Komentarzy: 25 | Autor: 11 | Wyświetleń: 68010 | Data: 7 lutego 2005, 21:01

Podstawy wodnego chłodzenia

Każdy wie, jakie konieczne jest chłodzenie pewnych układów naszego PC. Technika komputerowa idzie cały czas do przodu, czego skutkiem są szybsze i wydajniejsze procesory. Stanowi to wielki plus gdyż znakomicie sprawdzają się w nowych grach komputerowych, programach itp. niosąc ze sobą duże możliwości. Minusem tego postępu jest większy przyrost wydzielanego ciepła przez ów podzespoły. Wysokie temperatury działają zabójczo na nasz procesor. By nie dopuścić do przegrzania się układu stosujemy różne systemy chłodzeniowe. Najczęściej spotykamy się z chłodzeniem typu AirCooling (AC) czyli przy użyciu radiatora oraz wentylatora. Chłodzenie powietrzne niestety ma swoje wady… Często nie jest zbyt wydajne i do radiatorów mocujemy szybko obrotowe wentylatory, czego konsekwencjom jest wysoki poziom hałasu wydzielany przez wiatrak podczas pracy, który doprowadza czasami nawet do bólu głowy. Z myślą o ludziach, którzy nad wszystko cenią sobie ciszę został skonstruowany system chłodzenia wodnego – water cooling (WC). Jak już powiedziałem jego wielką zaletą jest wyjątkowo cicha praca, ale to nie tylko jedna z jego zalet. Mianowicie jest wydajniejszy od standardowego powietrznego chłodzenia. Kolejnym z ważnych jego walorów jest to, iż może stanowić swego rodzaju hobby, które ucieszy wielu majsterkowiczów. Komuś może wydać się to bardzo nieporęcznym i skomplikowanym rozwiązaniem. Zapewniam was, że to nie jest prawdą tak do końca i postaram się wam przybliżyć podstawy chłodzenia z zastosowaniem wody.






Blok wodny to jeden z najważniejszych elementów WC, ponieważ to on odpowiada za odprowadzanie ciepła z nagrzewającego się procesora. Można powiedzieć, że pełni funkcję radiatora w chłodzeniu powietrznym. Wykonany jest oczywiście z miedzi i charakteryzuje się kształtem prostopadłościanu z wywierconymi lub wyfrezowanymi kanalikami wewnętrznymi, przez które przepływa ciecz chłodząca. Ze względu na sposób produkcji można podzielić bloki wodne na dwie grupy. Są to bloki wiercone oraz frezowane.







Bloki wiercone:

Są to bloki o typowo prostej budowie wykonane w technologii wierconej. Polega ona na tym, iż kanały znajdujące się w bloku są wiercone w (przeważnie choć nie koniecznie) 1-3 rzędach. Woda wpływa głównym kanałem wlotowym, po czym wtłaczana jest w ów kanaliki a następnie odprowadzana przez kanał wylotowy. Dzięki temu systemowi chłodzenie odbywa się na całej powierzchni bloku. Te produkty są mniej wydajne od drugiego rodzaju bloków, czyli frezowanych. Z drugiej strony doskonale sprawdzają się przy użyciu ogniw, peltiera.



Bloki frezowane:

Tajemnica tego rodzaju bloków tkwi w systemie wydrążonych odgórnie kanalików, które spełniają wspaniale swoją rolę. Dzięki zastosowaniu technologii CNC zyskujemy duże możliwości w określaniu kształtu naszego bloczku. Za pomocą takiego rozwiązania można skoncentrować powierzchnie termoprzewodzącą na odprowadzaniu ciepła z małych rdzeni. Znanym konstruktorem w dziedzinie bloków jest Stew Forster, zwany Cathar. Jego pomysłem jest znany blok Frost jak i Cascade obecnie najwydajniejszy blok wodny na świecie. C/w ów konstrukcji wynosi 0,16. Wadą bloków frezowanych jest to, że są optymalizowane do odbierania ciepła z małej powierzchni (rdzenia CPU)i nie nadają się do ogniw peltiera, choć istnieją wyjątki jak np. Maze.



Bloki posiadające jeden wlot i jeden wylot:

To typowa konstrukcja do której woda wpływa po przez kanał wlotowy a następnie wypływa jednym kanałem wylotowym.



Bloki posiadające jeden wlot i dwa wyloty:

Bloki te charakteryzują się 3 kanałami. Przez jeden środkowy woda wpływa do bloku a następni zostaje "wyrzucona" przez dwa wyloty znajdujące się po bokach. Dzięki takiemu zastosowaniu kanałów woda jest szybciej wydalana i blok jest wydajniejszy.



