланги дополнительно фиксируются с помощью хомутов
Стоимость самоделки на этом шаге в районе 100 рублей.

Подробнее о сборке водоблока
Как происходил процесс сборки, можно увидеть на фото. То есть из листа меди были вырезаны нужные заготовки, впаяны трубки, ну а потом с помощью паяльника все объединилось в готовый орган системы.


























Шаг второй. Разбираемся с помпой
Помпы можно разделить на два вида, это погружаемые и наружные. Внешняя помпа пропускает воду через себя, а погружаемая выталкивает. Автор использовал погружаемый вид помпы для своей самоделки, поскольку наружную нигде найти не удалось. Мощность такой покупной помпы находится в пределах от 200 до 1400 литров в час, а стоят они в районе 500-2000 рублей. В качестве источника питания здесь идет обычная розетка, потребляет устройство от 4 до 20 Вт.

Чтобы снизить шум, помпу нужно устанавливать на поролон или другой подобный материал. Резервуаром послужила банка, в которую была помещена помпа. Чтобы подключить силиконовые шланги, понадобились металлические хомуты на винтах. Чтобы в будущем легко надевать и снимать шланги, можно применять смазку без запаха.






В итоге максимальная производительность насоса составила 650 литров в час. Высота, на которую насос может поднять воду, равна 80 см. Требуемое напряжение - 220В, потребляет устройство 6Вт. Стоимость составляет 580 рублей.

Шаг третий. Пару слов о радиаторе
От того, насколько качественно будет работать радиатор, будет зависеть успех всей затеи. Для самоделки автор применил автомобильный радиатор от печки «Жигулей» девятой модели, он был куплен на барахолке всего за 100 рублей. В связи с тем, что расстояние между пластинами радиатора оказалось слишком маленьким, чтобы кулеры смогли прогнать через него воздух, их пришлось принудительно раздвигать.


Характеристики радиатора:
- трубки изготовлены из меди;
- ребра радиатора алюминиевые;
- размеры 35х20х5 см;
- диаметр штуцеров составляет 14 мм.

Шаг четвертый. Обдув радиатора
Для охлаждения радиатора используются две пары кулеров по 12 см, два устанавливаются с одной стороны и два с другой. Для вентиляторов использовался отдельный блок питания на 12В. Подключаются они параллельно с учетом полярности. Если перепутать полярность, вентилятор можно испортить. Черным цветом обозначен минус, красным плюс, а по желтому передаются значения скорости.
Ток вентилятора составляет 0.15А, один стоит 80 рублей.




Здесь главной задачей автор посчитал эффективность и дешевизну устройства, поэтому для снижения шума не прилагалось никаких усилий. Дешевые китайские вентиляторы сами по себе являются довольно шумными, но их можно установить на силиконовые прокладки или изготовить другие крепления для снижения вибраций. Если покупать более дорогие кулеры стоимостью 200-300 рублей, то они работают более тихо, но на максимальных оборотах все равно шумят. Но зато имеют высокую мощность и потребляют 300-600 мА тока.

Шаг пятый. Блок питания
Если нужного блока питания под рукой нет, то его можно собрать и своими руками. Понадобится недорогая микросхема за 100 рублей и несколько других доступных элементов. Для четырех вентиляторов понадобится ток в 0.6 А, ну и конечно нужно иметь немного в запасе. Собранная микросхема выдает порядка 1А при напряжении в районе 9-15В в зависимости от конкретной модели. Вообще подойдет любая модель , менять напряжение можно с помощью переменного резистора.






Инструменты и материалы для блока питания:
- паяльник с припоем;
- микросхема;
- радиодетали;
- изоляция и провода.
Цена вопроса составляет 100 рублей.

Шаг шестой. Завершающий этап. Установка и проверка

Подопытный компьютер:
- процессор Intel Core i7 960 3.2 ГГц / 4.3 ГГц;
- термопаста АЛ-СИЛ 3;
- блок питания OCZ ZX1250W;
- материнская плата ASUS Rampage 3 formula.

Используемое программное обеспечение: Windows 7 x64 SP1, RealTemp 3.69, Prime 95, Cpu-z 1.58.




Сразу первые тесты показали, что система охлаждения плохо справляется со своей задачей и требует доработки. Сперва были подключены только два вентилятора и не были раздвинуты пластины в радиатор для лучшего продува. При стандартном кулере с нулевой нагрузкой температура процессора составляет 42 градуса, а при самодельной системе охлаждения 57 градусов.

