oldi

Системы охлаждения: переходим к водным процедурам

Сергей Асмаков

Проблемы воздушного охлаждения

Принцип работы жидкостного охлаждения

Системы жидкостного охлаждения: готовые решения

   3D Power Poseidon

   Electric Iceberg

   Swiftech MCW-462

   InfiniPro AquaCoolУправление

   Koolance

Системы жидкостного охлаждения: за и против

 

Toshiba Portege 3440CT — ноутбук с жидкостным охлаждением

 

Идея жидкостного охлаждения компьютерных компонентов сама по себе не нова. Однако до недавнего времени подобные конструкции применительно именно к персональным компьютерам были экзотикой, причем изготавливались они, как правило, энтузиастами-самодельщиками. Сейчас на рынке появляются как отдельные элементы, так и готовые комплекты для оборудования систем жидкостного охлаждения персональных компьютеров, изготовленные серийно.

Есть ли вообще практический смысл в оснащении своего компьютера системой жидкостного охлаждения? Ответить на этот вопрос не так просто, поскольку для принятия подобного решения необходимо брать в расчет сразу несколько факторов. Но обо всем по порядку.

В настоящее время повышение производительности современных процессоров достигается за счет увеличения количества транзисторов на кристалле и наращивания тактовой частоты. Вполне понятно, что оборотной стороной медали в данном случае будет увеличение потребляемой электроэнергии и, следовательно, рассеиваемой тепловой мощности.

Проблемы воздушного охлаждения

Если проследить эволюцию систем охлаждения центральных процессоров, нетрудно заметить, что чем более производительными становились эти устройства, тем более мощные системы охлаждения требовались для поддержания нормального температурного режима. Процессоры Intel 286 можно было эксплуатировать безо всяких дополнительных систем охлаждения. Затем пришел черед пассивных радиаторов. Для процессоров 486-й серии потребовалось уже принудительное охлаждение — на радиаторы стали устанавливать специальные вентиляторы (кулеры). Далее с выпуском каждого нового семейства процессоров все больше увеличивалась эффективная площадь рассеивания радиаторов, а также возрастала частота вращения их вентиляторов. На материнских платах под процессорным разъемом появились температурные датчики, а электродвигатели современных вентиляторов имеют датчик частоты вращения. BIOS любой современной материнской платы умеет считывать показания этих датчиков и при выходе значений за пределы нормы начинает сигнализировать об этом. Эти меры нельзя назвать излишними — даже относительно кратковременная остановка вентилятора или снижение частоты его вращения может привести к перегреву корпуса процессора и выходу его из строя. Но это только один из аспектов проблемы.

Положение усугубляется тем, что внутри современного компьютера горячих точек (причем в прямом смысле этого слова) становится все больше. Если изначально это были центральный процессор и блок питания, то теперь к ним присоединились процессор видеокарты и чипсет материнской платы. На очереди — модули памяти (как системной, так и видео). Вполне очевидно, что чем больше появляется источников тепла внутри корпуса, тем менее эффективным становится воздушное охлаждение — нагретый воздух, отводимый от отдельных компонентов системы, застаивается внутри системного блока, вызывая повышение температуры. Чтобы справиться с этим, требуется установка пары дополнительных вентиляторов, один из которых принудительно нагнетает холодный «забортный» воздух, а другой выдувает нагревшийся за пределы корпуса. В настоящее время выпускаются даже специальные управляющие системы, считывающие информацию с установленных в разных точках корпуса температурных датчиков и по заданным алгоритмам регулирующие режимы работы всех установленных внутри корпуса вентиляторов. Конечно, пока нельзя утверждать, что потенциал систем воздушного охлаждения исчерпан — ее возможностей хватит еще на некоторое время. Но чем ближе этот предел, тем меньше остается запас для «разгона» и прочих экстремальных ситуаций (например, для эксплуатации компьютера в условиях жаркого лета).

