Фреоновое охлаждение компьютера что это такое
Времена однотипных корпусов безвозвратно прошли. Серые, невзрачные решения сменили яркие и экстравагантные модели со множеством интересных функций и эргономичным дизайном, способные стать стильным дополнением любого интерьера. И если раньше компьютер в любом помещении, прямо скажем, мозолил глаза, то теперь он может оказаться более элегантным и красивым, чем иной предмет мебели. Он уже не только выполняет роль ящика для сборки компьютерной системы, но и выглядит достойно. К тому же выпускаемые в настоящее время компьютерные корпуса можно разделить на несколько категорий в зависимости от мощности будущей системы и сферы ее применения. Есть корпуса для геймеров (хотя многие из них отличаются от бюджетных моделей лишь внешними деталями), оверклокеров, компьютерных энтузиастов, корпуса для моддинга и создания портативных систем, а также бюджетные корпуса для офисных компьютеров. В общем пользователь непременно найдет корпус, который будет отвечать всем его требованиям.
Он был представлен два года назад на выставке Computex 2008. Тогда все были очарованы новинкой от Thermaltake — миниатюрной системой охлаждения на основе фреона. Данная система многие годы использовалась в других отраслях, но для охлаждения компьютерных компонентов была предложена крупным производителем впервые.
Как известно, уже давно ведутся поиски инновационного источника охлаждения, который бы положил конец шумным кулерам. Поначалу большие надежды возлагались на жидкостное охлаждение, которое, казалось бы, соответствовало всем требованиям компьютерной индустрии. Однако такие системы не выдержали главного испытания — испытания временем: они не получили широкого распространения и, за исключением краткого ажиотажа, не вызвали никаких перемен в компьютерном мире. Некоторые производители до сих пор поставляют подобные решения на рынок, но, если говорить начистоту, вряд ли их ждет большое будущее. Такие системы остаются дорогими и, несмотря на некоторые преимущества, обладают рядом недостатков. Тем не менее безоговорочно следует признать одно: создание жидкостного охлаждения было необходимым этапом, который следовало пройти хотя бы для того, чтобы исключить из рассмотрения эту технологию. Итак, поиск идеального охлаждения продолжается. Пока подавляющее большинство пользователей продолжает применять старый и проверенный метод охлаждения компонентов; оверклокеры, работающие с экстремальными режимами современных систем, строят собственные охлаждающие контуры на основе жидкого азота. Решение от Thermaltake, которое мы рассмотрим, занимает среднюю позицию: с одной стороны, это больше, чем обычный корпус, а с другой — это серийное решение, которое не требует особых инженерных навыков для использования.
Воздушное
Можно разделить на →
Принцип работы пассивного охлаждения заключается в передаче тепла от нагревающегося элемента на радиатор. Радиатор может быть сделан из алюминия или меди, а более продвинутые модели имеют тепловые трубки, которые помогают увеличить площадь рассеивания тепла.
Радиатор полученное тепло рассеивает в окружающее пространство, тем самым отводя его от нагревающихся компонентов.
Эффективность такого пассивного охлаждения, напрямую зависит от циркуляции воздуха и его температуры.
Чем больше объема воздуха, участвует в теплообмене и чем ниже его температура, тем лучше работает пассивное охлаждение.
Субъективно, полностью пассивную воздушную систему охлаждения создать невозможно, так как для создания потоков воздуха внутри замкнутого объема, так или иначе нужны вентиляторы.
- Относительная бесшумность
- Меньше вентиляторов — выше надёжность, но надо просчитать, хватит ли возможностей вашей пассивной системы для охлаждения всех компонентов компьютера.
- Заводское пассивное охлаждение дорогое удовольствие. В основном им занимаются моддеры и энтузиасты, для которых цена не важна
- Требуется компьютерный корпус большого объема, для достаточной циркуляции воздуха и продуманную систему охлаждения всего системного блока
- В таких условиях, к разгону компьютера нужно подходить очень осторожно.
Ну а теперь подробно разберем активное воздушное охлаждение. Оно самое распространенное и недорогое. Главное подойти к его организации с умом.
В этом способе используются вентиляторы совместно с радиаторами . Обычно их называют куллерами. Вентилятор обдувает радиатор, который отводит тепло от греющего его компонента компьютерной системы. Чем больше воздушный поток проходящий через радиатор и чем он холоднее, тем эффективнее происходит охлаждение.
- Дешевле и надежнее, чем жидкостное охлаждение
- Большая гибкость в организации систем охлаждения ПК.
- Шум от большого количества работающих вентиляторов. Если брать вентиляторы большего размера, хорошего качества и с небольшой скоростью вращения, можно сильно снизить издаваемый шум системным блоком. Нужен комплексный подход
- В мощных системах, где большое энергопотребление и соответственно высокое выделение тепла, требуется грамотная организация воздушных потоков и обдуманного подхода к охлаждению каждого сильно греющегося компонента (видеокарта и процессор).
Теперь перейдем к альтернативным способам охлаждения ⇒
Фреоновое сердце
Принцип работы системы охлаждения на основе фреона, несмотря на внешне сложное устройство, довольно прост. В замкнутом контуре находится газ (фреон), который в процессе фазового перехода из одного агрегатного состояния в другое охлаждает контактную площадку, присоединенную к центральному процессору компьютера. Рассмотрим данный процесс более детально.
Сначала сжиженный фреон, находясь в состоянии охлаждения и низкого давления, поступает к контактной площадке центрального процессора. Под воздействием выделяемого процессором тепла происходит фазовый переход фреона из жидкого в газообразное состояние. При помощи миниатюрного компрессора давление фреона в системе поднимается, газ разогревается, но при этом остается в газообразном состоянии. Однако в таком состоянии фреон уже способен к обратному переходу в жидкое состояние. Для этого при помощи охлаждающего блока, в основе которого лежат вентилятор, длинный контур из медных тепловых трубок и алюминиевые радиаторные пластины, температура фреона понижается, за счет чего газ конденсируется и переходит в жидкое состояние. В заключение цикла вновь образовавшаяся жидкость проходит через расширительный клапан, вследствие чего давление на данном участке падает, готовя фреон к повторному фазовому переходу в газообразное состояние. Такой цикл фазовых переходов давно работает на благо человечества в холодильных бытовых системах.