Тестом prime95 процессор был нагружен до 50%, температура при воздушном охлаждении составляет 65 градусов, а при самодельном водяном 100 С всего за 30 секунд. Конечно, при разгоне результаты еще куда хуже.




В итоге автор решил сделать водоболок, используя более тонкую пластину на 0.5 мм. Также были раздвинуты пластины в радиатор и подключено 4 кулера. В итоге температура без нагрузки составила 55 градусов, и при родном кулере 42. При запуске же теста на 50% загрузки, процессор прогревается до 83 градусов вместо 65 на родной системе охлаждения. Далее, спустя 5-7 минут вода начинает перегреваться и температура процессора достигает 96 градусов. И все это без разгона.


По словам автора, система оказалась не эффективной, чтобы можно было охладить современный процессор. В более старых компьютерах с этой задачей отлично справляется обычный кулер. Возможно, в системе можно еще что-то доработать или автор неправильно сделал водоблок. В любом случае собрать самому систему охлаждения мене чем за 1000 рублей является крайне тяжело.

Видео самоделки:

Если вы купили мощный новый компьютер, то он будет потреблять достаточно много электроэнергии, а также громко шуметь, что является весьма неприятным и очень существенным недостатком. Достаточно громоздкие системные блоки (для циркуляции воздуха), с большими кулерами, в этом случае не самый лучший вариант, поэтому сегодня мы расскажем вам об альтернативном варианте – водяном охлаждении для компьютера (а конкретно о его видах, особенностях и, конечно же, преимуществах).

Зачем необходимо водяное охлаждение?!
Как мы уже сказали, обычные компьютерные вентиляторы создают много шума, а кроме того, даже, несмотря на их большую мощность, они не способны рационально отводить из системного блока выделяемое компонентами компьютера тепло, что само по себе повышает риск выхода из строя, какого-либо элемента от перегрева.

В этих условиях производители обратили своё внимание на системы жидкостного охлаждения компьютерных деталей. Проверка множества таких систем в целом показывает, что жидкостная система охлаждения компьютера имеет право на существование в силу целого ряда показателей, выгодно отличающих её от воздушной системы.

Преимущества и принципы работы водяного охлаждения

Водяному охлаждению не требуется большого объёма системного блока для того, чтобы обеспечивать лучшую циркуляцию воздуха в самом системном блоке. Кроме всего прочего, она гораздо меньше шумит, что, кстати, также является немаловажным фактором для людей, которые по тем или иным причинам проводят много времени за компьютером. Любая же воздушная система, пусть даже самая качественная, при всех своих преимуществах, во время своей работы непрерывно создаёт поток воздуха, который гуляет по всему системному блоку, в любом случае увеличивает шум в помещении, а для многих пользователей важен низкий уровень шума, так как постоянный гул очень надоедает и раздражает. Программное обеспечение самостоятельно регулирует давление потока жидкости в системе, в зависимости от интенсивности тепловыделения процессора и других компонентов компьютера. То есть система может автоматически увеличивать или уменьшать эффективность теплоотвода, что обеспечивает непрерывный и точный контроль температурного режима, как любого отдельного элемента (будь то процессор, видеокарта или винчестер), так и во всём пространстве системного блока. Таким образом, применение жидкостного охлаждения ликвидирует также и тот недостаток любой воздушной системы, когда детали компьютера охлаждаются преимущественно воздухом из системного блока, который непрерывно нагревается этими же деталями и не успевает своевременно выводиться за пределы блока. С жидкостью такие проблемы исключены. Такая система способна справляться со своими задачами гораздо эффективнее любого воздушного охлаждения.

Также, помимо высокого уровня шума, воздушное охлаждение компьютера приводит к большому скоплению пыли: как на самих вентиляторах кулеров, так и на остальных комплектующих. В свою очередь это очень негативно сказывается как на воздухе в помещении (когда из системного блока выходит поток воздуха с пылью), так и на быстродействии всех комплектующих, на которых оседает вся пыль.

Виды водяного охлаждения по месту охлаждения


  • Наибольшую важность в любой подобной системе представляет радиатор процессора . По сравнению с традиционными кулерами, процессорный радиатор с двумя подведёнными к нему трубками (одна на вход жидкости, другая на выход) выглядит очень компактно. Это особенно радует, потому что эффективность охлаждения такого радиатора явно превосходит любой кулер.

