Главная Ноутбуки

Как самому изготовить медный кулер для компьютера. Система водяного охлаждения для ПК своими руками: рекомендации и пошаговая инструкция. Способы определения тепловыделения компьютера

Системы охлаждения компьютера бывают разных типов и разной эффективности. Вне зависимости от этого, у них у всех одна и та же цель: остудить устройства внутри системного блока, чем предохранить их от сгорания и повысить эффективность работы. Разные системы предназначены для охлаждения разных устройств и делают они это при помощи разных способов. Это, конечно, не самая захватывающая тема, но меньше важной она от этого не становится. Сегодня мы подробно разберемся какие системы охлаждения нужны нашему компьютеру, и как добиться максимальной эффективности их работы.

Для начала предлагаю быстренько пробежаться по системам охлаждения вообще, дабы к изучению компьютерных их разновидностей мы подошли максимально подготовленными. Надеюсь, что это сэкономит наше время и упростит понимание. Итак. Системы охлаждения бывают…

Воздушные системы охлаждения

Сегодня это наиболее распространенный тип систем охлаждения. Принцип его действия очень прост. Тепло от нагревающего компонента передается на радиатор с помощью теплопроводящих материалов (может быть прослойка воздуха или специальная теплопроводящая паста). Радиатор получает тепло и отдает его в окружающее пространство, которое при этом либо просто рассеивается (пассивный радиатор), либо сдувается вентилятором (активный радиатор или кулер). Такие системы охлаждения устанавливаются непосредственно в системный блок и практически на все греющиеся компьютерные компоненты. Эффективность охлаждения зависит от размеров эффективной площади радиатора, металла из которого он сделан (медь, аллюминий), скорости проходящего потока воздуха (от мощности и размеров вентилятора) и его температуры. Пассивные радиаторы устанавливаются на те компоненты компьютерной системы, которые не очень сильно греются в процессе работы, и возле которых постоянно циркулируют естественные воздушные потоки. Активные системы охлаждения или кулеры разработаны в основном для процессора, видеоадаптера и прочих постоянно и напряженно работающих внутренних компонентов. Для них иногда могут устанавливаться и пассивные радиаторы, но обязательно с более эффективным чем обычно отводом тепла при низкой скорости воздушных потоков. Это дороже стоит и применяется в специальных бесшумных компьютерах.

Жидкостные системы охлаждения

Чудо-диво-изобретение последней десятилетки, используется в основном для серверов, но в связи с бурным развитием техники, со временем имеет все шансы перебраться и в домашние системы. Дорого и немного страшно, если представить, но достаточно эффективно, поскольку вода проводит тепло в 30 (или около того) раз быстрее воздуха. Такой системой можно практически без шума одновременно охлаждать несколько внутренних компонентов. Над процессором помещается специальная металлическая пластинка (теплосъемник), которая собирает тепло с процессора. Поверх теплосъемника периодически прокачивается дистиллированная вода. Собирая с него тепло, вода попадает в радиатор охлажденный воздухом, остывает и начинает свой второй круг с металлической пластины над процессором. Радиатор при этом рассеивает собранное тепло в окружающую среду, охлаждается и ждет новую порцию нагретой жидкости. Вода в таких системах может быть специальная, например, с бактерицидным либо антигальваническим эффектом. Вместо такой воды может использоваться антифриз, масла, жидкие металлы или еще какая-нибудь жидкость, обладающая высокой теплопроводностью и высокой удельной теплоемкостью, дабы обеспечить максимальную эффективность охлаждения при наименьшей скорости циркуляции жидкости. Конечно, такие системы более дорогие и сложные. Они состоят из помпы, теплосъемника (ватерблок или головка охлаждения), прикрепленного к процессору, радиатора (может быть как активным, так и пассивным), обычно прикрепленного к задней части корпуса компьютера, резервуара для рабочей жидкости, шлангов и датчикв потока, разнообразных измерителей, фильтров, сливных кранов и пр. (перечисленные компоненты, начиная от датчиков, опциональны). Кстати, замена такой системы - занятие не для слабонервных. Это вам не вентилятор с радиатором поменять.

Фреоновая установка

Маленький холодильник, устанавливаемый прямо на нагревающийся компонент. Они эффективны, но в компьютерах применяются в основном, исключительно для разгона. Знающие люди говорят, что у него больше недостатков, чем достоинств. Во-первых, конденсат, который появляется на детальках, более холодных, чем окружающая среда. Как вам перспектива появления жидкости внутри святая святых? Повышенное энергопотребление, сложность и немалая цена – меньшие недостатки, но от этого достоинствами тоже не становятся.

Системы открытого охлаждения

В них используется сухой лед, жидкий азот либо гелий в специальном резервуаре (стакане), установленном прямо на охлаждаемом компоненте. Используется Кулибиными для самого экстремального разгона или оверклокинга, по нашему. Недостатки те же – дороговизна, сложность и пр. + 1 очень существенный. Стакан надо постоянно наполнять и периодически бегать в магазин за его содержимым.

Системы каскадного охлаждения

Две и более последовательно подключенные системы охлаждения (например, радиатор + фреон). Это самые сложные в реализации системы охлаждения, которые в состоянии работать без перерывов, в отличие от всех остальных.

Комбинированные системы охлаждения

Такие сочетают в себе элементы охлаждения систем различных типов. В пример комбинированных можно привести Ватерчпперы. Ватерчипперы = жидкость + фреон. Антифриз циркулирует в системе жидкостного охлаждения и кроме нее охлаждается еще и фреоновой установкой в теплообменнике. Еще более сложно и дорого. Сложность в том, что теплоизоляция понадобится и всей этой системе, зато этот агрегат можно применять для одновременного эффективного охлаждения сразу нескольких компонентов, что довольно сложно реализуется в других случаях.

