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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sistema de refrigeración por agua para ordenador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Компьютеры Recientemente, los componentes de la computadora se están calentando, para enfriarlos, se deben usar sistemas de enfriamiento más eficientes. A pesar de la fiabilidad, la sencillez y el bajo coste de los sistemas tradicionales de refrigeración por aire, el aire tiene una baja conductividad térmica, lo que significa que no es la mejor solución para la refrigeración, sin mencionar el ruido que se crea con un gran flujo de aire. Los últimos enfriadores emiten un rugido justo, mientras que la eficiencia se vuelve aceptable, pero no siempre suficiente. Recientemente, los sistemas de refrigeración por agua se han vuelto cada vez más populares. Para aquellos que miran esa idea con ironía, diré que no en vano este método se usa en la industria automotriz, recuerde el notorio cosaco enfriado por aire que, a pesar de un motor débil, no pudo hacer frente al enfriamiento. . El agua elimina el calor mucho mejor que el aire, por lo que los sistemas de agua son mucho más eficientes que los sistemas de aire. Fue el ruido de la computadora lo que me inspiró a crear la refrigeración por agua. En primer lugar, trabajo de noche y la computadora está al lado de la cama, por lo que mi esposa no puede dormir. En segundo lugar, una estancia prolongada en el ruido (y me siento frente a una computadora> 12 horas al día) no afecta el bienestar de la mejor manera. En tercer lugar, es difícil hacer overclocking en el sistema (y necesito un sistema productivo para el procesamiento de video) usando medios de enfriamiento estándar. Hoy en día, hay mucho material en Internet sobre sistemas prefabricados de los principales fabricantes, así como sobre sistemas de refrigeración caseros (los sistemas caseros suelen ser más eficientes). No quiero repetirme y hacer otra revisión de los sistemas de refrigeración por agua (los daré en los enlaces utilizados), según mi experiencia, solo intentaré describir mi diseño bellamente y en detalle. Consideraremos los componentes principales del sistema de refrigeración por agua en el modelo de mi diseño:
El agua se suministra a través de la manguera con una bomba (3) a los bloques de agua (5,6,7), pasando por los canales de los bloques de agua, el agua se calienta y luego se alimenta al radiador (2), soplado por la unidad de ventilación (1). Por lo tanto, el calor se elimina a la fuerza fuera de la caja. El tanque de expansión (4) evita la presencia de aire en el sistema, aumenta el volumen de refrigerante (agua) en el sistema, aumentando así la inercia del sistema, además, el agua en el tanque enfría la bomba. La inercia del sistema en nuestro caso es solo una gran ventaja, porque el procesador, por regla general, no funciona constantemente a plena carga. Mientras está funcionando, el sistema se calienta sin problemas y, durante el tiempo de inactividad del procesador, el agua tiene tiempo para enfriarse. Observo que esta regla no siempre funciona, por ejemplo, en mi procesador 3200, se codifican 1.5 horas de video durante 7 horas, mientras que el procesador está cargado al 100%. Unidad de ventilador Diseñado para enfriar el radiador. Mirando un bloque de cuatro ventiladores, la gente inmediatamente tiene dudas sobre el silencio del sistema. El hecho es que todos los ventiladores se encienden a través de resistencias, o puede encenderlos no a 12 V, sino a 5 V (algunos pueden arrancar mal), o a 7 V. A velocidad mínima, no puede escucharlos en todo. En la segunda versión puse un interruptor de 3 posiciones, la primera posición es de +12 V (vueltas completas), la segunda mediante una resistencia de 20Ω 2W, la tercera dos de 25Ω 2W en serie (4W). Esto hizo posible encender los ventiladores a altas velocidades durante las cargas prolongadas de la computadora en el calor del verano. Haré una reserva de inmediato, cada modo redujo / aumentó la temperatura del procesador en 1 grado, el agua en 2 grados. La diferencia es insignificante, pero el ruido en el modo máximo es suficiente, pero cuando hace mucho calor, puedes ir a por él.
Adivina de qué está hecha la caja de la bandeja del ventilador. ¡De reglas de plástico! Eran baratos y tenían fama de estar pegados con dicloroetano. Dado que era necesario enviar 12 V a la unidad del ventilador, también se incorporó un relé para encender la bomba (en la imagen). Radiador Enfría el agua transfiriendo calor al aire. Mi opinión, el lugar para el radiador está en la parte superior de la unidad del sistema. En el interior, no se puede enfriar con aire ya caliente (y la eficiencia de dicho sistema depende MUY fuertemente de la temperatura ambiente), está mal ventilado desde abajo, no se crea un flujo de aire independiente desde el costado y es muy engorroso en una caja separada. Según el material del radiador, el cobre conduce bien el calor, pero lo emite mal, por lo tanto, en este sentido, el aluminio debería ser mejor, pero no lo verifiqué en la práctica, inmediatamente compré aluminio, además era más barato. El radiador de la estufa del VAZ-2101 se ajustó milagrosamente al ancho de la caja InWin, además, los hilos para los accesorios se cortaron muy rápida y fríamente en los sujetadores de plástico de los tubos de salida / entrada. No lo puse en una carcasa, ya que la ventilación es mejor, lo único que pegué tiras de goma porosa en la parte inferior, esto levantó el radiador por encima de la carcasa y creó un mejor flujo de aire. No estropea el aspecto estético, pero es muy cómodo para aspirar el polvo :). Sería necesario poner un filtro, dicen que las medias de mujer comunes dan un buen efecto, barato y alegre, como dicen. Bomba El corazón de todo el sistema de refrigeración es la bomba de agua, que bombea agua.
La fiabilidad del sistema de refrigeración por agua solo depende de ello. Las bombas sumergibles para acuarios de capacidad media son las más utilizadas, son baratas y las más comunes. Sus desventajas son: fuente de alimentación de 220V, gran vibración y limitación de la temperatura del agua a 35 oC. Los rumores sobre la falta de fiabilidad de las bombas de acuario son ficción, simplemente hay bombas de mala calidad de fabricantes negligentes. Elegir una buena bomba es un problema, las de marca son caras y resultó no ser tan fácil conseguirlas. En nuestro país, por ejemplo, toda la ciudad está llena de AquaEL polacos baratos, las reseñas sobre ellos no son muy forestales y sus características son extrañas. Las IHEIM alemanas se consideran las mejores bombas entre la gente, pero son muy caras. Las principales características de la bomba son el rendimiento (litros por hora) y la altura de subida del agua (metros). El rendimiento depende mucho del nivel al que suba el agua (el rendimiento sin tener en cuenta la subida viene indicado en las características), por ejemplo, 700 l/h a cota cero se convierte en 300 l/h a cota 30 cm, más aún es peor. Para un enfriamiento normal, una capacidad de 150 l / h en el sistema ensamblado es suficiente (todos los componentes del sistema reducen el rendimiento de la bomba). Para el experimento, compré un RESUN chino económico, modelo SP-1200, capacidad 700 l / h, altura de elevación de agua 0,8 m, potencia 12W, dimensiones 130x52x109. Después de verificar el rendimiento de la bomba en el baño, me convencí de la veracidad de las palabras de los chinos :) No debes perseguir bombas potentes, cuanto más grande sea la bomba, más calentará el agua en el tanque. En el caso del Inwin A500, la altura del nivel del agua era de 35 cm. Tanque de expansion Compré un recipiente de este tipo para el refrigerador, con un volumen de 2.5 litros. Ella simplemente se volvió elegante en el fondo del caso, sin siquiera interferir con los discos duros. Sus dimensiones son 175x175x125.
Primero debe modificar la tapa: construya el orificio de llenado y el orificio para el cable. Hice el orificio de llenado con la parte superior de una botella de plástico de vitaminas, y para el cordón hice un tapón de goma con una botella de medicina. También sería bueno tener un orificio de drenaje. A continuación, hacemos agujeros para los accesorios en el cuerpo del contenedor, es mejor hacerlo calentando la herramienta al fuego. Los accesorios se sujetan con tuercas en el interior y se recubren con sellador en ambos lados. Un poco sobre sellador. El sellador de silicona transparente para plomería no era la mejor opción, es mejor usar sellador automotriz, blanco, opaco, tiene muchas mejores propiedades adhesivas, más elástico y más fuerte. La bomba debe estar protegida de las paredes con una gruesa capa de gomaespuma o suspendida, de lo contrario la vibración de la bomba hará que tus sensaciones sean indescriptibles.
Después del primer experimento de conectar la bomba y ajustarla con un tubo grueso de silicona, estaba confundido. El estruendo del funcionamiento de la bomba era terrible, todo el contenedor vibraba, la vibración solo se podía transmitir a través de una conexión con un accesorio que estaba rígidamente unido al cuerpo. Era necesario buscar una solución para un acoplamiento blando de montaje de bomba. El segundo experimento se realizó con un enema como interfaz, que por su volumen tuvo tiempo de amortiguar la vibración del flujo de agua expulsado por la bomba, lo que generaba parte del zumbido. El resultado fue mucho mejor, pero realmente no pude arreglar este diseño, además, apenas cabía en el contenedor. El tercer experimento fue más exitoso, en términos de la combinación de construcción y silencio. Tomé un material de espuma blanca, el que se coloca debajo de las placas base en la caja, e hice un tubo con 1,5 capas, pegando Moment con pegamento y untando las costuras con sellador. Pero el grosor del material todavía le dio un diseño ligeramente duro. Luego tomé el mismo material, solo que más delgado (en ellos se empaquetan varios dispositivos). Al pegarlo en 2 capas, obtuve un tubo muy suave y flexible. El ruido durante la operación desapareció, hubo un estruendo levemente perceptible. ¡Fue una victoria! :) Pero no mucho :( Después de 30 minutos de trabajo, el tubo se cayó, porque el material se estiraba un poco en el agua. Tuve que usar abrazaderas en ambos lados del tubo, y como se podían oxidar en el agua, los llenó completamente con sellador El diseño resultó ser confiable, pronto un año y todo funciona como un reloj. Líquido en el tanque. Como regla general, se vierte agua destilada, si llena agua común, florecerá rápidamente, todos los componentes del sistema dejarán de funcionar de manera eficiente debido a la placa que los ha cubierto y la bomba fallará por completo. Para mayor confiabilidad, puede agregar vodka, alcohol o refrigerante para automóviles al agua destilada (la mejor opción). El hecho es que el anticongelante es neutral para el aluminio y el cobre, con tal líquido puede combinar estos dos metales en el sistema, y con agua común forman un par galvánico. La gente dice que la mejor proporción es 1:3, tengo 1:4 - 2 litros de agua y 0.5 litros de anticongelante importado. Durante 7 meses de funcionamiento, el sistema permanece limpio, a pesar de que he utilizado tanto cobre como aluminio en el bloque de agua del procesador. Y al comienzo de los experimentos, se vertió agua ordinaria en el sistema, en una semana todo el sistema se cubrió con una capa viscosa. En el caso de añadir anticongelante, hay que tener cuidado con las fugas. Después de una reconstrucción, el bloque de agua de mi procesador se filtró después de 5 horas de carga al 100 %. Después de lavar y secar, la tarjeta de video se negó a arrancar, incluso lavarla con vodka no ayudó, tuve que comprar una nueva. Y una semana después, milagrosamente ganó. Oh, todavía quería comprar uno nuevo :) Bloques de agua Los bloques de agua son la herramienta de trabajo del sistema. Quizás la parte más difícil de fabricar del sistema. Como regla general, está hecho del material más conductor del calor para transferir más rápidamente el calor del chip al refrigerante (agua). El más barato de los mejores materiales de conductividad térmica es el cobre. Ligeramente mejor que eso: plata, dos veces peor: aluminio. Encontrar lingotes de cobre de este tamaño es una tarea difícil para muchos. También sufrí durante mucho tiempo en busca de material, por cierto, me llevó más tiempo. Pero luego encontré un lugar donde puedes encontrar todos los componentes del sistema en abundancia: esto es, como lo llamamos, un "campo de milagros" o mercados de pulgas donde la gente vende lo que ha estado tirado desde tiempos antiguos. Hay una gran cantidad de opciones para los diseños de bloques de agua. En Internet, los hilos de conferencias sobre el diseño más eficaz se salen de escala en mil páginas. En general, el diseño del bloque de agua no afecta mucho la temperatura del procesador, pero a veces un par de grados es importante. Estaba interesado en probar varias opciones en diferentes partes del sistema. No pretendo ser el mejor bloque de agua", solo elegí los diseños que más me gustaron. Aquí están estas bellezas en el proyecto :)
bloque de agua del procesador El bloque de agua más importante del sistema (centro en la foto). El procesador, como el dispositivo más caliente, requiere una mejor refrigeración. Elegí un diseño tipo "espiral" para la implementación, el agua fría ingresa por la parte central del bloque, al impactar en la base surgen flujos turbulentos, los cuales aumentan la remoción de calor del metal. El diseño requiere producción en fábrica, lo hicieron para mí en una máquina con CPU, pero algunos artesanos logran hacer esas cosas de rodillas con un taladro. Diré de inmediato que no me gustan los diseños en "mocos", por lo que no soy partidario de tal fabricación. Le daré otro bloque de agua del procesador, que ocupa el primer lugar en las revisiones importadas, además, me gusta tanto en diseño como estéticamente.
Debajo del accesorio central hay un llamado acelerador (foto de la derecha), que mejora el flujo de agua precisamente a la parte central del bloque. El kit incluye 5 aceleradores con diferentes anchos de ranura, puedes elegir el mejor para ti :) Genial, todo está hecho correctamente, además, aquí hay un divisor de flujo para ti, es una pena que cueste como todo el sistema de enfriamiento :( Bloque de agua del conjunto de chips El conjunto de chips es el chip "más frío" del sistema de todos. Con un radiador pasivo, se calentará hasta 40-45 grados, sería posible no colocarle un bloque de agua, pero si el calor se elimina fuera de la carcasa, entonces se debe eliminar y esto debería aumentar. la fiabilidad del sistema. Obtuve el bloque de agua más simple para él, está completamente (a excepción de los accesorios) hecho de manera simple y rápida. Dos cuadrados de plexiglás de 10 mm de espesor pegados forman una tapa. En una parte, con la ayuda de un taladro y una lima, se hace un carril pasante del tipo "serpiente", en la otra es una tapa con un soporte para herrajes. La tapa se fija desde abajo en todo el perímetro con tornillos M3 de cabeza avellanada. Quería hacer un bloque de este tipo para video, pero pensé: plexiglás con temperaturas de GPU ... Como siempre, es mejor llenar todas las grietas con sellador. Montaje para bloques de agua Deberán afilarse, lo que también limita la velocidad de fabricación y aumenta el costo de la estructura. El mejor material es el latón, es menos susceptible a la oxidación y la corrosión, además, no entrará en conflicto con la base de cobre del bloque de agua. Mis primeros herrajes eran de aluminio, son buenos porque son muy ligeros y es más fácil conseguir material para fabricar, sino se acaban sus ventajas. Tubos Los tubos de silicona con un diámetro de 10-12 mm se venden en abundancia en los mercados de automóviles. Menos: la resistencia hidráulica aumenta significativamente, la bomba está muy cargada, su rendimiento disminuye. Más, por regla general, no permite espacio libre, que aún debe permanecer después de empujar el sistema hacia adentro. Algunos están reforzados y otros no. Los reforzados son buenos porque no se rompen en las curvas, son malos porque son unos 2 mm más gruesos. Es muy conveniente sujetar los tubos a los accesorios con abrazaderas mientras el agua está fría: los tubos se asientan firmemente, pero cuando el agua se calienta, el agua también puede filtrarse, por lo que es mejor ir a lo seguro. La conexión de los bloques de agua puede ser en serie, paralelo y paralelo-serie. La experiencia demuestra que la conexión en paralelo no aporta ningún beneficio tangible, pero dicho sistema tiene varias desventajas. El primero es la necesidad de piezas adicionales: divisores. En segundo lugar, los circuitos derivados pueden tener diferentes resistencias hidráulicas y diferentes niveles, en este caso, en un circuito con menos resistencia, el agua fluirá con mayor caudal, y en otro con menos. ¿Lo necesitamos? Los tubos de cobre para la construcción se pueden encontrar en los mercados de la construcción que venden accesorios de plomería. Desafortunadamente, todos los accesorios de plomería tienen un diámetro de 14 mm, lo cual es mucho para mí. Pero, después de una larga búsqueda, pude encontrar un tubo de 10 mm. Con esquinas de menos de 10mm, todo resultó ser más complicado, todavía no los he encontrado, pero lo eran, simplemente dejaron de importarse (en nuestro país, al menos). Pruebas Configuración de prueba: Placa: EPOX 8RDA3+ rev 2.0 - nForce2 Procesador: AMD Burton 2500 Aire = 24OC Modo estándar de CPU 1820 MHz = 2500+, Vcore = 1,65 V Simple + S2Clk:
Carga de grabación de CPU:
Cargar SandraBurn-in Wizard" Prueba aritmética de CPU y multimedia de CPU:
РModo de overclocking de CPU 2200 MHz = 3200+, Vcore =1,8 В Simple + S2Clk:
Carga de grabación de CPU:
Cargar SandraBurn-in Wizard" Prueba aritmética de CPU y multimedia de CPU:
La temperatura máxima alcanzada cuando se trabaja en aplicaciones reales (corresponde a los resultados de carga en Sandra) - 45OC. Mínimo cuando los ventiladores estaban funcionando a máxima velocidad, con la misma carga 40OC. El ruido a la velocidad máxima del ventilador es aproximadamente el mismo que el ruido de un Titan CU5TB, con él la temperatura del procesador alcanzó los 55OC. Total menos 15OC. Si tomamos el trabajo con un ruido mínimo, entonces la diferencia ya es de 20OC, pero el ruido del CU5TB seguía siendo desproporcionadamente mayor. Publicación: cxem.net
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