Проблемы, которые предстояло решить разработчикам Thermaltake, фактически сводились к двум: сделать систему охлаждения миниатюрной и избежать такого неприятного последствия работы фреонового охладителя, как конденсат. И если первая проблема не представляла особой сложности, то вторая заслуживала детального изучения, поскольку ее последствия являются фатальными для компьютера. Однако решение тоже оказалось довольно простым: поскольку рабочая температура центрального процессора находится в зоне так называемой комнатной температуры и выше, нет нужды охлаждать процессор сильнее. То есть задача Xpressar в данном случае сводится к поддержанию температуры в диапазоне 20-45 °С, при этом системе легко удается избежать образования внешнего конденсата. Работа компрессора, а следовательно, и скорость охлаждения контактной площадки регулируются по принципу широтноимпульсной модуляции, также известной как PWM. Иными словами, Xpressar воспринимает сигналы системы подобно обычному четырехконтактному кулеру и регулирует скорость работы охладительного контура. Это, ко всему прочему, решает проблему с охлаждением процессора в режиме «сна», когда оно практически не требуется.
Однако необходимо сделать ряд оговорок, на которые обязательно нужно обратить внимание тем, кто задумался об установке Xpressar. Вопервых, система с Xpressar предполагает установку процессора с тепловыделением более 70 Вт в нормальном режиме работы. Делается это для того, чтобы избежать переохлаждения контактной площадки и образования конденсата. Вовторых, как указано на официальном сайте компании Thermaltake, система охлаждения требует предварительной подготовки, а именно прогрева в течение пяти минут. В-третьих, установить подобную систему можно только на системы с процессорными гнездами Intel LGA 775 и Intel LGA 1366. Кроме того, перед сборкой системы следует ознакомиться со списком рекомендуемого оборудования, которое может применяться с Xpressar.
Плюсы:
- Высокая эффективность охлаждения.
- Возможно долгосрочное применение, в отличии от жидкого азота.
Элемент Пельтье
Термоэлектрический преобразователь (термоэлектрический охладитель), принцип действия которого базируется на возникновении разности температур при протекании электрического тока.
В принципе работы элементов Пельтье лежит контакт двух полупроводниковых материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости.
В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.
Если нагревающуюся сторону элемента Пельтье охлаждать при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны станет ещё ниже. Разность температур может достигать 70 °C.
До азотного охлаждения, энтузиасты использовали модуль Пельтье для охлаждения процессоров при экстремальном разгоне.
- Небольшие размеры
- Отсутствие движущихся частей, газов и жидкостей
- Бесшумность.
- Более низкий КПД, чем у установок на фреоне. Это ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур.
Так же существуют различные комбинации всех перечисленных выше систем, но их практическая реализация очень сложна.
По совокупности всех положительных качеств, лучшим способом охлаждения компьютера и комплектующих, остается воздушное охлаждение.
Увлечен компьютерами и программами с 2002 года. Занимаюсь настройкой и ремонтом настольных ПК и ноутбуков.
Фреонка (замкнутая холодильная машина для ПК, Freon PC) – замкнутая система для охлаждения процессора (обычно), представленная как холодильная машина.
Состоит из компрессора, конденсатора с вентилятором, теплосьёмника с креплением для процессора, капиллярной трубки и соединяющей трассы заполненной фреоном.
Действует как стандартная холодильная машина: фреон сжимается, превращаясь в жидкое агрегатное состояние, проходит через теплосъёмник нагреваясь и испаряясь, превращается в горячий газ, который конденсируется в конденсаторе при обдуве его вентилятором (охлаждении) и поступает через капиллярную трубку снова в компрессор.
Фреоновые установки
Принцип работы системы охлаждения на основе фреона, несмотря на внешне сложное устройство, довольно прост. Это холодильник в компьютере.
В замкнутом контуре циркулирует газ (фреон), который забирает тепло от центрального процессора или видеокарты. Двигаясь дальше по контуру, он охлаждается в специальном радиаторе. Дальше, охлажденный фреон под давлением, поступает к охлаждаемым компонентам и процесс повторяется снова.
- Можно добиться очень низких температур, что положительно скажется на возможностях разгона.
- Сложность монтажа и обслуживания
- При неправильном подходе, может образовываться конденсат, что приведет к выходу из строя электроники
- Высокое энергопотребление и цена.
Как работает кондиционер (контуры с фреоном)
Но для начала разберёмся с тем как работает кондиционер.
Напольный кондиционер — ничем не отличается от обычных сплит систем, состоящих из двух блоков: в которых одна часть вешается снаружи здания, а другая — внутри помещения.
Отличия только по корпусу — тут обе части собраны внутри одной коробки, из которой выходит с одной стороны тёплый воздух, а с другой холодный.
Но показывать я буду на схеме то, как это работает в системах из двух модулей, это будет полезнее для общего развития.
Холода — не существует
И перед тем как начать рассказ ещё уточню очень важную вещь по поводу холода, потому что когда я скажу, что штука которая потребляет 800 Ватт может иметь холодопроизводительность 3 Киловата некоторые сразу покрутят пальцем у виска и закроют браузер.
Суть в том, что так же как не существует тени — не существует и холода.
Тень — это не некая субстанция или что-то такое. Тень — это место в котором меньше света, чем в окружающих местах. Так же и холод. Предметы, которые мы называем холодными, относительно каких-то тёплых — это просто те предметы, которые содержат в себе меньше тепловой энергии, чем окружающие предметы, но если предмет не охлаждён до абсолютного нуля, то тепловая энергия в нём всё равно есть.