Системы с элементами Пельтелье

Они никогда не используются самостоятельно и кроме этого, имеют наименьшую эффективность. Их принцип работы описал Чебурашка, когда предложил Гене понести чемоданы (“Давай я понесу чемоданы, а ты понесешь меня”). Элемент Пельтелье устанавливают на нагревающий компонент, а другую сторону элемента охлаждают другой, обычно воздушной или жидкостной системой охлаждения. Поскольку возможно охлаждение до температуры ниже окружающей среды, то проблема конденсата актуальна и в этом случае. Элементы Пельтелье менее эффективны, чем фреоновое охлаждение, но при этом тише и не создают вибраций, как холодильники (фреон).

Если вы никогда не замечали, то внутри вашего системного блока постоянно кипит бурнейшая деятельность: ток бегает туда-сюда, процессор считает, память запоминает, программы работают, жесткий диск вертится. Компьютер работает, одним словом. Из школьного курса физики мы знаем, что проходящий ток нагревает устройство, а если устройство греется, то это – нехорошо. В худшем случае оно просто перегорит, а в лучшем будет просто туго работать. (Это действительно частая причина не слабо тормозящей системы). Именно во избежание таких вот неприятностей внутри вашего системного блока предусмотрено несколько видов разнообразных систем охлаждения. По крайней мере, для самых важных компонентов.

Охлаждение системного блока

Как производится охлаждение? В основном – воздухом. Когда вы включаете компьютер, он начинает гудеть – включается вентилятор (очень часто их несколько), потом он затихает. Через несколько минут работы, когда ваша система достигла определенного порогового температурного значения, вентилятор включается вновь. И так все время работы. Самый большой и самый заметный вентилятор внутри системного блока просто выдувает из коробки нагревшийся воздух, чем и охлаждает все вместе взятое, включая компоненты, на которые трудно установить собственную систему охлаждения, например, жесткий диск. По законам той самой физики, на место нагретого воздуха через специальные вентиляционные отверстия в передней части системного блока, поступает охлажденный воздух. Точнее тот, который еще просто не успел нагреться. Охлаждая собой внутренние части компьютера, он нагревается сам и выходит через отверстия в боковой и/ или задней панели системного блока.

Охлаждение процессора

У процессора, как у очень важного и постоянно загруженного компонента вашего железного друга есть личная система охлаждения. Она состоит аж из двух компонентов – радиатора и вентилятора, конечно же меньших размеров, чем тот о котором мы только что говорили. Радиатор иногда называют теплосъемником, в соответствии с его основной функциональной деятельностью – он рассеивает тепло от процессора (пассивное охлаждение), а маленький вертилятор сверху сдувает тепло с радиатора (активное охлаждение). Кроме этого, процессор смазывается специальной термопастой, способствующей максимальной передаче тепла от процессора к радиатору. Дело в том, что поверхности и процессора, и радиатора даже после полировки имеют зазубрины около 5 мкм. В результате таких зазубрин между ними остается тончайший воздушный слой с очень низкой теплопроводимостью. Именно эти промежутки и замазываются пастой из вещества с высоким коэффициентом теплопроводности. У пасты ограниченный срок действия, соответственно, ее нужно менять. Это удобно делать одновременно с чисткой системного блока, о которой мы поговорим чуть ниже, тем более, что старая паста вообще может давать обратный эффект.

Охлаждение видеокарты

Современная видеокарта – это компьютер внутри компьютера. Система охлаждения крайне необходима и ей. У простеньких и дешевых видеокарт системы охлаждения может и не быть, а вот современные видеоадаптеры для игровых монстров в обязательном порядке нуждаются в освежающей прохладе, пожалуй, даже больше чем вы в сорокаградусную жару.

Загрязнение пылью

Вместе с воздухом из комнаты внутрь вашего системного блока поступает пыль. Причем, даже в регулярно убираемом и проветриваемом помещении, пыли, на диво, достаточно, чтобы за несколько месяцев ежедневной работы опутать вашу новенькую крутилку неизвестно откуда взявшимися длинными, малоприятными для глаз шерстяными лохмами. Это дает обратный эффект – забиваются вентиляционные отверстия, а “лохмы” (кроме того, что они физически не позволяют крутиться вентилятору) не хуже норковой шубы согреют ваш компьютер до самого процессора, причем не только в тропический зной, но и в полярную вьюгу. Человек, насколько я знаю, болеет от переохлаждения, компьютер же вполне может заболеть от перегрева. Лечим бедолагу приблизительно раз в пол года не антибиотиками и горячим чаем с малиной, а пылесосом. Желательно приобретенном в специальном магазине компьютерной техники. Привычный, в очень крайнем случае, сойдет, но следует быть предельно осторожным со статическим электричеством. Его очень не любят внутренние компоненты.

Чистка системы охлаждения

Первый признак плохо работающей или не работающей совсем системы – “не гудит” вентилятор и греется системный блок. Кстати, это частая причина самовыключения компьютера или слишком медленной работы системы, а диагноз настолько прост, что может банально не прийти в голову. И начинается: обновление драйверов, сканирование антивирусом, аппаратное обновление системы, покупка дополнительных модулей оперативной памяти и прочие невеселые телодвижения. Смешно? Скорее печально. Срочно вскрываем пациента и смотрим, что у него внутри. Желательно перед этим поискать точный алгоритм проведения процедуры в технической документации у производителей материнки.