  • Графические чипы видеокарт охлаждаются так же, как и процессоры (параллельно с ними), только радиаторы для них поменьше.

  • Не меньшую эффективность имеет жидкостное охлаждение винчестера . Для этого разработаны очень тонкие водяные радиаторы, которые крепятся к верхней плоскости жёсткого диска и благодаря максимально большой площади контакта обеспечивают хороший теплоотвод, что невозможно при обычном воздушном обдуве.

Надёжность всей водяной системы больше всего зависит от помпы (качающего насоса): прекращение циркуляции жидкости моментально вызовет падение эффективности охлаждения практически до нуля.

Системы жидкостного охлаждения делятся на два типа: те, что с помпой, и те, что без неё – безпомповые системы..

1-ый тип: системы жидкостного охлаждения с помпой
Существуют два типа помп: имеющие собственный герметичный корпус, и просто погружаемые в резервуар с охлаждающей жидкостью. Те, что имеют свой герметичный корпус, безусловно, дороже, но и значительно надёжнее, чем погружаемые в жидкость. Вся жидкость, используемая в системе, охлаждается в радиаторе-теплообменнике, к которому крепится низкооборотный кулер, создающий поток воздуха, который и охлаждает текущую в изогнутых трубках радиатора жидкость. Кулер никогда не развивает большой скорости вращения и потому шум от всей системы намного меньше, чем от мощных кулеров, используемых в воздушном охлаждении.

2-ой тип: безпомповые системы
Как понятно из названия – никакого механического нагнетателя (т.е. помпы) в них нет. Циркуляция жидкости осуществляется с использованием принципа испарителя, который создаёт направленное давление, движущее охлаждающее вещество. Жидкость (с низкой температурой кипения) непрерывно превращается в пар, когда нагревается до определённой температуры, а пар – в жидкость, когда попадает в радиатор теплообменника-конденсатора. Только тепло выделяемое охлаждаемым элементом заставляет двигаться жидкость. К достоинствам этих систем относятся: компактность, простота и невысокая стоимость, поскольку отсутствует помпа; минимум движущихся механических частей – обеспечивает низкий уровень шума и низкую вероятность механических поломок. Теперь о недостатках данного типа водяного охлаждения компьютера. Эффективность и мощность таких систем - значительно ниже, чем у помповых; используется газовая фаза вещества, а это значит, что нужна высокая герметичность конструкции, потому как любая утечка приведёт к тому, что система сразу же потеряет давление и, как следствие, станет неработоспособной. Причём заметить и исправить это будет очень нелегко.

Стоит ли устанавливать водяное охлаждение на компьютер?

Достоинствами данного типа жидкостного охлаждения являются: высокая эффективность, небольшие размеры радиаторов компьютерных чипов, возможность параллельного охлаждения сразу нескольких устройств и невысокий уровень шума – во всяком случае, ниже, чем шум от мощного кулера любой воздушной системы. Собственно, всем этим и объясняется, что производители ноутбуков стали использовать жидкостное охлаждение одними из первых. Единственным их недостатком, пожалуй, является только сложность установки в системные блоки, которые изначально проектировались для воздушных систем. Это, разумеется, не делает установку подобной системы в ваш компьютер невозможной, просто она будет сопряжена с определёнными трудностями.

Вполне вероятно, что через некоторое время в компьютерной технике произойдёт переход от систем воздушного охлаждения к жидкостным системам, потому что кроме сложностей в установке подобных конструкций на сегодняшние корпуса системных блоков, каких-либо других принципиальных недостатков у них нет, а их преимущества перед воздушным охлаждением весьма и весьма значительны. С появлением на рынке подходящих корпусов для системных блоков популярность этих систем, скорее всего, будет неуклонно расти.

Таким образом, эксперты сайт ничего не имеют против данных систем охлаждения, а наоборот советуют именно им отдать предпочтение, если того требуют обстоятельства. Только при выборе той или иной системы не нужно экономить, дабы не попасть впросак. Дешёвые водяные системы охлаждения имеют низкое качество охлаждения и достаточно высокий уровень шума, именно поэтому, приняв решение установить водяное охлаждение, рассчитывайте на достаточно высокую сумму растрат.

Чтобы падая с вершины
покоренная вода
быстро двигала машины
и толкала поезда
Маршак С.Я. 1931г.