Холодильное оборудование — занимается насильственным перемещением энергии.
То есть эта штука тратит 800 Ватт не на то, чтобы как-то создать несколько киловатт какой-то несуществующей холодоэнергии. 800 Ватт тратится на то чтобы принудить атомы и малекулы поделиться тепловой энергией не так как они хотят.
Естественные методы отвода тепловой энергии
При этом — для создания условий для увода откуда-то тепла не обязательно вообще специально прикладывать внешнюю энергию. Самый яркий пример — это работа такого измерительного прибора как психрометр.
Психрометр — это прибор измеряющий влажность воздуха.
Классическая конструкция состоит из двух градусников — один измеряет температуру воздуха, а второй также измеряет температуру в том же помещении, но не воздуха, а смоченного водой фитиля. И градусники показывают разные температуры, тот что смочен — всегда показывает более низкую температуру.
Причина этой разницы в испарении воды. Дело в том, что при испарении улетучиваются наиболее энергетичные малекулы жидкости. И при этом забирая часть общей тепловой энергии. Таким образом — на фитиле образуется среда с меньшим количеством тепловой энергии, чем на всех окружающих поверхностях.
И чем суше воздух, тем проще малекулам воды оторваться от общей жидкости. То есть чем суше воздух, тем большая потенциальная яма между энергиями может образоваться. Собственно — два градусника и измеряют эту потенциальную яму, которая через специальную табличку пересчитывается в значение влажности помещения.
Ровно так же — работает терморегуляция потоотделением у человека.
Кондиционеры охлаждают окружающее пространство испарением жидкости
Из того, что я написал в заголовке очевидно, что кондиционеры работают также и каким-то образом — в эти ящики засунули этот же физический эффект — с отбиранием энергии при испарении.
Сложность только в том, что с психрометром мы получаем мизерный отвод энергии, то есть мы охлаждаем жалкие граммы воды на несколько градусов, и всё это зависит от окружающей влажности, а на самом деле ещё и от атмосферного давления. И у нас ещё и расходуется рабочее тело, то есть улетучивается с фитиля вода, которую надо постоянно подливать. И на этом потихоньку перейдём уже к кондиционерам. Наше рабочее тело, которое в психрометре вода в разрезе работы кондиционера мы далее будем называть хладагентом. Кстати, вода как хладагент тоже применяется, и в холодильных штуках она называется R718.
Но давайте разберёмся с тем, что нас не устраивает в простом испарении с фитиля?
Нам надо как-то эту систему сделать закрытой, то есть возвращать испарившуюся жидкость обратно, чтобы не надо было её подливать, ну и самое главное нам надо создать физические условия в которых мы будем получать нужные размеры потенциальной температурной ямы и при этом нам надо поставить этот процесс на поток, так чтобы охлаждались не граммы хладагента и несколько миллиграмм ртути в градуснике, а ещё и охлаждать какую-то рабочую среду, то есть воздух в холодильнике или квартире, или, если кто уже забыл, у нас цель охладить процессор.
На каких физических принципах реализована работа?
Чтобы понять что мы в силах сделать нужно вспомнить ещё несколько физические особенностей превращений из газа в жидкость и обратно.
Суть в том, что эти переходы для одной и той же жидкости зависят от давления.
Допустим в высоких горах вода кипит уже при температуре ниже 80 градусов, тогда как в автоклавах или скороварках — из-за высокого давления вода может оставаться жидкой и при температуре 150 градусов.
Интереснее наблюдать то, как газы ведут себя при смене давлений.
Допустим у вас есть бутылка шампанского комнатной температуры.
Пока она закрыта — внутри в не занятой жидкостью частью от выделившихся газов создаётся высокое давление, при раскупоривании бутылки — давление снижается, так как стремится выровниться с атмосферным, но при этом мы наблюдаем то, что тот же газ, что только что был комнатной температуры расширившись резко снизил температуру и перешёл через точку росы для окружающего пространства, превратившись в небольшое облачко переохлажденного пара.
И того, собирая все эти эффекты в кучу мы имеем то, что изменяя давление мы можем заставлять хладагент кипеть при более низких температурах, так чтобы он в это время забирал энергию из окружающего пространства, а так же мы можем заставлять это же рабочее тело быть жидким при более высоких температурах так что мы сможем это тело отводить обдувом окружающим воздухом, и в это же время на переходе между зонами высокого и низкого давления рабочее тело будет ещё и само расширяясь охлаждаться, или сжимаясь нагреваться.
И если это всё делать внутри закрытого контура — то наша простая идея с мокрым фителём уже становится кондиционером.
Простейшая схема контура кондиционера (фреонки)
Теперь давайте разберёмся с тем как это реализовано на практике.
Как вы уже поняли — у нас есть контур в котором надо сделать два разных давления, низкое — в котором хладагент в холодном состоянии будет ещё и кипеть испаряться на низких температурах.
И часть контура где давление высокое — в котором хладагент будет тёплым и это тепло будет легко отдать в атмосферу.
Достигается эта разница за счёт компрессора и подпирающего капилляра (или терморегулирующего вентиля).
Компрессор
Капилляр
Терморегилирующий вентель (более крутая штука, чем просто капиляр). Пропускание через вентиль регулируется гайкой (слева) и за счёт термобаллона, который нагреваясь или охлаждаясь вносит дополнительную регулировку для пропускания хладагента
Для закрепления рассказа давайте коротко пройдёмся по контуру, как он работает.
Начнём с места сразу за капилляром.