В принципе, в чистке системного блока нет ничего сложного. Нужно выключить компьютер, не забыв вытянуть шнур из розетки, разобрать системный блок и аккуратно очистить все внутренности от пыли. В магазинах продаются специальные пылесосы, которыми это делать лучше всего. Больше всего пыли скапливается на радиаторе с вентилятором и возле вентиляционных отверстий на системном блоке. Аккуратно удаляем с них пылевые накопления и смазываем при необходимости (у вентилятора нужно снять наклейку и капнуть несколько капель на ось вентилятора). Неплохо подойдет масло для швейных машинок. Кроме этого, необходимо очистить процессор от старой термопасты и намазать на него новую. Аналогичные действия повторяем с видеокартой и вентилятором системного блока. Осталось собрать компьютер и пользоваться им еще несколько месяцев перед проведением повторной чистки системного блока. Ноутбуки чистить тоже нужно, причем судя по моему опыту – несколько чаще, чем стационарные (малые расстояния между компонентами внутри ноута и потребление печенюшек и бутербродов рядом с ним любимым делают свое черное дело). Многие пользователи легко справляются с этой процедурой без помощи компьютерных специалистов, но лучше не спешить, особенно с ноутбуками, если вы не чувствуете себя достаточно уверенно. Риски: статическое электричество может вывести из строя материнку, процессор или что-нибудь еще, а также вы сами, в силу неопытности, запросто можете повредить что-нибудь важное. Шутки-шутками, но делать это действительно нужно, иначе проблем может появиться просто немерянное количество.

Если же вы почистили компьютер, но заметного облегчения это не принесло, возможно вам придется установить более сильную систему охлаждения. В самом легком случае может помочь дополнительный вентилятор. Чтобы узнать степень нагрева системных компонентов, можно заглянуть на сайт производителя материнской платы. Вполне возможно, что там вы найдете специальное программное обеспечение, которое поможет это определить. Усредненные показатели для процессора это 30-50 градусов, а в режиме нагрузки до 70-ти. Винчестер не должен греться более чем на 40 градусов. Более точные показатели следует проверить в технической документации.

В завершение описанного, хочу сказать, что в 90 (если не больше) процентах случаев вполне подойдет стандартная штатная система охлаждения. Метаться между качеством и ценой, а также внедрять систему охлаждения в свой компьютер (иногда это довольно рискованно и совсем не просто) действительно нужно владельцам серверов, мощных игровых компьютеров и любителям экспериментов с разгоном. Если же вы покупаете компьютер для дома или офиса, вам нужно просто поинтересоваться, что у него внутри, дабы возможная экономия производителя не вылезла для вас боком.

Поддержите проект

Друзья, сайт Netcloud каждый день развивается благодаря вашей поддержке. Мы планируем запустить новые рубрики статей, а также некоторые полезные сервисы.

У вас есть возможность поддержать проект и внести любую сумму, которую посчитаете нужной.

Всем бодрого времени суток))) Как и обещал, постараюсь максимально подробно изложить процесс изготовления данной модификации корпуса. Для начала прошу прощения у модераторов данного проекта, т.к. используются ссылка, а используемые фотографии сделаны в разное время и не все имеют прямое отношение к данной модификации, хотя максимально приближены. Но, ссылка с данного сайта)))) Итак, приступим. Для этого нам потребуется: (а) твердая уверенность необходимости модификации Вашего корпуса, (б) обычная сантиметровая линейка, (в) циркуль либо простой карандаш + тонкий маркер, цветом отличающимся от цвета корпуса, (г) дрель либо шуруповерт с двумя сверлами (на 4 и на 8), (д) электролобзик с установленным на нем полотном (пилкой) по металлу, (е) крестовая отвертка,вентилятор и крепления (винты), (ж) защитное приспособление (решетка, сетка, либо без оного). Далее, по порядку: а) Необходимо выяснить местоположение нашей модификации. В моем случае - напротив и чуть пониже видеокарты, чтобы поток свежего воздуха дул непосредственно на видеокарту. Также можно подать поток воздуха на жесткий диск, центральный процессор, северный либо южный мост материнской платы, совсем редкий случай - на блок питания. б) Линейкой выясним диаметр (диаметр вентилятора) вырезаемого в корпусе отверстия, который можно будет нарисовать (в) циркулем на стенке корпуса. Либо же обведем внутреннюю часть вентилятора карандашом либо маркером на данной поверхности..jpg г) Дрель и сверла нам понадобятся для сверления отверстий в корпусе. Сверло на 8 - чтобы вставить пилку от (д) лобзика и начать пилить (на фото красным), а сверло на 4 - чтобы прикрепить винтами вентилятор. Выпилив необходимый радиус приступим к креплению. Для этого нам нужно разметить крепежные места от (е) вентилятора и высверлить их (на фото черным). (ж) Решетку либо ее аналог (все что душе угодно, даже можно обойтись без нее. Но я использовал защитную решетку от блока питания, т.к. в доме маленький ребенок) будем крепить одновременно с вентилятором винтами, которые идут в комплекте почти со всеми "карлсонами" с магазина. После крепления, я подал на вентилятор питание. Использовал разъем на материнской плате и понижающий обороты резистор.

В этой статье я постараюсь рассказать о своей попытке изготовить систему водяного охлаждения для процессора в домашних условиях. При этом опишу основные моменты и технические тонкости на примере собственного опыта. Если вам интересно подробное иллюстрированное руководство по изготовлению, сборке и установке такой системы, то добро пожаловать под кат.

Трафик, много картинок! Видео процесса изготовления в самом низу.

Мысль о создании более эффективного охлаждения домашнего компьютера у меня зародилась в процессе поиска способа повысить производительность своего компьютера с помощью «разгона» процессора. Разогнанный процессор потребляет в полтора раза больше мощности и соответственно греется. Главный ограничитель покупки готовой – цена, покупка в магазине готовой системы водяного охлаждения вряд ли обойдется дешевле ста долларов. Да и в обзорах бюджетные системы жидкостного охлаждения не особо хвалят. Так было решено сделать простейшую СВО самостоятельно и с минимальными затратами.

Теория и сборка

Основные детали

Водоблок (или теплообменник)
Центробежный водяной насос (помпа) мощностью 600 литров/ч.
Радиатор охлаждения (автомобильный)
Расширительный резервуар под теплоноситель (воду)
Шланги 10-12 мм;
Вентиляторы диаметром 120мм (4 штуки)
Источник питания для вентиляторов
Расходные материалы

Водоблок

Основная задача водорблока это быстро забрать у процессора тепло и передать его теплоносителю. Для данных целей наиболее подходит медь. Возможно изготовление теплообменника и из алюминия, но его теплопроводность (230Вт/(м*К)) вдвое меньше меди (395,4 Вт/(м*К)). Также немаловажно устройство водоблока (или теплообменника). Устройство теплообменника представляет собой один или несколько непрерывных каналов, проходящих через весь внутренний объем водоблока. При этом важно максимально увеличить поверхность соприкосновения с водой и избежать застоев воды. Для увеличения поверхности обычно используют частые надрезы на стенках водоблока или устанавливают мелкие игольчатые радиаторы.

