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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sistema di raffreddamento ad acqua per computer. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Компьютеры Recentemente, i componenti dei computer sono diventati più caldi e per raffreddarli è necessario utilizzare sistemi di raffreddamento più efficienti. Nonostante l’affidabilità, la semplicità e il basso costo dei tradizionali sistemi di raffreddamento ad aria, l’aria ha una bassa conduttività termica, il che significa che non è la soluzione migliore per il raffreddamento, per non parlare del rumore che si crea con un grande flusso d’aria. I più recenti dispositivi di raffreddamento fanno semplicemente un discreto ruggito e l'efficienza diventa accettabile, ma non sempre sufficiente. Recentemente, i sistemi di raffreddamento ad acqua sono diventati sempre più popolari. Per coloro che guardano a un'idea del genere con ironia, dirò che non per niente questo metodo viene utilizzato nell'industria automobilistica; ricorda il famigerato cosacco raffreddato ad aria, che, nonostante il motore debole, non riusciva a far fronte al raffreddamento . L’acqua rimuove il calore molto meglio dell’aria, motivo per cui i sistemi ad acqua sono molto più efficienti dei sistemi ad aria. Ciò che mi ha ispirato a creare il raffreddamento ad acqua è stato il rumore del computer. Innanzitutto lavoro di notte e il computer è accanto al letto, quindi interferisce con il sonno di mia moglie. In secondo luogo, l’esposizione prolungata al rumore (e sto seduto al computer per più di 12 ore al giorno) non ha l’effetto migliore sul mio benessere. In terzo luogo, è difficile overcloccare il sistema (e ho bisogno di un potente sistema per l'elaborazione video) utilizzando mezzi di raffreddamento standard. Oggi su Internet c'è molto materiale sui sistemi già pronti dei principali produttori, nonché sui sistemi di raffreddamento fatti in casa (i sistemi fatti in casa sono generalmente più efficienti). Non voglio ripetermi e fare un'altra recensione dei sistemi di raffreddamento ad acqua (li fornirò nei link utilizzati), in base alla mia esperienza, cercherò solo di descrivere il mio progetto in modo bello e dettagliato. Diamo un'occhiata ai componenti principali di un sistema di raffreddamento ad acqua utilizzando un modello da me progettato:
L'acqua viene fornita attraverso un tubo flessibile da una pompa (3) ai blocchi dell'acqua (5,6,7), passando attraverso i canali dei blocchi dell'acqua, l'acqua raccoglie calore e viene quindi fornita al radiatore (2), soffiato dal blocco ventola (1). Pertanto, il calore viene rimosso forzatamente all'esterno dell'alloggiamento. Il vaso di espansione (4) impedisce la presenza di aria nel sistema, aumenta il volume del liquido refrigerante (acqua) nel sistema, aumentando così l'inerzia del sistema, e l'acqua nel serbatoio raffredda la pompa. L'inerzia del sistema nel nostro caso è solo un grande vantaggio, perché il processore, di regola, non funziona sempre a pieno carico. Mentre è in funzione, il sistema si riscalda senza problemi e, mentre il processore è inattivo, l'acqua ha il tempo di raffreddarsi. Noto che questa regola non sempre funziona; ad esempio, sul mio processore 3200, 1.5 ore di video vengono codificate in 7 ore, mentre il processore è caricato al 100%. Unità ventola Progettato per raffreddare il radiatore. Guardando un blocco di quattro tifosi, la gente ha subito dei dubbi sulla silenziosità del sistema. Il fatto è che tutte le ventole sono accese tramite resistori, oppure puoi accenderle non a 12 V, ma a 5 V (alcune potrebbero avviarsi male) o a 7 V. Alla velocità minima non puoi sentirle affatto. Nella seconda versione ho installato un interruttore a 3 posizioni, la prima posizione è +12 V (giri completi), la seconda tramite una resistenza da 20 Ohm 2 W, la terza due due 25 Ohm 2 W ciascuna in serie (4 W). Ciò ha permesso di accendere le ventole ad alta velocità durante i carichi prolungati del computer nella calura estiva. Faccio subito una prenotazione: ciascuna modalità diminuisce/aumenta la temperatura del processore di 1 grado, la temperatura dell'acqua di 2 gradi. La differenza è trascurabile, ma il rumore in modalità massima è sufficiente, ma quando fa molto caldo puoi provarci.
