Кулер для процессора своими руками

Очень тихая и эффективная система водяного охлаждения. Делаем своими руками

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей и автор в награду получает материнскую плату MSI 865PE Neo2-FIS2R.

Прошло больше года с тех пор, как я собрал свою первую законченную систему водяного охлаждения на базе готового комплекта (смотри статью). Месяц спустя (на новой платформе) систему значительно модернизировал – в контур охлаждения включил северный мост и видеокарту, а также заменил процессорный ватерблок. Причём все эти ватерблоки изготовил сам. Несмотря на то, что основные элементы системного блока были достаточно жаркими: процессор Athlon Thoroughbred-B1700+@ 2800+ с напряжением питания ядра 1.85В, разогнанная видеокарта GeForse 4 Ti 4600 и северный мост с элементом Пельтье, система с честью прошла испытание южной летней жарой. Даже при температуре воздуха в комнате 32 градуса температура ядра процессора не превышала 55 градусов.

Когда возникла необходимость во втором компьютере, то собирался он, в основном, из того, что осталось от предыдущих модернизаций. К сожалению, оставшийся корпус – минибашня. Но, поскольку в неё нормальный воздушный кулер не лез никаким боком, то пришлось сделать это.

Всё, казалось бы, ничего, если бы не одно немаловажное обстоятельство – привыкнув единожды к тихому компьютеру с водяным охлаждением, в дальнейшем от этой привычки отказаться просто невозможно. Так и возникло желание: создать тихую и при этом эффективную систему водяного охлаждения.

Почему же всё-таки водяного? Тому есть достаточно причин. Поскольку в любой системе охлаждения оконечным (собственно теплоотводящим) устройством является воздушный радиатор с вентилятором, то шумовые параметры системы определяются величиной и, главное, скоростью воздушного потока, обдувающего рёбра (пластины, штыри и т.д.) радиатора. И чем большую тепловую мощность необходимо отвести при одинаковом уровне шума, тем больший размер радиатора и вентилятора необходим.

Яркий тому пример – кулер Zalman CNPSA-Cu — лучший из доступных (и не только из доступных — он имеет правильную конструкцию): размеры – 109х62х109мм; масса – 770г; вентилятор – 92мм; площадь пластин – 3170 квадратных сантиметров; обороты, уровень шума и тепловое сопротивление в тихом и нормальном режимах соответственно: 1350 и 2400 об/мин; 20 и 25 дБ (при разгоне, кстати, тихий режим недопустим, а 25 и даже 20дБ — это ещё не очень тихо) и 0.27 и 0.2К/Вт. Запомним эти цифры, в дальнейшем они нам пригодятся. И не следует думать, что этот, и ему подобные кулеры, необходимы только для новейших процессоров с тепловыделением до 90 – 100Вт.

У народного Thoroughbred-B 1700+ @ 2800+ при напряжении ядра 1.85В (типичное напряжение при разгоне) тепловыделение очень даже немаленькое.

рис. 1

Кулер с вентилятором 120х120мм трудно себе даже представить, и вероятно, такой и не появится. Что же касается кулеров на тепловых трубах – то здесь та же беда: они хотя и эффективнее чисто воздушных (ненамного, процентов эдак на 15 – 20), но требования к радиатору и вентилятору для них те же. Итак, из всего многообразия кулеров остаётся один – кулер не базе водяного (жидкостного) охлаждения – ватеркулер.

Чем же оно (водяное охлаждение) так хорошо:

  • оно позволяет отвести достаточное количество теплоты от всех наиболее в этом нуждающихся элементов и не просто отвести, а за пределы корпуса;
  • оно принципиально гибкое: даже при использовании покупного комплекта, мы имеем достаточное количество вариантов установки в конкретный корпус;
  • главное: практически все элементы системы можно изготовить своими руками, а это и спортивно, и, при положительном исходе, позволит получить огромное моральное удовлетворение;
  • и, наконец, самое главное: размеры радиатора практически неограничены, что позволяет использовать вентилятор больших размеров на предельно низких оборотах – залог минимального шума.

Теперь перехожу к той части статьи, где приводятся описания реальных конструкций и способов их изготовления. Себе я поставил цель – максимально подробно рассказать обо всём: а вдруг у кого-нибудь возникнет желание сотворить нечто подобное. При этом возникла одна трудность – для доходчивого изложения собственно процессов изготовления элементов необходимо писать так, как принято в технологических инструкциях, а это сделало бы статью абсолютно нечитабельной. Поэтому описательная часть статьи большинству читающих покажется эдаким стилистическим уродцем (что есть, то есть – самому не нравится), но всё же советую — набраться терпения и дочитать до конца.

1. Ватерблоки

Процессорный ватерблок

Он, пожалуй, самый главный в системе. Потому что:

  • на его долю приходится максимум выделяемой теплоты;
  • у него самая маленькая площадь контактирования с тепловыделяющим элементом;
  • конструктивно он достаточно сложен и наиболее трудоёмок при изготовлении (как правило, это фрезерованные конструкции из алюминия или меди с непростой герметизацией).

Но не всё так безнадёжно. Попробуем осмысленно подойти к разработке процессорного ватерблока, но не абстрактного (или идеализированного), а такого, который можно изготовить своими руками. Для этого сам процесс разработки разобьем на этапы:

Этап первый: выбор материала.

Здесь, я думаю, вариантов нет – это медь, причём медь листовая: это и не очень дорого, это эффективно, и, наконец, сборку можно вести самым доступным способом – пайкой.

Второй этап: выбор размеров.

Для минимизации теплового сопротивления основания его размер не имеет смысла делать больше чем 70х70мм, а толщину более 4 – 5 мм.

Этап третий: выбор внутренней конструкции, удовлетворяющей ряду основополагающих требований:

  1. поскольку теплообмен происходит в тонком пограничном слое жидкости (толщина не более 1мм), то эффективная площадь контактирования жидкости с внутренней конструкцией ватерблока должна быть достаточно большой;
  2. геометрия этой конструкции должна быть такой, чтобы к любой её точке подводимая извне теплота приходила с наименьшими потерями;
  3. жидкость должна эффективно омывать все элементы конструкции;
  4. общее гидравлическое сопротивление ватерблока должно быть небольшим.