Я не пытался сделать что-то сложное, поэтому начал делать простую ёмкость для воды с двумя отверстиями для трубок. За основу был взят латунный соединитель для труб, а основанием стала медная пластина толщиной 2 миллиметра. Сверху в такую же пластину вставляются две медные трубки диаметра шланга. Всё запаивается оловянно-свинцовым припоем. Делая водоблок побольше я сначала не задумывался о его весе. В собранном виде со шлангами и водой на материнской плате будет висеть более 300 грамм, и для облегчения пришлось использовать дополнительные крепления для шлангов.

Материал: медь, латунь
Диаметр штуцеров: 10 мм
Пайка: Оловянно-свинцовый припой
Способ крепления: винтами к креплению магазинного кулера, шланги крепятся хомутами
Цена: около 100 рублей

Выпиливание и пайка

Помпа

Помпы бывают внешние или погружные. Первая лишь пропускает ее через себя, а вторая ее выталкивает, будучи в нее погружена. Здесь использована погружная, помещается в ёмкость с водой. Внешнюю найти не удалось, искал в зоомагазинах, а там только погружные аквариумные помпы. Мощность от 200 до 1400 литров в час цена от 500 до 2000 рублей. Питается от розетки, мощность от 4 до 20 ватт. На твёрдой поверхности помпа сильно шумит, а на поролоне шум незначителен. В качестве резервуара для воды использовалась банка, вмещающая в себя помпу. Для присоединения силиконовых шлангов были использованы стальные хомуты на винтах. Для лёгкого надевания и снятия шлангов можно использовать смазку без запаха.

Максимальная производительность - 650 л/ч.
Высота подъема воды – 80 см
Напряжение – 220В
Мощность – 6 Вт
Цена - 580 рублей

Радиатор

Насколько качественным будет радиатор, во многом определит эффективность всей системы водяного охлаждения. Тут использован автомобильный радиаторсистемы отопления (печка) от девятки, куплен старый на барахолке за 100 рублей. К сожалению, интервал между пластинами в нём оказался меньше миллиметра, поэтому пришлось вручную раздвигать и сжимать пластины по нескольку штук, чтобы слабые китайские вентиляторы смогли продуть его насквозь.

Материал трубок: медь
Материал ребер: алюминий
Размер: 35х20х5 см
Диаметр штуцеров: 14 мм
Цена: 100 рублей

Обдув

Обдувается радиатор двумя парами 12 см вентиляторами спереди и сзади. Запитать 4 вентилятора от системного блока во время проверки не представилось возможным, поэтому пришлось собрать простой блок питания на 12 вольт. Вентиляторы были соединены параллельно, и подключены с учётом полярности. Это важно, иначе с большой вероятностью вентилятор можно испортить. У кулера 3 провода: черный (земля), красный (+12В) и желтый (значение скорости).

Материал: китайский пластик
Диаметр: 12 см
Напряжение: 12 В
Ток: 0.15 А
Цена: 80*4 рублей

Хозяйке на заметку

Цель снижения шума я не ставил из-за стоимости вентиляторов. Так вентилятор за 100 рублей изготовлен из чёрного пластика и потребляет 150 миллиампер тока. Именно такие я использовал для обдува радиатора, дует слабо, зато дешёвый. Уже за 200-300 рублей можно найти намного более мощные и красивые модели с потреблением 300-600 миллиампер, но на максимальных оборотах они шумные. Это решается силиконовыми прокладками и антивибрационными креплениями, но для меня решающее значение играла минимальная стоимость.

Блок питания

Если готового под рукой нет, можно собрать простейший из подручных материалов и микросхемы, которая стоит меньше 100 рублей. Для 4 вентиляторов необходим ток 0,6 А и немного про запас. Микросхема даёт примерно 1 ампер при напряжении от 9 до 15 вольт в зависимости от модели. Можно использовать любую модель, выставляя 12 вольт переменным резистором.

Инструменты и паяльник
Радиодетали
Микросхема
Провода и изоляция
Цена: 100 рублей

Установка и проверка

Аппаратная часть

Процессор: Intel Core i7 960 3.2 ГГц / 4.3 ГГц
Системная плата: ASUS Rampage 3 formula
Блок питания: OCZ ZX1250W
Термопаста: АЛ-СИЛ 3

Программное обеспечение

Windows 7 x64 SP1
Prime 95
RealTemp 3.69
Cpu-z 1.58

Особо долго тестировать не пришлось, т.к. результаты не приближались даже к возможностям воздушного кулера. Радиатор СВО обдувался пока только двумя китайскими вентиляторами из 4х возможных и ещё не были раздвинуты шире пластины для лучшего продува. Так в режиме экономии энергии и нулевой загрузке температура процессора на воздухе примерно 42 градуса, а на самодельной СВО 57 градусов. Запуск теста prime95 на 4 потока (50% загрузка) прогревает до 65 градусов на воздухе и до 100 градусов за 30 секунд на СВО. При разгоне результаты ещё хуже.

Была предпринята попытка сделать новый водоблок с более тонкой (0,5 мм) медной пластиной основания и почти втрое более вместительный внутри, правда из тех же материалов (медь + латунь). В радиаторе раздвинуты пластины для лучшего продува и добавлено ещё два вентилятора, теперь их 4 штуки. В этот раз в режиме экономии энергии и нулевой загрузке температура процессора на воздухе примерно 42 градуса, а на самодельной СВО примерно 55 градусов. Запуск теста prime95 на 4 потока (50% загрузка) прогревает до 65 градусов на воздухе и до 83 градусов на СВО. Но при этом вода в контуре начинает довольно быстро нагреваться и уже через 5-7 минут температура процессора достигает 96 градусов. Это показания без разгона.