Indovina di cosa è fatto l'alloggiamento dell'unità ventola. Dai righelli di plastica! Erano economici e incollati bene con il dicloroetano. Poiché al blocco ventola è necessario fornire 12 V, è stato integrato anche un relè per l'accensione della pompa (nella foto). Termosifone Raffredda l'acqua trasferendo il calore all'aria. Secondo me, il posto per il radiatore è nella parte superiore dell'unità di sistema. All'interno non può essere raffreddato dall'aria già calda (e l'efficienza di un tale sistema dipende MOLTO fortemente dalla temperatura ambiente), è poco ventilato dal basso, non si crea un flusso d'aria indipendente lateralmente, ed è molto ingombrante in una scatola separata. Secondo il materiale del radiatore, il rame conduce bene il calore, ma lo rilascia male, quindi a questo proposito l'alluminio dovrebbe essere migliore, ma non l'ho testato in pratica, ho subito acquistato l'alluminio, e inoltre era più economico. Il radiatore del riscaldatore del VAZ-2101 si adattava miracolosamente alla larghezza del corpo dell'InWin, inoltre, le filettature per i raccordi sono state tagliate molto rapidamente e con precisione negli elementi di fissaggio in plastica dei tubi di uscita/ingresso. Non l'ho messo in un involucro, è meglio per la ventilazione, l'unica cosa che ho incollato sul fondo erano delle strisce di gomma porosa, questo sollevava il radiatore sopra la carrozzeria e creava un migliore flusso d'aria. Non rovina l'aspetto estetico, ma è molto comodo aspirare la polvere :). Sarebbe necessario installare un filtro, dicono che i normali collant da donna danno un buon effetto: economici e allegri, come si suol dire. pompa Il cuore dell'intero sistema di raffreddamento è la pompa dell'acqua, che pompa l'acqua.
L'affidabilità di un sistema di raffreddamento ad acqua dipende solo da questo. Le pompe sommergibili per acquari più utilizzate sono quelle di media capacità; sono le più economiche e comuni. I loro svantaggi sono: alimentazione da 220 V, vibrazioni elevate e limitazione della temperatura dell'acqua a 35 oC. Le voci sull'inaffidabilità delle pompe per acquari sono finzione, ci sono semplicemente pompe di bassa qualità di produttori negligenti. Scegliere una buona pompa è un problema; quelle di marca sono costose e si è rivelato non così facile da ottenere. Ad esempio, tutta la nostra città è piena di AquaEL polacchi economici, le recensioni su di loro non sono molto buone e le loro caratteristiche sono strane. Le persone considerano le pompe tedesche IHEIM le migliori, ma sono molto costose. Le caratteristiche principali della pompa sono la produttività (litri all'ora) e l'altezza di sollevamento dell'acqua (metri). La produttività dipende fortemente dal livello a cui sale l'acqua (le caratteristiche indicano la produttività senza tenere conto dell'innalzamento), ad esempio 700 l/h a livello zero diventano 300 l/h a 30 cm, poi anche peggio. Per il raffreddamento normale è sufficiente una capacità di 150 l/h nel sistema assemblato (tutti i componenti del sistema riducono le prestazioni della pompa). Per l'esperimento ho acquistato un economico RESUN cinese, modello SP-1200, portata 700 l/h, altezza sollevamento acqua 0,8 m, potenza 12W, dimensioni 130x52x109. Dopo aver controllato le prestazioni della pompa del bagno, ero convinto della veridicità delle parole dei cinesi :) Non dovresti inseguire pompe potenti, più grande è la pompa, più riscalderà l'acqua nel serbatoio. Per il mio case Inwin A500, l'aumento del livello dell'acqua è stato di 35 cm. Vaso di espansione Ho comprato questo contenitore per il frigorifero, 2.5 litri. Si inserisce semplicemente perfettamente nella parte inferiore del case, senza nemmeno interferire con i dischi rigidi. Le sue dimensioni sono 175x175x125.