C приближением лета, весьма актуальна, стала проблема тепловыделения домашнего компьютера. Если зимой системный блок грел комнату так, что приходилось закрывать батарею центрального отопления, то с наступлением теплых дней, была уверенность в том, что старенький оконный кондиционер не справится с потоком тепла. А поскольку подошло и время апгрейда, было решено, сделать максимум возможного, с целью обеспечить комфортные условия работы.Распостраненные подходы к проблеме охлаждения компьютера

Базовый — приобрести готовый компьютер или комплектующие со штатными системами охлаждения. Типичный подход неискушенного пользователя, которых, кстати, подавляющее большинство, позволяет приобрести систему которая скорее всего будет работать и не перегреваться, но показатели шума вплотную приблизятся к медицинской норме в 45 Дб. Штатные кулера, как процессорные, так и для видеоплат, изготавливаются с целью минимизировать массу и соответственно цену. Производители видеокарт несколько более внимательны к ушам своих покупателей, существует достаточно много моделей видеокарт с пассивным охлаждением, а так же на рынке встречаются видеокарты с высокоэффективной и малошумящей системой охлаждения IceQ. Следует учесть, что производители компьютеров, оптимизируя соотношение цена/производительность, обычно, не ставят комплектующие имеющие качественные системы охлаждения, просто по причине их более высокой стоимости.

Пример правильного подхода к реализации системы охлаждения видеокарты, низкоскоростной вентилятор прогоняет воздух через радиатор и выбрасывает за пределы корпуса.

Продвинутый — заапгрейдить систему охлаждения компьютера более совершенными вентиляторами, кулерами и реобасами. Большинство наших читателей отличаются именно таким подходом. Наиболее распространена в России продукция и Zalman . В итоге, собирается система, нередко насчитывающая десяток вентиляторов, все с оптимизированной крыльчаткой и гидродинамическими подшипниками. Текстолит печатных плат с трудом выдерживает килограммы меди высокоэффективных радиаторов, пронизанных тепловыми трубками. Штатные системы охлаждения отправляются на помойку… Результат от всех этих модных усовершенствований падает прямо пропорционально мощности системы, так как температура внутри корпуса стремительно растет с повышением мощности, и в топовых конфигурациях прокачка воздуха через корпус все равно вызывает значительный шум. Возникает тупиковая ситуация, когда каждый компонент системы достаточно бесшумен, скажем 18-20 Дб, но собранные вместе они дают 30-35 Дб еще более неприятного, за счет различного спектра и возникающих интерференций, шума. Стоит отметить и повышенную сложность очистки от пыли подобной конструкции. Если штатную систему легко чистить раз в полгода обычным пылесосом, то все эти тонко-реберные конструкции современных кулеров очистить весьма сложно. Проблеме пыли в корпусах, производителями почему-то не уделяется достаточное внимание, лишь некоторые корпуса снабжены весьма неэффективными пылевыми фильтрами. Между тем, измельченная вентиляторами пыль не только вредит охлаждению, осаждаясь на поверхности радиаторов, но и весьма вредна для здоровья человека, так как не задерживается бронхами и очень долго выводится из легких. Некоторые источники, считают что вред от мелкой пыли сопоставим с вредом от пассивного курения. Сильно страдают от пыли накопители CD/DVD и FDD, встречался даже кардридер забитый пылью до полной невозможности работы.

Экстремальный — некоторые люди в поисках идеала способны зайти достаточно далеко. В частности, проблему перегрева и пыли можно решить, приобретя у Zalman вот такой корпус:

Те, кто решил собрать бесшумный медиацентр, могут обратить внимание на более компактный MiniATX вариант, стоящий вдвое дешевле.


Впрочем, и эти, рассчитанные на пассивное охлаждение корпуса, производитель рекомендует для разогнанных и производительных систем, обдувать внешним вентилятором. Отказавшись от корпуса вовсе, можно попробовать обойтись пассивным охлаждением. Компьютер ваш будет выглядеть примерно вот так:

Системы водяного охлаждения пользуются заслуженной популярностью у оверклокеров. Принцип их действия основан на циркуляции теплоносителя. Нуждающиеся в охлаждении компоненты компьютера нагревают воду, а вода в свою очередь, охлаждается в радиаторе. При этом радиатор может находиться снаружи корпуса, и даже быть пассивным.

Одна из наиболее совершенных систем водяного охлаждения, Zalman Reserator 2
MSRP 350$

Следует отметить существование криогенных систем охлаждения для ПК, работающих по принципу смены фазового состояния вещества, подобно холодильнику и кондиционеру. Недостатком криогенных систем является высокий шум, большая масса и стоимость, сложность в инсталляции. Но только используя подобные системы, возможно добиться отрицательной температуры процессора или видеокарты, а соответственно и высочайшей производительности.

Исторически так сложилось, что блоки питания обделены бесшумными системами охлаждения. Во многом это обусловлено тем, что они рассеивают 15-25% потребляемой компьютером энергии. Вся эта мощность выделяется на разных, активных и пассивных компонентах блока питания. Греются силовые диоды и ключи инверторов, трансформаторы и дроссели… Традиционная схема компоновки блока питания требует переосмысления с переходом на внешнее охлаждение. Блоки питания с возможностью подключения к водяной системе охлаждения производит только одна компания.

Бесшумные блоки питания других производителей маломощны, либо являются бесшумными только до определенной, весьма небольшой нагрузки.

К сожалению, производители БП в настоящее время не выпускают блоки питания мощностью свыше 400 Вт с пассивной системой охлаждения. Отчасти это связано с возросшими требованиями к мощностным параметрам БП, отчасти с нежеланием производителей искать новые решения (таким решением могло бы быть к примеру, заливка внутренностей ИБП теплопроводным компаундом, использование тепловых трубок). В сложившейся ситуации, можно рекомендовать обратить внимание на блоки питания, отвечающие требованиям программы . Обладая КПД около 90%, такие БП могут обеспечить минимальный уровень шума системы охлаждения.Создание полностью бесшумного компьютера

Учитывая вышеизложенное, и имея определенные финансовые ограничения, было начато проектирование бесшумного компьютера. Очевидно, система охлаждения была выбрана жидкостная. На барахолке, по весьма сходной цене, был приобретен корпус с интегрированной системой охлаждения, Koolance PS2-901BW.

Система охлаждения включает в себя помпу, радиатор в верхней части корпуса, три низкооборотистых вентилятора GlacialTech , блок термоконтроля и индикации.

Выбор блока питания оказался однозначен, только обладает полностью пассивной системой охлаждения, высоким КПД и достаточной мощностью. Несмотря на это, при тестировании на нагрузке в 300 Вт, радиатор БП разогрелся до 78 градусов. В связи с чем, было принято решение, установить на радиатор блока питания парочку имеющихся у меня водоблоков Zalman ZM-WB1, и проблема перегрева была решена.

Материнская плата была выбрана Elitegroup P35T-A , бюджетное решение, тем не менее, собранная на чипсете, поддерживающий новые 45 нм процессоры на 1333 МГц шине и гигабитную сеть на чипе Intel 82566. С целью предотвращения перегрева в условиях отсутствия обдува, на северный мост был установлен водоблок , а на процессор соответственно .

Имеющийся на северном мосту радиатор был переставлен на южный мост, сменив там тонкую алюминиевую пластинку. Охлаждение стабилизатора напряжений мне показалось достаточным, но возможно, после установки четырехядерника придется ставить ватерблок и туда. Впрочем, к тому времени я надеюсь обзавестись материнской платой с интегрированной системой охлаждения, к примеру Foxconn BlackOps или ASUS Blitz . Поскольку найти в продаже не удалось, на видеокарту был установлен ватерблок , а на микросхемы памяти и радиатор стабилизатора питания, были наклеены с помощью термоклея Алсил-5, дополнительные радиаторы.

C целью сделать систему полностью бесшумной, в компьютер установлен твердотельный жесткий диск Transcend 2,5 SSD SATA , размером 32 Гб.

Скорость чтения/записи 150/90 МБ/сек

В дальнейшем, по мере удешевления дисков, планируется покупка четырехканального кэширующего контроллера и сборка массива RAID0 на основе твердотельных накопителей.

Изюминкой данного технического решения является двухконтурная система охлаждения . Предстоящая перспектива рассеивать в комнате несколько сотен Ватт меня нисколько не радовала, как по причине затрат на бесшумную реализацию этого проекта, так и по причине предстоящей летней жары. В поисках эффективного решения, был использован мировой опыт. В частности, уже достаточно давно, стойки датацентров охлаждают водопроводной водой.