Собирать СВО было, конечно интересно, но применить её для охлаждения современного процессора не удалось. В старых компьютерах отлично справляется штатный кулер. Может быть я подобрал некачественные материалы или неправильно изготавливал водоблок, но собрать СВО менее, чем за 1000 рублей в домашних условиях мне не представляется возможным. Почитав обзоры бюджетных готовых СВО, имеющихся в магазинах я не надеялся, что моя самоделка будет лучше хорошего воздушного кулера. Для себя сделал вывод, что не стоит экономить в будущем на комплектующих для СВО. Когда решусь покупать СВО для разгона, однозначно буду собирать её сам из отдельных деталей.

Видеоролик

Самым энергоемким в компьютере является процессор и отвод выделяемой тепловой энергии является актуальной задачей, особенно когда температура окружающей среды высокая. От температуры нагрева процессора зависит не только стабильность и долговечность его работы, но быстродействие, о чем производители процессоров обычно умалчивают.

В подавляющем числе компьютеров система охлаждения процессора выполнена с игнорированием элементарных законов физики. Кулер системы работает в режиме короткого замыкания, так как нет экрана, исключающего возможность всасывания кулером горячего воздуха, выходящего из радиатора процессора. В результате эффективность работы системы охлаждения процессора не превышает 50%. В дополнение, охлаждение производится воздухом, подогретым другими компонентами и узлами, размещенными в системном блоке.

Иногда в системном блоке на задней стенке устанавливают дополнительный кулер, но это не лучшее решение. Дополнительный кулер работает на выталкивание воздуха из системного блока в окружающую среду, как и кулер блока питания. В результате эффективность обоих кулеров намного ниже, если бы они работали по отдельности - один всасывал воздух в системный блок, а другой выталкивал. В результате потребляется дополнительная электроэнергия и что самое не приятное, появляется дополнительный акустический шум.

Предлагаемая конструкция системы охлаждения процессора освобождена от вышеперечисленных недостатков, проста в реализации и обеспечивает высокую эффективность охлаждения процессора и как следствие, других компонентов материнской платы. Идея не новая и простая, воздух для охлаждения радиатора процессора берется из-за пределов системного блока, то есть из помещения.

Решил улучшить систему охлаждения процессора своего компьютера, когда на глаза попался конструктив от системы охлаждения брендового, морально устаревшего системного блока.

Осталось закрепить эту деталь в системном блоке и соединить с кулером процессора. Так как длина патрубка была недостаточной, пришлось ее нарастить с помощью полиэтиленовой ленты, свитой в трубку. Диаметр трубки выбран с учетом плотной посадки на корпусе кулера процессора. Чтобы лента не развилась, она зафиксирована металлической скобкой с помощью степлера.

Система закреплена с помощью самостоятельно изготовленных двух уголков саморезами к задней стенке системного блока. Точное позиционирование относительно центра кулера достигнуто за счет длин сторон уголков.

Такая простая конструкция позволила практически исключить поступление горячего воздуха из системного блока в систему охлаждения процессора.

В крышке моего системного блока уже было готовое отверстие, что упростило работу. Но сделать самостоятельно отверстие не сложно, нужно спроецировать точку центра кулера на боковую крышку, циркулем начертить окружность, чуть меньше диаметра трубки. Просверлить сверлом диаметром 2,5-3 мм с шагом 3,5 мм по всей длине линии окружности отверстия. Точки сверления обязательно нужно предварительно наметить керном. Затем рассверлить просверленные отверстия сверлом диаметром 4 мм. Края полученного отверстия обработать круглым напильником. Останется только установить декоративную решетку, хотя она не обязательна.

В качестве воздуховода с успехом можно использовать пластиковую бутылку от напитков. Если подходящего диаметра нет, то можно взять большего, разрезать вдоль и сшить нитками. Высокая герметичность тут не обязательна. Закрепить трубку можно и маленькими винтами непосредственно к корпусу кулера. Главное, обеспечить подачу воздуха в систему охлаждения процессора извне.

Измерения температуры показали высокую эффективность сделанной системы охлаждения процессора Pentium 2,8 ГГц. При 10% нагрузке процессора, при температуре окружающей среды 20°С, температура процессора не превышала 30°С, на ощупь радиатор был холодным. При этом кулер эффективно охлаждал радиатор в режиме самых низких оборотов.

Системы водяного охлаждения уже много лет используются как высокоэффективное средство отвода тепла от нагревающихся компонентов компьютера.

Качество охлаждения напрямую влияет на стабильность работы Вашего компьютера. При избыточном тепле компьютер начинает зависать и возможен выход из строя перегревшихся компонентов. Высокие температуры вредны для элементной базы (конденсаторы, микросхемы и пр.), а перегрев жесткого диска может привести к потере данных.

С ростом производительности компьютеров приходится использовать более эффективные системы для охлаждения. Традиционной считается воздушная система охлаждения, но воздух обладает низкой теплопроводностью и при большом потоке воздуха создаётся сильный шум. Мощные кулера издают довольно сильный рёв, хотя при этом могут обеспечить приемлемую эффективность.

В таких условиях все более популярными становятся водяные системы охлаждения. Превосходство водяного охлаждения над воздушным объясняется показателями теплоемкости (4,183 кДж·кг -1 ·K -1 для воды и 1,005 кДж·кг -1 ·K -1 для воздуха) и теплопроводности (0,6 Вт/(м·K) для воды и 0,024-0,031Вт/(м·K) для воздуха). Поэтому, при прочих равных условиях, системы водяного охлаждения всегда будут эффективнее воздушных.

В интернете можно найти много материалов по готовым системам водяного охлаждения от ведущих производителей и примеры самодельных систем охлаждения (последние, как правило, более эффективны).