Если посмотреть на проблему с позиции рядового пользователя, который обычно не вникает в суть описанных выше процессов, то мы увидим, что возросшее тепловыделение затронуло и его интересы. Вращающийся с частотой 5-6 тыс. об./мин вентилятор создает ощутимый шум, который вполне успешно «перекрывает» работающий с интенсивной нагрузкой высокоскоростной винчестер. А ведь внутри современного компьютера таких вентиляторов может быть несколько! И если в условиях офиса с довольно большим объемом помещения и сильной фоновой зашумленностью это еще можно с некоторыми оговорками признать нормальным, то работать длительное время за таким компьютером в домашних условиях уже весьма утомительно.

В начало В начало

Принцип работы жидкостного охлаждения

Структурная схема системы жидкостного охлаждения компьютера представлена на рис. 1. В состав системы входят помпа, один или несколько теплообменников и радиатор. Перечисленные элементы системы соединяются при помощи шлангов (трубок) в замкнутый контур, внутри которого циркулирует жидкость. Как правило, в качестве рабочей жидкости используется дистиллированная вода с небольшим добавлением какого-либо спирта, например метанола (это препятствует образованию микрофлоры). Помпа создает определенное давление, обеспечивая циркуляцию жидкости в системе. Далее жидкость поступает в теплообменник, проходя через который она нагревается, забирая тепло от активно нагревающегося компонента компьютера. Нагретая жидкость поступает в радиатор, в котором вновь постепенно охлаждается. Затем все повторяется по кругу.

Эффективность работы описанной выше жидкостной системы охлаждения напрямую зависит от скорости циркуляции воды в контуре и от площади рассеяния радиатора.

В настоящее время на рынке появляются самые разнообразные решения для организации жидкостного охлаждения персональных компьютеров — начиная от отдельных компонентов для самостоятельного творчества и заканчивая готовыми корпусами с интегрированной жидкостной системой охлаждения. Ниже приведен мини-обзор представленных на рынке систем жидкостного охлаждения для РС. Не претендуя на полноту, он, тем не менее, отражает основные тенденции в этой сфере.

В начало В начало

Системы жидкостного охлаждения: готовые решения

3D Power Poseidon

Данное изделие является типичным примером наиболее простых систем, рассчитанных на охлаждение какого-либо отдельно взятого компонента. Система Poseidon (рис. 2) разработана специально для видеокарты 3D Power Morpheus Titanium GeForce3 Ti500 и состоит из двух компонентов. Медный теплообменник весьма внушительного размера, устанавливаемый непосредственно на видеокарте, охватывает графический процессор и микросхемы памяти. Помпа и радиатор, оснащенный внешним вентилятором, интегрированы в общий корпус цилиндрической формы. Компоненты системы Poseidon соединяются между собой при помощи двух прозрачных гибких пластиковых трубок.

По данным производителя, замена применявшейся ранее системы воздушного охлаждения на систему Poseidon позволила добиться снижения рабочей температуры графического процессора на 8-10 °С.

В начало В начало

Electric Iceberg

Аналогично предыдущей системе, Electric Iceberg (рис. 3) также рассчитана на охлаждение одного компонента — в данном случае центрального процессора. Теплообменник сконструирован в расчете на использование с процессорами, устанавливаемыми в разъемы Socket A или Socket 370. Корпус теплообменника (рис. 4) выполнен из чистой меди и сверху герметично закрывается прозрачной крышкой. Г-образные патрубки устанавливаются в отверстиях, расположенных в боковых плоскостях корпуса теплообменника напротив друг друга; таким образом, трубки от теплообменника выходят вертикально вверх, что упрощает его установку. В отличие от Poseidon, в Electric Iceberg помпа и радиатор являются отдельными компонентами. Помпа имеет цилиндрический корпус из прозрачного пластика со съемной крышкой, который заодно выполняет функции расширительного бачка. Довольно компактный радиатор (рис. 5), изготовленный из меди, оснащен вентилятором.

В начало В начало

Swiftech MCW-462

Еще один набор для организации жидкостного охлаждения центрального процессора. В состав MCW-462 входят теплообменник (рис. 6), помпа (рис. 7), радиатор, гибкие пластиковые трубки и крепежные детали. Для повышения эффективности жидкость внутри теплообменника протекает по зигзагообразному каналу с оребрением (рис. 8). Радиатор, рассчитанный на установку вне системного блока, выполнен в прочном металлическом корпусе и оснащен двумя вентиляторами (рис. 9).

В начало В начало

InfiniPro AquaCool

Наборы AquaCool Deluxe Kit и AquaCool Radiator, выпускаемые компанией InfiniPro Technology, Inc., содержат все необходимые компоненты для самостоятельной сборки системы жидкостного охлаждения. В состав AquaCool Deluxe Kit входят: два медных теплообменника, специальный крепеж для установки теплообменника на процессорах Slot 1, помпа, набор установочных деталей, прозрачная пластиковая трубка, термопаста, а также инструкция по сборке и эксплуатации. Продаваемый отдельно комплект AquaCool Radiator включает собственно радиатор и набор необходимых для его крепления и подсоединения установочных деталей. Радиатор выполнен из меди и заключен в довольно компактный стальной корпус, оснащенный вентилятором. Размеры корпуса радиатора позволяют размещать его как снаружи, так и внутри системного блока.

В начало В начало

Koolance

В отличие от описанных выше комплектов специальный корпус системного блока Koolance представляет собой комплексное решение для организации жидкостного охлаждения (рис. 10). В противоположность традиционным системным блокам в нижней части Koolance имеется дополнительный отсек, отделенный от основного объема корпуса металлической перегородкой. В этом «подвале» размещаются помпа и радиатор (рис. 11). Для лучшей циркуляции воздуха вдоль ребер радиатора на задней панели нижнего отсека расположены три небольших вентилятора. В нижней части передней панели имеется небольшой ЖК-дисплей и четыре кнопки, служащие для управления системой охлаждения.

Система жидкостного охлаждения рассчитана на обслуживание трех устройств: центрального и графического процессоров (для них предусмотрены специальные теплообменники), а также блока питания (рис. 12-13). Подобное решение позволило отказаться от размещения вентиляторов в основном объеме системного блока.

Элементы системы жидкостного охлаждения соединяются между собой при помощи гибких прозрачных пластиковых трубок. В качестве рабочей жидкости используется дистиллированная вода.

В начало В начало

Системы жидкостного охлаждения: за и против

Подобно любому техническому решению, системы жидкостного охлаждения имеют как положительные, так и отрицательные стороны.

Применение жидкостного охлаждения позволяет не только снизить рабочую температуру охлаждаемых компонентов (в частности, процессоров), но и сделать работающий системный блок значительно более тихим. Кроме того, если в случае воздушного охлаждения теплый воздух, отводимый от охлаждаемых компонентов, остается внутри корпуса, постепенно нагревая все остальное, то при использовании жидкостного охлаждения обеспечивается поддержание более низкой температуры внутреннего объема, что обусловливает более стабильную работу компьютера в целом. С учетом нынешней тенденции увеличения рассеиваемой современными компонентами тепловой мощности водяное охлаждение обеспечит больший запас прочности при апгрейдах (не говоря уже о гораздо более широких возможностях для разгона) за счет более высокой эффективности.

Конечно, системы жидкостного охлаждения не лишены определенных недостатков. Во-первых, это более сложная процедура монтажа и определенный риск разгерметизации внутреннего контура системы со всеми вытекающими в прямом смысле этого слова последствиями. А во-вторых, значительно более высокая стоимость жидкостных систем и их компонентов.

Делать какие-либо выводы о перспективах систем жидкостного охлаждения пока рано, поскольку на данный момент они находятся еще в начальной стадии своего развития. Однако стоит обратить внимание на тот факт, что некоторые производители компьютерных комплектующих всерьез заинтересовались этим направлением и приступили к серийному выпуску соответствующих компонентов, а компания Toshiba даже выпустила ноутбук, оснащенный системой жидкостного охлаждения (см. врезку). И вполне может быть, что в скором времени к привычным индикаторам питания и активности дисковой подсистемы на передней панели системных блоков добавятся указатели давления и температуры охлаждающей жидкости.

КомпьютерПресс 1'2002