Нестандартные системы охлаждения и их обслуживание

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Нестандартные системы охлаждения и их обслуживание

Введение

В настоящее время в связи с развитием персональных компьютеров происходит развитие систем охлаждения. В последние лет десять появилось множество различных типов систем охлаждения (водное, на тепловых трубках, азотное, frion и др.).

Сегодня большинство из них стали доступны обычным пользователям. Перед пользователем стоит проблема выбора систем охлаждения, какого типа систему использовать.

Оценив состояние развития систем охлаждения можно сформулировать критерии выбора:

1) финансовые затраты на содержание конкретных систем охлаждения;

2) квалификация пользователя создающего данную систему;

3) наличие в свободном доступе отдельных компонентов систем охлаждения;

4) имение возможность пользователем выбора: создавать собственные системы охлаждения или покупать готовые.

Учитывая, все вышеперечисленное определило тему курсового проекта:

«Нестандартная система охлаждения и их обслуживание».

Целью курсового проекта является обобщение информации о системе охлаждения процессора и об их обслуживании.

Исходя из цели, можно выделить следующие задачи проекта:

1) классификация систем охлаждения процессора;

2) формулирование критериев выбора или рекомендаций по выбору системы охлаждения процессора с оптимальными для него характеристиками;

3) привести примеры создания систем охлаждения.

1. Конструкторская часть

1.1 Классификация систем охлаждения процессоров

Мощная система охлаждения - это высокотехнологический продукт, конструкция которого должна быть продумана до мелочей. Современные высокопроизводительные процессоры греются не хуже ламп накаливания; «топовые» модели производят до 130 Вт тепла, а порой и больше. Теперь представьте, что в одном сервере толщиной в один юнит (1,75 дюйма, около 4,4 см) может находиться два таких процессора, а юнитов в стойке - до сорока двух штук. Количеству выделяемых стойкой калорий позавидует иная тепловая пушка, обогревающая производственные помещения. Вторая проблема - малый размер процессоров.

Чтобы отвести тепло с небольшой площади радиатора, необходимо обдувать его очень большим количеством воздуха, а значит, вентиляторы должны быть высокопроизводительными и, как следствие, шумными.

Несмотря на кажущуюся простоту, приходится искать решения множества технологических задач, таких как равномерное распределение холодного воздуха в стойке, интенсивный отвод теплого воздуха, герметичность. Становится очень важным правильное распределение серверов внутри стойки и прочие тонкости. Да и КПД такой системы охлаждения тоже оказывается не на высоте: получается тройная передача тепловой энергии - сначала охлаждается фреон, который затем охлаждает воздух, а воздух, в свою очередь, охлаждает процессоры.

Системы водного охлаждения процессора известны уже много лет, но до недавних пор они оставались экзотикой, уделом фанатов, собиравших их из ассортимента авторазборок и аквариумных магазинов. Разумеется, надёжность таких систем была невысока, а самое главное, в них не было необходимости. Ещё год назад для охлаждения большинства процессоров даже с учетом значительного разгона вполне хватало воздушного охлаждения. Но тактовые частоты и тепловыделение растут, а воздушное охлаждение, похоже, достигло своего максимума, воплотившись в кулере от TermalTake Volcano 7+.

Сейчас частота процессоров перевалила за 3 гигагерца, а тепловыделение стремительно близится к 100-150 ватт. Например, для охлаждения Athlon XP 2200+ едва хватает мощностей, пресловутого Volcano 7+ не говоря уже о разгоне. Разумеется, можно устанавливать всё более мощные вентиляторы, но ведь мы хотим использовать компьютер постоянно, и многим не понравится перспектива того, что кулер, охлаждая процессор, будет перекрикивать музыку в комнате, (вспомните Volcano 6Cu+), а особенно если учитывать, что многие практикуют оставлять компьютер работающим на ночь, то низкий шум вообще становится приоритетной задачей.

Не легче обстоит и ситуация с Pentium 4 несмотря на то, что Intel утверждает что для охлаждения их процессоров вполне хватит боксового кулера, на самом деле процессор спасается от перегрева за счёт снижения производительности. Таким образом, используя боксовый кулер и выполняя операции требующие длительной, значительной нагрузки на систему (обработка видео, компрессия больших архивов, игры и.т.д.) на старших моделях P4, а особенно при разгоне. может создаться ситуация, когда за счёт перегрева процессор просто снизит свою производительность, поскольку для пользователя это всё не заметно, то он будет уверен, что его P4 отлично охлаждается, в то время как на самом деле, это не совсем так. Кроме того, процессоры Intel при соответствующем охлаждении великолепно разгоняются.

Для чего нужны такие огромные системы охлаждения, если маленький боксовый кулерок вполне успешно справляется со свой задачей?! Ну, шумит немного, ну и что? Лучше всего, конечно же, уменьшить тепловыделение самого компьютера, но это очень сложно, и решить эту проблему одним броском не удается. Потому немалую популярность приобрели бесшумные системы охлаждения процессоров и видеокарт. Бесшумный кулер должен иметь продуманный радиатор с большой площадью рассеивания, такой, чтобы несильного обдува хватило для эффективного охлаждения. Кроме того, лучше применять вентиляторы большого типоразмера - они способны создавать достаточный поток воздуха при минимальных оборотах и, как следствие, минимальном шуме.

