Дмитровский Форум V2

[DievSE]

Статья проэкта overclockers.ru

Многие статьи, написанные известными писарями, начинаются с лирических вступлений. О водяном охлаждении в Сети информации можно найти довольно много: это и обзоры готовых систем, выпускаемых серийно, и обсуждения на форумах о целесообразности применения таких систем в виду их сегодняшней дороговизны и некоторой сложности изготовления в домашних условиях; немало статей о методах "кустарного" производства ватерблоков и систем целиком. На этом лирическое вступление данной статьи оканчивается – пора переходить к делу.
В этой статье я хочу подвести итог целесообразности применения и самостоятельного изготовления "водянки".

Итак, нужна ли вам "водянка"?
Если вы являетесь обладателем тихого и эффективного воздушного кулера и при этом ваш разогнанный или не разогнанный процессор распрекрасно себя чувствует, то водяное охлаждение может заинтересовать вас только с точки зрения моддинга. Прозрачные шланги, по которым течёт подсвеченная вода, не могут не привлечь внимание эстетов. Особенно если внутри корпуса устроить нечто вроде фонтанчика. Если вы являетесь приверженцем оверклокинга, и выжимание последнего мегагерца является делом чести, то водяное охлаждение ваш минимум. Для любителей полной тишины водяное охлаждение тоже является весьма небесполезным – посредством воды осуществляется не только охлаждение процессора (чипсета, GPU и т.д.), но и вынос тепловой энергии от основного источника тепла (того самого процессора) за пределы корпуса (в случае установки теплорассеивателя извне). В такой ситуации помимо отсутствия зачастую шумного кулера, можно обойтись без дополнительных вентиляторов на вдув-выдув, или же установить один, подключив его к пятивольтному разъёму. Всё зависит от конкретно вашей системы.

По "чистой случайности" водяное охлаждение меня интересовало со всех 3-х точек зрения: оверклокинг, тишина, моддинг.
Вследствие невозможности приобретения готовой системы в моём городе, а также дороговизны готовых решений я решил собрать водяное охлаждение самостоятельно. Оговорюсь сразу, что главным приоритетом в создании "водянки" для меня являлись простота изготовления, надёжность и дешевизна. Итак, приступим!

Ватерблок.
Для тех, кто уделял в прошлом внимание созданию водяного охлаждения не является секретом то, что одна из основных проблем – изготовление ватерблока и его крепления. Остальным сообщаю – корень проблемы лежит в обязательной герметичности ватерблока и надёжности его упругого крепления (слабый прижим дна ватерблока к процессору сведёт на нет всю эффективность системы охлаждения, излишне сильный прижим может привести к сколам ядра процессора и отлому зубцов сокета; недопустимыми также являются любые перекосы). Проще всего ватерблок изготовить из радиатора процессорного кулера. Не будем снова изобретать велосипед, и применим то, что есть под рукой – алюминиевый радиатор от кулера Maxtron s462. Предварительно можно просверлить отверстия для лучшей циркуляции воды:
Когда-то этот кулер трудился над охлаждением Duron-750. Теперь ему выпала честь стать частью системы водяного охлаждения. В принципе для нижеизложенного метода изготовления "водянки" подойдёт любой прямоугольный кулер без ограничений, лишь бы не дорогой и не очень тяжёлый. Так же нужно не забыть привести поверхность дна в более-менее пристойный вид.
Теперь необходимо создать герметичный объём и установить штуцера для подключения шлангов. В поисках любых подходящих материалов я побрёл по железячному рынку и почти сразу наткнулся на прилавок с табличкой "Холодная сварка". После расспросов выяснилось, что она представляет собой бикомпонентную смесь, расфасованную в виде валиков. При смешивании компонентов "переминанием", получаем вязкую массу с консистенцией, близкой к пластилину. После твердения (1-5 часов в зависимости от марки) получаем довольно прочное вещество, отдаленно напоминающее по своим физико-механическим свойствам мягкий металл. Тут же возникла идея об элементарном замазывании торцов и верха радиатора. Согласно этой идее и был создан ватерблок. При этом родились советы для тех, кто поступит также:
• Холодная сварка вызывает лёгкие кожные ожоги – переминать её лучше в резиновых перчатках или вообще не руками, а подручными инструментами (но в этом случае состав будет холодным и менее пластичным).
• После переминания сварка липнет ко всему, особенно к рукам. Рекомендую хоть как-нибудь нанести её на нужную поверхность, затем мокрыми пальцами завершить начатое.
• Обезжиривать поверхность радиатора неэффективно - скорее всего вода будет просачиваться между радиатором и внутренней поверхностью сварки (в моём случае так и было). Перед "замазыванием" все поверхности следует тщательно зашкурить - полученная шероховатость явно пойдет на пользу при сцеплении сварки и радиатора в процессе твердения первой.
• После истекания 1/2 срока твердения, полученную конструкцию желательно разогреть до температуры 40-45?С. При этом консистенция холодной сварки представляет собой нечто типа "холодной жвачки", и при этом уже не липнет. Внимательно осмотрев ватерблок в этом случае можно безболезненно устранить дефекты (если таковые будут в наличии).
• При работе с холодной сваркой отполированное дно радиатора лучше заклеить бумагой водорастворимым клеем или скотчем - сварка неизбежно попадёт на дно, и вся полировка пойдёт насмарку.
По завершении изготовления и проверки на герметичность, ватерблок можно зашкурить и просто покрасить:

Крепление.
В принципе, крепить можно как угодно: изогнутой металлической полосой нужной длины и формы (придётся повозиться с ней), проволочками с зацепами на концах (при этом в качестве упругого амортизатора можно использовать толстую и мягкую пенорезину, проложив её между проволоками крепления и верхом ватерблока). Я сделал ещё проще и практичнее:
В качестве упругого прижимного элемента я использовал пружину от старого электрофотоглянцевателя. В принципе, подойдёт любая достаточно упругая пружина подходящих размеров. Сами крепления откушены кусачками с родного крепежа кулера Maxtron s462. Само собой длины пружин подбирались экспериментально. Для этого я вынул материнскую плату из корпуса и вставил в неё дохлый Атлон 1200, который ношу как брелок на ключах (здесь очень хочется отметить, что к праотцам отправил его не я). Пришлось ему пинцетом выровнять ножки. У кого отсутствует нежизнеспособный процессор для экспериментального подбора упругости крепления, могу предложить использовать кусочек пластмассы, гетинакса, стеклотекстолита (да чего угодно с толщиной, равной толщине платформы процессора) с наклеенным посередине кусочком того же материала или осколка стекла. На своём процессоре экспериментировать с крепежом не советую. Хотя из той же сварки можно сделать "колбаску" и кольцом положить её вокруг кристалла процессора, а затем смоченным в воде стеклом накрыть и прижать. После твердения вокруг процессора образуется защитная рамка аккурат по высоте кристалла. Такая идея уже появлялась где-то в Сети.
На изготовление крепления, так что бы не соврать, у меня ушло минут 20 вместе с вытаскиванием материнской платы и вознёй с подопытным процессором - сначала с обеих сторон сокета устанавливаем крепёж, затем выбираем длины пружин так, чтобы без натяжения они были на всю длину ватерблока. Делаем зацеп пружин на крепёж. При натяжении на зубцы сокета получаем упругий прижим. У меня всё получилось с первого раза.
Единственный недостаток такого крепления, который всплыл в процессе установки – это смещение ватерблока вбок при одностороннем натяжении пружины. Установку я производил крепко держа одной рукой ватерблок, второй – натягивал пружину. За время проверки, тестов и установки системы в корпус, я четырежды снимал и надевал всё это дело на процессор. Никаких сколов и прочих неприятностей не случилось, но, тем не менее, выполнять фиксацию крепежа лучше вдвоём. Защитную рамку я не делал, решил положиться на свои прямые руки.

Теплорассеиватель.
Во многом эффективность системы зависит от теплорассеивателя. Ватерблок изготовлен, помпа - не проблема, нужно определиться с методом рассевания отведённого от процессора тепла. Классикой стало применение автомобильных радиаторов. В данном случае достаточность площади рассевания не вызывает сомнений. Так я и поступил - своё почётное место в системе охлаждения занял радиатор-печь, купленный в автомагазине: Я даже не знаю, для какого он автомобиля - он просто мне подошёл, и стоил чуть дешевле других.
Расстояние между поперечными рёбрами очень мало, что затрудняет прохождение воздуха сквозь него без дополнительного обдува. Было решено установить 2 вентилятора на подшипниках скольжения (Sleave Bearing), подключённых к 5в. Штуцера, сделанные из обрезков медной трубки, я посадил на ту же холодную сварку (понравилась она мне). О размещении радиатора будет сказано ниже.
Помпа и её расположение. Помпы, естественно, бывают разные. Проще всего купить аквариумную - относительно недорого, компактно, обладает достаточной мощностью. Аквариумные помпы бывают наружные и погружные. Чаще для "водянок" используют погружные: помпа охлаждает сама себя, издаваемый ею шум, в какой-то степени, поглощается сосудом с водой. Недостаток такого решения заключается в необходимости устройства дополнительного герметичного сосуда с водой. Я решил использовать наружную, но таковых в моем "славном" городишке не оказалось. В итоге мною была куплена помпа "Aqua" 300л/ч за 54грн. в обычном зоомагазине с двухгодичной гарантией:

Теперь нужна ёмкость для её размещения. В простейшем случае подойдёт литровая стеклянная банка (или даже 0.5). Некрасиво? А если опять-таки банку, но посимпатичнее? У меня нашлась металлическая ёмкость, служившая в своё время упаковкой для дорого одеколона. Вставив в неё штуцера опять-таки на сварке, я решил её покрасить:
Внутри установлена помпа. Для упругости и надёжности её крепления можно использовать обычный поролон. И никакой возни с изготовлением прозрачного "мини аквариума" с герметичной крышкой. В принципе, дело вкуса. Можно сделать и аквариум с подсветкой. Или взять большую банку из-под кофе. Как хотите.
На момент покупки помпы 54 гривен составляли 10$. Для тех, кто сочтёт помпу по такой цене некачественной отмечу, что двухгодичная гарантия легко позволит в случае быстрого выхода помпы из строя заменить её на более приличную с доплатой. Если же такая помпа безропотно отработает 2 года, то и дальше всё будет ОК – благо в них нет быстро вращающихся или каких-либо других легко изнашивающихся деталей. Мощность помпы оказалась абсолютно достаточной – помпа легко поднимает воду через ватерблок в радиатор и выдавливает из системы воздух.
Встал вопрос, как разместить помпу? Так, чтобы она впрыскивала воду в ватерблок, или высасывала из него? Вспомним физику школьного курса: струя жидкости при достаточной скорости при омывании сопротивлений (в данном случае решётка ватерблока) образует турбулентные завихрения. Судя по всему, в этом случае омывание водой радиаторной решётки будет более интенсивным. Решено. Размещаем помпу поближе к процессору на впрыскивание. Хотя будет ли скорость воды достаточна для турбуленции неизвестно. В любом случае для данного варианта размещения компонентов системы охлаждения (см. ниже) удобнее установить помпу перед ватерблоком.
Дальше можно взять кусачки и откусить 0.5м кабеля, оголить концы и завести их в блок питания. Припаиваем к 220в. На втором конце устраиваем компактную розетку. Это гораздо удобнее, так как теперь помпа будет включаться и выключаться вместе с компьютером (если вы, как я, используете сетевой фильтр).
Не стоит размещать помпу вблизи жёстких дисков: "сердцем" помпы является электромагнит переменного действия - сердечник с лопастями под его действием совершает взаимообратные четверть обороты. Благодаря обратному клапану движение воды осуществляется в нужную сторону. Естественно, что непосредственная близость электромагнитного поля ничего хорошего для хардов не принесёт. На форумах я встречал высказывания о необходимости изоляции помпы свинцовыми пластинами. Честно говоря, выглядит сомнительно - нигде не встречал свинцовое экранирование от электромагнитного поля - обычно используется блестящая фольга или жесть (вспомните хоть оплётку видеокабеля).
Перед установкой системы в корпус компьютера, необходимо проверить её надёжность и работоспособность:

Разложив собранную и заполненную водой (не забудьте прожать шланги для полного удаления воздуха) систему, я подключил её в сеть. Никаких утечек обнаружено не было.
Я использовал термопасту Титан, хоть и не люблю её за то, что от неё потом сложно что-либо отмыть. Но Heatsilk Compounds закончилась, а КПТ-8 или Алсил-3 в Херсоне нет и в помине – как-то прошёлся по магазинам, поузнавал. Все переспрашивали по 2-3 раза: "Чего-чего? Какая?".

Корпус.
Перед установкой "водянки" я решил привести свой корпус в порядок. Изначально, сразу после покупки, я задул его из баллона под бронзу, но довести "до ума" так и не успел. На момент написания данной статьи я весьма "остыл" к такому цвету, и решил его перекрасить и переместить блоухол (раньше он был в двух заглушках 5.25"). Для начала нужно ободрать мой предыдущий "шедевр". Пришлось купить обдирочную насадку на дрель и "загадить" весь балкон бронзовой пылью.
Дальше я сделал 3 блоухола: центральный внизу на обдув стойки 3.5" с винчестерами, 2 вверху на продув радиатора "водянки".
Побродив немного по моддинговым сайтам, я определился с новой цветовой гаммой. Красить решил обычной эмалью с помощью поролонового тампона и маленького валика. Для того, чтобы краска ложилась равномерно, краску лучше разогреть в горячей воде до 30-40oС.
Радиатор я решил установить сверху на корпус (больше, в принципе, негде). Под ним, как я уже упоминал, два блоухола. Некоторым такое "кощунство" может показаться абсурдным – лепить радиатор наверху моддерского корпуса. Но мне так вполне нравится – весьма необычно и оригинально.
Стоит ли говорить, что шурупы крепления всех устройств и частей корпуса были посажены на резиновые прокладки? Кулера на материнской плате, естественно, не родные. На северном мосту установлен TT Blue Orb, на южном - TT Orange Orb, снятый с моего многострадального GF3 Ti200. Охлаждает последний пассивно, температура в комнате 19oС - нужды в подключении его к питанию нет никакой (установлен для красоты, мне очень нравится сочетание синего и чёрного цветов). Нижний блоухол на данный момент так же отключён за ненадобностью на период зимнего сезона. Все кулера (на северном мосту и видеокарте) подключаются к питанию 12в через резисторы 100 Ом - боремся с шумом.
Весьма удобным стало использование выведенных мною портов USB и выключателей всех подсветок и всех блоухолов (по одному общему выключателю соответственно) на заглушку 3.5".

Установка системы в корпус и запуск.
Изначально я не думал, что в статье появится этот раздел. Его наличие обусловлено появившимися трудностями при установке и запуске системы:
• Устанавливать "водянку" нужно замкнуто (в сборе), иначе очень сложно будет удалить полностью воздух из системы - в процессе работы он скопится в ватерблоке и радиаторе.
• Для заполнения системы нужно использовать отстоеную или кипячёную воду - при пробном запуске я использовал обычную водопроводную, при этом буквально через 20 минут работы на внутренней поверхности шлангов (а значит и в ватерблоке, и в радиаторе) появились пузырьки воздуха точно такие же, как и в бутыльке при отстаивании воды.
• Во избежание появления в воде микроорганизмов, можно добавить в воду водку.
Кстати, хочу отметить для тех, кто боится "водянки" вследствие возможности протекания и выхода комплектующих из строя: на штуцер ватерблока случайно попала сварка, что привело к протеканию воды из-под шланга. Через полчаса работы компьютер выключился, и запускаться отказывался - кулер на чипсете делал пару-тройку оборотов, и питание автоматически выключалось. Сняв ватерблок, я обнаружил, что сокет заполнен водой! Просушив его тепловентилятором в течение получаса, я снова включил компьютер. Тот благополучно стартовал и без проблем прокрутил пачку тестов (естественно предварительно штуцер я очистил). После этого случая родилась идея использовать дистиллированную воду (продаётся в аптеках) - токопроводящим элементом воды являются ионы/катионы растворённых солей, а их в сегодняшней водопроводной воде предостаточно. Дистиллированная вода практически не проводит ток, и её протекание будет более безопасным. В данном случае не следует применять никаких добавок в воду (тосол, спирт и т.д. и т.п.). Отсутствие микроорганизмов в этом случае обеспечивается практически нулевым содержанием в воде микроэлементов, минералов, органических фрагментов, любых микроорганизмов и кислорода.

Тестирование.
Вот теперь всё готово. Приступаем к тестированию и выводам, стоило ли всё это затеивать. Конфигурация тестовой системы:
• БП Power Master JJ-350T.
• MB DFI AD77 Infinity (KT400, AGP 8x, 4xDDR 400, 2xATA 133, 1xSata на основе HighPoint, Raid, 2xIEEE 1384, 4xUSB 1.1, 2xUSB 2.0, 6ch AC-97, Lan).
• CPU AXP Tr 1700+@ ??? Rev. B 1.5в Custom WaterCooling (термопаста Titan).
• Volt Mod GF3 Ti200 170/400@255/525->Quadro DCC.
• 2xDDR 333 256 mb PQI тайминги 2.5-2-2-5 питание 2.63в.
• Primary Master Seagate Barracuda IV 80 Gb st380021.
• Secondary master WD 5400 40 Gb.
• Secondary slave CD-ROM BenQ 52x.
• SB Creative 5.1 Live!@Audigy2.
• АС Creative Inspire 4400.
• Modem Acorp Lucent int.
• OS Windows W2Kpro, drivers Via 4in1 4.43; Nvidia 43.45; Dx 8.2.
Для начала отмечу, что по показаниям подсокетного датчика с кулером Titan MT1AB (питание его вентиляторов соединено последовательно для снижения шума) под CPU Burn K7 температура после получаса прогрева составила 56oС. С водяным охлаждением 41oС. Вот такие пироги. Эх, ещё б радиатор в морозилку положить. В принципе, возможно займусь - есть у меня хороший холодильщик, причём лучший друг. Ближе к лету можно соорудить компактный холодильный шкаф. Морозильная установка подойдёт от маленького бытового или автомобильного холодильника, а за теплоизоляцией шкафа дело не станет - на рынке полно и пенополистерола, и поролона. Не говоря уже об утеплителях RockWool и PanelRock - их можно найти в любом строительном магазине, но это уже будет другая статья.
Итак, с воздушным кулером из своего "Торика" я выжал 166х12=1992 мГц (2400+) при питании 1.55в. Посмотрим, что получится теперь. Перезагружаем комп, заходим в БИОС и ставим CPU Core 1.85в. Пробуем 166х12.5 - БИОС безропотно рапортовал о наличии в системе процессора AXP 2600+. Стабильность на высоте. Так, хорошо. Как насчёт шины 200 мГц? А, скажите что у меня какая-то странная мама, да ещё КТ400?! Ну и что? После серии тестов выяснился максимальный результат 200х11.5=2300 мГц CPU Vcore 1.70в. Причём без поднятия напряжения на северном мосту. После получаса CPU Burn K7 подсокетный датчик выдал информацию о температуре процессора 53oС. Радиатор лежал на ламинированном столе (см. на фото выше), что затрудняло отток нагретого воздуха. Всё равно многовато, если учесть что охлаждение водяное. Такое энергопотребление заставило меня тут же проконтролировать температуру силовых элементов цепи питания материнской платы - как оказалось, очень даже не зря. Ко всем силовым транзисторам и двум микросхемам сложно было прикоснуться. По моей субъективной оценке их температура была около 70oС.
Дальше - классика. Находим радиатор, который некогда пассивно охлаждал северный мост, и распиливаем его. На смеси суперклея и термопасты (о термоклее у нас никто и не слышал), клеим всё это дело по местам.
Теперь можно по полной программе прокрутить все тесты. Вуаля, 2300 мГц! С воздушным охлаждением более 2000 мГц я получить не мог - перегрев, и более высокие частоты были нестабильны. А тут всё тихо и прохладно, температура под обычной нагрузкой установилась 47oС, в простое 43oС. Температура воздуха в помещении на момент тестирования составляла 21oС.
Но это всё синтетика (стабильность проверялась программами CPU Burn K7 и стресс тестированием Sandra 2004). Не люблю я её. Запускаем 3d Studio Max, открываем старенький файлик, ставим дополнительно пяток источников освещения, разрешение повыше и ставим рендерить на ночь. Утром система висела. В ходе длительных экспериментов выяснилось, что система абсолютно стабильна в режиме 200х11=2200 1.65в. Железно рендерит всю ночь и не виснет под CPU Burn K7 в режиме 166х13.5 1.625в. Легко заводится и загружает ОС при 200х12=2400 мГц и 166х14=2324 (2900+) при питании 1.75 и выше, но добиться стабильной работы на таких частотах не удалось.
Дешёвая память PQI PC2700 выдержала разгон до РС3200 с таймингами 2.5-2-2-5 при питании 2.63в. Однако некоторые программы (Star Craft 1.9b и War Craft-III) иногда выпадали в "винду", пришлось выставить 2.5-3-3-6.
Итоговый результат 166х13.5=2241 мГц (2800+) 1.625в, температура под максимальной нагрузкой 49oС (просмотр двухчасового фильма + CPU Burn K7 "за кадром"), в обычном состоянии 43oС (работа а Автокаде 2004 + музыка), в простое 40oС. Режим 200х11=2200 решил не использовать из-за задранной до 40 мГц шины PCI (эх, мне бы маму nForce 2 с изменяемым делителем или на nForce 2 Ultra 400 /КТ600).
Для синхронной работы процессора и памяти я вернул настройки последней в положение РС2700 2.5-2-2-5.
Мне очень нравится возможность просмотра графика изменений температуры при стресс тестировании Сандрой - на 8-м цикле температура процессора достигла 48oС и более не поднималась:

Примечание:
на момент итогового тестирования все блоухолы были отключены.

Стоимость системы водяного охлаждения.
Ну что ж, система собрана и протестирована. Давайте определимся, сколько стоит это удовольствие:
Наименование Цена, $
Аквариумная помпа 10
Холодная сварка (2 шт.) 2.5
Радиатор 15
Шланги (1.5м) 0.5
Итого 28$
Гм, толковый кулер (скажем, Titan TTC-Cu5TB) стоит 20$ (во всяком случае, у нас). Но система водяного охлаждения более эффективна и практически бесшумна, что делает бесспорной целесообразность её изготовления. Самодельная сборка позволит получить полнофункциональную "водянку" в несколько раз дешевле серийной.
В таблице нет стоимости радиатора ватерблока и пружины. Радиатор без вентилятора можно найти в компьютерном магазине за 2-3$ - остаются от бракованных кулеров с нежизнеспособными вентиляторами. Подходящая пружина на рынке у нас стоит 1$ за метр (специально узнавал). Так что если у вас не нашлось вообще ничего в наличии, то добавьте ещё 4$. Инструмент можно одолжить.
Я привожу цены только на изготовление водянки. Делать или не делать моддинг корпуса дело ваше - радиатор можно просто повесить на стенку рядом с системником, или, если у вас корпус чуть шире моего, установить под верхней крышкой корпуса.
На мой взгляд, основное преимущество вышеприведенного метода изготовления системы водяного охлаждения заключается в предельной простоте изготовления, не требующей наличия никаких дорогостоящих инструментов, крупногабаритных станков и навыков работы с ними. Все необходимые материалы можно найти без проблем.