Wydajność bloków wodnych:

Wydajność bloków wodnych przedstawia się za pomocą ilorazu dT/P.



dT - różnica temperatur wody oraz otoczenia
P - ilość energii, którą musi odprowadzić układ


Czym mniejsza wartość [C/W] tym blok jest wydajniejszy.







Pompa jest odpowiedzialna za ruch obiegowy wody w naszym zestawie. Głównie w tym celu wykorzystuje się urządzenia typowo akwarystyczne gdyż posiadają dużą wydajność i mały pobór energii (stosuje się pompy w zakresie mocy 5-50W). Stanowi ona ważny podzespół gdyż od niej w dużym stopniu zależy wydajność WC. Pompy można podzielić na dwie grupy w zależności od systemu montażu. Oczywiście mam tu na myśli konstrukcje zatapialne i niezatapialne.







Pompy zatapialne:

Jak wynika z samej nazwy są to pompy, które zanurzamy w osobnych zbiornikach skąd pobierają wodę i wtłaczają do węża. Wykorzystuje się je w układach otwartych. Dzięki zanurzeniu pompa jest praktycznie nie słyszalna gdyż woda wytłumia drgania. Ma to oczywiście swoje wady ale o tym w dalszej części artykułu.



Pompy niezatapialne:
Stosuje się je oczywiście w układach zamkniętych gdzie woda powraca bezpośrednio do pompy a nie jak to ma miejsce w układach otwartych do zbiornika z cieczą. Jej główną zaletą jest to, że nie podgrzewa chłodziwa w zbiorniku. Całe ciepło oddaje powietrzu. Za główną jej wadę uważa się hałaśliwy system pracy pracy.



Ważnymi aspektami przy zakupie pompy są:
- wydajność [l/h]
- wysokość podnoszenia słupa wody
- moc urządzenia
- głośność pompki



Przykładem dobrych pomp, które można zastosować w naszym układzie chłodzącym są produkty firmy Atman. Modele 305 i 306 idealnie nadają się do bardziej rozbudowanych zestawów wyposażonych w więcej niż jeden blok. Pompy te są produktem wykorzystywanym szczególnie w oczkach wodnych, stąd ich duża wydajność i niewielka cena, która nie przekracza 100zł. Bezproblemowo przerabiają się na niezatapialne, dzięki czemu mogą nam służyć zarówno w układach otwartych jak i zamkniętych.



Atman 305:

Pompa uniwersalna o wydajności 1200 l/h,

- do użytku pod powierzchnią wody,

- ceramiczna oś wirnika,

- wysokość podnoszenia - 1,3m,

- moc 18W,

- wymiary: 12,2 x 6,0 x 19,5 cm




Atman 306:

Pompa uniwersalna o wydajności 2000 l/h,

- do użytku pod powierzchnią wody,

- ceramiczna oś wirnika,

- wysokość podnoszenia - 2,0m,

- moc 40W,

- wymiary: 13,0 x 7,5 x 23,2 cm








Oczywistą sprawą jest, że trzeba jakoś schładzać nagrzaną przez układy ciecz. W tym celu stosuje się chłodnice zaprojektowane z myślą o WC oraz nagrzewnice samochodowe aby nie ponieś tak wysokich kosztów przy zakupie. Przy wyborze nagrzewnicy powinniśmy zwrócić uwagę na materiał wykonania finów oraz rurek (należy pamiętać, że jeżeli mamy miedziany blok i aluminiowe rurki w nagrzewnicy to dojdzie do korozji elektrolitycznej, więc aby temu zapobiec należy zastosować inhibitor korozji np. copal).







Nagrzewnice samochodowe:

Jest to tanie i wydajne rozwiązanie dla osób pragnących dużych osiągów za niewielką cenę. W tym celu wykorzystuje się głównie chłodnice Miedziano - mosiężne, które cechuje konstrukcja małych gabarytów. Są one dosyć wydajne i doskonale spełniają swoje zadanie (Kadett, Corsa). Aby je nabyć za najniższą cenę udajemy się na złomowisko i tam dokonujemy zakupu. Oczywiście taką nagrzewnicę należy najpierw przygotować (odrdzewić, zakonserwować itp.) zanim użyjemy jej w naszym WC.



Chłodnice produkowane dla WC:

Chłodnice, które zostały zaprojektowane wyłącznie dla water cooling stanowią wydajne jak i kosztowne rozwiązanie. Ich główną zaletą jest atrakcyjny wygląd, oraz kompaktowe rozmiary, które, powalają nam zamontować je wewnątrz obudowy. Wydajnością nie różnią się w znacznym stopniu od nagrzewnic samochodowych. Należy pamiętać, że aby zwiększyć możliwości naszej chłodnicy należy wyposażyć ją w dodatkowe chłodzenie.







Węże posłużą nam głównie do transportu cieczy w układzie. Wydawać by się mogło, że to nieważny podzespół zestawu, który nie posiada żadnego wpływu na nasze WC. Każdy, kto tak myśli jest w wielkim błędzie gdyż węże wpływają w znacznym stopniu na wydajność układu. Podział węży wygląda następująco:







Węże igielitowe:

Ten rodzaj węży to najtańsze rozwiązanie. Dostępne są we wszystkich sklepach PCV jak również sklepach akwarystycznych. Trwale się odkształcają, często się załamują (stanowi to duży opór dla cieczy), posiadają duży promień zagięcia. Również należy wspomnieć o tym że zdarza się iż czasami pękają, przez co możemy mieć wyciek. Są dobrym wyborem w kontekście cena/jakość.



Węże silikonowe:

Węże to są znacznie mniej podatne na jakiekolwiek uszkodzenia. Nie zaginają się, dzięki czemu bardzo łatwo je rozmieścić w naszym komputerze. Niestety są dość drogie (znacznie droższe niż węże igielitowe).



Wąż Eheim:

Mowa tu o znanej firmie produkującej węże. Produkty te są wykonane z gumy i charakteryzują się zielonym kolorem. Dla osób pragnących zabarwić wodę mogą wydać się kiepskim rozwiązaniem ze względu na małą przezroczystość. Poza tą wadą stanowią idealne rozwiązanie dla każdego zestawu.



W systemach WC proponowane są węże o średnicy wewnętrznej 12mm (12/16mm). Stanowią idealny kompromis w stosunku wydajność/ergonomia/kompatybilność.











Rezerwuary:

Rezerwuary (inaczej nazywane zbiornikami wyrównawczymi) znalazły zastosowanie w układach zamkniętych gdzie odpowiadają za odpowietrzanie układu. Wymagają napełniania (uzupełniania) wodą.



Systemy odpowietrzające:

Systemy odpowietrzające to proste konstrukcje składające się najczęściej z trójnika oraz wężyka zatykanego korkiem. Spełniają tą samą rolę co rezerwuar.







Ze względu na montaż układy możemy podzielić na otwarte i zamknięte.



Układ otwarty:

Ten system wymaga zbiornika wyrównawczego, w którym zostanie zanurzona nasza pompa, która będzie pobierać z niego ciecz chłodzącą a następnie wtłaczać do podłączonego bezpośrednio węża. Woda przechodzi kolejno do bloku wodnego z kąt nagrzana przepływa do chłodnicy, w której się schładza. Następnie z chłodnicy woda wraca z powrotem do zbiornika. Dużą zaletą tego układu jest zupełna niesłyszalność pracy pompy gdyż woda wytłumia jej drgania. Do wad należy zaliczyć duży zasób chłodziwa potrzebny do zalania zbiornika. Następnym aspektem jest to, iż pracująca pompa nagrzewa się w zbiorniku podnosząc temperaturę chłodziwa. Przez to nasz układ pracuje mniej wydajnie. Jedyną zaleto tego jest to, iż urządzenie pompujące nie nagrzewa się.







Plusy:

- wygłuszenie pompy,

- nie nagrzewanie się urządzenia pompującego,

- łatwe napełnianie.



Minusy:

- nagrzewanie chłodziwa przez pompę,

- konieczny duży zasób chłodziwa,

- nie mobilny.




Układ zamknięty:

Układ zamknięty charakteryzuje się tym, iż zbiornik wodny został wyeliminowany. Zapewnia to o wiele większą poręczność układu jak i zaletę umieszczenia go w całości we wnętrzu komputera. Taki układ wymaga zastosowania rezerwuaru lub zestawu odpowietrzającego, które posłużą nam do napełniania układu. Jedną z największych zalet tego systemu montażowego jest zminimalizowanie oporów hydrodynamicznych, dzięki czemu będziemy cieszyć się niższymi temperaturami. Do głównych wad można zaliczyć konieczność wyciszenia pompy.







Plusy:

- mobilny,
- troszkę wydajniejszy,
- zminimalizowanie oporów hydrodynamicznych.



Minusy:

- głośniejszy,
- trudniejsze napełnianie.



Korzystne połączenie elementów WC:


układ otwarty - POMPA W ZBIORNIKU – CHŁODNICA – BLOKI


układ zamknięty - REZERWUAR lub ODPOWIETRZACZ – POMPA – CHŁODNICA – BLOKI







Mam nadzieję że po przeczytaniu tego krótkiego artykułu system chłodzenia H2O przypadł Wam do gustu i nie okazał się taki straszny. Jak to mówią nie taki straszny diabeł jak go malują. Water cooling to wspaniałe połączenie wciągającego hobby z niesłyszalnym systemem chłodzenia dzięki któremu nasz PC stanie się zupełnie bezgłośny. Myślę ze to wspaniałe rozwiązanie dla każdego komputerowego użytkownika.



Wszelkich korekt dopuścił się Eddy