Водно охлаждане – теория

0
1877

Какво е водно охлаждане и как работи, защо ни е, компонентите на водното охлаждане, готова система или сглобяване на отделни компоненти, плюсове и минуси на водното охлаждане, цени, водното охлаждане и модинга, научете всичко, което ви интересува за този тип охлаждане.

Този тип охлаждане на компютъра е интересен на много компютърни маниаци, ето затова реших да ви запозная по-отблизо с него.

Какво е системата за водно охлаждане (СВО)?

СВО е система за охлаждане на компютърните компоненти (и не само) посредством водата. Основната разлика между въздушното и водното охлаждане, е че въздушното използва въздуха, за да охлади дадения компонент, докато водното охлаждане използва циркулацията на водата, за да отнеме топлината от компонента.

Къкъв е принципът на работа на системата за водно охлаждане?

СВО се използва за охлаждане на процесора и видео картата. Често обаче се налага и охлаждането на други компоненти, които отделят повечко топлина (например хард-дисковете). Има няколко основни елемента на водното охлаждане, които се поставят на специфични места. Водния блок (water block) се използва, за да изпрати водата до нужните части, след това тя бива прехвърлена към следващия компонент – охладителя, който се грижи топлината, която е събрала водата да бъде отдадена на въздуха извун кутията. Цялата тази циркулация на водата се извършва от помпи.

Превъзходството на водното охлаждане над въздушното се състои в две неща – топлинния капацитет (4,183 kJ kg-1·° K-1 на водата, срещу 1005 kJ kg-1·° K-1 на въздуха) и топлопроводимостта (0,6 W/(m°K) на водата, срещу 0,030 W/(m°K) на въздуха. Това означава, че при еднакви условия водното охлаждане ще бъде в пъти по-ефективно от въздушното.

Ефективността и надеждността на водното охлаждане са доказани с годините и с използването му в голям брой различни механизми и устройства, които се нуждаят от сериозно охлаждане. Такива са например двигателя с вътрешно горене, мощните лазери и режещи устройства, големите машини във фабриките, а дори и ядрените централи. 🙂

За какво му е на компютъра ми водно охлаждане?

Благодарение на високата си ефективност с водното охлаждане може да се постигне както по-добро охлаждане, което ще повлияе положително върху работата на системата ви и нейната стабилност, така и много по-ниски нива на шума. Също така водното охлаждане е препоръчително да се използва и при овърклокнати системи. Това са причините, които првят СВО подходяща за потребителите с по-мощни компютри, тези които обичат овърклока, или пък тези, които искат да намалят шума в стаята без да правят компромиси.

Често можем да срещнем (е,…не точно в България) геймъри с три или четири видео карти (3-Way SLI, Quad SLI, CrossFire X), които се оплакват, че системите им достигат температури до 90 градуса. Изглежда, че охлажданията на съвременните компоненти не са пригодени за работа в multi-part конфигурации, което може да доведе до сериозни последици. Когато няколко видео карти са поставени една до друга, то въздушното охлаждане е безпомощно, тъй като циркулацията на въздуха се ограничава значително. На пазара се предлагат само един-два модела на въздушно охлаждане, които са пригодени са multi-part конфигурации. В тези ситуации водното охлаждане би помогнало много – значително ще понижи температурата, което ще доведе до подобряване стабилността и увеличаване на надеждността на мощен компютър.

От какви компоненти е изградена СВО?

Системата за водно охлаждане се състои от много на брой части. Те могат да бъдат разделени на два типа – задължителни и незадължителни, като кои да поставите избирате вие.

Към задължителните компоненти се включват:

  • Воден блок (Water block), като разбира се може да бъде и повече от един;
  • Радиатор;
  • Помпа;
  • Маркучи;
  • Фитинги;
  • Вода;

Към незадължителните компоненти спадат:

  • Резервоар;
  • Термометър;
  • Контролер на помпата и вентилатора Й;
  • Клапани;
  • Различни индикатори (за налягане, температура, поток);
  • Второстепенни водни блокове (за RAM памет, хард-дискове, лан карти);
  • Различни смеси на водна основа;
  • Филтър;

За начало ще разгледаме компонентите, без които СВО просто неможе да съществува.

Воден блок (от английски Waterblock) – това е специален топлообменник, с който топлината от компютърния компонент се прехвърля към водата. По принцип водните блокове са на медна основа, но често се ползват и други метали. Към тях се предлагат и специални пластмасови кутии и капаци, които да използвате за прикрепяне на блока към друг охлаждащ елемент. Водни блокове има за всички компоненти на компютъра, дори и за тези, които няма да доведат до почти никаква промяна в работата на компютъра, освен намаляване на общата температура в кутията.