Per prima cosa devi modificare il coperchio: costruisci un foro di riempimento e un foro per il cavo. Ho ricavato il foro di riempimento dalla parte superiore di una bottiglia di vitamine in plastica e per il cordone ho realizzato un tappo di gomma da una bottiglia di medicinali. Sarebbe anche bello avere un foro di scarico. Successivamente, realizziamo dei fori per i raccordi nel corpo del contenitore, è meglio farlo riscaldando lo strumento sul fuoco. I raccordi sono fissati con dadi dall'interno e rivestiti con sigillante su entrambi i lati. Un po' di sigillante. Il sigillante siliconico trasparente per impianti idraulici si è rivelato non l'opzione migliore; è meglio usare il sigillante per automobili, bianco, opaco, ha proprietà di adesione molto migliori, è più elastico e resistente. La pompa deve essere protetta dalle pareti con uno spesso strato di gommapiuma o sospesa, altrimenti la vibrazione della pompa renderà le vostre sensazioni indescrivibili."
Dopo il primo esperimento di collegamento della pompa e del raccordo con uno spesso tubo di silicone, ero confuso. Il ronzio del funzionamento della pompa era inquietante, l'intero contenitore vibrava, le vibrazioni potevano essere trasmesse solo attraverso il collegamento con il raccordo, che è fissato rigidamente al corpo. Era necessario cercare una soluzione per un accoppiamento morbido tra la pompa ed il raccordo. Il secondo esperimento è stato effettuato utilizzando come interfaccia un clistere che, grazie al suo volume, è riuscito a smorzare la vibrazione del flusso d'acqua emesso dalla pompa, che creava parte del ronzio. Il risultato è stato molto migliore, ma non sono riuscito a proteggere davvero questa struttura e inoltre difficilmente entrava nel contenitore. Il terzo esperimento ha avuto più successo in termini di combinazione tra design e silenzio. Ho preso del materiale in schiuma bianca, del tipo che va sotto le schede madri nella scatola, e ne ho ricavato un tubo in 1,5 strati, incollandolo con la colla Moment e sigillando le cuciture con sigillante. Ma lo spessore del materiale conferiva comunque un design leggermente rigido. Poi ho preso lo stesso materiale, solo più sottile (contengono vari dispositivi). Incollandolo in 2 strati ho ottenuto un tubo molto morbido e flessibile. Il rumore durante il funzionamento è scomparso, lasciando un ronzio debolmente udibile. È stata una vittoria! :) Ma non per molto :( Dopo 30 minuti di lavoro, il tubo si è staccato perché il materiale si è allungato leggermente nell'acqua. Ho dovuto usare delle fascette su entrambi i lati del tubo e poiché potrebbero arrugginirsi nell'acqua, l'ho riempito completamente con sigillante.Il design si è rivelato affidabile, è già passato un anno e tutto funziona come un orologio. Liquido nel serbatoio. Di norma, viene versata acqua distillata, ma se la riempi con acqua normale, fiorirà rapidamente, tutti i componenti del sistema smetteranno di funzionare in modo efficace a causa della placca che li ricopre e la pompa generalmente fallirà. Per sicurezza, puoi aggiungere vodka, alcol o liquido di raffreddamento per auto (l'opzione migliore) all'acqua distillata. Il fatto è che l'antigelo è neutro rispetto