Система водяного охлаждения (СВО) – система охлаждения, в которой для переноса тепла используется вода в качестве теплоносителя. В отличие от воздушного охлаждения, в котором тепло передается напрямую воздуху, в системе водяного охлаждения тепло сначала передается воде.

Принцип работы СВО

Охлаждение компьютера необходимо для отвода тепла от нагретого компонента (чипсета, процессора, …) и его рассеивания. Обычный воздушный кулер снабжен монолитным радиатором, который выполняет обе данные функции.

В СВО каждая часть выполняет свою функцию. Водоблок осуществляет теплосъем, а другая часть рассеивает тепловую энергию. Примерную схему соединения компонентов СВО можно посмотреть на схеме ниже.

Водоблоки могут включаться в контур параллельно и последовательно. Первый вариант предпочтительнее при наличии одинаковых теплосъемников. Можно эти варианты скомбинировать и получить параллельно-последовательное подключение, но наиболее правильным будет соединение водоблоков один за другим.

Отвод тепла происходит по такой схеме: жидкость из резервуара подводится к помпе, а затем перекачивается дальше к узлам, которые охлаждают компоненты ПК.

Причиной такого подключения является незначительный прогрев воды после прохождения первого водоблока и эффективный отвод тепла от чипсета, GPU, CPU. Прогретая жидкость попадает в радиатор и там охлаждается. Затем она снова попадает в резервуар, и начинается новый цикл.

По конструктивным особенностям СВО можно разделить на два типа:

Охлаждающая жидкость циркулирует за счет помпы в виде отдельного механического узла.
Безпомповые системы, в которых используются специальные хладагенты, проходящие через жидкую и газообразную фазы.

Система охлаждения с помпой

Принцип ее действия эффективность и прост. Жидкость (обычно дистиллированная вода) проходит через радиаторы охлаждаемых устройств.

Все компоненты конструкции соединяются между собой гибкими трубками (диаметр 6-12 мм). Жидкость, проходя через радиатор процессора и других устройств, забирает их тепло, а затем по трубкам попадает в радиатор теплообменника, где охлаждается сама. Система замкнутая, и жидкость в ней постоянно циркулирует.

Пример такого соединения можно показать на примере продукции фирмы CoolingFlow. В ней помпа совмещается с буферным резервуаром для жидкости. Стрелки показывают движение холодной и горячей жидкости.

Безпомповое жидкостное охлаждение

Есть системы жидкостного охлаждения, не использующие помпу. В них используется принцип испарителя и создается направленное давление, вызывающее движение охлаждающего вещества. В качестве хладагентов применяются жидкости с низкой точкой кипения. Физику происходящего процесса можно рассмотреть на схеме ниже.

Изначально радиатор и магистрали полностью заполнены жидкостью. Когда температура радиатора процессора становится выше определенного значения, то жидкость превращается в пар. Процесс превращения жидкости в пар поглощает тепловую энергию и повышает эффективность охлаждения. Горячим паром создается давление. Пар, через специальный односторонний клапан, может выходить только в одну сторону – в радиатор теплообменника-конденсатора. Там пар вытесняет холодную жидкость в направлении радиатора процессора, и, остывая, превращается снова в жидкость. Так жидкость-пар циркулирует в замкнутой системе трубопровода, пока температура радиатора высокая. Такая система получается очень компактной.

Возможен другой вариант такой системы охлаждения. Например, для видеокарты.

В радиатор графического чипа встраивается жидкостный испаритель. Теплообменник располагается рядом с боковой стенкой видеокарты. Конструкция изготовлена из медного сплава. Теплообменник охлаждается высокооборотным (7200 об./мин.) вентилятором центробежного типа.

Компоненты СВО

В системах водяного охлаждения используется определенный набор компонентов, обязательных и необязательных.

Обязательные компоненты СВО:

радиатор,
фитинги,
ватерблок,
помпа,
шланги,
вода.

Необязательными компонентами СВО являются: термодатчики, резервуар, сливные краны, контролеры помпы и вентиляторов, второстепенные ватерблоки, индикаторы и измерители (расхода, температуры, давления), водные смеси, фильтры, бэкплейты.

Рассмотрим обязательные компоненты.

Ватерблок (англ. waterblock) – теплообменник, передающий тепло от нагревшегося элемента (процессора, видео чипа и др.) воде. Он состоит из медного основания и металлической крышки с набором креплений.

Основные типы ватерблоков: процессорные, для видеокарт, на системный чип (северный мост). Ватерблоки для видеокарт могут быть двух типов: закрывающие только графический чип («gpu only») и закрывающие все нагревающиеся элементы – фулкавер (англ. fullcover).

Ватерблок Swiftech MCW60-R(gpu-only):

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

Для увеличения площади теплопередачи применяется микроканальную и микроигольчатая структура. Ватерблоки делают без сложной внутренней структуры если производительность не столь критична.

Чипсетный ватерблок XSPC X2O Delta Chipset:

Радиатор. В СВО радиатором называют водно-воздушный теплообменник, передающий воздуху тепло от воды в ватерблоке. Есть два подтипа радиаторов СВО: пассивные (безвентиляторные), активные (продуваемые вентилятором).

Безвентиляторные можно встретить довольно редко (например, в СВО Zalman Reserator) потому, что данный тип радиаторов обладает более низкой эффективностью. Такие радиаторы занимают много места и их сложно поместить даже в модифицированном корпусе.

Пассивный радиатор Alphacool Cape Cora HF 642:

Активные радиаторы более распространенны в системах водяного охлаждения из-за лучшей эффективности. Если использовать тихие или бесшумные вентиляторы, то можно добиться тихой или бесшумной работы СВО. Эти радиаторы могут быть самого разного размера, но в основном их делают кратными к размеру 120 мм или 140мм вентилятора.