Какие же наиболее распространённые конструкции мы имеем на сей момент:

  • фрезерованные в толстом металле каналы различных форм змейки, спирали и т.д.;
  • различной формы выступы и стержни на толстом основании.

Чем же нехороши фрезерованные каналы? А тем, что они имеют достаточно большую длину и сечение, что противоречит пунктам требований 1 и 4. Чем плохи выступы и стержни – не выполняются пункты 1 и 3.

Ватерблоки от известных производителей имеют эффективно работающие патентованные структуры и, если это не рекламные уловки, то подробнее узнать, а тем более воспроизвести подобное, не представляется возможным.

Итак, попытаемся изготовить ватерблок, конструкция которого соответствует предъявленным требованиям. Сразу предупреждаю, в статье вы не найдёте чертежей – их не было и при изготовлении, но для лучшего понимания того, что происходило при реальном изготовлении элементов системы, приведу достаточное количество фотографий и пояснений.

Конструкция и внешний вид.

рис. 2
рис. 3

Основание представляет собой П-образную деталь из меди толщиной 2мм и имеет размеры 64х64 мм. Рабочая структура представляет собой два слоя медных тонкостенных трубок, имеющих внутренний диаметр 2мм и длину 35мм. Всего трубок тридцать две. Крышка из миллиметровой латуни находится на расстоянии одного миллиметра от верхнего слоя трубок. Входной и выходной патрубки изготовлены из медной трубки диаметром 8мм. Толщина основания увеличена до 4мм напайкой дополнительной медной пластины толщиной 2мм.

Сборку производим следующим образом (аналогично собираем ватерблоки видеокарты и северного моста):

  • трубки, внутреннюю поверхность основания предварительно облуживаем припоем ПОС-61 (если мощности паяльника не хватит, то перед облуживанием прогреваем детали до температуры 80 – 90 градусов);
  • трубки, в соответствии с рис. 3 укладываем на основание;
  • эту промежуточную сборку помещаем на печь (размер плиты 50х50мм, мощность 80 – 100Вт: можно использовать старый утюг с терморегулятором, имеющий температуру башмака 180 — 200 градусов);
    рис.4
  • печь разогреваем до температуры 180 – 200 градусов, по мере расплавления припоя добавляем небольшие порции пастообразного флюса (перед этим необходимо выставить поверхность плиты горизонтально, иначе конструкция после расплавления припоя поплывёт);
  • выключаем печь, даём конструкции остыть;
  • тщательно любым растворителем отмываем остатки флюса;
  • облуживаем места будущих швов на основании крышке и патрубках, удаляем остатки флюса;
  • собираем конструкцию в целом и опять помещаем на печь (в процессе расплавления припоя внимательно следим за состоянием швов: если где-то есть непропаи, то добавляем небольшими порциями припой и флюс – на кончике спички);
  • выключаем печь и после остывания промываем внутреннюю полость ватерблока любым растворителем.

Ватерблок собран, теперь необходимо внимательно просматриваем швы и проверяем их на герметичность.

Осталось проверить конструкцию на соответствие пунктам требований:

  • пункт 1 выполнен: площадь контактирующей с жидкостью поверхности около100 квадратных сантиметров и практически весь внутренний объём ватерблока состоит из пограничного слоя;
  • пункт 2 выполнен: тепловое сопротивление для подводимой теплоты незначительно – два яруса спаянных медных трубок составляют практически монолит с основанием (площадь около 20 квадратных сантиметров, что с лихвой компенсирует меньшую, чем у меди теплопроводность припоя);
  • пункт 3 выполнен: трапецеидальное расположение пакета трубок, и диагональное расположение патрубков выравнивают линии тока жидкости;
  • пункт 4 выполнен: сечение рабочей области превышает 100 квадратных миллиметров, сечение шланга с внутренним диаметром 6мм – 28 квадратных миллиметров, шланга диаметром 8мм – 50.

Ватерблок видеокарты

Речь пойдёт о ватерблоках для видеокарт среднего класса, потому, что для видеокарт высшего класса подойдёт процессорный с боковым расположением патрубков.

Итак, уровень мощности графического процессора приблизительно в два раза меньше, чем у главного: 25 – 35Вт. Площадь теплового контакта в несколько раз больше. Поэтому особых проблем в отборе теплоты нет. Единственный нюанс – в вертикальных системных блоках расположение видеокарт таково, что основание ватерблока оказывается вверху, а это при реальных небольших скоростях тока жидкости может привести к образованию воздушной пробки как раз в зоне отбора теплоты. Поэтому на внутреннюю поверхность основания необходимо напаять медную деталь толщиной 3 – 5мм с более или менее развитой поверхностью.

рис. 5

рис. 6

Ватерблоки северного моста

Здесь проблем никаких. Отобрать 5 – 10Вт может любая медная (или имеющая медное основание) коробочка.

рис. 7
рис. 8

2. Радиатор

Это, пожалуй, единственный элемент, не считая помпы и шлангов, который практически всегда берётся готовым. Либо специализированный фирменный (лично я никогда не встречал в Краснодарских компьютерных салонах продающихся отдельно элементов систем жидкостного охлаждения), либо какое-нибудь холодильно-компрессорное или автомобильное чудо, имеющее к тому же запредельную стоимость и непомерно большие размеры. Конструкции типа: медный змеевик в аквариуме изначально отметаются.

Итак, широко распространённое мнение: изготовить своими руками малогабаритный и, к тому же, эффективный радиатор просто невозможно. Попытаемся опровергнуть это заблуждение.