Високоефективен воден блок – Watercool HeatKiller 3.0 CU.

alt

Към основния тип воден блок можем да кажем воден блок за процесора и за видео картата. От своя страна водните блокове за видео картата се делят на два типа:

  • GPU Only – които покриват само графичния чип на видео картата;
  • Fullcover – които покриват всички загряващи елементи на видео картата (графичния чип, видео паметта и регулатора на напрежението);

Известния GPU Only воден блок Swiftech MCW60-R.

alt

Fullcover воден блок EK Waterblocks EK-FC-5970.

alt

Въпреки, че първите водно блокове са правени от доста дебели пластини мед (1-1.5 см.), сегашната тенденция е те да се правят възможно най-тънки, за да може топлината от компонента да се предава на водата по-бързо. Също така, за да се увеличи повърхността за топлопроводимост се правят специални канали и улейчета. Разбира се, в случаите когато не всеки градус е важен можем да минем и с гладка повърхност.

Универсален воден блок XSPC X2O Delta Chipset.

alt

Независимо от факта, че водните блокове сами-по-себе-си не са много сложни елементи, за да разкрием всеки аспект от тяхната работа ще ми е нужна цяла отделна статия, която между другото възнамерявам да публикувам в скоро време.

Радиатор – радиатора при СВО се нарича – водно-въздушен топлообменник. Той предава на въздуха топлината, която водата е събрала във водния блок. Радиаторите биват два типа:

  • Пасивни (без вентилатори);
  • Активни (със вентилатори);

Пасивните радиатори са сравнително малко. Те се поставят там, където не се държи толкова на охлаждането, колкото на шума, именно поради липсата на вентилатори. В допълнение към ниското КПД, тези радиатори заемат и повече място, което довежда до изключително рядкото им използване.

Пасивен радиатор Alphacool Cape Cora HF 642.

alt

Активните радиатори се срещат все по-често в компютърните системи, заради по-високата си ефективност. Комбинирани с тих или безшумен вентилатор можете да получите тихо или дори безшумно охлаждане, което е основното „предимство“ на пасивните радиатори. Размерите на активните радиатори биват от 120 мм. до 360 мм., но най-големите обикновенно се наричат ‘тройни’.

Троен радиатор Feser X-Changer Triple 120 mm Xtreme.

alt

Въпреки, че в новите кутии няма място за по-големи радиатори от 120 мм., това не означава че модърите биха се спрели пред подобна пречка. В момента дори подготвяме материал, който разкрива къде и как най-добре да поставим своите радиатори.

Примерна кутия с уникален радиатор изнесен в задната част, вън от самата кутия.

alt

Помпа – това е електрическа помпа, която отговаря за циркулацията на водата през СВО. Помпите, които се ползват могат да работят на от 220V до 12V. Преди време, когато нямаше магазини, които да са специализирани в продаване на компоненти за водно охлаждане, модърите и овърклокърите използваха помпи от аквариум, които работеха на 220V. Те създаваха известни пречки, тъй като трябваше по някакъв начин да се стартират едновременно с компютъра. Решението е просто – използва се реле. В някои от следващите материали ще ви покажем как сами да си направите такова, а ще можете да го ползвате за всичко – не само за помпа. С времето обаче се появяват специализирани водни помпи като Laing DDC, които са с компактни размери, висока производителност и се включват към 12V на компютърното захранване.

Помпата Laing DDC-1T.

alt

Тъй като водните блокове имат доста висок процент на „водно съпротивление“, препоръчвам да използвате съвременните по-мощни помпи, защото само така можете да използвате пълния потенциал на СВО.

Искам да ви запозная с всички спецификации на помпите и какво трябва да съблюдавате при покупката на такава, но ще се наложи да го направя от отделна статия.

Маркучи или тръби – който, както им вика. Задължителен елемент в едно водно охлаждане, тъй като през тях водата се движи от един компонент към друг. Често се използват тръби от PVC, но нерядко се срещат и такива от силикон. Размерите на маркучите не оказват особенно влияние върху работата на СВО, стига вътрешния им диаметър да е не по-малък от 8 мм.).

Цветен, флоуресцентен (реагиращ на UV светлина) маркуч Feser Tube.

alt

Фитинги – това са специални съединителни елементи, които ви позволяват да свържете тръбите към другите части на водното охлаждане (водния блок, радиатора, помпата). Фитинга се навива на разбе върху компонента. Не е нужно прилагането на много сила (забравете гаечните ключове и клещите). Тенденцията е да не се продават системи за водно охлаждане, които да са пълен комплект. Това се прави с цел, да може всеки потребител сам да избере частите, които са необходими за неговото водно охлаждане. Например различни фитинги за различните големини маркучи или за различните инсталации. Фитингите могат да се различават по начина им на захващане (рибена кост; удължена глава; гумен предпазител), или по резбата им (по-често е G1/4″, но се случва да бъде и G1/8″ и G3/8).