Радиатор Feser X-Changer Triple 120mm Xtreme

Радиатор СВО за компьютерным корпусом:

Помпа – электрический насос, отвечает за циркуляцию воды в контуре СВО. Помпы могут работать от 220 вольт или от 12 вольт. Когда в продаже было мало специализированных компонентов для СВО, то использовали аквариумные помпы, работающие от 220 вольт. Это создавало некоторые трудности, из-за необходимости включать помпу синхронно с компьютером. Для этого применяли реле, включающее помпу автоматически при старте компьютера. Сейчас есть специализированные помпы, обладающие компактными размерами и хорошей производительностью, работающие от 12 вольт.

Компактная помпа Laing DDC-1T

У современных ватерблоков довольно высокий коэффициент гидросопротивления, поэтому желательно применять специализированные помпы, так как аквариумные не позволят современной СВО работать на полную производительность.

Шланги или трубки также являются обязательными компонентами любой СВО, по ним вода течет от одного компонента к другому. В основном применяют шланги из ПВХ, иногда из силикона. Размер шланга не сильно влияет на производительность в целом, важно не брать слишком тонкие (менее 8 мм.) шланги.

Флуоресцентный шланг Feser Tube:

Фитингами называют специальные соединительные элементы для подключения шлангов к компонентам СВО (помпе, радиатору, ватерблокам). Фитинги нужно вкручивать в отверстие с резьбой находящееся на компоненте СВО. Вкручивать их нужно не очень сильно (гаечных ключей не понадобится). Герметичность достиается уплотнительным кольцом из резины. Подавляющее большинство компонентов продаются без фитингов в комплекте. Это делается затем, чтобы пользователь мог сам подобрать фитинги, под нужный шланг. Самый распространенный тип фитингов – компрессионный (с накидной гайкой) и ёлочка (используются штуцеры). Фитинги бывают прямыми и угловыми. Фитинги еще различаются по типу резьбы. В компьютерных СВО чаще встречается резьба стандарта G1/4″, реже G1/8″ или G3/8″.

Водяное охлаждение компьютера:

Фитинги типа ёлочка от Bitspower:

Компрессионные фитинги Bitspower:

Вода тоже относится к обязательным компонентом СВО. Лучше всего заправлять дистиллированную воду (очищенную от примесей методом дистилляции). Используется и деионизированная вода, но существенных отличий от дистиллированной у нее нет, только производится другим способом. Можно применять специальные смеси или воду с различными присадками. Но использовать воду из-под крана или бутилированную для питья не рекомендуется.

Необязательные компонентами являются компоненты, без которых СВО стабильно может работать, и не влияют на производительность. Они делают эксплуатацию СВО более удобной.

Резервуар (расширительный бачек) считается необязательным компонентом СВО, хотя и присутствует в большинстве систем водяного охлаждения. Системы с резервуаром более удобны в заправке. Объем воды резервуара не принципиален, он не влияет на производительность СВО. Формы резервуаров встречаются самые разные и выбирают их по критериям удобства установки.

Трубчатый резервуар Magicool:

Cливной кран используется для удобного слива воды из контура СВО. Он перекрыт в обычном состоянии, и открывается, когда необходимо слить воду из системы.

Сливной кран Koolance:

Датчики, индикаторы и измерители. Выпускается довольно много различных измерителей, контролеров, датчиков для СВО. Среди них встречаются электронные датчики температуры воды, давления и потока воды, контролеры, согласующие работу вентиляторов с температурой, индикаторы движения воды и так далее. Датчики давления и расхода воды нужны лишь в системах, предназначенных для тестирования компонентов СВО, так как эта информация для обычного пользователя просто несущественна.

Электронный датчик потока от AquaCompute:

Фильтр. Некоторые системы водяного охлаждения комплектуются фильтром, включенным в контур. Он предназначен для отфильтровывания разнообразных мелких частиц попавших в систему (пыль, остатки пайки, осадок).

Присадки к воде и различные смеси. Дополнительно к воде можно использовать различные присадки. Некоторые из них предназначены для защиты от коррозии, другие для предотвращения развития бактерий в системе или подкрашивания воды. Выпускают также готовые смеси, содержащие воду, антикоррозионные присадки и краситель. Бывают готовые смеси, повышающие производительность СВО, но повышение производительности от них возможно лишь незначительное. Можно встретить жидкости для СВО, которые сделаны не на основе воды, а использующие специальную диэлектрическую жидкость. Такая жидкость не проводит электрический ток и при утечке на компоненты ПК не вызовет короткого замыкания. Дистиллированная вода тоже не проводит ток, но, если пролившись, попадет на запыленные участки ПК, может стать электропроводной. Необходимости в диэлектрической жидкости нет, потому, что хорошо протестированная СВО не протекает и обладает достаточной надежностью. Важно также соблюдать инструкцию к присадкам. Не нужно лить их сверх меры, это может привести к плачевным последствиям.

Зеленый флуоресцентный краситель:

Бэкплейтом называют специальную крепежную пластину, которая нужна, чтобы разгрузить текстолит материнской платы либо видеокарты от создаваемого креплениями ватерблока усилия, и уменьшить изгиб текстолита, снижая риск поломки. Бэкплейт не является обязательным компонентом, но очень часто встречается в СВО.

Фирменный бэкплейт от Watercool:

Второстепенные ватерблоки. Иногда, ставят дополнительные ватерблоки на слабо греющиеся компоненты. К таким компонентам относятся: оперативная память, силовые транзисторы цепей питания, жесткие диски и южный мост. Необязательность таких компонентов для системы водяного охлаждения заключается в том, что, они не несут улучшения разгона и никакой дополнительной стабильности системы или других заметных результатов не дают. Это связано с малым тепловыделением таких элементов, и с неэффективностью применения ватерблоков для них. Положительной стороной установки таких ватерблоком можно назвать только внешний вид, а минусом является повышение гидросопротивления в контуре и соответственно увеличение стоимости всей системы.

