За пост нараховано винагороду
Цей матеріал написаний відвідувачем сайту, і за нього нараховано винагороду.
реклама
Відразу попереджу, що ніяких одкровень в матеріалі не буде. Все викладене давним-давно відомо. Пишу більшою мірою щоб самому не забути.
Тлумачних матеріалів по дослідженню радіаторів саме для систем рідинного охолодження комп’ютера в мережі не так вже й багато. Тут важливо розуміти, що я говорю про матеріали, в яких автори зробили хорошу академічну роботу, а не просто встановили радіатор в контур, і зробили тестовий прогін на звичайному процесорі. Неякісних матеріалів в мережі хоч греблю гати. Їх теж іноді корисно почитати, але тимчасові витрати на читання подібної белетристики майже ніколи не окупаються.
Почну, як завжди, з поганого.
Чому не варто довіряти тестам, які проводяться на реальній системі? адже використовувати-то я буду не на стенді, а з реальним процесором і відеокартою, отже, такі тести показові, а всі ці ваші стенди нікчемна нісенітниця. Інтуїтивно саме так і міркує звичайна людина, і тому він помиляється.
По-перше, стенд на основі звичайного комп’ютера тільки на вигляд має якісь показометри, датчики температури, споживаної потужності. Нам здається, що навантаження у вигляді prime95 або чого гірше який-небудь aida постійна. Але на ділі все це не так. Наприклад, показання температури процесора-це давно вже ніяка не температура процесора, а результат математичної обробки показань сотень, а то і тисяч датчиків всередині процесора. Ми не знаємо яка точність у таких показань. На форумах і в різних статтях пишуть про похибки плюс-мінус 5 °с.почитати можна наприклад тут. А це означає, що порівнювати нагрів двох процесорів безпосередньо не можна, так як через похибку у одного температура буде, наприклад, 65°с, а в іншого може бути 75°с-незважаючи на те, що різниця ніби як велика, на ділі її може не бути зовсім. Тому коректно інтерпретувати такі результати складно.
З якогось моменту intel взагалі перестала публікувати інформацію про точність показань датчиків в процесорах. Але інформація про точність показань температурних датчиків для чіпсетів ще доступна.
Ось так це виглядає для чіпсетів 500-ї серії (документ можна взяти за посиланням):
6.3 thermal sensor accuracy (taccuracy)
The pch thermal sensor accuracy is:
• ±5 °c over the temperature range from 50 °c to 110 °c.
• ±7 °c over the temperature range from 30 °c to 50 °c.
• ±10 °c over the temperature range from -10 °c to 30 °c.
• no accuracy is specified for temperature range beyond 110 °c or below -10 °c.
Точність не блищить м’яко кажучи. Про amd я взагалі промовчу, так як будь-якої адекватної інформації про точність температурних показань не знайшов. До того ж забезпечити більш-менш адекватну повторюваність і порівнянність результатів у разі тестів на реальній системі досить складно. Результати від тесту до тесту будуть істотно розходитися. А якщо стоїть завдання визначити переможця, то зрозуміти хто реально переміг неможливо. Такі результати підходять тільки для дуже грубої оцінки. Тому якщо ви робите висновки на основі якихось не професійних публікацій, то висновки треба робити гранично акуратно. Через низьку точність показань таких “стендів” неможливо коректно визначити не те що лідера, часто неможливо зробити взагалі ніяких адекватних висновків. І це навіть не по тому, що автори продалися. У таких публікацій немає завдання що-небудь коректно протестувати, у них є завдання прорекламувати продукт, а це, як ви розумієте, інше.
Зазвичай при створенні чогось нового з нуля я не спираюся на дані таких ось «тестувальників», а намагаюся шукати матеріали, які дозволяють зрозуміти чого можна, а чого не можна очікувати від того чи іншого кулера, радіатора або чого-небудь іншого. І чим глибше у матеріалу технічна і теоретична опрацювання тим краще і якісніше буде такий матеріал. Хоча я сам віддаю перевагу все робити за “оціночно-прикидковим принципом” -це означає, що не використовую в своїх конструкціях якихось складних розрахунків і наворочених стендів, крім найпримітивніших. Це не означає, що я не здатний щось порахувати або побудувати стенд для вимірювання, зовсім ні. Для аматорських завдань проведення складних розрахунків і будівництво хороших стендів дуже дороге задоволення. Тому таке я роблю тільки при необхідності. Ось і підхід до вибору радіаторів у мене буде «оціночний», але на основі хороших первинних даних.
Нагадаю, що я створюю автономну систему рідинного охолодження для домашнього комп’ютера, здатну відвести 1000вт тепла при різниці температур (дельті) повітря-вода в 10гр.
Звідси можна сформулювати ряд вимог до радіатора або радіаторів:
1. Радіатор або радіатори повинні розсіювати не менше 1000вт при дельті 10гр. Обороти вентиляторів при цьому бажані не вище 1000-1300.
2. Оскільки комп’ютер домашній, то система повинна бути досить тиха. Звідси випливає, що використовувати вентилятори на високих оборотах не будемо. А якщо так, то нам точно не підходять радіатори з високою щільністю ребер, так як такі радіатори не будуть ефективно працювати з вентиляторами на низьких оборотах. Більшість виробників вказує для своїх радіаторів показник щільності ребер на дюйм – так званий fpi або fins per inch. » низькообертові ” радіатори мають щільність ребер від 8 до 12. Природно це не догма. Щільність ребер буде залежати ще й від товщини радіатора.
3. Будемо використовувати комп’ютерні вентилятори типорозміру 140мм, тому радіатори будемо підбирати відповідні.
4. Радіатори зазвичай мають типові товщини: 30мм, 45мм, 60мм. Товщина радіатора вказується разом з несучим каркасом. Товщина ребер зазвичай менше приблизно на 5-10мм.
Готові водянки в магазині зазвичай йдуть з радіатором товщиною 30мм, і як показує практика такі системи не сильно краще хороших повітряних кулерів. 60мм радіатори можуть розсіювати величезну потужність, але їх досить складно продути на низьких оборотах, та й габарити вже завеликі. Коло пошуку звузилося: 30-й радіатор мало, а 60-й багато. Отже, поки зупинимося на радіаторі товщиною 45мм.
5. Радіатор повинен бути доступний для покупки в росії. Із замовленнями з-за кордону, за часів епохи ковід’а я вже наївся. Щось важке і об’ємне їде або довго або дуже довго. Дріб’язок приїжджає досить швидко.
Загальний висновок поки такий: потрібен радіатор, можливо не один, під 140мм вентилятори, товщиною 45мм, здатний розсіяти 1000вт. Побіжно пошукавши в інтернеті я зрозумів, що нічого подібного в широкому доступі немає, а радіатор від камаза або жигулів мені не підходить. Радіатор типу mo-ra в принципі не поганий, але більш-менш достовірних даних по його розсіюваної потужності немає, в россиии доступний тільки під замовлення. Якщо судити за непрямими даними, то не такий хороший, як багато про нього думають. Хоча безсумнівно хороший. Трохи лякає його високий гідросопір.
Буду шукати «свій» радіатор. Але спочатку я хотів би поговорити про те, як і які параметри радіатора впливають на його розсіювану потужність.
Параметрів у радіатора досить багато.
Ось тільки основні з них:
1. Габаритні розміри-ширина, довжина, висота.
Ці розміри безпосередньо визначають яку загальну площу оребрення можна отримати, які вентилятори і в якій кількості будемо застосовувати. Ширина і довжина радіатора зазвичай прив’язана до розміру вентилятора. Наприклад, популярний розмір 360мм – це 3 вентилятора на 120мм. 420мм — 3 вентилятора на 140мм. І т. Д.
2. Кількість ребер на дюйм (fpi).
Зазвичай цей параметр лежить в діапазоні 8-15. Менше-легше продути, але і менше відведемо тепла, більше — продути складніше, але тепла відведемо більше. Є радіатори з показником fpi 25 і вище. Вони призначені для високооборотистих вентиляторів-бачив такі в серверних. Якщо ви будуєте систему на основі радіаторів з fpi сильно вище 15, то система швидше за все буде гучною. Також слід пам’ятати, чим більше ребер на дюйм, тим краще радіатор забивається пилом і тим частіше його доведеться чистити.
3. Товщина радіатора.
Незважаючи на те, що це теж габаритний параметр, він стоїть осібно, так як товщина радіатора безпосередньо впливає на його продувність і його fpi. Збільшуючи товщину радіатора виробники змушені знижувати кількість ребер на дюйм, щоб зберегти продувність на більш-менш прийнятному рівні. Тому, наприклад, радіатори 60мм майже завжди мають порівняно низький показник fpi-8-12. Приблизно зрозуміти з яким fpi виробляється більшість радіаторів можна ось з цього чудового графіка:
Джерело картинки https://www.xtremerigs.net /
З графіка видно, що високеЗначення fpi не є якоюсь убер фішкою, і ганятися за ним, якщо у вас немає якихось специфічних вимог, не варто. До специфічних вимог можна віднести, наприклад, бажання відвести досить велику потужність в обмеженому обсязі, при цьому не беручи до уваги шум.
4. Гідроопір.
Виробники зазвичай цей параметр не вказують. Хоча мені зустрічалися радіатори, які виробник дбайливо забезпечив графіком гидросопротивления. Китайські виробники взагалі рідко обтяжують себе будь-якими вимірами. Через це їх продукція, яка дуже слабо документована, майже завжди кіт у мішку. Проте я вдячний людям, які її купують і досліджують. Мені таке не по кишені. Хоча серед “китайців «є цілком гідні зразки, які часом краще»брендових”. Зазвичай гідросопір нелінійно зростає зі збільшенням швидкості потоку в контурі. Більшість радіаторів розраховані на застосування зі швидкістю потоку 5 літрів в хвилину. Не по тому, що вони більше не можуть, ні. Просто кочегарити швидкість потоку вище 5 л / хв ніякого змила немає — істотного зниження температур не буде. Гідроопір не зовсім однозначний параметр. З одного боку, здавалося б, чим вище гідросопір тим довше рідина повинна знаходиться в радіаторі і більше віддавати тепла, але з іншого боку це не завжди так. Тому високий опір радіаторів, якщо розглядати контур в цілому – це не завжди добре. Та й процес теплообміну в даному випадку має нелінійну залежність. Втім, різниця потужності між радіатором з високим опором і низьким не завжди велика. Але може досягати 80вт на середніх режимах, і бути більше 140вт в граничних.
Приклад, як працює радіатор з високим гидросопротивлением можна подивитися ось в цьому огляді радіатора aqua computer ams copper 360mm. Графік гидросопротивления цього радіатора (я видер його зі статті):
Як видно з графіка великий радіатор має таке-ж опір як маленький водоблок для процесора. Це не типово.
А ось так радіатор виглядає на тлі своїх конкурентів:
З даних видно, що радіатор працює м’яко кажучи не дуже. При оптимальних параметрах швидкості потоку він примудряється з тріском програвати конкурентам. На графіку він виділений зеленим.
Хоча виглядає як на мене круто:
Варто обмовитися, що високий гідросопір — це ще не вирок. У радіатора є купа інших параметрів які можуть зробити його кращим.
Багато даних по різних радіаторів можна знайти тут.
5. Матеріал з якого виготовлений радіатор.
Зазвичай це не один матеріал, а комбінація матеріалів — мідь-латунь, алюміній-латунь і навіть іноді зустрічаються комбінації пластику з металом. Радіатор здорової людини повинен бути повністю виготовлений з міді, але у здорової людини не вистачить коштів щоб його купити. 🙂 тому зазвичай хорошою комбінацією вважається мідь-латунь. Ребра і канали роблять з міді, а банки з латуні. При з’єднанні застосовується пайка. Мідь як метал з більш високою теплопровідністю відводить тепло з більшою ефективністю ніж алюміній. Тому перевагу варто віддавати мідним радіаторів. Силовий каркас у більшості радіаторів виготовлений зі сталі. Осібно в плані конструкції стоять радіатори типу watercool mo-ra3, але основні матеріали там ті ж — мідь, сталь, алюміній.
6. Різьба під фітинги.
Зазвичай це g1/4 — розмір дюймовий. Параметр визначає які фітинги ви будете купувати для збору системи. Я особисто не зустрічав на просторах інтернетів щось більше g1 / 4, хоча не виключаю, що в природі такі існують. Різьба g1 / 4 сумісна з сантехнічними фіттінгамі, хоча в сантехніці цей розмір зовсім не типовий, а також з повітряними фіттінгамі. Якщо ви збираєте якийсь складний і цікавий контур, то завжди можна пошукати відсутній фітинги у сантехніків, або у відділі компресійного обладнання. Я для своєї системи купував у-розгалужувачі в “компресорному” відділі, а перехідні футорки ½ на ¼ у «сантехніків». Діаметр приєднувальних отворів впливає на гідросопір радіатора і як наслідок на його розсіювану потужність. Але цей вплив не є значним.
Параметри нижче ніяк не впливають на відвідну потужність, але додають зручності при монтажі.
7. Кількість отворів під фітинги.
Іноді вживають «кількість портів приєднання». За великим рахунком параметр визначає зручність монтажу в системі, і ні на що інше істотно не впливає, але часом може зробити істотний вплив, так як не завжди є можливість прокласти шланги або трубки так, як потрібно радіатора. Іноді виробники роблять окремий отвір для спуску повітря. Загалом, якщо ви знаєте як у вас буде встановлений радіатор, то має сенс трохи заощадити і придбати радіатор з малою кількістю отворів, якщо компоновка системи не відома, то краще звернути погляд на «мультипортові» радіатори. У них більше можливостей для монтажу в різному положенні.
8. Комплектність.
При покупці варто звертати увагу на комплектність щоб в разі необхідності відразу замовити відсутні деталі. Зазвичай в комплекті йдуть заглушки, якщо радіатор має багато приєднувальних отворів і болти для кріплення вентиляторів. Зустрічається також і просто» голий ” радіатор. Як то кажуть на швидкість не впливає, але може доставити деякі неприємності при монтажі.
Природно що параметри радіатора не вичерпуються зазначеними вище. Є наприклад такі, як колір, бренд, якість упаковки, країна виробництва, гарантія і багато іншого. Але дані параметри вже ніяк не впливають на його здатність відводити тепло.
З параметрами більш-менш розібралися. Тепер спробуємо розібратися з питанням як вибирати. Я не можу сказати, що моя методика «вибору радіатора по картинках», за виміряними кимось даними претендує на новизну і унікальність, але вона працює і дозволяє уникнути зайвих витрат на експерименти і ходіння по особистих граблях. Іншими словами я стверджую: немає необхідності жерти гівно ложками, щоб переконатися, що це гавно. У більшості людей достатньо знань і даних, щоб вибрати потрібну залізяку з першого разу.
Будь-яких знань, крім шкільних, не потрібно. Потрібно знати і розуміти наступне:
1. Яку потужність ви збираєтеся відводити;
2. Який рівень шуму ви готові терпіти. Вентилятори з оборотами вище 1500-1600 будуть галасливі;
3. Розсіюється потужність радіаторів однакових розмірів приблизно однакова. Різниця між відверто поганим радіатором і хорошим буде не більше 50-80вт
4. Розсіюється потужність радіатора прямо пропорційна його площі. Знаючи розсіювану потужність радіатора певної товщини, ми можемо приблизно оцінити яку розсіювану потужність матиме радіатор тієї ж товщини, але з іншими шириною і висотою. Наприклад, я хочу придбати радіатор 420мм товщиною 45мм — це означає, що він розрахований на роботу з трьома 140мм вентиляторами, але даних по його розсіюваної потужності в мережі немає. А ось дані на радіатор 360мм є. Описую свій випадок.
