Как правильно организовать охлаждение в игровом компьютере. Водяное охлаждение своими руками Возможности предоставляемые системой охлаждения пк
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.
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.
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.