Ватерблок для силовых транзисторов на материнской плате от EK Waterblocks

Кроме обязательных и необязательных компонентов СВО существует еще категория гибридных компонентов. В продаже встречаются компоненты, которые представляют собой два или более компонента СВО в одном устройстве. Среди таких устройств известны: гибриды помпы с процессорным ватерблоком, радиаторы для СВО совмещенные с встроенной помпой и резервуаром. Такие компоненты заметно уменьшают занимаемее ими место и более удобны в установке. Но такие компоненты мало пригодны к апгрейду.

Выбор системы СВО

Различают три основных типа СВО: внешние, внутренние и встроенные. Они различаются расположением по отношению к корпусу компьютера их основных компонентов (радиатор/теплообменник, резервуар, насос).

Внешние системы водяного охлаждения, выполняют в виде отдельного модуля («ящика») , который при помощи шлангов подключен к ватерблокам, которые установлены на комплектующих в самом корпусе ПК. В корпус внешней системы водяного охлаждения практически всегда выносится радиатор с вентиляторами, резервуар, помпа, и, иногда, для помпы с датчиками блок питания. Среди внешних систем хорошо известны системы водяного охлаждения Zalman семейства Reserator. Такие системы устанавливаются в виде отдельного модуля, и их удобство заключается в том, что пользователю не нужно дорабатывать и переделывать корпус своего компьютера. Их неудобство состоит только в габаритах и сложнее становится перемещать компьютер даже на небольшие расстояния, например, в другую комнату.

Внешняя пассивная СВО Zalman Reserator:

Встроенная охлаждающая система вмонтирована в корпус и продаётся в комплекте с ним. Такой вариант является самым простым в обращении, потому, что вся СВО уже смонтирована в корпусе, и снаружи нет громоздких конструкций. К недостаткам такой системы можно отнести высокую стоимость и то, что старый корпус ПК будет бесполезным.

Внутренние системы водяного охлаждения расположены полностью внутри корпуса ПК. Иногда, некоторые компоненты внутренней СВО (в основном радиатор), устанавливают на внешней поверхности корпуса. Достоинством внутренних СВО является удобство переноски. Нет необходимости слива жидкости при транспортировке. Также при установке внутренних СВО не страдает внешний вид корпуса, и при моддинге СВО может отлично украсить корпус вашего компьютера.

Проект Overclocked Orange:

Недостатками внутренних систем водяного охлаждения являются сложность их установки и необходимость модификации корпуса во многих случаях. Также внутренняя СВО прибавляет вашему корпусу несколько килограмм веса.

Планирование и установка СВО

Водяное охлаждение, в отличие от воздушного, требует некоторого планирования перед установкой. Ведь жидкостное охлаждение налагает некоторые ограничения, которые необходимо принять во внимание.

Во время установки нужно всегда помнить об удобстве. Необходимо оставлять свободное место, чтобы дальнейшая работа с СВО и комплектующими не вызывала трудностей. Нужно, чтобы трубки с водой свободно проходили внутрь корпуса и между компонентами.

Кроме того течение жидкости не должно ничем ограничиватся. При прохождении через каждый водоблок охлаждающая жидкость нагревается. Чтобы снизить эту проблему, продумывается схема с параллельными путями охлаждающей жидкости. При таком подходе поток воды менее нагружен, и в водоблок каждого компонента поступает вода, которая не нагрета другими компонентами.

Хорошо известен набор Koolance EXOS-2. Он предназначен для работы с соединительными трубками сечения 3/8″.

При планировании расположения своей СВО рекомендуется сначала начертить простую схему. Начертив план на бумаге, приступают к реальной сборке и установке. Необходимо разложить на столе все детали системы и приблизительно промерять нужную длину трубок. Желательно оставлять запас и не обрезать слишком коротко.

Когда подготовительные работы проделаны, можно начинать установку водоблоков. На задней стороне материнской платы за процессором устанавливается металлическая скоба крепления головки охлаждения Koolance для процессора. Эта скоба крепления комплектуется пластмассовой прокладкой, для предотвращения замыкания с материнской платой.

Затем снимается радиатор, прикреплённый к северному мосту материнской платы. В примере используется материнская плата Biostar 965PT, у которой охлаждение чипсета происходит с помощью пассивного радиатора.

Когда радиатор чипсета снят, нужно установить элементы крепления водоблока для чипсета. После установки этих элементов материнскую плату ставят снова в корпус ПК. Не забывайте удалять с процессора и чипсета старую термопасту перед нанесением тонким слоем новой.

После этого осторожно устанавливаются водоблоки на процессор. Не прижимайте их с силой. Применяя силу вы можете повредить комплектующие.

Потом проводятся работы с видеокартой. Необходимо удалить имеющийся на ней радиатор и заменить его водоблоком. Когда водоблоки установлены, можно подсоединить трубки и вставить видеокарту в слот PCI Express.

Когда все водоблоки установлены, следует подсоединить все оставшиеся трубки. Последней подключается трубка, ведущая к внешнему блоку СВО. Проверьте правильность направления движения воды: охлаждённая жидкость должна сначала поступать в водоблок процессора.

После выполнения всех этих работ вода заливается в резервуар. Наполнять резервуар нужно только до уровня, который указан в инструкции. Внимательно смотрите за всеми креплениями и при малейших признаках протечки, немедленно устраните проблему.

Если все правильно собрано и не возникло протечек, нужно прокачать охлаждающую жидкость для удаления пузырьков воздуха. Для системы Koolance EXOS-2 нужно замкнуть контакты на блоке питания ATX, и подать питание водяному насосу, не подавая питание на материнскую плату.

Пусть система немного поработает в таком режиме, а вы осторожно наклоняйте компьютер то в одну, то в другую стороны, чтобы избавится от пузырьков воздуха. После выхода всех пузырьков добавьте охлаждающей жидкости, если потребуется. Если пузырьков воздуха больше не видно, то можно запускать систему полностью. Теперь вы можете протестировать эффективность установленной СВО. Хотя водяное охлаждение для пк еще является редкостью для обычных пользователей, его преимущества неоспоримы.

Статьи по теме