За ним — хладагент получает резкое расширение из-за падения давления — меняется температура кипения и хладагент, испаряясь начинает забирать всё тепло, до которого он может дотянуться, это тепло в кондиционере подаётся в контур за счёт обдува радиатора,
который в холодильных штуках называется испаритель, ну то есть грубо говоря — охлаждается радиатор испарителя. Испаряющийся хладагент с полученной из среды энергией высасывается из контура низкого давления — компрессором,
и компрессор его впихивает в часть контура высокого давления, в котором это давление удерживается за счёт того, что среда подпирается капилляром. В этой части контура — из-за повышения давления рабочее тело нагревается, и так же из-за высокого давления переходит на больших температурах, чем испарялось ранее в жидкую фазу, при этом хладагент в это время теплее окружающего воздуха,
а значит это тепло можно отвести обычным окружающим воздухом, используя второй радиатор, который, в холодильных штуках называется конденсатором, именно в этом месте полученное ранее тепло — отдаётся в окружающую среду.
Ну и дальше рабочее тело проталкивается через капилляр (пошёл рассказ по второму кругу), выходя из него в зону низкого давления расширяясь, охлаждаясь и вновь забирая тепло при испарении из окружающей среды и так совершая круги раз за разом.
Ну и понятное дело, что на деле — все эти процессы во всех зонах происходят постоянно. То есть через капилляр постоянно проталкивается рабочее тело, за капилляром оно постоянно — охлаждается и испаряется забирая тепло, испарения постоянно забирает компрессор и т.д.
Ну и тут, конечно, наступает сложная задача по тому чтобы найти нужный баланс давлений и температур.
Создаётся он во первых подбором рабочего тела, то есть разные хладагенты имеют разные температуры кипений на разных давлениях, во вторых баланс этот создаётся за счёт подбора количества хладагента в контуре, и за счёт рассчитанной сложности прохождения хладагентом капилляра или вентиля.
Собственно — вентилем более точно регулируется пропускаемость хладагента, можно пропускать его хуже, тогда разность давлений в разных частях контура будет больше, больше будет потенциальная яма передаваемых энергий, но хуже энергоэффективность и меньше объём переносимого тепла, так как рабочее тело будет сложнее крутить по контуру и самого рабочего тела в зоне испарения будет меньше, что чревато и перегревом зоны охлаждения.Вентили как правило имеют обратную связь, то есть управляются в зависимости от текущей нагрузки, изменяя пропускание хладагента.
Собственно — вот такие вот кондиционеры способны переносить примерно в три раза больше тепловой энергии, чем затрачивается на их работу.
Что дальше?
В следующих частях мы более подробно разберёмся с тем как снижение температуры влияет на физические характеристики процессора, как изменяется сопротивление, и допустимая частота без изменения напряжения. Это мы сделаем при помощи напольного кондиционера.
А затем уже перейдём к серёзной кастомной фреонке, которая будет охлаждать горячии стороны модулей пельтье. Модули пельтье будут охлаждать жидкостной контур, в который будет отводиться тепло от процессора. В такой системе мы сможем достичь достаточно низкие температуры для более явных физических изменений.
Жидкостное
Принцип работы состоит в передаче тепла от нагревающегося элемента охлаждающему радиатору. Это происходит при помощи рабочей жидкости (обычно воды), которая циркулирует в системе по специальным трубкам.
- Эффективность охлаждения, лучше традиционного воздушного
- Качественные системы работают очень тихо
- Такая система может выглядеть очень красиво в прозрачном корпусе, если есть подсветка.
- Водянка будет стоить всегда дороже, чем вентиляторы
- Высокие требования к качеству сборки и установки. Необходим надежный компьютерный корпус
- Постоянный контроль за работой системы и ее обслуживание, если что-то пойдет не так и будет протечка жидкости, то вы можете лишиться дорогостоящего оборудования.
Видео на YouTube канале "Этот компьютер"
Криогенное или азотное
Жидкий азот представляет собой прозрачную жидкость, без цвета и запаха, с температурой кипения -196 градусов по Цельсию!
Криогенные системы охлаждения с жидким азотом представляют из себя металлический (чаще всего медный) стакан . Такие стаканы делают в основном для охлаждения процессора и видеокарты. Они, как и радиаторы, плотно закрепляются с охлаждаемым элементом. Далее компьютер запускается и начинает вручную наливаться в стакан/ы азот. В процессе охлаждения он постепенно испаряется, поэтому его постоянно необходимо подливать.
На охлаждении азотом, ставятся все рекорды по разгону железа.
Криогенные установки используются только для экстремального охлаждения.
Плюс у данного вида охлаждения ПК только один — этот способ лучше всего охлаждает.
Остальное — одни минусы. Цена, неудобство, сложность и т.п.
Заключение
Система Xpressar безусловно является новым словом в компьютерной индустрии. Как у всех новинок, у нее есть свои плюсы и минусы. Главное преимущество системы заключается в высокоэффективном охлаждении, которое не могут обеспечить привычные вентиляторы, кулеры и даже жидкостные системы охлаждения для ПК. Основной недостаток — такие системы пока не актуальны для рядовых пользователей. Кулеры с активным охлаждением успешно решают проблему охлаждения любых современных систем, а стоят на порядок дешевле, занимают меньше места, их легче чинить и менять. Кроме того, система Xpressar подходит для весьма ограниченного числа плат и процессорных гнезд, что также снижает ее шансы оказаться в ПК обычного пользователя. Эта проблема возникает из-за того, что конструкция лишена какойлибо мобильности вследствие наличия в ней металлических трубок и конструкций. На наш взгляд, если система станет гибкой, то есть появится возможность подвода охлаждающей площадки в любое место системной платы, то такие решения действительно могут обрести популярность. Кроме того, подобным образом можно будет охлаждать и другие компоненты, а именно графические платы.
Возникнет ли потребность в таких системах в будущем — сказать сложно, поскольку технологии совершенствуются чересчур быстро и строить какиелибо прогнозы в данной сфере довольно тяжело. Сейчас же к Xpressar проявят интерес прежде всего оверклокеры и компьютерные энтузиасты, которые экспериментируют с экстремальными режимами работы системы. Для них решение компании Thermaltake действительно может стать панацеей, поскольку, в отличие от сложных установок на базе жидкого азота, Xpressar не требует лабораторных условий и открытых стендов. Кроме того, по слухам, компания Thermaltake продолжает разработку данной серии и в будущем может появиться более мобильное решение, которое, как сегодня СЖО (системы жидкостного охлаждения), будет занимать несколько 5-дюймовых слотов.
Если говорить о готовом решении на базе корпуса Xaser VI, то производитель выбрал очень удачную оболочку для новой системы охлаждения. Данный корпус очень удобен и позволит построить систему по любым запросам. Единственным его минусом являются большие габариты — не каждый пользователь готов поставить подобный корпус дома. Как бы то ни было, мы считаем, что стремление Thermaltake найти чтото новое, взглянуть на проблему охлаждения иначе более чем похвально и рано или поздно принесет плоды.
Эта работа была прислана на наш "бессрочный" конкурс статей и автор получил поощрительный приз - card-reader SanDisk 8 in 1 USB 2.0.
реклама
Предисловие.
Все современные холодильники работают по принципу фазового перехода, достигая при этом достаточно низких температур и не доставляя своим владельцам неудобств шумом или габаритами. Достаточно давно появились и системы для охлаждения компонентов, работающих на том же принципе – так называемые "фреонки". Известный факт, что максимальная частота работы чипа зависит не только от его технологических особенностей, но и от температуры. Чем ниже рабочая температура – тем выше порог, при котором чип может стабильно работать. Причем тенденция сохраняется и при дальнейшем понижении, чип при -50 будет работать при более высокой частоте, чем при -20.
Краткий обзор серийных систем.
Ряд иностранных фирм уже выпускает серийные изделия. Как правило, это системы, смонтированные в корпусе, в котором для них предусмотрен отдельный отсек. Это куда удобнее, чем смастеренные многими энтузиастами ghetto-looking системы без каких-либо кожухов, смонтированные на первой попавшейся дощечке. Оно, конечно, хардкорно, но, на мой взгляд, очень уж неэстетично.
На данный момент известной фирмой, выпускающей серийные системы phase-change, является датская компания Asetek, продающая свои системы под торговой маркой VapoChill. Asetek выпускает на данный момент 4 модели (SE, PE, XE и LS):
Asetek VapoChill Standard Edition (SE) - позиционируется как система начального уровня, она значительно превосходит любые другие системы охлаждения, обеспечивая отвод 130Вт тепла при температуре -5 С и -26 градусов в простое.
Premium Edition - позволяет рассеивать 160Вт тепла при температуре процессора -5 градусов. Температура простоя -32 С. Основное отличие от VapoChill Standard Edition в использовании более мощного компрессора Danfoss BD50, который превосходит используемый в VapoChill SE компрессор Danfoss BD35 по производительности.
Xtreme Edition позволяет рассеивать 180Вт тепла при температуре процессора -5 градусов. В простое температура достигает -35'С. В отличие от других систем серии VapoChill, Xtreme Edition использует другой теплоноситель (R404a), с более низкой температурой кипения (-46.4 при атм. давлении).
реклама
Все три системы конструктивно схожи между собой, различаясь только мощностью компрессора и используемым хладагентом.
Фото №1
Light Speed – новая система, представленная фирмой в начале 2004 года. Компрессор питается от 115/230В (в отличие от предыдущих систем, питавшихся от БП компьютера). Позволяет рассеивать 240Вт тепла при температуре процессора -25С. В простое температура достигает -48'С. Система отличается от остальных VapoChill как возросшей производительностью, так и очень высоким уровнем шума и нагрева компрессора
nVENTIV, второй датский производитель, выпускавший серийные системы c 2002 года, прекратил своё существование этим летом. Выпускаемые им модели Mach II, Mach II ST и Mach II GT были конструктивно схожи с VapoChill LS (устройство под АТХ корпусом) и отличались высокой производительностью. Так, топовая модель Mach II GT обеспечивала температуру процессора -20С при рассеиваемой мощности 200Вт.
Фото №5
Обзор моих старых систем.
Ты помнишь, как всё начиналось.
Первой моей собранной фреонкой был ватерчиллер (chiller), в котором роль испарителя играла спиральная медная трубка.. Этот вариант был выбран за свою простоту, не требовалось изготовлять испаритель (что является отдельной проблемой) и хотелось охлаждать не отдельный элемент, а все компоненты (в тот момент у меня стояла водяная система). Я убрал радиатор у водянки, взял другой бачок, побольше, поместил внутрь него трубки испарителя и залил в контур водянки ТОСОЛ. Система работала достаточно эффективно, охлаждая видеокарту, чипсет и процессор (после нескольких часов работы температура ТОСОЛа достигала -15).
Минусом было то, что хладагент (ТОСОЛ) промораживался до минусовой температуры достаточно долго, то есть разогнанный комп нельзя было запускать непосредственно после запуска чиллера, так как температура на процессоре опускалась очень медленно. Шум от неслабого компрессора и помпы водянки так же не добавляли комфорта. Да и габариты, трубки в комнате.
"Фреонка по-хитрому"
Я решил делать direct-die систему. Был уже умудрен опытом построения подобных систем и решил всё делать по-хитрому: вторая система проектировалась сразу в отдельном корпусе, было заранее продумано удобное и не мешающее размещение, шумоизоляция и схема включения. Я старался учесть все минусы, найденные при строительстве чиллера. Корпус габаритами по размерам стандартного компьютерного, 490х210х270 (ДхШхВ), я планировал поставить его под системный блок и протянуть туда трубку испарителя. Конструкция сильно напоминает серийный VapoChill LS (который я увидел гораздо позднее и был немало удивлен сходством). Был выбран мощный низкотемпературный компрессор Tecumseh 574Вт на фреоне R22. Конденсатор серийный Lu-Ve, тихий итальянский вентилятор. Компрессор оказался достаточно тихим, система работала прекрасно. Но такая башня из 2-х корпусов не облагораживала внешний вид комнаты, интерьер не позволял разместить систему скрытно и удобно. Да и зуд творчества не ослабевал. В следующей статье я планирую рассказать подробно про строительство фреонки в отдельном корпусе (а эта статья носит в основном обзорный характер)
реклама
Постановка задачи.
Мне захотелось сделать то, что еще никто у нас в стране не делал (по крайней мере, мне неизвестно). Целью была фреонка, интегрированная в корпус наподобие Vapochill XE, но по уровню производительности не отстающая от nVENTIV Mach II GT, то есть имеющая производительность на уровне -25. -20 градусов по Цельсию при 150-200Вт тепловыделения процессора. При этом уровень шума не должен был превышать шум мощной водянки или шума нескольких вентиляторов, то есть быть не шумнее "среднего" компьютера, охлаждаемого традиционными методами. Должна быть система для автоматического старта системы и непрерывного отслеживания температуры (скорее для будущих клиентов, чем для меня, впрочем).
Рассказ о сборке.
Итак, составные части холодильной машины видны на принципиальной схеме. Компрессор был взят французский L’Unite 204Вт при -23.3 на фреоне R22, достаточно тихий и компактный.
Регулятором потока была избрана капиллярная трубка, подробнее про неё ниже, после конденсатора под цифрой 3 стоит фильтр–осушитель. Фреон, соответственно типу компрессора, R22, с температурой конденсации при атмосферном давлении -40.8.
Для установки системы был выбран BigTower Chieftec DA01-BD размерами 470x205x670 (ДхШхВ)
Немалой проблемой являлось то, что в это корпус (да и ни в один другой) стандартные серийные конденсаторы не влезали. Было принято решение изготовить конденсатор самостоятельно.
Взят алюминиевый радиатор от печки ВАЗ2108 и распилен пополам. Проходящие в нем трубки были соединены между собой так, чтобы фреон проходил их все последовательно. Пришлось паять порядка 30 швов, притом требовалось, чтобы конденсатор мог выдерживать пиковое давление до 25Атм (и рабочее порядка 12-15Атм), так как находится в линии высокого давления. На этот этап ушла неделя работы по вечерам. Опрессовка показала, что конденсатор уверенно держит 35 атмосфер
Вентилятор был выбран обычный 120мм фирмы Akasa (с голубой подсветкой, всё что было под рукой). Шум, производимый им, достаточно низок. Из жестяного листа был изготовлен кожух для более эффективного охлаждения конденсатора (см. фото №18)
Испаритель 50х50х60мм был изготовлен фрезеровкой и спайкой из медной шины 12.5мм по моим чертежам. Жидкий фреон в нем попадает в центр спиральной камеры и получившийся пар с недоиспарившимся фреоном попадают в верхнюю камеру-доиспаритель. Оттуда по сильфонному стальному шлангу газообразный хладагент попадает обратно в компрессор. Испаритель целиком из меди, массой примерно 400 грамм. Можно было сделать более легкую конструкцию, но такая масса является дополнительной защитой (даже если по каким-то причинам фреонка выключится, процессор не сгорит, у него будет более минуты времени для аварийного отключения, пока до опасной температуры не прогреется болванка испарителя). Подошва отполирована до 8й степени чистоты.
По обычной схеме всё собрано на подготовленной монтажной плате, которая устанавливается уже в корпус. Между собой компоненты паялись меднофосфорным и с примесью серебра (6% и 15% Ag) припоями с помощью горелки с МАРР газом (1350С). Потом в контур закачивался газ под давлением 30Атм и искались утечки. Соединение испарителя с отсасывающим шлангом – резьбовое, с прокладкой из тефлона. Длительные испытания доказали надежность такой схемы.
Блок питания в корпусе остался горизонтально на оригинальном месте, впереди него полностью свободны внешние два 3.5” и два 5” отсека (ну и 6 внутренних для HDD, конечно). К сожалению, верхние четыре 5” свободны только частично (DVD-привода туда не установить, но какой-нибудь реобас вполне влезет). Как это ни грустно, все-таки приходится чем-то жертвовать
Интересующемуся данным вопросом читателю должно быть известно, что точно рассчитать количество хладагента в системе практически невозможно. Эмпирическим путем подбираются оптимальная длина капилляра и количество фреона. Если капилляр слишком длинен и фреона много – будет избыточное давление на линии нагнетания, компрессор будет перегреваться. Если слишком короток и фреона всё еще много – будет повышенное давление на линии отсасывания, что приведет к недостаточно низким температурам. Если длинен и фреона мало – давления в норме, но холодопроизводительность падает. Если короток и фреона мало – это совсем беда.
В общем, опытным путем находится некое оптимальное соотношение количества хладагента и длины капиллярной трубки. Я подбирал так, чтобы при нагрузке 200Вт температура на испарителях была -20..-25 градусов, без нагрузки достигаются приятные глазу температуры в -40 (сравните с показателями лучших серийных.). Ситуация осложняется тем, что случай холостого запуска (без нагрузки) грозит недоиспарением фреона в испарителе и попаданием его в жидкой фазе в компрессор, что может повредить клапаны. Для защиты от такой ситуации перед входом в компрессор поставлена емкость-доиспаритель (на фото №14 цилиндр, обмотанный капиллярной трубкой для теплового замка), в которой недоиспарившийся фреон целиком перейдет в газообразное состояние.
Ну вот, практически, и всё. Осталось повесить температурный датчик и поставить автоматику. Поскольку запускать разогнанный процессор до достижения испарителем низких температур нельзя, была создана схема, по которой при нажатии кнопки запуска сначала начинает работать система охлаждения. По достижении заданной (и настраиваемой) температуры запускается сам компьютер. Время выхода на режим (при температуре -15С) около минуты. В серийных системах реализована похожая схема запуска. Впрочем, можно задать температуру включения, скажем, + 20 градусов и система будет загружаться сразу. Так же (дублируя встроенную систему автоматического отключения при перегреве) стоит система, выключающая питание, если температура испарителя достигает определенной критической. Ну и текущая температура выводится на дисплейчик, так что всегда можно видеть, в каком морозце работает любимый проц.
Тестирование.
Моя родная система собрана на Epox 8RDA3 (nForce2Ultra), процессоре Duron (Applebred) 1.4ГГц и 133МГц шиной и памяти PQI PC3200. У Duron-а был включен дополнительный кэш, так что он превратился в Athlon XP, с шиной 200МГц и тактовой частотой 2.0ГГц. При водяном охлаждении он разгонялся (в смысле, устойчиво работал) с повышением питания 1.8В до 2152МГц и шиной 205МГц *10.5. Расчетное тепловыделение 95Вт. При этом температура с мощной водянкой поднималась до 45-50 градусов.
После установки фреонки тактовая частота составила 2750МГц, шина 220МГц*12.5, при напряжении 2.05В. Расчетное тепловыделение 180Вт. Температура на испарителе -23 градуса, на процессоре -15. К сожалению, датчик материнской платы не показывает температуру ниже нуля.
На практике эта система используется мною на момент написания статьи в качестве круглосуточного сервера в локальной сети.
Еще одна система, на которой тестировалась фреонка – AsusP4P800 и Prescott 3.0ГГц. После разгона частота процессора стала равна 4.45ГГц при напряжении 1.9В. Расчетное тепловыделение – 215Вт. Температура испарителя -21, процессора -12.
Экономически обосновывая:
Кратко резюмируя:
- Разгон сверх традиционных методов (если водянку можно считать обычным) для Атлона составил 600МГц, то есть прирост по частоте примерно на 30%. Очевидно, что иными методами получить подобный прирост невозможно.
- Мощность системы равна запланированной (-25 при 200Вт), что опережает все известные интегрированные системы
- Шум вписывается в поставленные рамки, в нескольких шагах почти неразличим
- Удобство пользования, отсеки и блок питания остались на месте
- Встроенная автоматика и контроль температур позволяют не задумываться о сложности системы и пользоваться как обычным компьютером, время проморозки испарителя до нужной температуры и выхода на рабочий режим около минуты
- Система способна работать в режиме 24\7
Итак, система перед вами. Судить Вам, удалось ли мне достичь поставленной цели.
Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Для охлаждения современных компьютеров и их компонентов придумано несколько основных типов и способов. В этой статье я рассмотрю основные виды охлаждения ПК. Давайте начинать .
Корпус Xpressar RCS100
Серьезность изделия мы ощутили сразу же: коробка, в которую корпус бережно упакован, весит около 30 кг. При знакомстве с корпусом и его спецификацией становится понятной причина столь внушительного веса: шасси корпуса, как и его боковые панели, изготовлено из стали марки SECC толщиной 1 мм.
Основой для системы Xpressar RCS100, представляющей собой симбиоз корпуса и продвинутой системы охлаждения центрального процессора, послужил корпус знаменитой серии Xaser VI. Модель относится к классу Super Tower и имеет габаритные размеры 605x250x660 мм. Порадовало стилистическое решение корпуса: дизайнеры не стали утяжелять и без того громоздкую конструкцию большим количеством внешних «спецэффектов» типа огромных вентиляторов и светящихся панелей. В результате, несмотря на внушительные размеры, дизайн корпуса получился довольно сдержанным и аккуратным. Классический черный цвет, плавные очертания и линии удачно сочетаются с некоторыми более резкими, привычными для игровых корпусов деталями.
На верхней и нижней частях стального шасси имеются надстройки. Эти металлические конструкции, помимо защиты корпуса от внешних воздействий, выполняют целый ряд функций. В результате установки нижней надстройки корпус немного приподнимается над поверхностью, на которой стоит, за счет чего образуется воздушный зазор между нею и дном корпуса.
Верхняя надстройка выполняет роль площадки для размещения целого ряда функциональных устройств. В передней ее части находится интерфейсная панель, на которой располагаются внешние разъемы и клавиши управления. В их число вошли четыре разъема USB 2.0, два разъема eSATA, один IEEE-1394, два аналоговых разъема mini-jack для подключения наушников и микрофона, кнопки включения/выключения и перезагрузки компьютера, а также LED-индикатор работы жесткого диска. Примечательно, что столь большой набор интерфейсных разъемов и клавиш удалось разместить на довольно небольшой площади, которая, помимо всего прочего, гармонично вписалась в стилистику корпуса. Клавиша включения/выключения компьютера оформлена в виде светящейся буквы X, которая напоминает пользователю о принадлежности корпуса к серии Xaser VI. Любителям моддинга и красивых эффектов также придется по вкусу небольшая глянцевая створка, под которой скрывается вышеописанная интерфейсная панель, — при нажатии на определенную точку створка приподнимается, открывая доступ к разъемам. Такое решение весьма практично — в разъемы попадает меньше пыли. За интерфейсной панелью располагается дополнительный отсек, который становится доступен при сдвигании верхней стенки назад. Судя по всему, он предназначен для хранения мелких деталей, таких как крепежные винты и монтажные ленты.
Передняя панель корпуса закрыта внушительной алюминиевой дверцей с логотипом серии Xaser. В верхней и нижней ее частях имеются прочные выпуклые металлические решетки, которые, помимо эстетической функции, служат для забора воздуха внутрь корпуса. На передней панели расположены заглушки монтажных окон для 5,25-дюймовых устройств: четыре окна являются воздухозаборной решеткой для установленного за ними вентилятора, а остальные семь готовы к установке 5,25-дюймовых приводов. Все заглушки вынимаются без помощи инструментов, что значительно облегчает процесс сборки.