В обычном понимании радиатор (типа радиатора автомобильной печки) собственными руками изготовить невозможно. Действительно, так оно и есть на самом деле. Штампованные пластины, тянутый профиль, групповая пайка в защитной газовой среде и т.д. Но ведь свет клином не сошёлся именно на такой конструкции. Какую же конструкцию можно изготовить своими руками?

Общие требования, вытекающие из того, что радиатор, как оконечное устройство в системе охлаждения должен утилизировать всю собранную с элементов тепловую мощность:

  • общий уровень тепловой мощности не менее 120 – 135Вт: 80 – 90Вт процессорных; 25 – 35 графического процессора, 5 – 10 северного моста и порядка 10Вт выделяемых в охлаждающую жидкость помпой;
  • конструкция должна быть такой, чтобы без проблем размещалась в минибашне и не выступала за её габариты.

Заготовку деталей и сбоку будем производить в следующем порядке:

  • облуживаем легкоплавким припоем (в нашем случае сплавом Розе) четыре тонкостенные медные трубки с внутренним диаметром 3мм, длиной 160 – 170мм и готовим три мотка по шесть метров отожженного на любом открытом огне медного обмоточного провода диаметром 1,2мм;
    рис. 9
  • изготавливаем из любого прочного листового материала толщиной 4мм оправку шириной 45 – 50мм, длиной около 200мм, запиливаем продольные кромки до радиуса 2мм, сверлим два технологических отверстия для фиксации концов проволоки, зажимаем оправку в тисках, заводим конец проволоки к ближнее к тискам технологическое отверстие и с большим натяжением наматываем её виток к витку, пропуская проволоку через сложенный пополам кусочек мелкой наждачной бумаги на текстильной основе (одновременно происходит зачистка и выпрямление проволоки);
    рис. 10
  • вышеописанную операцию повторяем троекратно, в результате имеем три плоские спирали;
    рис. 11
  • производим на ровной поверхности стола сборку трубок и спиралей, затем за крайние трубки с помощью тонкой проволоки растягиваем конструкцию внутри рамки из реек с внутренним размером примерно 250х250мм (сей ответственный момент остался, к сожалению, незадокументированным);
  • пайку производим сплавом Розе (сначала центральные трубки, затем боковые), используя низкотемпературный флюс (например, четырёхпроцентный водный раствор гидразина солянокислого) термопистолетом с плоской самодельной насадкой;
    рис. 12
  • из десятимиллиметровой медной трубки делаем входной и выходной коллекторы, термопистолетом припаиваем их уже припоем ПОС-61, а затем тем же припоем припаиваем патрубки.

рис. 13

Итак, что же мы имеем:

  • рабочая поверхность радиатора (решётка) для охлаждающего воздушного потока – около 600 квадратных сантиметров (соответствует обычному игольчатому радиатору с числом игл – 600. диаметром – 1.2мм, длиной 20мм и основанием с идеальной теплопроводностью), для воды – чуть больше 50;
  • так как на каждую иглу приходится примерно 0.15 – 0.17Вт тепловой мощности, то вся поверхность радиатора имеет примерно равную температуру и работает одинаково эффективно;
  • благодаря большой площади контакта теплота из рабочей жидкости передаётся решётке практически без потерь;
  • суммарное сечение жидкостного канала составляет 36 квадратных миллиметров, что в точности соответствует сечению шланга с внутренним диаметром 6мм.

По большому счёту и поверхность решётки, и сечение жидкостного канала маловаты, но так даже интересней – что есть, то и будем пользовать. Вентилятор размером 120х120мм с резисторным регулятором оборотов перекочевал с боковой стенки. Решётка и пылевой фильтр остались на своём месте. Лично я предпочитаю вентилятор Thermaltake TT 12025A-1B1S: — и стоит всего около100р, и предельно тихий на пониженных оборотах.

3. Помпа, расширительный бачок и шланг

Выбор этих элементов системы простой: достаточно обеспечить в системе (с учётом перепада высот порядка 0.4 — 0.5м, внутреннем диаметре шланга 6 – 8мм и имеющемся в реальной конструкции гидравлическом сопротивлении) скорость циркуляции рабочей жидкости 1 – 2л/мин.

Итак, что же есть в наличии.

  • Китайская двухсотрублёвая аквариумная помпа LifeTech: производительность 360л/мин; максимальная высота столба воды 0.5м; напряжение питания 230В и потребляемая мощность 7.5 – 8.5Вт. Параметры на грани фола.
  • Поливинилхлоридный шланг с внутренним диаметром 6мм – лучше бы силиконовый с внутренним диаметром 8мм.
  • Расширительный бачок – пластиковая банка из-под чая объёмом примерно 0.7л с плотно закрывающейся винтовой крышкой. Устраивает вполне.

Проходные патрубки для шлангов и провода питания делаем из отрезков медной или латунной трубки подходящего диаметра или как-то иначе (в моей конструкции они сделаны из байонетных приборных коаксиальных переходов гнездо – гнездо). Для минимизации шума помпы и вибрации помпу подвешиваем на выходном шланге и сетевом проводе. Заливную пробку, при использовании банки с закручивающейся крышкой, делать не имеет смысла.

рис. 14
5. Сборка системы

Первым делом удаляем ненужные теперь кулеры видеокарты, северного моста и бловер видеокарты.

рис. 15

Устанавливаем на видеоплату и с помощью прижимной профильной планки закрепляем ватерблок.

рис. 16

Снимаем верхнюю крышку системного блока, вырезаем в ней квадратное отверстие 130х130мм на её внутренней поверхности закрепляем радиатор.

рис. 17

Ставим крышку на своё место.

рис. 18

Устанавливаем на свои места ватерблоки процессора и северного моста, собираем и заправляем дистиллированной водой систему, производим контрольное включение и смотрим температуру ядра процессора (пока без вентилятора, благо тепловая инерция позволяет проделывать это в течение 5 – 10 минут). Система работает.

Снимаем с боковой стенки и с помощью пористых прокладок треугольной формы и двухстороннего эластичного скотча приклеиваем вентилятор прямо к решётке вентилятора.