Фитинги от Bitspower.

alt

alt

Вода – безценна част от водното охлаждане. 🙂 Препоръчително е да се използва дестилирана вода. Често можем да срещнем надписа „дейонизирана“ вода, което е що-годе същото. Понякога вместо вода се използва специално приготвена смес или пък вода със специални примеси в нея. Не се препоръчва използването на чешмяна вода или бутилирана минерална вода за пиене.

alt

Дойде ред да обърнем внимание и на незадължителните елементи на системата за водно охлаждане.

Както вече споменах, това са елементи, от които не зависи работата на СВО. Голяма част от тях са направени, за да подоброят работата на СВО, но има и такива, които не оказват почти никакво влияние. Създадени са и други елементи, които целят да подобрят външния вид на водното охлаждане.

Резервоар – не е задължителен компонент, въпреки, че по-голямата част от СВО, които се продават са оборудвани с такъв. Добре е да нямате резервоар, когато не разполагате с място в и около кутията. Но от друга страна с резервоара става по-лесно зареждането и опресняването на водата в системата, както и отстраняването на мехурчета от водата. Резервоарите се предлагат в много на брой форми, размери и цветове.

Резервоар във формата на тръба от Magicool.

alt

Резервоар в 5.25″ слот от XSPC.

alt

Клапан – удобен елемент, който позволява по-лесно да се прекрати циркулацията на водата в системата. Простичък сегмен, който може значително да улесни ползванте… или по-скоро обслужването на СВО.

Клапан от Koolance.

alt

Сензори, датчици и индикатори – любителите на модинга, а и като цяло всички PC маниаци обичат да следят всяка част от компютъра си. Системата за водно охлаждане може да работи и без десетките датчици, но за всеки любител би било приятно да следи налягането или температурата на водата, да контролира помпата или вентилаторите… Поставянето на няколко датчика за температура на водата не е особенно мъдра идея, тъй като водата има висок топлинен капацитет и ще показва почти една и съща температура навсякъде по веригата.

Датчик за потока от AquaComputer.

alt

Филтър – в някои системи може да бъде забелязан такъв филтър. Неговата задача е да пречиства системата ви от различните малки частици в нея като прах останал в маркучите, останки от спойка в радиатора, утайка която се е появила при използване на оцветител или антикорозионна добавка във водата.

Добавки към водата и готови смеси – добавките могат да бъдат такива, които предпазват компонентите ви от корозия, такива които предовратяват развитието на бактерии в системата ви, а има и такива, които оцветяват водата ви в какъвто цвят пожелаете. Същите неща се предлагат и като готови смеси, но са малко по-скъпи. Както вече споменах, препоръчвам използването на дестилирана вода с малко добавки.

Зелен флоуресцентен (който реагира на UV светлина) оцветител за вода.

alt

Второстепенни водни блокове – такива блокове обикновенно се поставят от ентусиасти върху компоненти, които не излъчват особенно много топлина – такива са RAM паметта, хард-дисковете, LAN и Audio картите. Като плюс можем да кажем, че се придава по-завършен и хубав вид на кутията, но като минус е важно да отбележим, че така се удължава цялата система и това води до значително оскъпяване.

Второстепенен воден блок за охлаждане на транзисторите на дънната платка от EK Waterblocks.

alt

Хибридни елементи – това са обикновенно елементи на водното охлаждане, които съчетават в себе си няколко други. Например воден блок, с радиатор и резервоар. Плюсовете са, че всичко изглежда по-подредено и стилно, а и заема по-малко място, но основния минус, е че трудно се ъпгрейдва или ремонтира.

Помпа с резервоар от XSPC.

alt

Самоделните компоненти от своя страна попадат в различна категория. През 2000 г. съвсем малко хора можеха да си позволят СВО и то само ако си Я направят сами. В днешно време много фирми произвеждат части за водно охлаждане и всеки лесно може да се сдобие с каквато му е необходимо. Все още има хора, които го правят на ръка, но това им отнема време, а и резултата не е сигурен. Казано иначе – правят го за спорта.

Отличен пример за самоделка.

alt

Външна или вътрешна СВО?

След другите характеристики на системите за водно охлаждане трябва да знаете, че има вътрешни и външни. Външната СВО обикновенно се разглежда като отделна кутия, която стои до тази на компютъра. Тя се състои от модули, които се сглобяват и единствено няколко маркуча влизат в компютъра. Това е удобно ако все още не сте приключили със сглобяването на компютъра си, но адски неудобно ако трябва да местите компютъра на малки разстояния (например в съседната стая).

Външно водно охлаждане.

alt

Вътрешното водно охлаждане изцяло се вписва в рамките на кутията ви. Често можем да видим само част от неговите елементи да са извън кутията, най-често това е радиатора. Плюсовете на вътрешното водно охлаждане са, че не ви притеснява изтичането на вода при местенето, а и не нарушава цялостния изглед и дори може да бъде много атрактивен елемент в кутията ви.

Проекта Overclocked Orange с вътрешна СВО.

alt

Към минусите на вътрешното водно охлаждане спада и факта, че е трудно монтирането му и доста често се налага промяна (рязане) на цялата или части от кутията, за да се постави. Освен това се добавят и още няколко килограма към тежестта на кутията.

Готова система или сглобявана самостоятелно?

Обикновенно модърите и овърклокърите смятат, че системите за водни охлаждания, които се продават по магазините са с ниска производителност. Но това не е така. Охлаждания от марки като Swiftech, Danger Dan, Koolance и Alphacool показват изключително високи нива на производителност, а може би и затова те са лидери в производството на водни охлаждания.

Пълен комплект СВО Swiftech H20-220 Ultima XT.

alt

Като предимство на готовите системи може да бъде казано, че всичко става наведнъж – купувате само веднъж и след това е просто ред на сглобяването. Да не забравяме и че към готовите системи идва и богат набор от книжки и инструкции за сглобяване и ползване. Сериозен недостатък обаче е факта, че те не са гъфкави и има огромна вероятност да не паснат на вашата компютърна конфигурация.

От друга страна, закупуването на отделни елементи за водно охлаждане е приятно, а и можете да изберете точно, каквото ви трябва. Но пък е много трудно за начинаещите – често се случва или да не закупят всички необходими материали, или пък след като са ги закупили да не могат да ги сглобят.

Какви са плюсовете и минусите на системата за водно охлаждане?

Основните плюсове на водното охлаждане се състоят в това, че можете да изградите мощен и същевременно тих компютър, можете да постигнете високи честоти чрез овърклок и същевременно ниски градуси, а освен това да изградите една приятна на външен вид кутия.

Към минуси можем да отнесем скъпите и ненадеждни елементи, които се продават, както и сложното им поставяне. Разбира се тези факти са относителни и доста спорни. Например цената на елементите за водно охлаждане на места е скъпа, на други не… а също така в очите на някои потребители новите технологии са скъпи, а за други не са.

Какви са разходите по едно водно охлаждане?

Нека не забравяме, че разходите зависят изцяло от нас самите. Ако изберем да охлаждаме всеки един компонент поотделно и закупим най-скъпите части, които се нуждаят от най-много и най-скъпа поддръжка, то със сигурност разходите по водното охлаждане ще дойдат в повечко. Разбира се можем да подберем сравнително евтини елементи, които все пак да покриват нуждите ни за шум и охладителна способност. Друг основен фактор, който оказва влияние е „живота“ на СВО. Ако разпределим правилно сумата във времето, ще видим, че всъщност това ще е един от компонентите в компютъра, които изискват най-малка инвестиция за дълъг период от време.

Ако все пак искате да си поставите водно охлаждане, а сте зле със средствата – то никой не ви спира да си направите самоделна система. 🙂

Къде се вписва водното охлаждане при модинга?

В допълнение към високата производителност, водните охлаждания могат да се похвалят и със страхотен външен вид, което обеснява популярността на водните охлаждания в серия от модинг проекти. С хиляди възможности за оцветяване на тръбите, резервоара или водата, за поставяне на светодиоди, които да излъчват светлина във всички посоки, то това се превръща в неизменна част от модинга, която пасва идеално на почти всеки модинг проект.

СВО при Thermaltake мод.

alt

СВО при проекта Garmr.

alt

Източник: ModMag.

Надявам се превода на тази статия да е бил полезен на всички модъри и овърклокъри, които са се чудили какво е водно охлаждане и как се ползва, или пък на тези, които са планирали да закупят такова. Подготвяме още няколко статии свързани със системите за водното охлаждане, техните компоненти и поддръжка, и обещаваме, че в най-скоро време ще бъдат публикувани.

За момента много малко места в страната предлагат продажба на цялостни системи за водно охлаждане или отделни елементи. Едното място е на този адрес, а другото на този адрес. Успех с покупките!

За въпроси, коментари и предложения – нашият форум е на Ваше разположение!

Сподели
предишна статияApple – Lego
Следваща статияThe Red Turbine PC
Обичам компютрите още от годините, когато на Правец 82 играехме CrossFire, Aztec и, ако нямаше флопи, сами пишехме "Лапни хапка". С времето компютрите се промениха, но удоволствието да се занимавам с техники - не. Вижте някои полезни теми - "Как да изберем SSD", "Избор на графичен таблет"

ВАШИЯТ КОМЕНТАР