Боковые стенки имеют привычный вид: гладкая глянцевая поверхность с двумя решетками на каждой стороне и несколькими декоративными углублениями. Сняв стенки корпуса с двух сторон, мы пришли в легкое недоумение. На первый взгляд внутри корпуса творится полная неразбериха: провода, трубки, завернутые в теплоизоляцию, непонятные механизмы и устройства. Этот сумбур, как вы уже, должно быть, догадались, был внесен установкой охлаждающей системы Xpressar, к детальному изучению которой мы приступим чуть позже. А пока, сняв охлаждающую систему, рассмотрим более привычные для нас вещи.
Внутренняя компоновка корпуса выполнена на достойном уровне. В области передней стенки блока расположены две корзины для установки приводов. Верхняя корзина имеет семь монтажных мест для 5,25-дюймовых устройств, нижняя — для пяти 3,5-дюймовых приводов. Все монтажные места оборудованы специальными крепежами, которые позволяют установить то или иное устройство без помощи отвертки и других инструментов. Корзина для 3,5-дюймовых устройств имеет съемную основу и развернута к стенке корпуса для удобства извлечения приводов. Между передней стенкой и корзиной расположен 140-мм вентилятор, который продувает всю корзину насквозь и способствует быстрому отводу тепла от жестких дисков системы.
Монтажное место для установки блока питания также выполнено очень удачно: три опоры (две стационарные и одна регулируемая) позволяют жестко удерживать блок на месте и в то же время не загромождают внутреннее пространство. На верхней стенке размещен второй 140-мм охлаждающий вентилятор системы.
Особого внимания заслуживает реализация подложки материнской платы — после откручивания пары крепежных винтов она легко вынимается из корпуса вместе с задней стенкой. Это очень удобно, поскольку можно собрать систему вне корпуса, а затем просто установить подложку на место. В случае установки охладительной системы Xpressar данная конструктивная особенность корпуса и вовсе окажется незаменимой. Подложка имеет несколько отверстий для разводки кабелей питания и интерфейсных шлейфов, а зазор между подложкой и стенкой корпуса позволит уложить все кабели в нужном порядке и не занимать при этом внутренний объем корпуса.
Остается добавить, что к корпусу прилагается весьма внушительный комплект. Помимо документации, в нем обнаружились многочисленные крепежные винты для сборки системы, хомуты и ленты для разводки кабелей, отсекпереходник для монтажа привода 3,5-дюйма в 5,25-дюймовый отсек, дополнительная заглушка для FDD-привода, еще один 140-мм вентилятор, а также контейнер для хранения различных комплектующих, который можно установить в пятидюймовый отсек.
Теперь, когда мы вкратце ознакомились с устройством корпуса, рассмотрим более детально систему охлаждения — безусловно, его главную особенность.
Минусы:
Шумность работы.
Может образовываться конденсат, что может повредить электронные компоненты.
Плохая совместимость из-за отсутствия стандарта расположения сокета процессора на материнской плате. То есть либо придётся перепаивать теплосъёмник, либо приобретать фреонку именно под определённые материнские платы и корпуса.
Высокое потребление энергии, так как компрессор кушает очень много.
Значительный вес конструкции.
Компания Thermaltake представила своё видение технологии «фреонового компьютера» — Thermaltake Xpressar. Корпус со встроенной холодильной машиной Xpressar, стал первым массовым продуктом с фреонкой.
Продукт пользуется популярностью в определённых кругах энтузиастов, но других не устраивает проблема совместимости. Однако это можно считать первыми шагами по мощёной дороге Freon-PC систем.
Настало лето, а значит компьютеры некоторых людей начинают перегреваться.
На канале есть и теоретические видео по кулерам, есть и обзоры разных моделей и кастомные системы охлаждения на различных принципах работы.
Сейчас же я предлагаю сделать систему охлаждения основанную на готовом устройстве — напольном кондиционере.
Те кто следят за каналом не только по видео и сайту в курсе, что у меня есть не только обычный напольный кондиционер, но и вот такая вот кастомная штука.
И штука эта выдаёт температуры примерно на 60 градусов ниже этого напольного кондиционера.
Но я решил, что в видео должна быть какая-то последовательность.
Когда речь пошла про систему на пельте я для начала рассказал как это работает и постепенно усложнял систему охлаждения.
Что касается штуковин с фреонами — было бы странно, что я пропущу базовые материалы и сразу сделаю систему в которой будет два каскада охлаждения: фреон + пельтье.
Так что эта статья тоже должна была появится, ну и вдобавок — с напольным кондиционером — это вполне работоспособная идея, то есть если у вас есть проблемы с охлаждением летом — холодопроизводительность у этих штук настолько высока, что какие-то 300-400 Ватт от компьютера — на скорость охлаждения вашей комнаты сильно не повлияют.
Та фреонка что выдаёт -50 градусов по конструкции несколько сложнее, так как в ней испаритель охлаждается слишком сильно для работы компрессора и в контуре есть дополнительный теплообменник, в этом же материале лишних сложностей в описаниях не будет.
Зачем нужны низкие температуры для процессора
И ещё я хочу напомнить, о том, что изменяя температуру процессора мы меняем физические свойства процессора, его сопротивление и скорость протекания переходных процессов, это актуально и для intel и для AMD и для байкалов с эльбрусами. То есть снижение температуры не только позволяет держать рабочий режим для одной и той же нагрузки, но и позволяет снижать напряжение работы для равной частоты, от чего падает тепловыделение, из-за чего нагрев ещё ниже, что позволяет на том же напряжении брать ещё более высокие частоты. В общем — если вы посмотрите на скрины рекордов разгона, то на жидком азоте при росте частоты на 2 ГГц ставят напряжения всего на 2-3 десятых вольта выше обычного разгона и смысл в жидком азоте не в том, что процессор не перегревается, а в том что на жидком азоте нет причин ставить высокие напряжения при которых бы процессор перегревался.
И этот эффект я уже показывал и с системой охлаждения на пельтье и его мы увидим в практических тестах и с кондиционером.
Читайте также: