Обзоры
Системы водяного охлаждения: теория и практика

Системы водяного охлаждения: теория и практика


Системы водяного охлаждения длительное время используются в качестве высокоэффективных средств отвода тепла от компонентов ПК. Примерно два-четыре года назад производители активно анонсировали готовые комплекты, продвигали отдельные составляющие для самостоятельной сборки СВО. Однако с появлением на рынке суперкулеров на тепловых трубках интерес многих к экзотическим типам охлаждения существенно снизился. Хотя некоторые энтузиасты продолжают использовать «водянки» как при повседневной эксплуатации компьютера, так и для установки новых рекордов на аренах оверклокинга и бенчмаркинга.

А есть ли смысл снова возвращаться к идее СВО? В данном материале рассмотрены основные аспекты сборки и эксплуатации системы водяного охлаждения в домашнем компьютере. Надеемся, он поможет каждому пользователю найти собственные ответы на поставленный вопрос.

Принципы работы СВО

Суть работы любой системы охлаждения заключается в отводе тепла от нагретого компонента (процессора, видеоядра, чипсета…) и его рассеивании. Типичный воздушный кулер имеет монолитный радиатор, и его части выполняют обе данные функции. СВО, напротив, устроена так, что одна ее часть (водоблок) осуществляет теплосъем, а другая, которая может быть вынесена даже за пределы системного блока, рассеивает тепловую энергию. «Водянка» способна эффективно охлаждать разные узлы компьютера, в то время как добиться подобного от одного воздушного кулера практически невозможно.

Примерная схема соединения компонентов СВО между собой изображена на диаграмме. Водоблоки подключаются в контур как параллельно, так и последовательно. Первый вариант целесообразен только при наличии одинаковых теплосъемников и охлаждении компонентов с примерно равным TDP (например, две видеокарты, работающие в режиме SLI). Можно комбинировать параллельно-последовательное подключение, однако, на наш взгляд, наиболее правильным и удобным является соединение водоблоков один за другим.

Схема отвода тепла имеет следующий вид: жидкость из резервуара поступает в помпу, и перекачивается дальше – к тем узлам, которые охлаждают компоненты ПК, начиная с наименее агрессивного в плане тепловыделения. Причина именно такого подключения – незначительный прогрев воды при прохождении сквозь первый водоблок, и вполне эффективный теплоотвод от чипсета, GPU, а потом и от CPU. При «обратном» подключении жидкость ощутимо нагреется уже при прохождении сквозь процессорный теплосъемник, и качество охлаждения последующих компонентов резко снизится. Конечно, схема соединения водоблоков между собой определяется приоритетами отдельно взятого пользователя – кому-то важен каждый мегагерц разгона по шине, а кто-то, наоборот, хочет выжать максимум предельной частоты работы CPU/GPU. Прогретая жидкость поступает в радиатор, зачастую продуваемый вентилятором (теплорассеиватель), и там охлаждается. Затем она попадает в резервуар, и весь цикл начинается заново.

Компоненты системы водяного охлаждения

В составе классической СВО должны быть следующие компоненты: водоблок, радиатор, помпа, резервуар, теплоноситель. Не забудем также о штуцерах каждого из узлов и соединительных шлангах.

Водоблоки отбирают тепло от греющихся компонентов ПК, передавая их энергию жидкости в контуре СВО. Существуют модели, предназначенные для охлаждения процессоров, чипсетов, графических чипов (или же видеокарт в целом), модулей памяти, винчестеров.

При выборе теплосъемника следует обратить внимание на металл основания (желательна медь), универсальность крепления. Некоторые экземпляты могут быть использованы для охлаждения любого из таких компонентов – чипсета, GPU, CPU. Предпочтение нужно отдавать моделям с развитой внутренней структурой (большое количество штырьков или тонких ребер), хотя нелишним будет ознакомиться со сравнительными тестами кандидатов на покупку. Производством водоблоков занимаются как компании с мировым именем – Asetek, Alphacool, Swiftech, Thermaltake и др., так и отдельные фирмы/энтузиасты (у нас хорошо известны ProModz, Silentchill, Waterworker). Детища ведущих изготовителей зачастую демонстрируют более высокую эффективность, чем их конкуренты, хотя бывают и исключения. Обратите внимание: разница в цене между первыми и последними далеко не всегда соответствует возможному выигрышу в производительности.

Радиатор рассеивает тепловую энергию, накопленную жидкостью при прохождении сквозь водоблоки. Чем больше площадь его ребер – тем выше запас прочности отдельной системы. Эффективность радиатора во многом зависит от наличия его дополнительного обдува. В компьютерах преимущественно используются модели под один, два или три 120-миллиметровых вентилятора, хотя встречаются и другие. Нередки примеры применения автомобильных (от так называемых «печек») и даже нескольких ребер радиаторов комнатного отопления.

Зачастую для эффективного охлаждения СВО одного компонента системного блока достаточно иметь в контуре медный теплорассеиватель под один вентилятор, если же TDP комплектующих велико и/или планируется охлаждать несколько устройств одновременно, лучше запастись более габаритными моделями.

Помпа предназначена для прокачки жидкости в контуре СО. Основные их типы – погружные (способны работать только при полном погружении в теплоноситель), внешние и универсальные.

Существуют как модели, питающиеся от 12-вольтовой линии компьютерного БП, так и устройства, рассчитанные на подключение в сеть ~220 В.

Основные характеристики помп – объем перекачиваемой жидкости (измеряется в литрах за час работы) и максимальная высота подъемного столба. Чем больше эти показатели, тем эффективнее будет СВО. Достаточной для среднестатистической системы является помпа, способная реально прокачать 400–600 литров жидкости за час. Модели помощнее часто имеют повышенный уровень шума и собственного тепловыделения, внося и свою лепту в нагрев теплоносителя, поэтому при выборе следует соблюдать баланс характеристик. Отметим, что мощность дешевых помп от малоизвестных производителей зачастую существенно ниже заявленной, поэтому покупать следует продукты именитых брендов – Aquacomputer, Eheim, Hydor, Swiftech.

Резервуар (расширительный бачок) служит для удобства заправки системы и устранения воздушных пробок в контуре СВО. В принципе можно обойтись и без данного узла, но тогда придется хорошо повозиться во время сборки и запуска «водянки».

Рабочая жидкость (теплоноситель) передает энергию от водоблоков к радиатору СВО. Зачастую в домашних системах используется дистиллированная вода или специальные смеси на ее основе с добавлением антикоррозионных присадок и УФ-красителей. Можно применить обычную воду из крана, предварительно прокипятив и охладив ее. Для предотвращения размножения в жидкости микроорганизмов в контур добавляют обычный спирт.

Штуцеры служат для соединения компонентов между собой. При построении СВО нужно использовать только такие, которые имеют одинаковый внешний диаметр – тогда не возникнет проблем со шлангами. Помните, что слишком тонкие штуцеры увеличивают гидросопротивление контура, снижая эффективность охлаждения.

Существуют три основных вида штуцеров – с насечкой или гладкие без фиксаторов, с зажимными гайками и так называемые push-on, которые не требуют дополнительных приспособлений для надежной фиксации шлангов.

Соединительные шланги могут быть нескольких типов – силиконовые, ПВХ и армированные. Первые наиболее удобны, хорошо гнутся, не перегибаются, но дороги. Поливинилхлоридные (ПВХ) шланги, предназначенные для использования в пищевой промышленности, наиболее доступны рядовому энтузиасту. Они хорошо гнутся, однако при сборке СВО нужно проявлять максимальную осторожность, не допуская заломов. Третий тип – армированные – применяются в сантехнике. Их чрезмерная жесткость способна вызвать перекос водоблоков при монтаже в системе и течи при использовании некачественных зажимных хомутиков.

Для надежной фиксации и устранения возможных протеканий системы внутренний диаметр соединительных трубок должен быть на 1–2 мм меньше, чем внешний – штуцеров. Помпа СВО развивает сравнительно невысокое давление, и если шланг надежно фиксируется без вспомогательных средств, то дополнительные зажимы и не понадобятся.

Остальные компоненты (индикаторы потока, датчики температур, системы управления работой помпы и т. д.) выполняют второстепенные функции, и большинству пользователей они в принципе не особо нужны.

Сборка и запуск СВО

Для построения оптимальной системы водяного охлаждения можно использовать как единичные компоненты, так и промышленные комплекты, при необходимости дополненные нужными узлами, приобретаемыми отдельно.

Во время сборки СВО при правильном выборе составляющих понадобится только инструмент для резки шлангов. «Водянку» лучше собирать вне корпуса ПК – таким образом легче будет быстро исправить недостатки, проявившиеся в первые минуты работы. Заправку можно производить с помощью лейки или шприца.

Первый запуск системы обязательно проводится при выключенном компьютере. Для начала в расширительный бачок необходимо залить немного жидкости. Если помпа рассчитана на питание от ~ 220 В, она подключается непосредственно в сеть, а вот модели, предназначенные для работы от 12 В, нужно соединять с БП компьютера. Перед этим обязательно отсоединяются кабели от всех комплектующих (материнской платы, видеокарты, жестких дисков, приводов). Блок питания должен быть подключен в сеть. Запускать его следует вручную, замкнув любым проводником (например, канцелярской скрепкой) контакты из 24(-20)-пинового разъема, к которым идут зеленый и черный провода. ВНИМАНИЕ! Будьте предельно осторожны на этом этапе! Не допускайте контакта перемычки с любыми другими проводами или компонентами ПК!

После включения помпы следует доливать теплоноситель в контур до тех пор, пока весь объем не окажется заполненным жидкостью. Несколько раз включив-выключив питание, необходимо тщательно прокачать систему и добиться удаления пузырьков воздуха из воды. Удостоверившись в отсутствии течей, охлаждение можно устанавливать непосредственно в системный блок. После первого запуска компьютера с новой СО еще раз следует убедиться в надежности всех соединений и креплений, и лишь потом переходить к тестированию.

Чтобы наглядно продемонстрировать возможности водяного охлаждения, мы собрали систему на основе комплекта Thermaltake BigWater 735. Штатный водоблок заменили на Waterworker WC-155Cu и добавили комбинированную воздушно-жидкостную СО для видеокарт – Thermaltake TMG ND4. Конфигурация тестового ПК приведена в таблице. Сборка испытательного стенда проводилась в корпусе Thermaltake Armor Jr., радиатор СВО установлен внутри системного блока.

Для сравнения приводятся температуры, полученные на той же конфигурации с процессорным кулером Scythe INFINITY и штатной турбиной видеокарты.

На сводной диаграмме отображены лишь максимальные показатели для основных компонентов (температура CPU – во время его прогрева утилитой OCCT, температура видеоядра – при многократном прогоне теста Firefly Forest из пакета 3DMark06).

Полученные результаты, возможно, кому-то покажутся странными – вроде бы, воздушный кулер охлаждает CPU лучше, чем «водянка». В то же время трудно не заметить громадный отрыв в пользу СВО в температуре GPU – разница составляет порядка 30° С при загрузке видео-адаптера! Такая расстановка сил обусловлена тем, что первый элемент, который охлаждался водой, – графический чип. Нагретый теплоноситель потом поступал в процессорный водоблок, и отводил тепло от CPU. При иной расстановке приоритетов получилась бы другая итоговая картина. К тому же акцентируем ваше внимание на немаловажном факторе – тепло от столь мощных компонентов ПК отводилось относительно слабой СВО с одним компактным радиатором, продуваемым тихим 120-миллиметровым вентилятором. Эффективность охлаждения в случае применения более производительной модели и/или выноса данного узла за пределы корпуса возросла бы довольно ощутимо.

Процессорные водоблокиТипичные водоблоки для видеокартВодоблок для оперативной памятиВысокоэффективный внешний радиатор
Компактный одинарный радиаторПомпа с расширительным бачкомЗаглушка 5,25 отсеков с интегрированными расширительным бачком и датчиком потока жидкостиСоединительные шланги — ПВХ, силиконовые, армированные

Выводы

Системы водяного охлаждения все еще остаются уделом немногих энтузиастов. Однако в свете растущих требований к кулерам топовых графических адаптеров и центральных процессоров у них есть возможность вернуться на массовый рынок.

Эксплуатация СВО связана с определенными трудностями – правильным подбором компонентов, настройкой системы, защитой от случайных протеканий контура. Использование водоблоков вместо традиционных кулеров вызывает необходимость обдува околопроцессорного пространства во избежание перегрева элементов материнских плат и видеокарт. Однако стоят СВО несколько дороже, чем суперкулеры на тепловых трубках.

В то же время сбалансированная система водяного охлаждения способна охлаждать несколько узлов ПК одновременно, и часто делать это намного более эффективно, чем лучшие воздушные кулеры. СВО открывает перед энтузиастами новые горизонты разгона, а обычные пользователи могут существенно снизить уровень шума системного блока.

Быть или не быть водяному охлаждению – проблема, решаемая каждым индивидуально. Мы же хотим отметить, что при правильной подборке и настройке узлов СВО неприятностей в процессе эксплуатации у пользователей не возникнет. Для этого отнюдь не лишним будет изучение дополнительных материалов, посвященных затронутой теме.

Продукты предоставлены
ASUSMDM, www.mdm.ua
IntelПредставительство Intel в Украине, www.intel.ua
ThermaltakeIT-Link, www.itlink.ua
WaterworkerWaterworker, www.waterworker.ru
X-TechX-Tech, www.x-tech.com.ua
Конфигурация тестового стенда
ПроцессорIntel Core 2 Extreme QX6850 (3,0 GHz)
Материнская платаASUS P5K Deluxe/WiFi-AP
Оперативная память2×512 MB DDR2-800 Micron
ВидеокартаASUS EN8800ULTRA/HTDP/768
Блок питанияX-Tech Blueblast BTX-450XDAG-SLI
КорпусThermaltake Armor Jr.

Читайте также:
Обзор систем водяного охлаждения
Обзор СВО Magicool DIY Liquid Cooling Kit


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: