Chłodzenie

Wiem co o mnie sobie teraz myślicie, po co taki maniak miałby pisać taki artykuł, skoro sam nie ma problemów z chłodzeniem. Jednak obok ignorantów istnieją ludzie "potrzebujący" pomocy lub po prostu ciekawi. Życzę miłego czytania!


Overclocking... chyba każdy chciałby mieć na maxa szybki komputer. Niestety, jedni mają lepiej (czyt. więcej ka$y) a inni gorzej (czyt. mniej ka$y). Jednak istnieje pewien mistyczny sposób na przyspieszenie kompka, jest to właśnie overclocking. Nie będę tu pisał o sposobie overclockingu ale o jego skutkach. Jak wszyscy wiemy (no może prawie wszyscy), procesory poddawane overclockingowi grzeją się bardziej niż ich nie podrasowani bracia. Co z tego że się grzeją?- spytają się nieobeznani dokładnie z tematem. Ano kilka rzeczy:
-procesor dużo szybciej się "zużywa" (występuje większe zjawisko dyfuzji, która sprawia że procesor działa mniej sprawnie, a po przekroczeniu pewnej granicy procesor umiera)
-procesora rozgrzanego do 50C nie poddamy overclockingowi tak dużemu jak jego kolegi, który pracuje pod 30C
-komputer będzie się znacznie rzadziej wykrzaczał i wieszał
No wiem, niektórzy powiedzą: mój komputer się tak często wiesza że do tego przywykłem. Gówno prawda. Po zabawie w o/c (skrót od overclockingu) komputer będzie dużo częściej "stawał". Pomińmy już wszystkich niedowiarków, głupków, tchórzów i innych gamoni i zajmijmy się tytułem.

Nie jest napisane że koniecznie temu i temu procesorowi po o/c będzie potrzebne lepsze chłodzenie. Istnieją egzemplarze "lepsze" i "gorsze" (jednak KAŻDY powinien chodzić pod swoją oryginalną częstotliwością dobrze). Weźmy za przykład Pentium II 400. Mój "dobry" egzemplarz spokojnie podkręci się na 533mhz bez żadnej zmiany chłodzenia i podwyższania napięcia, podczas gdy ten "zły" ledwo będzie działał pod 450mhz. Podwyższanie napięcia, mimo że związane jest z techniką overclockingu, jest bardzo mocno zależne od chłodzenia. Podwyższenie napięcia powoduje znaczny wzrost wydzielanego ciepła i czasami to nie pokrywa się ze wzrostem stabilności.
Może powiedzmy sobie czym się chłodzi... Część z was słyszała o chłodzeniu dużymi radiatorami, chłodzeniu wodą, chłodzeniu "lodówkowym" (pompa cieplna, dla ułatwienia mówmy "freonowe", wiem że nie jest to prawidłowe określenie ale dla celów poglądowych wystarczy) i inne. Jednak wszystkie te bajery to po prostu chłodzenie powietrzem które jest mniej lub bardziej skomplikowane. Dlaczego? Załóżmy ze chłodzimy woda. Procesor wydziela ciepło, woda go odbiera i przekazuje za pomocą radiatora powietrzu. Jest to BARDZOO prosty schemat ale wszyscy chyba łapiecie o co chodzi. Zacznijmy może od podstawowych elementów którymi chłodzimy CPU tzn.:

1. Pasta termoprzewodząca. Co z tego że posiadamy chłodzenie, które ochłodzi reaktor nuklearny jeśli ciepło nie przenika z CPU do układu. W tym pomaga właśnie pasta termoprzewodząca. Jest wiele rodzajów past, od najprostszych silikonowych (i najtańszych) do tych lepszych (np. HTCP, HTSP) i najlepszych (czyt. najdroższych) na bazie srebra/miedzi. Pamiętajcie, zanim zmienicie radiator upewnijcie się że to nie wina braku lub kiepskiej pasty. Oprócz pasty istnieją takie rzeczy jak "paski termoprzewodzące" (dokładnie nie wiem jak to określić po polsku, można to jeszcze nazwać taśmą termoprzewodząca) które działają identycznie jak pasta.


2. Radiator z wentylatorem. Obecnie wszystkim "domowym" ;) pecetom wystarczy takie połączenie. Większości (właściwie 99% overclockerów) wystarcza coś takiego. Na pewno słyszeliście historie szczęśliwych posiadaczy Celeronów, którzy mówili: "mój C366 nie chodził na 550mhz na zwykłym coolerze, ale jak mu przyładowałem radiator alpha od razu dostał kopa". No właśnie radiator radiatorowi nie równy. Najlepsze są te o dużej powierzchni i wykonane z miedzi, ewentualnie aluminiowe z "heatspreader" (po polsku będzie to cos a la "rozpraszacz ciepła"), co nie znaczy że aluminiowe są niedobre. Wręcz przeciwnie, niektóre radiatory aluminiowe są lepsze od miedzianych, jednak te pierwsze będą się gorzej sprawować z procesorami z małymi heatslug (heatslug to sama puszeczka od jądra od której odbierane jest ciepło) tzn. późniejszymi PII, PIII, AMD Athlon (mam na mysli Duron, Athlon "classic" i Athlon Thunderbird), Celeron II i inne mniej popularne (co nie znaczy że gorsze do overclockingu). Najlepszym połączeniem będzie radiator z aluminiowymi pinami z miedzianym heatspreader (trochę to fachowo brzmi ale każdy powinien się skumać). Radiatory występują w dwóch wersjach: "socketowe" i "slotowe" przy czym te pierwsze z reguły można założyć na te drugie, gorzej na odwrót. Z natury rzeczy radiatory SLOT będą większe i wydajniejsze, jednak zabierają więcej miejsca i są droższe. Przykładem założenia radiatora slot na socket mogę podać moja przygodę z P233MMX i z ABIT TX5. TX5 jest płyta gdzie wokół socketu jest tyle miejsca ze żal go nie wykorzystać. Jeśli posiadamy płytę slot, a używamy procesor na przelotce nic nam nie szkodzi (jeśli się da) użyć lepszego, slotowego radiatora. Jednak płyty socketowe z reguły nie przyjmą większych pobratymców, ale nie musimy się oto martwic. Wymyślono wiele BARDZO dobrych radiatorów socket, np. Golden Orb (chociaż słyszałem mieszane opinie o nim, osobiście nie mam o nim dobrego zdania), Chrome Orb (do duronów, jest niezły ale nie najlepszy), Super Orb (który w stosunku ceny do wydajności jest kiepskawy (już nie - Lisek)), Agilent Arcti Cooler, Alpha PEP66 itd. Oczywiście istnieją inne firmy, np. Global Win, które produkują bardzo dobre radiatory/wentylatory.


3. Teraz pora na coś ostrzejszego :) Peltiery :) Peltiery to pompy cieplne (TEC- thermo electric cooler), które są oparte na półprzewodnikach. Współczesne ogniwo Peltiera, jak "oficjalnie" nazywa się płytkę Peltiera, to dwie cienkie płytki z termoprzewodzącego materiału izolacyjnego (ceramika tlenków glinu), między którymi naprzemiennie umieszczono półprzewodniki typu "p" i "n". Wykonane z tellurku bizmutu, domieszkowanego odpowiednio antymonem i selenem, "słupki" połączone są, dzięki miedzianym ścieżkom na wewnętrznych powierzchniach płytek obudowy ceramicznej, w układ szeregowy. Całość ma imponujące możliwości - potrafi wytworzyć różnicę temperatur rzędu 60-70 K, a przede wszystkim "przepompowywać" ciepło od powierzchni chłodzonej do podgrzewanej ze sprawnością ponad 50 procent. Kiedy instalujemy ogniwo peltiera należy wiedzieć, że całkowita moc jaką teraz będzie trzeba rozproszyć będzie sumą ciepła wydzielanego przez cpu i peltiera. Jako że nie posiadają żadnych ruchomych elementów ich trwałość jest bardzo duża, jeśli nie są przegrzane. No właśnie... peltiery mogą stać się zarówno błogosławieństwem jak i gwoździem do trumny. Prawidłowo używany peltier może obniżyć temperaturę procesora o dobre 20C, czasami więcej, jednak wymagane jest wtedy dobre chłodzenie. Z drugiej strony wszelki błąd w stosowaniu peltierów, uszkodzenie wentylatora/ów na radiatorze, zgaszenie pompy, założenie go na odwrót, nie wykryte OD RAZU spowoduje niechybne spalenie procesora! Używając peltiera trzeba pamiętać o kilku wymogach:
- peltier to bardzo prądożerne zwierzątko, może on nawet spalić zasilacz! W najlżejszym wypadku komputer będzie się często zawieszał "cholera, proc ma 15C, nie rasuję go, a on się bez przerwy wiesza!"
- dobierając chłodzenie trzeba przygotować się jak już wspominałem na niemiłą niespodziankę: należy zsumować moc peltiera z ilością wydzielanego ciepła procesora i do tego dobrać odpowiednie chłodzenie. Np. PII 400 wydziela 25W ciepła. Kupiłem 38W peltiera i podliczam: 25 + 38= 63W- tyle ciepła MUSI oddać radiator!
- jeśli radiator rozgrzewa się do temperatury 50-60C NIE opłaca się stosować peltiera!


4. Watercooling :) Moja specjalność :) Można powiedzieć że chłodzenie wodą to już elita (jest to prawdziwe chłodzonko high-end), jeśli chodzi o wariactwo :) Niestety, to już zabawa tylko dla overclockerow "dla idei" lub jak to się nazywa "sportowych" (sam zaliczyłbym się do sportowych :))) Ten podpunkt wykonają tylko najwytrwalsi, najzdolniejsi (watercooling wbrew pozorom jest bardzo skomplikowany, nawet gdybym was poprowadził "za rączkę" to i tak musielibyście wykazać sporo inwencji!). Chłodzenie wodą ma też to do siebie że współczynnik wydajności do ceny jest bardzo korzystny! Za watercoolera o wydajności koło 200-300W trzeba zapłacić raptem 120-300zl, w zależności od naszej pomysłowości i posiadanych materiałów. Np. ja kupiłem tylko pompę, poxipol i węże, co kosztowało mnie 150zł, chłodnice i wentyle już miałem.
Z watercoolingiem występuje też jedno dobre/złe zjawisko: uczymy się na błędach. Moje pierwsze 2 coolery niemal spaliły mi komputer (a raczej pierwsze 2 bloki wodne, nimi zaliczyłem "tylko" 6 płyt głównych pod rząd!!!!!!!!) ale 3 obecny okazał się bardzo dobrą i wydajną konstrukcją! Także omywanie powietrzem chłodnicy znacznie poprawiłem. Może przejdźmy do konkretów: by zbudować sprawnie działającego watercoolera potrzebujemy tych elementów: coś co ma służyć jako blok wodny, trochę wężyków i pompę. O tym jak chłodzić wodę napiszę trochę później. Zaczynajmy:
-blok wodny... pozostawiam wam wolny wybór :)
1. Można je zrobić z zwykłego radiatora, który wyposażyliśmy w ścianki i wlot i wylot do wody. Chociaż ta metoda jest dosyć wydajna- jest bardzo zawodna. Koniecznie przemyślcie wszystko 10 razy zanim zaczniecie coś takiego robić. Sam wiem, przecież to robiłem i jest to najbardziej "przeciekogenna" metoda.
2. Inną metodą jest zlutowanie bloku z blachy miedzianej. Jest to bardzo fajna rzecz, najwydajniejsza jednak miedz ma to do siebie ze jest bardzo ciężka! Mój kolega LELOS miał problemy z waga takiego bloku wiec musiał zrobić specjalne zamocowanie. Drugim problemem jest to ze trzeba znać się na lutowaniu, szlifowaniu itd. Metoda też jest zakupienie "kości" metalu (aluminium, miedzi) i wywierceniu w niej kanałów. Osobiście, jak tylko będę mógł zrobię sobie coś takiego. Słyszałem o projektach gdzie używano po prostu odpowiednio spłaszczonej rury miedzianej.
3. Najwydajniejsza metoda, jeżeli nie będziecie chłodzić peltierami jest bezpośredni kontakt heatslug z woda. Jest to metoda naprawdę genialna, sam cos takiego próbowałem z kolega i mowie wam: JEST SUPER. Wystarczy mieć korek np. od butelki (w miarę duży, ale nie większy niż sama kostka procesora). Wiercimy w niej miejsca na węże, wsadzamy je, uszczelniamy i całość przyklejamy na procesor, który został wcześniej zaizolowany (wszelkie komponenty które mogą mieć kontakt z woda, z wyjątkiem heatslug). Teraz wystarczy podłączyć pompę, nawet 250l/h i procek nie wzniesie się nawet powyżej 35C! testowano na amd K6III 450@600 i celeronie 466@700 (2.6V core, temperatura nie przekraczała 27C, woda chłodzona lodem).

Oczywiście nie bronie wam wymyślić niczego innego, jednak przedstawiam wam te najpospolitsze metody.
-pompa- nie ma co mówić, im wydajniejsza tym lepsza. Nie warto kupować pomp o mocy mniejszej niż 400l/h, ponieważ wszelkie użycie peltierów raczej odpada z gry. Najlepszym wyborem jest użycie 800l/h, nawet obciążenie 200W nie stanowi dla takiej pompy żadnego problemu.
- węże - z tymi to bywa rożnie. Ale ich grubość zależy od mocy pompy. Np. w 250l/h pompie starczały mi 3mm wężyki a w 800l/h potrzebne są mi już 1.1cm. Generalnie: im grubsze tym lepsze :)
- radiator. jak wiemy woda nie może przyjmować ciepła w nieskończoność, kiedyś się na tyle rozgrzeje ze chłodzenie wodą nie będzie miało sensu. Trzeba ją chłodzić. Nie ważne czy jest to wymiana wody co 3 godziny czy zamontowanie radiatora- to po prostu jest potrzebne. Osobiście radziłbym wam używać nagrzewnice samochodową, jest stosunkowo tania i wydajna, co nie znaczy że jak macie wolną chłodnice to możecie ją zostawić :) I tak samo jak ze wszystkim: chłodzenie wody musi być proporcjonalne do oczekiwań!
Chłodziwo to już zupełnie inna sprawa :( O ile do pracy starczy zwykła woda (popularna kranówa), to jest ona niebezpieczna. Najlepiej jest używać wody deminarelizowanej. Jeśli planujemy chłodzić wodę do ujemnych temperatur (zima :) to proponuję dolać glikolu (nie alkoholu, zmniejsza on wydajność aż za dużo). Jedną z lepszych mieszanek będzie 95% wody destylowanej i 5% glikolu, taka mieszanka ma wysokie zdolności odbierania ciepła i nie zamarznie od razu.
Jednak, chyba najlepszym połączeniem będzie chłodzenie wodno-peltierowe na wzór mojego chłodzenia wodą. Przy odpowiedniej konstrukcji można wyciągnąć, tak jak ja do -15C luzem. Wg. moich obliczeń moje chłodzonko przy 56W obciążeniu utrzymuje temperaturę heatplate na poziomie 2C.

5. "freonowe"
Prawie każdy widział komputery chłodzone przy pomocy urządzęń firmy CryoTech lub ASETEK a jeżeli nie widział to niech w końcu zobaczy: http://www.hardocp.com/reviews/cooling/vapochill/index.html 
Przerobione obudowy ATX z wbudowanymi agregatami chłodzącymi procesor do temperatur od -20 do nawet - 40c, wygląda to bardzo ciekawie dopóki nie spojrzy się na cenę: słabsze modele tańszej firmy ASETEK zaczynają się od około 600 $ czyli prawie 3000zl! Tymczasem zastosowane w nich technologie nie są wcale takie astronomicznie drogie i skomplikowane. Gdyby samemu trochę popracować można by podobną a nawet wydajniejszą jednostkę zbudować samemu już za mniej niż 1000 zl !!! Czy się opłaca ? Skoro za 1000zl można kupić całkiem szybki procesor ? Nawet Athlon 1.2 GHz za rok będzie co najwyżej średni... A takie chłodzenie można wykorzystywać przez wiele lat więc jego koszt zwraca się naprawdę szybko. Przejdźmy do prostego teoretycznego omówienia działania takiego agregatu:



Zacznijmy od kompresora: zasysa on freon z parownika (niebieska "rurka" ) do tłoka gdzie zostaje on sprężony w skutek czego zmniejsza się jego objętość a znacznie zwiększa się ciśnienie i temperatura (nawet ponad 130c). Czerwoną rurką freon trafia do skraplacza (chłodnicy) gdzie jest schładzany (to nie znak radioaktywności na rysunku tylko wentylator...).
Schładzając się freon powraca do stanu ciekłego oddając znaczne ilości ciepła. Ze skraplacza już jako ciecz o temperaturze około 30-40c czynnik przepływa do filtra. Filtr ma za zadanie zatrzymanie wszelkich resztek lutu użytego do montowania instalacji oraz co ważniejsze "wchłonięcia" jakichkolwiek pozostałości wody jaka pozostała w instalacji po jej uszczelnieniu. Z filtra freon trafia do TZR'a - Termostatycznego Zaworu Rozprężnego - jego zadaniem jest kontrolowanie temperatury w parowniku (chłodnicy) oraz takie sterowanie ciśnienia i temperatury w układzie ażeby ciekły freon nie powrócił do kompresora gdyż szybko spowodowało by to jego awarie. Jak widać na rysunku z TZR'a wychodzi mała błękitna rurka która jest zakończona czujnikiem czujnik jest przymocowany do przewodu którym chłodny freon powraca z parownika do kompresora. Powracający gaz musi mieć określoną temperaturę gdyż ma on za zadanie dodatkowo schładzać kompresor. TZR reaguje na wskazania temperatury czujnika :
-jeżeli powracający gaz jest zbyt ciepły a tym samym kompresor nie ma zapewnionego dostatecznego chłodzenia TZR zwiększa ciśnienie w parowniku co powoduje zwiększenie wydajności układu (może pobrać więcej ciepła) i niestety zwiększenie temperatury.
-jeżeli powracający gaz jest zbyt chłodny a więc kompresor ma zapewnione chłodzenie TZR zmniejszy ciśnienie w parowniku co spowoduje spadek temperatury oraz zmniejszenie wydajności cieplnej.
Podsumowując TZR reguluje ciśnienie w parowniku tak ażeby uzyskać jak najniższa temperaturę przy aktualnym obciążeniu cieplnym.

Fioletową rurką freon trafia do parownika gdzie jak sama nazwa wskazuje zaczyna gwałtownie parować pochłaniając znaczne ilości ciepła i obniżając temperaturę. To właśnie parownik znajduje się na procesorze i schładza go do tak niskiej temperatury.

Po opuszczeniu parownika freon już w postaci dosyć zimnego gazu powraca do kompresora chłodząc go i tu cykl zaczyna się ponownie.


6. Najbardziej zboczoną metodą będzie chłodzenie ciekłymi gazami, np. azotem itp. Dzięki tym metodom można swobodnie obniżyć temperaturę do -90C i wykonać naprawdę maxymalny (jednocześnie krótki, kiedyś kończy się ciekły azot no nie?) o/c. Polecam absolutnym wariatom.

Mam nadzieję że powyższe podpunkty zaspokoiły waszą wiedzę, niepewność itd. na temat chłodzenia procesora. Na pewno myślicie sobie teraz: "czemu on nie napisał o chłodzeniu grafiki, czyżby zgłupiał?". Ależ bardzo proszę :) Może zaczniemy od tego że grafika wydziela DO 20W ciepła, w przypadku starusieńkiego, ale bardzo jarego GeForce ta wartość po o/c znacznie się podnosi. Zwykle nie potrzeba niczego innego niż radiator i wentylator, ale nie byłbym sobą gdybym nie opisał jak można chłodzić kartę peltierami :) Bawiłem się w to i przynosi dużą poprawę, np. mogłem nakręcić moją RIVE TNT 2 M64 na 185mhz core, gdy chłodziłem radiatorem od athlona i 38W peltierem i 200mhz core z chłodzeniem wodą i 72W peltierem :) Oczywiście z chłodzeniem grafy także pozostawiam wam pełną dowolność :)

Obudowa- często wiele osób pomija ja :( A jednak jest to chyba najważniejsze ogniwo chłodzenia powietrzem (a także i wodą, co zrobiłyby karty rozszerzeń)! Na co zda się radiator który swobodnie odprowadzi 200W ciepła jeśli to ciepło nie wydostaje się z komputera! Wydawałoby się ze najskuteczniejsza metodą jest to żeby po prostu otworzyć ja ale to wiąże się z kilkoma niebezpieczeństwami: jeśli macie zwierzęta domowe to jest to raczej ryzykowna metoda (mój pies prawie umarł po porażeniu prądem), komputer często trzeba odkurzać, mniej więcej co 2 tygodnie (a komu to się chce?). Oprócz tego jest jeszcze kilka przeciwwskazań: jeśli czasami jecie przy komputerze (a tacy się zdarzają) to pamiętajcie ze coś może wpaść do środka (moja siostra rozlała Coca Coli na mobo, chyba wiecie co się stało), może się zdarzyć, że przez przypadek kopniecie komputer (ja to zrobiłem, skończyło się na popękanym slocie pci) i co najgorsze: możecie cos upuścić do środka (byłem tak genialny że spadł mi na procesor dysk twardy co skończyło się tylko na połamaniu przelotki). Najlepszą metodą jest zamontowanie porządnego "owentylatorowania" w komputerze. Metoda głośna ale skuteczna :) Innym pomysłem jest zastosowanie "blowhole" (możecie znaleźć o tym artykuł na HARD-OCP). Ja osobiście jeszcze używam otwartej obudowy, niedługo zamierzam kupić 4x 120mm wentyle nad karty rozszerzeń (z reguły kosztują one więcej niż cały proc!).

berkut
berkut@go2.pl 


Copyright 2001 by magazyn @t.Wszelkie prawa zastrzeżone.