Исходя из вышеуказанного можно составить следующую классификацию систем охлаждения процессора:

1) фреоновая система

2) азотная система

3) система охлаждения на тепловых трубках

4) водная система

5) воздушная система

6) углекислотная система.

2. Техническая часть

2.1 Фреоновая система охлаждения

охлаждение процессор фреоновый углекислый

Специалисты российской компании Kraftway, изучив проблему, подумали: а зачем вообще нужен воздух в этой системе «теплых взаимоотношений»? И решили охлаждать процессоры сразу фреоном кондиционера.

Однако не все так просто. Подумайте, легко ли конфигурировать систему, насквозь пронизанную трубками с фреоном?! Поэтому было решено охлаждать не сами процессоры, которые располагаются в разных серверах по-разному, а сначала отводить тепло от раскаленных невероятной вычислительной мощностью ядер тепловыми трубками. То есть один ее конец располагается на самом процессоре, отбирая тепло, а другой - выводится на заднюю стенку сервера. Тем самым упрощается не только конструкция охладителя, но и процесс замены серверов: достаточно отвинтить тепловую трубку и вынуть корпус из стойки, не останавливая и не разбирая всю систему охлаждения.

Устройство тепловой трубки тоже заслуживает упоминания. Как известно, в них применяются самые разные теплоносители (вода, эфир, фреон). Однако большинство из них не обладают достаточной производительностью. Даже вода, несмотря на свою впечатляющую теплоемкость, не может справиться с той скоростью отвода тепла, которая требуется для современных процессоров. Есть и другой момент: представьте, что трубка вдруг начнет протекать… это явно не обрадует электрические схемы материнской платы. Рис. 2.1.



Рис. 2.1.

Применение фреона позволяет добиться необходимой производительности и безопасности.

В случае протечки он тут же улетучивается, а теплоемкость его испарения сравнима с водой. Устроена трубка следующим образом. Жидкий фреон по капиллярной губке направляется к процессору, там, испаряясь, поднимается к «утюжкам» прикрепленным к постоянно охлаждаемой металлической колонне, в которых он охлаждается и, конденсируясь, стекает вниз в горизонтальную часть трубки, где благодаря капиллярному эффекту попадает обратно к ядру процессора. Далее - по кругу. Надежность такой замкнутой и герметичной системы очень высока.

Однако, выведя процессорное тепло наружу, мы решили только половину задачи. Ведь его все равно нужно каким-то образом передать дальше, «на улицу». Тут и выступает на сцену вышеупомянутая колонна, к которой прикреплены горячие «утюжки» тепловых трубок. Несмотря на свой заурядный вид, она вовсе не является копией морозилки бытового холодильника. Рис. 2.2.

Рис. 2.2

Внутри этой прямоугольной тепловой колонны расположена медная трубка с массой мельчайших отверстий, в которую специальная помпа подает хладагент. Протекая по трубке, фреон через отверстия разбрызгивается на внутреннюю поверхность колонны. Испаряясь на ней, он отбирает тепло у «утюжков» и уходит по трубке к основному компрессору, который может быть расположен далеко за пределами стойки (например, на улице вместе с радиатором охлаждения хладагента). Дополнительная помпа понадобилась для того, чтобы регулировать нагрузку: стойка с серверами может быть заполнена только частично, и охлаждать колонну целиком - пустая трата энергии. С другой стороны, основной компрессор кондиционера работает на постоянных оборотах, и снижать их недопустимо, так как он может просто-напросто сгореть (можно вспомнить частые случаи перегорания компрессоров холодильников в сельской местности из-за пониженного напряжения). Поэтому оказалось рациональнее (хоть это немного и усложнило конструкцию) поставить дополнительную помпу непосредственно в стойке и управлять уже ее оборотами. Таким образом, инженеры продолжают бороться за общее повышение КПД системы.

Итак, получается двойная, а не тройная система охлаждения. Сначала нагревается непосредственно фреон, минуя воздушную стадию (нагревом корпуса трубок можно пренебречь), и уже он отдает тепло окружающему воздуху, причем далеко за пределами серверной стойки.

Если мы избавились от воздушного охлаждения процессоров, то нет необходимости в большом количестве вентиляторов внутри каждого сервера. По утверждению разработчика, для охлаждения всех оставшихся схем, включая жесткий диск и блок питания, достаточно лишь одного вентилятора на корпус. Это радикально снижает шум, что позволяет размещать такие стойки внутри рабочих комнат, не вынося их в специальные помещения.

2.2 Азотная система охлаждения

Жидкий азот - сильно текучее вещество с температурой -196 ⁰С, что означает его высокую опасность для жизни и здоровья при неправильном обращении.

Итак, что представляет собой система охлаждения, хладагентом в которой служит жидкий азот? Да ничего особенного, собственно - основание, выполненное из металла или какого-либо другого материала с высоким коэффициентом теплопроводности, и припаянную к этому основанию чашку, в которую этот самый жидкий азот наливается. Конечно, это простейший случай, однако он же и самый показательный. Создать основание несложно, но это, пожалуй, единственная несложная операция во всем процессе создания азотной системы охлаждения. Дальше начинаются проблемы. Проблема первая - где взять чашку. Металлической кружкой тут не обойдешься, так как потери тепла через стенки будут настолько велики, что весь азот будет уходить не на охлаждение процессора, а на охлаждение стенок сосуда и окружающей среды. Нужна хорошо изолированная чашка.

При всем этом сосуд должен быть еще и не очень объемным, чтобы влезть в корпус, пусть даже специально модифицированный, а в сосуд небольшого объема необходимо будет очень часто подливать азот. Кроме того, вес сосуда не должен быть большим, так как лапки сокета не способны выдержать большую нагрузку. Кстати, попутно выплывает и еще одна серьезная проблема. Как известно, пластмасса с понижением температуры теряет свою эластичность. При азотных температурах (ок. -195 градусов по шкале Цельсия) материал, из которого выполнен сокет, будет настолько хрупким, что вряд ли будет в состоянии удержать даже очень малый вес. Так что придется думать над системой крепления, причем в идеале никак не завязанной на материнскую плату.

Понятно, что при таких температурах вся влага из воздуха тотчас же выпадет в осадок, и бороться с этим в данном случае воистину бесполезно - не та разница температур. Единственный доступный способ - герметизация процессора и прилегающих частей материнской платы с помощью лаков и герметиков. Тоже трудоемко, но исполнимо. Правда, над системой отвода воды и льда из корпуса все равно надо подумать.
Однако все эти трудности меркнут перед следующей проблемой. Она, как всегда, банальна - у вас не хватит денег на обслуживание такой системы, вернее, хватит, но вы не захотите их тратить в таких количествах.

Рис. 2.3. Сосуды Дьюара

Хранить жидкий азот надо в специальных больших термосах Рис. 2.3., называемых сосудами Дьюара. Которых необходимо иметь минимум три - один действующий, два на заправке.

Теперь оценим, сколько азота потребуется для питания такой системы. Примем для простоты расчета, что тепловые притоки из окружающей среды равняются 1 ватт тепла, рассеиваемый процессором, потребует для своей нейтрализации 18 г. азота в час, следовательно, средний 50-ваттный Athlon съест за час 900 г. (1,125 л) азота. Следовательно, включая компьютер на 6 часов в сутки, вы будете тратить почти 7 л азота. Это идеализированный минимум, который для получения реалистичного результата надо умножать в лучшем случае на полтора, а то и на два, три и даже пять в случае совсем плохой изоляции колбы - из-за теплопритоков окружающей среды и соответствующих потерь. Вот и выходит, что азотная система - удел больших организаций и тестовых лабораторий, и дома ее держать просто незачем.

Однако азот - это не единственное вещество, которое можно использовать для экстремального охлаждения процессоров. Существует еще одно, весьма бюджетное решение, которое позволяет даже в самых что ни на есть домашних условиях достигать очень низких температур.

2.3 Углекислотная система охлаждения

Этим служит сухой лед, представляющий собой двуокись углерода, или углекислый газ, замороженный до температур около -78 ⁰С, и не имеющий при атмосферном давлении жидкой формы, то есть переходящий из газообразного сразу в твердое, сублимированное состояние. Теплота парообразования (называемая в этом случае теплотой сублимации) у двуокиси углерода существенно выше, чем та же величина для жидкого азота, и на один ватт тепловой мощности уйдет лишь 11 грамм углекислоты.

Но главный плюс углекислотной системы охлаждения - не в этом. Она существенно дешевле и проще как в эксплуатации, так и в сборке.

Углекислоту легче достать, достаточно лишь договориться с мороженщицей из ближайшего ларька. Также углекислоту можно просто покупать. С изоляцией колбы можно морочиться уже не так серьезно, так как теплопритоки прямо пропорциональны разности температур между окружающей средой и хладагентом, соответственно, в случае с азотом (температура которого, напоминаю, близка к -200 градусов) разница температур будет втрое большей, чем при использовании двуокиси углерода с его -78 градусами. Сама колба уже тоже не обязательно, металлический стакан, обмотанный войлоком, вполне пойдет. Да и для хранения углекислоты сосуды Дьюара не нужны, хотя, конечно, что-то теплоизолированное крайне желательно.

Принципиальной же для эффективности разгона разницы между -78 и -196 градусами нет, и, если процессор разогнался до какой-то частоты при углекислотной температуре, то вряд ли он разгонится еще больше при температурах азотных.

Да, жидкий азот отдает тепло куда более равномерно, чем большой твердый кусок льда, который соприкасается со стенками на очень небольшой площади, но эту проблему можно решить, просто раскрошив куски в ступе, и высыпав в стакан. Производится и специальный гранулированный сухой лед, который размалывать уже не надо.

Остается проблема конденсата, но она решается герметизацией.

Конечно, в качестве штатной системы охлаждения такую чашку со льдом вряд ли имеет смысл эксплуатировать, однако энтузиаст-оверклокер вполне может иметь такое устройство под рукой, просто для того, чтобы иногда ходить в палатку к мороженщице, брать у нее твердый CO2, бить рекорды, и повышать собственную самооценку. И никаких дорогостоящих термосов не надо.

2.4 Система охлаждения на тепловых трубках

Взгляды в сторону комбинации из тепловых трубок, воздушного охлаждения и термоэлектрического модуля. Примером такой системы может являться серия видеокарт Sparkle Calibre.

В случае же, если пользователь предпочитает установить такое охлаждение на свой графический ускоритель самостоятельно, он может обратить свое внимание на вновь представленное решение Titan Elena TEC VGA Cooler. Рис. 2.4.

Графический процессор здесь охлаждается с помощью элемента Пельтье, четырёх тепловых трубок и двух 80-мм вентиляторов. Система управления модулем термоэлектрического охлаждения включает его лишь по достижению графическим процессором определенной температуры, что позволяет избежать образования конденсата, неизбежного при переохлаждении.

Рис. 2.4.

Titan приводит результаты тестов своего решения в сравнении со штатными системами охлаждения NVIDIA GeForce 7950 GTX и ATI Radeon 1950 XTX. В первом случае Elena выиграла 32°С (56°С против 88°С), во втором - 19°С (69°С против 88°С).

2.5 Водная система охлаждения

Теоретически система жидкостного охлаждения имеет ряд преимуществ перед воздушным охлаждением:

1. Вода имеет гораздо более высокую теплоемкость.

2. Радиатор может находиться где угодно, лишь бы хватило, длинны трубок и мощности помпы.

3. Тепло не рассеивается вокруг процессора, а отводится в другую точку (туда, где размещён радиатор) поэтому компоненты системы находящиеся вблизи процессора (видеокарта, жёсткий диск и.т.д.) нагреваются меньше.

4. Размеры радиатора ограниченны разве что размерами корпуса, а если радиатор внешний, то вообще не ограниченны.

Минус у водных систем всего один, нарушение герметичности ведет, как правило, к необратимому повреждению системы, поэтому водная система охлаждения должна быть высоконадёжна. В настоящее время существует всего несколько фирм, выпускающих готовые комплекты водного охлаждения, одна из них 3R Systems.

Система продаётся к картонной коробке размерами 300 x 150 x 220 мм весом 1.7Кг

Комплектация.

Рис. 2.5.

1. Радиатор

2. 80x80 вентилятор

3. Силиконовая трубка 2 метра

4. Теплообменник

5. Адаптер для крепежа на Socket 478

6. Розетка

7. Крепежи трубок

8. Крепёж для Socket A

9. Шурупы

10. Контейнер для воды

11. Крышка контейнера

12. Пробка контейнера

13. Прокладка для электропровода

14. Помпа

15. Так же в комплекте идёт двусторонний скотч для фиксации контейнера с водой внутри корпуса, он так же уменьшает вибрацию от работы помпы.

16. Инструкция на 3 языках китайском, английском и японском. На русском, правда, нет, но, внимательно прочитав эту статью, вы сможете успешно установить и эксплуатировать систему Посейдон.

17. Автоматическое реле

18. Наклейка-предупреждение, что у вас установлена водная система охлаждения, и помпу нужно подключить до включения компьютера

Рис. 2.6.

· Размеры: 102x134x44 мм

· Диаметр штуцеров 10 мм

· Материал: алюминий

Радиатор вызывает стойкие ассоциации с автомобилестроением и сильно напоминает уменьшенную копию теплорассеивателя автомобильной печки. Радиатор сделан из алюминия и имеет внушающую поверхность. Представляет собой два резервуара, соединёнными между собой тонкими алюминиевыми трубками, на которые напаяны тончайшие рёбра, рассеивающие тепло они настолько тонкие, что легко мнутся пальцами.



Рис. 2.7.

Вентилятор 80x80x25

Рис. 2.8.

· Обороты: 3500

· Ротор: подшипник скольжения

· Molex коннектор

· Встроенный тахометр

· Сила тока: 0.12 А

· Нормальное напряжение: 12 вольт (2500 оборотов в минуту). Стартует и работает при пониженном напряжении 5 вольтах (1500 оборотов в минуту).

80x80 вентилятор средней мощности с 3 контактным Molex коннектором и тахометром, по рабочим характеристикам похож на вентилятор, в блоке питания. Довольно тихий, если сравнивать с аналогами. Стартует и работает при 5 вольтах, совместим с регуляторами скоростей Zalman и ThermalTake. При этом становится практически бесшумным.



Рис. 2.9. Силиконовая трубка 2 метра

Достаточно прочная, синего цвета, полупрозрачная трубка. Длины вполне хватает, чтобы установить систему практически в любой корпус и даже вывести компоненты наружу. Трубка достаточно эластична и упруга, чтобы не перегибаться. Перед установкой нужно обязательно отмерить куски, какого размера вам понадобятся при установке системы.

Теплообменник (Ватерблок) Рис. 2.10.

Размеры:

· 72x62x12 мм

Материал: Алюминий Рис. 2.11.

Теплообменник устанавливается на процессор и обеспечивает передачу тепла циркулирующей в нём воде. Теплообменник хромированный, внутри впаяны сотни цилиндров соединённых с основанием, что значительно увеличивают площадь теплообмена. Конечно, имело смысл основание теплообменника, а то и весь сделать из меди. Поверхность основания обработана плохо, на поверхности ватерблока есть царапины и неровности. Перед установкой настоятельно рекомендую отполировать.

Рис. 2.12. Основание ватерблока: даже на фото видны царапины и неровности

Надо сказать, что ватерблок в системе Посейдон реализован не идеально, во-первых, используется только алюминий, во-вторых, рабочая площадь, несмотря на все ухищрения 3R System, значительно уступает, например ватерблоку от Senfu Рис. 2.13., который представляет собой медный радиатор, помещённый в резервуар с водой.

Рис. 2.13. Медно-алюминиевый ватерблок Senfu

Резервуар Рис. 2.14.

Рис. 2.14.

· Размеры: 85 x 100 x 105 мм

· Материал: Поликарбонат

· Емкость: 500 мл

Очень важный компонент системы: резервуар необходим для работы помпы, кроме того, в нем всегда содержится некоторые количество воды, что придает системе инерционность. Она медленней разогревается и дольше остывает. После отключения помпы, 90% воды в системе по градиенту высоты стекает в резервуар если, конечно, он находится ниже остальных компонентов, это очень удобно, так как можно производить манипуляции, с отдельными компонентами, не демонтируя всю систему. При этом нужно соблюдать осторожность, так как некоторое количество воды всё же остаётся в радиаторе и ватерблоке.

Очень удобная вещица, которая избавит вас от необходимости включать систему перед пуском компьютера, или держать её включённой постоянно. Когда компьютер включается, на реле подаётся напряжение в 12 вольт (2) от блока питания. Реле (1) замыкает цепь (3) и помпа стартует.

Нельзя не упомянуть что помпе все-таки нужно время, (порядка 3-5 секунд) чтобы прокачать систему. А всё это время процессор охлаждается лишь алюминиевым теплообменником, который плохо приспособлен для этой цели, это ведь не радиатор. Это не является проблемой для большинства процессоров, но старшие модели Athlon, особенно при сильном разгоне, вполне могут успеть достаточно сильно разогреться, поэтому имеет смысл запускать помпу всё же раньше компьютера.

2.6 Воздушная система охлаждения

Сам кулер представляет собой классическую конструкцию «башня на тепловых трубках».

Рис. 2.17.

Множество алюминиевых ребер нанизаны на 4 U-образные медные тепловые трубки. Сбоку края ребер загнуты вниз для придания жесткости конструкции, а так же для направления воздушного потока вдоль ребер.

Это позволяет минимизировать воздушные потери и использовать воздушный поток с большей эффективностью.

Что касается самих ребер, то следует отметить, что они непривычно толстоваты, что, впрочем, обеспечивает более эффективную теплопроводность от тепловых трубок к краям ребер.

Важно отметить, что ребра соединены с тепловыми трубками самым эффективным методом - пайкой, он обеспечивает лучшую теплопередачу, по сравнению с простой расклепкой или использованием термоклеев. Форма ребер заслуживает отдельного внимания.

Кромка ребра имеет сложную профилированную форму, которая призвана обеспечить минимальное сопротивление воздушному потоку от вентилятора. Этот подход уже давно используется во многих производительных кулерах. Вырезы и отверстия в ребрах носят технологический характер: некоторые из них использованы для монтажа ребер на тепловые трубки, а вот предназначение круглых отверстий непонятно, вероятно они используются при производстве.

В медном основании кулера сделаны четыре желобка для тепловых трубок. Рис. 2.18.

Рис. 2.18.

Это обеспечивает максимальную площадь контакта теплораспределителя с тепловыми трубками. Соединены они так же пайкой, следы припоя отчетливо видны на рисунке в местах контакта теплотрубок с основанием. Кстати, само основание довольно толстое - 7,5 мм. При проектировании основания самой сложной задачей можно назвать именно поиск баланса между толщиной, эффективностью и жесткостью конструкции. Поверхность основания защищена от повреждения довольно толстой защитной пленкой.

Вот так выглядят кулеры Noctua Рис. 2.19. с установленными вентиляторами:

Рис. 2.19.

Таким образом, вентилятор контактирует с радиатором строго через резиновую прокладку, что снижает вибрации. На практике разницу услышать на слух так и не удалось - конструкция кулера из-за толстых ребер и хорошего монтажа довольно жесткая, проволочные скобы плотно прижимают вентилятор к ребрам, потому вибраций не было вовсе.

Особенности установки кулеров на различные платформы

Способ крепления кулеров на различные платформы довольно прост и не отличается особыми изяществами: через отверстия на основании прикручиваются две монтажные скобы. Скобы прикручиваются плотно, и в итоге получается очень жесткое крепление. Следующим этапом необходимо установить всю эту конструкцию на процессор.

Рис. 2.20.

Кулер просто прикручивается к этой рамке подпружиненными винтами (самые длинные из комплекта).

Рис. 2.21.

Винты закручиваются до упора и на этом процесс установки радиатора окончен. Следующим этапом закрепляем вентилятор проволочными скобами.

Рис. 2.22.

При стандартном расположении процессорного разъема на материнских платах под AMD K8, поток горячего воздуха можно направить только вверх или вниз. Лучше всего, кончено же, вверх. Но желательно, чтобы у вас в корпусе был установлен блок питания с одним большим 120 мм вентилятором - тогда поток горячего воздуха от процессорного кулера будет попадать прямо на его лопасти и быстро покидать пределы корпуса.

На платформу Intel Socket 478 и LGA775 Рис. 2.23. установка немного отличается: используются другие скобы и винты меньшей длины. Первым делом через монтажные отверстия к упорной пластине на обратной стороне прикрепляются установочные стойки.

Рис. 2.23.

Тут отметим, что для Socket 478 имеется отдельный набор винтов, стоек и пластин, равно как и для LGA775. Как мы уже говорили, компания Noctua не стала изобретать универсальное крепление. Хорошо, что в инструкции тщательно описано, какие винтики, стойки и скобы для чего предназначены, так что разобраться можно.

Платформа LGA775 имеет геометрически квадратное расположение монтажных отверстий, поэтому горячий поток воздуха от кулера можно направлять в любую из четырех сторон. Это очень важный плюс, поскольку опыт показывает, что наилучшей эффективности удается достичь при установке кулера так, чтобы поток горячего воздуха был направлен в сторону задней стенки корпуса, где традиционно расположен вентилятор «на выдув».

Рис. 2.24

Учитывая немаленькие габариты кулера Noctua NH-U12, Рис. 2.24 вполне естественно возникает вопрос: не упирается ли он в оперативную память или радиатор северного моста? Ответ - нет, радиатор возвышается на тепловых трубках на такой высоте, что не касается ни модулей оперативной памяти, ни чипсетного радиатора.

При установке кулера Noctua NH-U12 на платы LGA775 с направлением воздушного потока в строну задней стенки стоит помнить, что на некоторых платах сам процессорный разъем расположен очень близко к верхней части платы, и кулер будет заметно выступать за ее пределы. По заявлению компании Noctua, для установки кулера вполне достаточно зазора 25 мм между краем материнской платы и блоком питания.

Радиаторы имеют продуманную конструкцию с очень низким сопротивлением воздушному потоку. Следовательно, в паре с ними можно использовать тихие вентиляторы без заметной потери производительности. Это очень важный момент - кулеры Noctua способны охлаждать эффективно и бесшумно. Без некоторых недочетов не обошлось, но нам еще не удавалось встретить идеальный кулер без единого замечания.

3. Расчетная часть

3.1 Создание систем фреонового охлаждения

Корпус для устройства фреонового охлаждения Рис. 3.1 изготовлен почти целиком из алюминия. Покраска качественная, ровная, с шелковистым отблеском.

Рис. 3.1

Доступ к пяти 5.25» отсекам и двум 3.5» открывает массивная алюминиевая дверка. Фиксируется дверка в закрытом положении магнитом. В качестве защиты от распоясавшихся злоумышленников эту дверку можно закрыть на ключ. Рядом с 3.5» отсеками расположены кнопки Power и Reset. Нажатие легкое, с приятным на слух легким щелчком. Ниже дверки располагается выступающая панель, усыпанная вентиляционными отверстиями. За ней расположен 120-мм вентилятор с подсветкой. Воздух внутрь корпуса он втягивает через пылезащитный фильтр. Свет от вентилятора очень красиво пробивается сквозь вентиляционные отверстия.

Справа от этой панели, на боку, расположены два USB, один IEEE 1394 и пара mini-jack'ов: микрофон и наушники. Здесь же расположены и два светодиодных индикатора работы системного блока и активности HDD.

Рис. 3.3.

Рис. 3.2.

Алюминиевые боковые стенки имеют непривычное крепление. Для того чтобы их снять, стенки нужно не сдвигать, а немного оттянуть и приподнять вверх.

Левая стенка для удобства оперативного снятия имеет ручку-защелку и еще один замок с ключом. Имеется в ней также и окно, но не традиционное, из акрилового стекла, а сетчатое, скорее даже дырчатое.

Для дополнительной защиты внутренностей от пыли это окно ограждено изнутри еще более мелкой сеткой. Стоит корпус на четырех ножках, которые для устойчивости корпуса можно раздвинуть.

Шасси корпуса довольно крепкое благодаря большому количеству ребер жесткости и дополнительным усиливающим элементам. Нет ни намека на шаткость конструкции. Внутри корпуса много свободного пространства, особенно понравилось большое расстояние между материнской платой и отсеком блока питания.



Рис. 3.4.

Отсек для жестких дисков расположен поперек корпуса. Комфортную температуру винчестерам обеспечивает обдув этого отсека 120-мм вентилятором. В этом же отсеке расположен черный пластиковый бокс, содержащий два переходника питания для SATA-устройств, набор пластиковых салазок для установки 5.25» и 3.5» устройств в корпус, два пластмассовых крепежа для проводов, два комплекта ключей (разных) для передней дверцы и боковой крышки и комплект крепежных винтов.

Рис. 3.5.

На задней панели расположены два 120-мм прозрачных вентилятора с подсветкой.

Эти два вентилятора дали идею встроить самодельную фреоновую систему охлаждения в стандартный корпус. Сразу начали вырисовываться контуры системы. Если разместить снаружи корпуса, напротив вытяжных вентиляторов, конденсор, то он будет ими отлично охлаждаться, заодно вентилируя корпус.

Через готовые отверстия, предназначенные для трубок водяного охлаждения, прекрасно можно пропустить медные соединительные трубки системы. Остается только компрессор. Который можно расположить просто на крыше корпуса. Это улучшит его охлаждение. Как выяснилось, шум от компрессора не так уж и велик. Прочности корпуса от Gigabyte Рис. 3.6. для такой цели более чем достаточно. Прикрепив компрессор L57TN не к верхней крышке корпуса, а к алюминиевой платформе. Платформу эту с установленным компрессором через прокладку из пенофола поставили на крышу корпуса. Заодно это должно снизить вибрацию от работающего компрессора.

Рис. 3.6.

Теперь о конденсоре. Конденсор, чтобы не мешать подключению устройств к материнской плате, должен быть не шире 120-мм вентилятора, а по высоте соответствовать двум таким вентиляторам. Крепить испаритель и всасывающую трубку к системе на развальцовке. Соединительные муфты легко проходят в отверстия корпуса. Чтобы не повредить корпус горелкой я, что смог, спаял отдельно от корпуса. Капиллярную трубку смотал в бухту, а последнюю часть пропустил через всасывающую трубку в испаритель.

Испаритель сделан он из половинки серийного кулера Volkano7+. Рис. 3.7.



Рис. 3.7.

В качестве всасывающей применили обычную медную трубку диаметром 10 мм. Чтобы точнее подогнать размеры трубки, пришлось поставить в корпус материнскую плату.

Система собрана, спаяна и опрессована - пора приступать к теплоизоляции. Испаритель изолирован полосой 3-мм пенофола, приклеив его на двусторонний скотч. Рис. 3.8.

Рис. 3.8.

Фреоновой системе для охлаждения процессора до определенной величины нужно время, иначе прилично разогнанный процессор может просто перегреться. Вышеуказанное устройство и обеспечит автоматическое включение компьютера по достижении определенной температуры на испарителе, значение которой можно установить вручную. В нашем случае компрессор работает постоянно, и управлять им не нужно.

И требуется не выключать, а включить компьютер по достижении определенной температуры. Для этого нужно инвертировать выход устройства. У реле есть несколько контактов. Два контакта - контакты катушки электромагнита.

При подаче напряжения на них электромагнит притягивает коромысло, которое и замыкает одну группу контактов, размыкая другую. В нашем случае нам нужны контакты, замкнутые при отключенном питании катушки электромагнита реле. Если включить реле подобным образом, происходит следующее. При включении терморегулятор подает напряжение на реле. Контакты, отвечающие за включение компьютера, размыкаются и остаются разомкнутыми до момента, когда термодатчик зафиксирует температуру, необходимую для включения компьютера.

Рис. 3.9.

Тогда контакты терморегулятора размыкаются, а в реле замыкаются. Конденсатор с сопротивлением нужен для имитации работы кнопки включения компьютера. Работает эта цепь следующим образом. При замыкании контактов Power ON конденсатором в цепи потечет ток зарядки конденсатора - аналог нажатия кнопки Power ON. После зарядки конденсатора ток в цепи прекращается - аналог отпускания кнопки Power ON. Емкость конденсатора должна быть в пределах 200-400 мкФ, сопротивление 15-20 кОм.

Для работы такой автоматики необходим источник питания напряжением 12 вольт. Также для работы фреоновой системы необходим обдув конденсора вентилятором. Поэтому специально для автоматики и работы вентиляторов нужно ставить в корпус отдельный блок питания, выдающий 12 вольт постоянного тока. Назову его блоком питания дежурного режима. К нему и подключаются автоматика и вентиляторы.

Вся электрическая часть поместилась в корпус от Hardcano. На фотографии видно, что электромонтаж не закончен. Справа от терморегулятора расположен выключатель. С его помощью и включается компрессор, да и все остальное. После сборки устанавливаем блок в отсек и подключаем к нему все провода.

Рис. 3.10.

Монтируем все комплектующие в корпус. Под материнскую плату для теплоизоляции поместили кусок листового пенофола. Толщину подобрал такую, чтобы винты, крепящие материнскую плату к шасси, немного сжали этот теплоизолятор. Между платой и пенофолом не должно быть воздушных пузырей, иначе из этого воздуха при работе системы охлаждения на плату может выпасть конденсат и замкнуть контакты платы. Для гарантированного исключения этого неприятного момента плату под прокладкой я промазал слоем технического вазелина.

По отпечатку термопасты примеряем прилегание испарителя к процессору. Испаритель к процессору прижимают с помощью резьбовых шпилек. После этого заканчиваем теплоизоляцию. Осталось самое простое - теплоизоляция трубок.

Берется трубчатый рубафлекс, разрезается вдоль ножницами, одевается на трубки и склеивается. Вот и все готово для заправки системы. Заправляют систему фреоном марки R22 до промерзания всасывающей трубки до входа в компрессор.

Включаю систему. По достижении температуры на испарителе -20 включается сам компьютер. Автоматика отработала успешно, операционная система загружается - все нормально.

Рис. 3.11.

Конфигурация следующая: Рис. 3.11.

· процессор - AMD Athlon 64 3200+;

· материнская плата - DFI Lan Party UT nF4 SLI-D;

· видеокарта - Leadtek PX7800GT;

· память - Digma DDR500;

· жесткий диск - Seagate 160 Gb;

· блок питания - Hiper R type 480 W;

· термопаста - КПТ-8.

Теперь несколько слов о работе системы. Плохой прижим испарителя - легко устраняемый дефект. Можно прямо по месту просверлить отверстия и закрепить все как следует. И если даже при плохом контакте операционная система загружается с частотой процессора 3100 МГц, то, скорее всего, при нормальном охлаждении этот результат увеличится. Теплоизоляция прекрасно справляется со своей задачей. Никаких следов конденсата не было обнаружено.

О шуме. Компрессор работает очень тихо. Если наклониться над ним и прислушаться, то слышен небольшой шелест. Основной шум исходит из открытого корпуса. Видимо, по нагнетающей трубке и через станину компрессора вибрация передается корпусу, и он издает низкочастотный гул. Но потом разобрался, в чем дело. Судя по всему, для комфортной эксплуатации оклеивание корпуса виброшумоизоляцией обязательно.

Неплохо было бы привернуть ручки на верхнюю крышку корпуса. Вес корпуса за счет системы охлаждения увеличился, и передвигать его стало сложно. К тому же взяться не за что.

Также из-за размещения компрессора на верхней крышке корпуса центр тяжести системного блока поднялся. Поэтому теперь даже с разложенными ножками корпус немного неустойчив. Неплохо бы утяжелить нижнюю часть корпуса каким-нибудь балластом. Это поможет и снизить вибрацию корпуса.

Желательно укрепить верхнюю крышку корпуса - виброшумоизолировать Рис. 3.12. и прикрепить компрессор непосредственно к ней. Также необходимо увеличить толщину резиновых прокладок, через которые конденсатор крепится к корпусу, и попробовать сделать амортизаторы между витками конденсора. Все это должно дополнительно снизить шумность системы. Хотя и в таком виде самым шумным компонентом системы является вентилятор видеокарты.



Рис. 3.12.

Если суммировать все вышесказанное, то мы получили удобный, качественный корпус с прекрасной вентиляцией и с возможностью встраивания не только водяной, но и фреоновой системы охлаждения. Можно сказать, мечта оверклокера. Когда смотришь на этот корпус, не оставляет чувство, что перед тобой солидная, добротная и вместе с тем красивая и стильная вещь.

Заключение

Рассмотрев различные системы, охлаждение я пришел к выводу, что можно применять различные системы, приемлемы в той или иной форме.

Азотная система, в которой основой является жидкий азот, что означает его высокую опасность для жизни и здоровья при неправильном обращении. Трудоемкость исполнения, плохо продумана система отвода воды и льда из корпуса. Все эти трудности меркнут перед следующей проблемой. Она, как всегда, банальна - у вас не хватит денег на обслуживание такой системы, вернее, хватит, но вы не захотите их тратить в таких количествах.

Углекислотная система - легче достать или купить. Но минусом остается проблема конденсата.

Система жидкостного охлаждения имеет ряд преимуществ:

· Вода имеет гораздо более высокую теплоемкость.

· Радиатор может находиться где угодно

· Тепло не рассеивается вокруг процессора, а отводится в другую точку, поэтому компоненты системы находящиеся вблизи процессора нагреваются меньше.

· Размеры радиатора ограниченны размерами корпуса.

Минус у водных систем всего один, нарушение герметичности ведет к необратимому повреждению системы.

Воздушная система, при которой кулеры способны охлаждать эффективно и бесшумно и при этом имеют свои плюсы и минусы.

Достоинства:

· Отличная эффективность;

· Совместимость со всеми популярными платформами;

· Возможность эффективно работать с тихими вентиляторами;

· Высокая эффективность в пассивном режиме (для кулера Noctua NH-U12).

Недостатки:

· Не до конца отполированное основание;

· Отсутствие вентилятора в комплекте;

· Зависимость направленности кулера от расположения процессорного разъема на материнских платах для Socket 754/939/940.

Фреоновая система планирует разгон процессора, заставит его работать на 2.8-3ГГц. При цене А64 4000+ (2.6ГГц) в 800-900 долларов, фреонка сразу начинает себя окупать. При этом она будет переходить с процессора на процессор по мере того, как системы будут устаревать и заменяться, то если вложив деньги один раз и покупая изредка младшие в линейке и недорогие модели процессоров, то в ближайшие годы можно иметь самый быстрый компьютер.

охлаждение процессор фреоновый углекислый

Список литературы

1) htt://www.3dnews.ru/cpu/amd-opteron

2) htt://www.setevoi.ru/pguide/2'2005.html

3) htt://www.toms-hardware.ru/cpu/xeon_woodcrest_opteron/

Размещено на Allbest.ru