рис. 19

Теперь осталось установить рабочее реле помпы. Располагаем его внутри блока питания. Реле можно использовать любое, способное коммутировать напряжение 220В и ток 50 -100мА, рабочее напряжение в пределах имеющихся внутри блока питания напряжений: от 3.3 и до 24В (как относительно общего провода, так и подвешенные в любых комбинациях).

Устанавливаем на место блок питания.

рис. 20

Закрываем декоративной решёткой отверстие в верхней крышке, устанавливаем на место боковую крышку, отходим на пару метров и любуемся творением своих рук.

рис. 21
6.Тестирование системы и оценка полезности проделанной работы

Температура окружающего воздуха плюс 23 градуса. Система находится в состоянии термодинамического равновесия (момент времени – примерно 30 минут после включения). Температура ядра процессора 48 градусов. Обороты вентилятора около 700 об/мин – минимальная скорость (напряжение около пяти вольт). Тестировать будем реальный закрытый компьютер.

Состав:

  • корпус – минибашня с блоком питания 300Вт;
  • системная плата – Soltek 75DRV5 KT333;
  • процессор – Thoroughbred-B 1700+@2400+: FSB 166Мгц, к=12, напряжение ядра 1,725В, минимальная мощность 69Вт, максимальная (при стопроцентной загрузке) 76Вт;
  • термоинтерфейс – КПТ-8;
  • память – 512MB PC 2700 Samsung: FSB166Мгц, режим работы синхронный;
  • видеокарта – ASUSTeK V8420TD: GeForse 4 Ti 4200 250/445@300/540;
  • жёсткий диск, комбопривод, звуковая и сетевая карты.

Первым делом, проверяем отзывчивость системы охлаждения на изменение оборотов вентилятора: выставляем максимальные обороты (12В, 2000об/мин), ждем 10 минут – температура падает всего на один градус – весьма симптоматично: эффективность радиатора является слабым звеном в системе. Этого и следовало ожидать, достаточно сопоставить геометрические параметры нашего радиатора с радиатором кулера Zalman CNPS-7000A-Cu. Но не стоит отчаиваться, радиатор – радиатором, а как себя поведёт система в целом? Ведь кроме процессора охлаждаются ещё и графический процессор, северный мост, да и помпа примерно 8Вт тепловой мощности подбрасывает в систему.

Общее тепловое тестирование будем проводить (как обычно) Сандрой 2004. Запускаем Burn – 30 циклов арифметического и мультимедийного теста со стопроцентной загрузкой процессора (загрузка графического процессора – дополнительные несколько ватт на фоне общей тепловой мощности в системе — около 120Вт, роли не играет). После десятого цикла температуры остаются неизменными до конца теста;

рис. 22, где: оранжевая линия температура ядра, красная – температура процессорного ватерблока.

Итак, проанализируем полученные результаты. Температура перегрева над температурой окружающей среды — 30 градусов, т.е. общее тепловое сопротивление системы составило 0.25К/Вт. Плохо это или хорошо? Конечно же, хорошо. Сравним его с тепловым сопротивлением упомянутого выше Zalmanа в нормальном режиме работы вентилятора – 0.2 и 0.27К/Вт в тихом режиме. Казалось бы хуже, чем у Zalmanа в нормальном режиме, но к его тепловым сопротивлениям нужно добавить, по крайней мере, ещё 0.1К/Вт процессора и термоинтерфейса.

Наша система имеет недостаточно мощную помпу, шланги малого сечения и не очень эффективный, вследствие малого размера решётки и меньшего, чем нужно сечения жидкостных каналов, радиатор. Вентилятор работает на скорости 700об/мин. И при всём при этом оказывается эффективней самого крутого воздушного кулера.

Теперь о самом главном – о шуме. Впервые, со времен компьютеров на процессорах 486i, компьютер стал действительно очень тихим. Напомню, что в системном блоке всего один вентилятор, второй, в блоке питания, работает от пяти вольт и его шум запредельно низкий. Теперь главным источником шума, хотя и очень слабого, стал, как и в старые времена, чирикающий при позиционировании головок винчестер.

Но это ещё не всё – видеокарта с родными частотами 250/445Мгц, разгоняемая при воздушном охлаждении и только при использовании дополнительного бловера до частот 270/540Мгц, теперь спокойно взяла рубеж 300/540Мгц.

7. Выводы и рекомендации

Всё получилось, в общем, так, как и было задумано. Но систему можно сделать ещё более эффективной и снизить температуру градусов эдак на пять. Для этого необходимо:

  • использовать более мощную помпу (700 – 1000л/мин с высотой рабочего столба воды не менее 0.8м);
  • использовать шланг с внутренним сечением 8 квадратных миллиметров;
  • для радиатора использовать трубки с внутренним диаметром 4,5мм – такие продаются в магазинах, торгующих комплектующими для холодильных агрегатов;
  • и, если уж очень захочется, то радиатор можно сделать размером с верхнюю крышку;
  • пылевой фильтр на боковой стенке теперь не ограничен ни в форме, ни в размерах.

И, наконец, для любителей считать деньги: помпа, плюс вентилятор, плюс медные трубки, плюс обмоточный провод — всё это меньше четырёхсот рублей. Плюс к этому — неделю или две (это уж как получится) работы по вечерам.

Анатолий Лысенко aka Haggard. Краснодар

Водяное охлаждение своими руками: теория и практика

В этой статье я постараюсь рассказать о своей попытке изготовить систему водяного охлаждения для процессора в домашних условиях. При этом опишу основные моменты и технические тонкости на примере собственного опыта. Если вам интересно подробное иллюстрированное руководство по изготовлению, сборке и установке такой системы, то добро пожаловать под кат.
Трафик, много картинок! Видео процесса изготовления в самом низу.
Мысль о создании более эффективного охлаждения домашнего компьютера у меня зародилась в процессе поиска способа повысить производительность своего компьютера с помощью «разгона» процессора. Разогнанный процессор потребляет в полтора раза больше мощности и соответственно греется. Главный ограничитель покупки готовой – цена, покупка в магазине готовой системы водяного охлаждения вряд ли обойдется дешевле ста долларов. Да и в обзорах бюджетные системы жидкостного охлаждения не особо хвалят. Так было решено сделать простейшую СВО самостоятельно и с минимальными затратами.

Теория и сборка

Основные детали

  • Водоблок (или теплообменник)
  • Центробежный водяной насос (помпа) мощностью 600 литров/ч.
  • Радиатор охлаждения (автомобильный)
  • Расширительный резервуар под теплоноситель (воду)
  • Шланги 10-12 мм;
  • Вентиляторы диаметром 120мм (4 штуки)
  • Источник питания для вентиляторов
  • Расходные материалы

Водоблок

Основная задача водорблока это быстро забрать у процессора тепло и передать его теплоносителю. Для данных целей наиболее подходит медь. Возможно изготовление теплообменника и из алюминия, но его теплопроводность (230Вт/(м*К)) вдвое меньше меди (395,4 Вт/(м*К)). Также немаловажно устройство водоблока (или теплообменника). Устройство теплообменника представляет собой один или несколько непрерывных каналов, проходящих через весь внутренний объем водоблока. При этом важно максимально увеличить поверхность соприкосновения с водой и избежать застоев воды. Для увеличения поверхности обычно используют частые надрезы на стенках водоблока или устанавливают мелкие игольчатые радиаторы.





Я не пытался сделать что-то сложное, поэтому начал делать простую ёмкость для воды с двумя отверстиями для трубок. За основу был взят латунный соединитель для труб, а основанием стала медная пластина толщиной 2 миллиметра. Сверху в такую же пластину вставляются две медные трубки диаметра шланга. Всё запаивается оловянно-свинцовым припоем. Делая водоблок побольше я сначала не задумывался о его весе. В собранном виде со шлангами и водой на материнской плате будет висеть более 300 грамм, и для облегчения пришлось использовать дополнительные крепления для шлангов.

  • Материал: медь, латунь
  • Диаметр штуцеров: 10 мм
  • Пайка: Оловянно-свинцовый припой
  • Способ крепления: винтами к креплению магазинного кулера, шланги крепятся хомутами
  • Цена: около 100 рублей

Выпиливание и пайка














Помпа

Помпы бывают внешние или погружные. Первая лишь пропускает ее через себя, а вторая ее выталкивает, будучи в нее погружена. Здесь использована погружная, помещается в ёмкость с водой. Внешнюю найти не удалось, искал в зоомагазинах, а там только погружные аквариумные помпы. Мощность от 200 до 1400 литров в час цена от 500 до 2000 рублей. Питается от розетки, мощность от 4 до 20 ватт. На твёрдой поверхности помпа сильно шумит, а на поролоне шум незначителен. В качестве резервуара для воды использовалась банка, вмещающая в себя помпу. Для присоединения силиконовых шлангов были использованы стальные хомуты на винтах. Для лёгкого надевания и снятия шлангов можно использовать смазку без запаха.


  • Максимальная производительность — 650 л/ч.
  • Высота подъема воды – 80 см
  • Напряжение – 220В
  • Мощность – 6 Вт
  • Цена — 580 рублей

Радиатор

Насколько качественным будет радиатор, во многом определит эффективность всей системы водяного охлаждения. Тут использован автомобильный радиаторсистемы отопления (печка) от девятки, куплен старый на барахолке за 100 рублей. К сожалению, интервал между пластинами в нём оказался меньше миллиметра, поэтому пришлось вручную раздвигать и сжимать пластины по нескольку штук, чтобы слабые китайские вентиляторы смогли продуть его насквозь.

  • Материал трубок: медь
  • Материал ребер: алюминий
  • Размер: 35х20х5 см
  • Диаметр штуцеров: 14 мм
  • Цена: 100 рублей

Обдув

Обдувается радиатор двумя парами 12 см вентиляторами спереди и сзади. Запитать 4 вентилятора от системного блока во время проверки не представилось возможным, поэтому пришлось собрать простой блок питания на 12 вольт. Вентиляторы были соединены параллельно, и подключены с учётом полярности. Это важно, иначе с большой вероятностью вентилятор можно испортить. У кулера 3 провода: черный (земля), красный (+12В) и желтый (значение скорости).



  • Материал: китайский пластик
  • Диаметр: 12 см
  • Напряжение: 12 В
  • Ток: 0.15 А
  • Цена: 80*4 рублей

Хозяйке на заметку

Цель снижения шума я не ставил из-за стоимости вентиляторов. Так вентилятор за 100 рублей изготовлен из чёрного пластика и потребляет 150 миллиампер тока. Именно такие я использовал для обдува радиатора, дует слабо, зато дешёвый. Уже за 200-300 рублей можно найти намного более мощные и красивые модели с потреблением 300-600 миллиампер, но на максимальных оборотах они шумные. Это решается силиконовыми прокладками и антивибрационными креплениями, но для меня решающее значение играла минимальная стоимость.

Блок питания

Если готового под рукой нет, можно собрать простейший из подручных материалов и микросхемы, которая стоит меньше 100 рублей. Для 4 вентиляторов необходим ток 0,6 А и немного про запас. Микросхема даёт примерно 1 ампер при напряжении от 9 до 15 вольт в зависимости от модели. Можно использовать любую модель, выставляя 12 вольт переменным резистором.