Для начала было необходимо понизить давление с 6 атмосфер в водопроводе, до уровня который способен выдержать водоблок. Надежды на то, что они выдержат давление, более чем в одну-две атмосферы не было, и на отвод холодной воды был установлен понижающий давление редуктор.

Для предотвращения засоров в тонких подающих трубках и каналах водоблока, после редуктора вода очищается фильтром тонкой очистки.

Для осуществления теплообмена между водопроводной водой и охлаждающей жидкостью в компьютере, был взят водоблок на внутренний контур и полностью медный водоблок от Thermaltake Big Water на внешний контур. Они были соединены между собой через термоинтерфейс и образовали теплообменник для передачи тепла от внутреннего контура охлаждения к внешнему. В случае прекращения подачи холодной воды, по достижению устанавливаемого порога температуры теплоносителя, включаются три вентилятора штатной системы охлаждения.

Во внутреннем контуре циркулирует смесь из дистиллированной воды и автомобильной охлаждающей жидкости G11, соотношением 80 к 20, добавка антифриза не дает воде загнивать и защищает систему от коррозии. Так как счетчика воды у меня не предусмотрено, после выполнения функции охлаждения, проточная вода стекает в канализацию. При очень небольшом расходе воды, текущей тоненькой струйкой, температура воды в системном блоке не превышала 30 градусов! И это при полной бесшумности системы.

* - В этой полной тишине, если прислушиваться, можно услышать шум текущей воды и урчание помпы. Поэтому, сама помпа и корпус компьютера изнутри, были шумоизолированы материалами .

Для проверки эффективности системы охлаждения, использовались две конфигурации программного обеспечения.
Idle — загружен рабочий стол операционной системы Windows Vista Ultimate x64 SP1.
3D — выполняется тестовый пакет .
В обоих режимах использовалась штатная система водяного охлаждения Koolance, без подключения к холодной воде.
Idle Water и 3D Water — в теплообменник внешнего контура подавалась холодная вода температурой около 17 градусов, вентиляторы штатной системы ошлаждения не работали.
Idle Air и 3D Air — использовалась штатная, однослотовая, система охлаждения видеокарты ATI Radeon HD 3870 и процессорный кулер Neon 775 производства GIGABYTE.
Теплоносителем в первых четырех тестах является вода внутреннего контура охлаждения, а в двух последних тестах — воздух внутри системного блока. Для получения стабильных результатов, все тесты выполнялись в течении часа, а показания о максимальной температуре снимались с помощью программы .

Из графика следует, что охлаждение водой значительно эффективнее, чем охлаждение воздухом. В частности, в системе охлаждаемой воздухом, во время простоя, зафиксированы параметры нагрева аналогичные нагруженной системы охлаждаемой водой! Система, охлаждаемая во время работы 3D теста воздухом, достаточно быстро прогрела воздух внутри системного блока до температуры выше 45 градусов. Неудивительно, что температура процессоров приблизилась к 80 градусам, а вентиляторы зашумели на полную мощность.

Бесшумный компьютер собран и работает


Цена вопроса и вопрос цены

Многие задают себе вопрос, какова цена тишины. Ниже приведена таблица, отражающая примерное удорожание компьютера с различными вариантами охлаждения. В качестве «эталона» была подсчитана стоимость типичного компьютера базовой конфигурации:

  • Процессор Intel Core Duo E7200 — 3600р.
  • Кулер GlacialTech Igloo 5062 — 250р
  • Материнская плата Elitegroup P35T-A — 2050р
  • Память 2x2 ГБ DDR2 PC6400 — 1900р
  • Видеокарта Sapphire Radeon HD 3870 512 МБ — 4350р
  • Жесткий диск 250 ГБ Seagate Barracuda 7200.10 SATA — 1400р
  • DVD-RW NEC-7190 SATA — 700
  • Корпус Delux DLC-SH496 400 Вт — 2000р
  • Дисковод FDD 3,5 TEAC — 150р
  • Итого: 16400р

Для корректного подсчета, цена заменяемых компонент вычиталась из общей суммы, и графа удорожание содержит «чистую» сумму, на которую данная конфигурация становится дороже базовой.