all'alluminio e al rame, con un tale liquido è possibile combinare questi due metalli nel sistema e con l'acqua normale formano una coppia galvanica. La gente sostiene che la proporzione migliore è 1:3, io ho preso 1:4 - 2 litri di acqua e 0.5 litri di antigelo importato. Dopo 7 mesi di funzionamento, il sistema rimane pulito, nonostante abbia utilizzato sia rame che alluminio nel blocco idrico del processore. E all'inizio degli esperimenti, il sistema è stato riempito con acqua normale, e nel giro di una settimana tutto nel sistema era ricoperto da uno strato viscido. Se aggiungi antigelo, devi fare attenzione alle perdite. Dopo la revisione, il blocco dell'acqua del mio processore perdeva dopo 5 ore di carico al 100%. Dopo aver lavato e asciugato, la scheda video si è rifiutata di avviarsi, anche lavarla con la vodka non ha aiutato, ho dovuto comprarne una nuova. E una settimana dopo ha iniziato miracolosamente a funzionare. Ah..., volevo ancora comprarne uno nuovo :) blocchi d'acqua I blocchi d'acqua sono uno strumento di lavoro del sistema. Forse la parte più difficile da produrre nel sistema. Di norma, è realizzato con il materiale termicamente più conduttivo per trasferire rapidamente il calore dal chip al liquido di raffreddamento (acqua). Il più economico tra i migliori materiali a conducibilità termica è il rame. L'argento è leggermente migliore e l'alluminio è due volte più pessimo. Trovare lingotti di rame di queste dimensioni è un compito piuttosto difficile per molti. Ho anche sofferto a lungo nella ricerca del materiale, tra l'altro ci è voluto molto tempo. Ma poi ho trovato un posto dove si possono trovare tutti i componenti del sistema in abbondanza: questo è, come lo chiamiamo noi, un "campo dei miracoli" o mercatini delle pulci, dove le persone vendono ciò che hanno in giro dai vecchi tempi. Esistono moltissime opzioni di progettazione per i blocchi d'acqua. Su Internet i thread delle conferenze sul design più efficace superano le mille pagine. In generale, il design del waterblock non influisce molto sulla temperatura del processore, ma a volte un paio di gradi sono importanti. Ero interessato a provare diverse opzioni in diverse parti del sistema. Non pretendo di essere il miglior blocco d'acqua", ho semplicemente scelto i design che mi sono piaciuti di più. Queste sono le bellezze del progetto :)
Blocco dell'acqua del processore Il waterblock più importante del sistema (centrale nella foto). Il processore, essendo il dispositivo più caldo, richiede un migliore raffreddamento. Per la realizzazione ho scelto un design di tipo “spirale”; l'acqua fredda entra nella parte centrale del blocco e quando colpisce la base si formano flussi turbolenti che aumentano la rimozione del calore dal metallo. Il design richiede la produzione in fabbrica; io l'ho fatto su una macchina dotata di CPU, ma alcuni artigiani riescono a fare queste cose in ginocchio usando un trapano. Dirò subito che non mi piacciono i design basati sul "moccio", quindi non sono un sostenitore di questo tipo di produzione. Ti darò un altro waterblock del processore, che è al primo posto nelle recensioni importate, inoltre mi piace sia nel design che puramente esteticamente.
Sotto il raccordo centrale si trova il cosiddetto acceleratore (foto a destra), che aumenta il flusso d'acqua specificamente nella parte centrale del blocco. Il kit include 5 acceleratori con diverse larghezze di slot, puoi scegliere quello ottimale per te :) Fantastico gadget, tutto è fatto correttamente, inoltre, ecco uno sdoppiatore di flusso, è un peccato che costi quanto l'intero sistema di raffreddamento : ( Chipset Waterblock Il chipset è il chip più freddo di tutti nel sistema. Con un radiatore passivo si scalderà fino a 40-45 gradi, sarebbe possibile non installare affatto un blocco d'acqua su di esso, ma se il calore viene rimosso all'esterno del corpo, verrà rimosso e questo dovrebbe aumentare l'affidabilità del sistema. Per questo ho realizzato il blocco idrico più semplice; è completamente realizzato (ad eccezione dei raccordi) in modo semplice e veloce. Due quadrati di plexiglass di 10 mm di spessore incollati tra loro formano un coperchio. In una parte viene realizzato un binario passante del tipo “serpente” utilizzando un trapano e una lima, nell'altra è una copertura con fissaggi per i raccordi. Il coperchio viene fissato dal basso lungo tutto il perimetro con viti M3 a testa svasata. Volevo realizzare un blocco del genere per il video, ma ho pensato: plexiglass con temperature GPU... Come sempre, è meglio riempire generosamente tutte le fessure con il sigillante. Raccordo per waterblock Dovranno essere affilati, il che limita anche la velocità di produzione e aumenta il costo della struttura. Il materiale migliore è l'ottone; è meno suscettibile all'ossidazione e alla corrosione e non entra in conflitto con la base in rame del blocco dell'acqua. I miei primi raccordi erano in alluminio, sono buoni perché sono molto leggeri ed è più facile procurarsi il materiale per la produzione, altrimenti finiscono i loro vantaggi. Tubi I tubi in silicone con un diametro di 10-12 mm sono venduti in abbondanza nei mercati automobilistici. Meno: la resistenza idraulica aumenta in modo significativo, la pompa è fortemente caricata e le sue prestazioni diminuiscono. Di più, di regola, non è consentito dallo spazio libero che dovrebbe rimanere dopo aver spinto il sistema all'interno. Ci sono rinforzati e non. Quelli rinforzati sono buoni perché non si rompono in piega, ma sono cattivi perché sono circa 2 mm più spessi. È molto consigliabile fissare i tubi ai raccordi con fascette mentre l'acqua è fredda: i tubi si adattano perfettamente, ma quando l'acqua si riscalda, potrebbero verificarsi perdite d'acqua, quindi è meglio essere sicuri. Il collegamento dei waterblock può essere seriale, parallelo e parallelo-serie. L'esperienza dimostra che la connessione parallela non apporta alcun vantaggio tangibile, ma un tale sistema presenta numerosi svantaggi. Il primo è la necessità di parti aggiuntive: splitter. In secondo luogo, i circuiti ramificati possono avere resistenza idraulica diversa e livelli diversi, in questo caso in un circuito con minore resistenza l'acqua scorrerà in un flusso maggiore e in un altro con uno minore. Ne abbiamo bisogno? I tubi di rame per l'edilizia possono essere trovati nei mercati delle costruzioni in cui vengono vendute attrezzature idrauliche. Purtroppo tutti i raccordi idraulici hanno un diametro di 14 mm, che per me è troppo. Ma, dopo una lunga ricerca, sono riuscito a trovare un tubo da 10 mm. Con gli angoli da 10 mm tutto si è rivelato più complicato, non li ho ancora trovati, ma erano lì, hanno semplicemente smesso di importarli (almeno qui). Test Configurazione di prova: Scheda: EPOX 8RDA3+ rev 2.0 - nForce2 Processore: AMD Burton 2500 Aria = 24OC Modalità processore standard 1820 MHz=2500+, Vcore=1,65 V Semplice + S2Clk:
Carico di masterizzazione della CPU:
Caricamento aritmetico CPU e test multimediale CPU SandraBurn-in Wizard:
РModalità di overclocking della CPU 2200MHz=3200+, Vcore=1,8 В Semplice + S2Clk:
Carico di masterizzazione della CPU:
Caricamento aritmetico CPU e test multimediale CPU SandraBurn-in Wizard:
La temperatura massima raggiunta lavorando in applicazioni reali (corrisponde ai risultati di carico in Sandra) - 45OC. Minimo, quando i ventilatori funzionavano alla massima velocità, allo stesso carico 40OC. Il rumore alle massime velocità della ventola corrisponde approssimativamente al rumore di un Titan CU5TB, con il quale la temperatura del processore ha raggiunto 55OC. Totale meno 15OC. Se lavori con un rumore minimo, la differenza è già 20OC, ma il rumore proveniente da CU5TB era ancora sproporzionatamente maggiore. Pubblicazione: cxem.net
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