  • Инструменты и паяльник
  • Радиодетали
  • Микросхема
  • Провода и изоляция
  • Цена: 100 рублей

Установка и проверка

Аппаратная часть

  • Процессор: Intel Core i7 960 3.2 ГГц / 4.3 ГГц
  • Системная плата: ASUS Rampage 3 formula
  • Блок питания: OCZ ZX1250W
  • Термопаста: АЛ-СИЛ 3

Программное обеспечение

  • Windows 7 x64 SP1
  • Prime 95
  • RealTemp 3.69
  • Cpu-z 1.58



Особо долго тестировать не пришлось, т.к. результаты не приближались даже к возможностям воздушного кулера. Радиатор СВО обдувался пока только двумя китайскими вентиляторами из 4х возможных и ещё не были раздвинуты шире пластины для лучшего продува. Так в режиме экономии энергии и нулевой загрузке температура процессора на воздухе примерно 42 градуса, а на самодельной СВО 57 градусов. Запуск теста prime95 на 4 потока (50% загрузка) прогревает до 65 градусов на воздухе и до 100 градусов за 30 секунд на СВО. При разгоне результаты ещё хуже.
Была предпринята попытка сделать новый водоблок с более тонкой (0,5 мм) медной пластиной основания и почти втрое более вместительный внутри, правда из тех же материалов (медь + латунь). В радиаторе раздвинуты пластины для лучшего продува и добавлено ещё два вентилятора, теперь их 4 штуки. В этот раз в режиме экономии энергии и нулевой загрузке температура процессора на воздухе примерно 42 градуса, а на самодельной СВО примерно 55 градусов. Запуск теста prime95 на 4 потока (50% загрузка) прогревает до 65 градусов на воздухе и до 83 градусов на СВО. Но при этом вода в контуре начинает довольно быстро нагреваться и уже через 5-7 минут температура процессора достигает 96 градусов. Это показания без разгона.



Собирать СВО было, конечно интересно, но применить её для охлаждения современного процессора не удалось. В старых компьютерах отлично справляется штатный кулер. Может быть я подобрал некачественные материалы или неправильно изготавливал водоблок, но собрать СВО менее, чем за 1000 рублей в домашних условиях мне не представляется возможным. Почитав обзоры бюджетных готовых СВО, имеющихся в магазинах я не надеялся, что моя самоделка будет лучше хорошего воздушного кулера. Для себя сделал вывод, что не стоит экономить в будущем на комплектующих для СВО. Когда решусь покупать СВО для разгона, однозначно буду собирать её сам из отдельных деталей.

Надеюсь, читать и смотреть было интересно. Хотелось бы узнать мнение бывалых, в чём были ошибки и что можно улучшить.

Видеоролик

Статьи на хабре по теме

Системы охлаждения — от радиатора до жидкого азота! Часть 1
Системы охлаждения — от радиатора до жидкого азота! Часть 2
Сборка компьютера с водяным охлаждением
UPD: Небольшой FAQ по водяному охлаждению Спасибо юзеру polym0rph

Ghostgkd777 ›
Блог ›
СВО своими руками

Всех приветствую!

Разбирал завалы на ноуте и нашел фотки 6 летней давности, где я запечатлел процесс создания самодельной системы водяного охлаждения (СВО) компьютера.

Ну начнем по порядку. Вероятно, у многих возникнет вопрос: «Анафига?»
Отвечу сразу.

Предистория

Была приобретена в свое время за кругленькую сумму денег топовая модель процессора Intel Core 2 Quad 2.83GHz/12MB L2/1333MHz /LGA775, коий и по сих пор радует своей производительностью.

Так-же установлен винт WD 1GB/32MB/Black/SATA2, 4GB DDR2 800MHz (Up to 1300MGz) с самодельным радиатором, топовая видеокарта Saphire ATI HD6870 тогда недавно появившаяся топовая модель с поддержкой DX11.

Так-же уже была приобретена игровая материнская плата ASUS R.O.G. series X35-chip 2xPCIEx16 с рассчетом на установку второй видеокарты и сборки Crossfier или SLI. Чуть позже была докуплена вторая карточка, но не аналогичная Saphire ATI HD6870 и даже не другая модель «Красного семейства», а решено было подружить двух непримиримых соперников ATI и NVidia, приобрел ASUS GeForce GT9600 исключительно для поддержки фирменной технологии «Зеленого лагеря» — PhysX.

Для тех, кто не вполне понимает, зачем это — технология PhysX дает поддержку максимально приближенной к реальности физики движения и взаимодействия мелких объектов в игровой графике, как то: пыль в лучах света, листва на ветру, разлетающиеся осколки и т.п.

Вот демонстрация эффекта технологии PhysX в водной среде:

В любимой мной когда-то игре Sacred 2

B Borderlands 2

В Batman: Arkham Origins

Ну и много где еще — можно найти в тырнете.

Почему тогда не поставить видеокарту «зеленого лагеря» ? — конкуренты из «красного лагеря» при равной мощи стоят, как правило, дешевле или имеют бОльшую мощь при равных ценах. Нехватает лишь такой мелочи, как физика) Под физику можно взять карточку весьма дешевую. Основное требование к ней — это наличие более-менее производительного GPU. Наличие «широкой» шины и быстрой и большой памяти не нужно! А такие видеокарточки стоят совсем немного.

Монстр Saphire ATI HD6870 с референсной системой охлаждения занимал ооочень много пространства в корпусе, имел высокопроизводительную и как следствие громкую турбину, откровенно дешевая ASUS GeForce GT9600 имела плохонький радиатор и убогенький кулер на нем, вследствии чего высокопроизводительный GPU нагревался до температур порядка 87-96 градусов! Не порядок!

К этому всему я добавим еще и процессор, разогнанный со штатных 2,83GHz до 3,6GHz. Тепла и шума было моооре. Такую систему я собрал с запасом на 5-6лет, пока я учился в институте (заочник, оплачивал из своего кармана, потому и брал с запасом — денег во время учебы на комп не будет), чтобы она обеспечивала комфортную графику всех игр с разрешением до FullHD и максимальных параметрах графики — идти на компромисс не привык))

Разогнанное железо, высокопроизводительная видеосистема выделяли много тепла. А тепло у нас не берется ниоткуда. Оно берется из сети! Мощности одного БП 450Вт было недостаточным и был установлен второй БП на 350Вт, распределена нагрузка между ними. Почему не купить один новый мощный БП? — а вы посмотрите на них цены… market.yandex.ru/model.xm…odelid=6199502&hid=857707 В то время они стоили в районе 5-7тыс.

Мирился попервости с шумом, открывал балкон — системник охлаждался свежим морозным воздухом, но с наступлением лета ситуация резко осложнилась. Комп попросту стал перегреваться!

Нужно было что-то решать. Начал копать интернеты в поисках способов отвода тепла. Тем временем оборудовал системник дополнительными кулерами для максимального отвода тепла из коробки.

На тот момент в системнике чудом уживались 12 (!) кулеров! Среди которых 2 — блоки питания, 1 — процессор, 1 — охлаждение системы питания процессора, 2 — видеокарты и 6 штук обеспечивали вентиляцию ящика.

Надо-ли говорить о том, какой вой был от этого монстра!

Проштудировав инет, выбран был путь самурая наиболее доступный для дома вид высокопроизводительного охлаждения — это СВО. Купить такое в Екб-то проблема, я не говорю о нашем захолустье. Да и стоят такие системы ой как не дешего. Ну и в конце концов! Наши руки не для скуки!

Так было принято решение о самостоятельном создании системы водяного охлаждения для домашнего компьютера.

Сразу прошу прощения за ужасное качество фото — был тогда только телефон и телефон был древний)

Вот так выглядел системный блок перед модернизацией. Видеокарта сначала была одна.

Места под второй БП нету((

В первой версии был установлен один водоблок на ЦП. Вся система представляла из себя герметичную систему из прозрачных шлангов, переделанного аквариумного насоса, водоблока процессора, радиатора охлаждения с двумя 120мм вентиляторами, запитанными от 5В для минимизации шума, расширительного бачка с датчиком давления и циркуляции потока ну и схемы защиты от протечек и прекращения циркуляции ОЖ.

Водоблок процессора

Был изготовлен с нуля. Основание — теплосъемник вырезано из толстого куска электротехнической меди (~4мм толщиной). Из тонкой листовой меди (0,4мм) вырезал 120 пластин теплообменной камеры, проложил их электрокартоном, стянул вместе, залудил одну плоскость и припаял к основанию. После удаления электрокартона получили основание с радиатором отвода тепла из 120 пластинок.

Водоблок процессора

Рубашку изготовил из попавшего под руку куска толстого пластика. Верх — медная пластинка 1мм с припаянными на нее медными-же штуцерами.

Сверху устанавливаем Х-образную пластину из железа 1мм с отверстиями под крепежные шпильки вместо штатных защелок крепления радиатора и стягиваем весь «бутерброд» на герметике четырьмя винтами.

Радиатор охлаждения ОЖ

Был изготовлен из медного радиатора печки Газели. Но как есть он был слишком громоздкий, а я поставил себе цель уместить всю СВО в корпус системного блока чтоб наружу ничего не торчало. Системник — обычный MidiTower.

Потому вооружаемся ножевкой по металлу и безжалостно кромсаем радиатор по размеру системника!

Это как скульптор отрезает от камня все лишнее 😉

Пока радиатор вскрыт, меняем штуцера на меньшего диаметра, чтоб оделась наша трубочка. Так-же не забываем поставить водонепроницаемую перегородку посередине между штуцерами, дабы ОЖ проходила через радиатор, а не тупо из штуцера в штуцер. Из листовой меди вырезаем и припаиваем недостающие стенки.

Теперь немаловажный момент. Ребра радиатора расположены уж очень часто и продуть их компьютерным кулерам, да еще и на пониженном питании будет нереально. Потому вооружаемся отверткой, ножницами и крайне аккуратно сжимаем пластины радиаторов между собой, увеличивая просвет.

Разница налицо!

Обязательно проверяем на герметичность. С первого раза собрать герметично практически нереально. Потому ищем дырки и как-следует пропаиваем. Если место недоступно, то допустимо пролить герметиком. Проверять на герметичность следует после того, как раздвинули пластины т.к. тут очень высока вероятность повредить каналы радиатора (я проткнул в 2-ух местах).

После устранения дырок будем считать наш радиатор готовым к эксплуатации.

Доработка насоса

Были приобретены парочка насосов (~10$ за штуку) т.к. при поломке насоса компьютер будет невозможно эксплуатировать.

Суть доработки заключается в уменьшении шума крыльчатки и установке новых штуцеров.

Крыльчатка имеет некоторый ход относительно магнита ротора для уменьшения гидроудара. Но это создает лишний шум, потому крыльчатка была намертво приклеена к магниту на силикон. Так-же из силикона изготовлены 2 шайбы миллиметровой толщины на концы оси для смягчения продольных ударов.

Штуцеры новые были вклеены на эпоксидку.

Готовый насос

Следует добавить, что для уменьшения передачи вибраций от насоса на корпус системного блока, насос был установлен на пружинную подвеску на кусок оргстекла, а оно в свою очередь тоже на пружинах к железу системника. Фото этого узла нет, извините.

Расширительный бачек

Сделан из подходящей пластиковой емкости. Можно хоть из стеклянной банки, хоть из куска канализационной трубы с заглушенными концами — тут кто на что горазд. Мой был плоский и широкий для того, чтоб поместиться внизу системника и не мешать установленным платам шины PCI.

Устнавливаем 2 штуцера, делаем перегородку, оставив небольшую щель — это для лучшего отделения воздушных пузыриков из воды.

В качестве датчика потока был выбран миниатюрный компьютерный трехпроводной кулер. На фото не удачное его положение. Располагать следует лопастями непосредственно перед штуцерами, чтоб тот начал вращаться.

Сигнал с датчика Холла снимается желтым проводом и идет на плату контроля циркуляции охлаждающей жидкости.

В качестве защиты от протечек был выбран вариант создания слегка пониженного давления в системе — чтобы не раздавило мягкие трубки системы, но в то-же время при образовании протечки не жидкость польется из системы, а воздух попадет в систему.

Датчик давления был создан из латекса, установлен на крышке расширительного бачка.

В крышке прорезаем отверстие меньшее на 10мм, чем диаметр латексной мембраны, клеим мембрану поверх, к ней приклеиваем небольшую контактную площадку с припаянным к ней проводком. Поверх устанавливаем П-образную конструкцию, ввинчиваем регулировочный винт и подключаем к нему проводок ( у меня это 2 ножки из оргстекла, кусок текстолита с припаянной гайкой и болт в гайке). Регулируем так, чтобы при нормальном атмосферном давлении мембрана поднимаясь замыкала контакт и винт.

Мембрана с с контактом

Готовый датчик

Т.к. ATI у меня была еще на гарантии, разбирать дорогостоящую карту и ставить на нее водоблок я не стал. Позже водоблок был собран и установлен на «вспомогательную» видеокарту, тем самым ощутимо понизив децибеллы.

Водоблок видеокарты был создан по отличной от водоблока процессора технологии.

На медное основание были напаяны несколько спиралек из медной проволоки, образовав тем самым ребра охлаждения. Сверху выгнут и припаян медный кожух. Интенсивность нагрева видеочипа в разы меньше, потому такой упрощенный водоблок вполне имеет место быть.

Водоблок видеокарты с крепежом.

Ах, да защита системы!

Ее создал на небольшой платке, которую уместил на заглушке верхнего свободного слота CD-ROM. Схема имела индикацию режимов на светодиодах, кнопку принудительного пуска насоса даже при отключенном компьютере — это для облегчения процесса наполнения систему водой, и выход на реле для отключения питания компьютера в случае протечки или прекращения циркуляции ОЖ и реле для включения насоса. Пуск компьютера остался штатным. При включении БП напряжение подается на реле включения насоса и вся система начинает функционировать.

Одно НО. Т.к. блоки питания в случае протечки обестачивались полностью, питать схему от дежурки 5В не было возможным и пришлось поставить третий уже блок питания, но маломощный на основе обычного трансформатора)) Сейчас можно было-бы поставить ЗУ от мобилки на его место.

Испытания проводил в лаборатории на столе.

Протяжка, продувка…)

Сборка и пуск

Первым делом вырезал место под второй БП снизу под HDD, предусмотрел вентиляционные отверстия для выдува теплого воздуха.

Массивный радиатор с двумя установленными на нем кулерами 120мм установил в самый верх, заняв 2 лота под CD-ROM. Естественно, выпиливаем верх системника под отвод нагретого воздуха. Что плюс, так то, что сверху мой системник имеет декоративную крышку с вентиляционными отверстиями, так что радиатор снаружи не виден!

На верхнюю заглушку отсека с радиатором ставим плату защиты с индикацией и кнопкой принудительного пуска насоса. 2 DVD-ROMa опускаются вниз.

На стенку под основным БП крепим 3 реле (2 на отключение питания и 1 на пуск насоса) — обычные 12В автомобильные, но с немного доработанной конструкцией, дабы не пустить 220 в цепи питания компа. Там-же разместится и сам насос.

Заранее вкручены шпильки М4 в отверстия МВ под крепеж водоблока.

Ставим водоблок на процессор.

Устанавливаем через пружины! Недопустимо притягивать глухо на гайки.

Заполняем дистиллированной водой

После заполнения водой перекрываем шланг заправки и создаем разряжение в системе через заранее подготовленный шланг от медицинской системы. Глушим и его. Наш датчик давления должен разомкнуть свой контакт.

Устраиваем все как должно стоять и ставим видеокарту. Подключаем третий БП, который я установил на боковой крышке системника на разъеме.

Система собрана и запущена. Все заработало сразу. И прежде всего поразила ТИШИНА! После того адского рева, что издавал системник прежде осталось лишь едва слышное шуршание блоков питания и насоса. Ну видеокарта давала о себе знать лишь в мощных играх))

Итого, что имеем.

Было:

CPU 2.83GHz/1333MHz t=80градусов
RAM 800MHz
GPU NVidia 915MHz t=94градуса
HDD t=53градуса
Дикий рев кулеров

Стало:

CPU 3,6GHz/1900MHz t=54градусов
RAM 1300MHz
GPU NVidia 1050MHz t=62градуса
HDD t=43градуса

Результаты тестов в 3DMark поднялись на 20%

И тишинаааааа…

Цена вопроса:
Насосы 2шт 20$
Радиатор печки Газель медный 30$
Трубки прозрачные 2$
Вода дистиллированная 1$
Хомутики 5$
Оргсеткло, метизы, пружины, медь, инструмент — бесплатно.
Опыт и удовлетворение от работы — бесценны!

Цель была достигнута. Имел мощный разогнанный компьютер с низким уровнем шума и стабильной работой, вся система уместилась во внутрь системного блока. Но как там все тесно… И весить он стал тонну, не иначе!)))

Но в этой бочке меда не обошлось и без капли дегтя…
Со временем начали появляться протечки, а искать и устранять не было времени и желания. Потому плата защиты была отключена, за что и поплатился через некоторое время. В один прекрасный момент компьютер встретил меня холодным черным экраном после нажатия кнопки питания. С водоблока процессора вода набежала на видеокарту, умертвив ее. Благо была вторая видеокарта, на которой продержался до покупки новой. Немного досталось и материнке, отчего срок ее работы уменьшился в разы. Сейчас стоит и новая мать, и видеокарта мощностью аналогично покойнице, но уже в 2 раза дешевле. Процессор тот-же, оперативка DDR3 4GB, жесткий тот-же.

Но вот к играм я остыл после приобретения своей самой заветной и любимой игрушки: Audi 80 Meine liebe fräulein потому проц не гоню, да и шумит он на новой материнке в разы меньше, новая видеокарта практически не шумит, БП один убрал, убрал и всю СВО… Не к чему мне теперь такая мощь да и нет желания восстанавливать и следить за ней. Зато есть что вспомнить =)

Приятных Вам выходных, теплой погоды, вкусного шашлычка и холодных компьютеров))