Для интересующихся, привожу расчет удорожания описанной в статье системы:

  • Корпус Koolance PS2-901BW Б/У — 1000р
  • Ватерблок Zalman ZM-WB4 Plus — 700р
  • Ватерблок Zalman ZM-NWB1 — 500р
  • Ватерблок Zalman ZM-GWB1 — 500р
  • Ватерблок Zalman ZM-NWB2 — 500р
  • Ватерблок Thermaltake Big Water Б/У — 200р
  • Трубка силиконовая 10 метров — 250р
  • БП FSP ZEN 400 — 3700р
  • Твердотельный жесткий диск 32 ГБ Transcend — 3100р
  • Фильтр тонкой очистки воды — 300р
  • Регулятор давления воды — 250р
  • Шумоизолирующий материал Noisebuster — 350р

С зачетом корпуса и блока питания, сумма удорожания составляет 8250р или 50%, бесшумный жесткий диск прибавляет к этому еще 3200р (20%). Такова на настоящее время цена полной бесшумности компьютера.

Что дальше?

С целью экономии воды, возможно изготовление трехконтурной системы охлаждения, в которой теплообменник крепится непосредственно на трубу магистрали холодной воды, и жидкость этой, промежуточной системы, прокачивается отдельной помпой. Весьма интересна возможность расположить между первым и вторым контуром на эффекте .

Применение подобных, прогрессивных решений, позволяет достигнуть рекордной производительности при полном отсутствии шума.

В связи с вышеизложенным, непонятна низкая активность производителей комплектующих по оснащению материнских плат, видеокарт и блоков питания системами водяного охлаждения. Крайне необходимой является разработка штуцера, конструкция которого позволит подключать компоненты без риска разлива теплоносителя.

Производительность системного блока напрямую связана с качеством системы охлаждения. Мощные компьютеры с водяным охлаждением, в особенности, снабженные двумя или тремя видеокартами, выделяют огромное количество тепла, в связи с чем, к охлаждению у них повышенные требования. С данной концепцией сталкивались не только любители современных игр, а и те, кто занимается на профессиональном уровне видеомонтажом или 3D моделированием.
Безусловно, с данной проблемой вполне могут справиться и традиционные системы воздушного охлаждения, но они обладают парой существенных недостатков – сильным уровнем шума, который особенно раздражает ночью или в моменты мозгового штурма, когда требуется полная концентрация сил и внимания, плюс достаточно эффективно нагревают окружающую вас среду, что не добавляет комфорта в работе.
В качестве отличной альтернативы традиционной системе отвода тепла, стали ПК с СВО, они практически бесшумные, и выделяют минимальное количество тепла. Скептикам, с иронией смотрящим на СВО (системы водяного охлаждения) следует напомнить, что у воды коэффициент теплопроводности значительно выше, чем у воздуха. Недаром данный тип охлаждения широко применяется в автомобилестроении.

Если вы решили купить компьютер с водяным охлаждением вас ждет

высокая эффективность системы охлаждения;
отсутствие раздражающего монотонного шума;
простота эксплуатации, не требует ухода;
возможность комплексного охлаждения всей системы, процессор, видеокарта, память, жесткий диск, мосты системной платы;
стильный дизайн, придает вашему компьютеру индивидуальный характер;
высокая степень гибкости при монтаже системы, установка серийных и кастомных систем потенциальная возможность глубокой оптимизации системы, оверклокинг;

Многие беспокоятся, что наличие воды может привести к выходу из строя электроники. Заметим, такое беспокойство безосновательно, поскольку современные системы обладают высокой надёжностью, и протечки воды в них полностью исключено. Хотим так же заметить что до момента отправки компьютера к заказчику, он проходит многоуровневую проверку в том числе с повышенной нагрузкой систем охлаждения. Мониторинг нагрева, тест герметичности системы.

Вывод

Подводя итог, можно с уверенностью сказать-для охлаждения мощного компьютера с высоко производительной видеосистемой желательно остановить свой выбор на СВО (система водяного охлаждения). Пусть это несколько дороже, чем традиционные воздушные, но этим можно пренебречь, когда требуется высокая эффективность и стабильность. Также считаем необходимым предупредить, что надежность водяных систем охлаждения напрямую зависит от правильности их монтажа. Если вы сомневаетесь в своих возможностях, то лучше работу по установке доверить специалистам. Если по каким либо причинам вам нужен недорогой игровой компьютер с воздушным охлаждением мы вас не розочаруем, в разделе по вышеуказанной ссылке в найдете все необходимое.