З графіка ми бачимо, що радіатор 360мм при швидкості потоку 3,7 літра в хвилину і швидкості вентиляторів 1300 об/хв здатний відвести 286вт потужності при дельті вода-повітря 10гр.
Знаючи що потужність розсіювання прямо пропорційна площі, ми можемо приблизно порахувати яку потужність зможе відвести радіатор 420мм. Радіатор 360мм розрахований на установку трьох 120мм вентиляторів. Отже, його ширина 120мм.
Вважаємо площа вихідного радіатора: 120 * 360 = 43 200мм2 або 432 см2
Вважаємо площу свого радіатора: 140 * 420 = 58 800мм2 або 588см2
Я сподіваюся зрозуміло, що під площею я розумію просто площа перетину, а не площа ребер. Хоча вони безсумнівно пов’язані.
Тепер порахуємо наскільки відсотків площа нашого радіатора більше площі вихідного: (588/432-1)*100 = 36,1%.
Тепер розсіювану потужність вихідного радіатора ми можемо збільшити на 36,1%.
Я скористався калькулятором, і отримав що мій 420-й радіатор зможе відвести приблизно 388,96 вт в аналогічних умовах. Методика оціночна. В реальності буде менше. Але на 300вт можна сміливо розраховувати. Оскільки я хочу отримати тиху систему, то я беру значення потужності на 1300 оборотів вентиляторів. В умовно безшумному режимі один 420-й радіатор зможе відвести приблизно 246вт. Варто перевірити себе, тим більше можливість, завдяки ресурсу www.xtremerigs.net у нас є. Дивимося дані схожого 420-го радіатора, але з іншим fpi.
Дані на графіках обнадіюють. Наше розрахункове значення вийшло 388,96 вт, реальне значення для схожого радіатора становить 355,5 вт. Помилилися всього на 34вт.
Методика дає хорошу точність і дозволяє приблизно зрозуміти чого я можу очікувати від радіатора, який хочу купити. ВСукупності можливостей і бажань мій вибір припав на alphacool nexxxos xt45 full copper 420mm v. 1. Є ще версія 2, але відмінність тільки в кількості отворів під фітинги — у v2 їх 5, а у v1 їх 6. Оскільки мені все ж треба відводити 1000вт, то купити довелося 3 радіатора. Сподіваюся, що зможу отримати бажаний кіловат при низькому рівні шуму.
Важливо розуміти, що оцінювати таким чином можна тільки радіатори однакової товщини і бажано з однаковим значенням fpi. Безумовно можна спробувати перерахувати і на радіатор більшої товщини, але у мене таких завдань не стояло. Думаю, що залежність там буде схожа. Можливо хорошим варіантом буде взагалі прикидати за обсягом. Відразу хочу сказати, що проста методика перерахунку непогано працює для радіаторів з близькими показниками, але при спробі перерахувати потужність 30мм радіатора на 60мм я отримую дуже велику похибку. Швидше за все це пов’язано з великим розкидом значень fpi і тим, що 60мм радіатори все-таки розраховані на роботу в режимі тягни-штовхай (push-pull на собачому).
У багатьох бувалих «водяних» виникне резонне питання: навіщо паритися з трьома радіаторами, купив би mo-ra і не парив мозок. Я частково згоден, якби я збирав якусь класичну систему, то, напевно, купив би mo-ra. Але як я вже говорив вище даний радіатор має високий гідравлічний опір і цю його особливість ніяк не перемогти.
Дані взяті тут.
У мене буде складний, не класичний контур з двома помпами і зворотними клапанами, та ще й винесений на 1,5-2 метра — тобто опір контуру буде свідомо високим. У випадку з трьома радіаторами я можу з’єднати їх паралельно і тим самим знизити гідравлічний опір, а ось у випадку з mo-ra такої можливості у мене не буде. Тому радіатор mo-ra при всіх своїх достоїнствах мені не підходить.
З радіаторами все.
Тепер хотілося б коротко розповісти в якій стадії проект «моя вода». З одного боку хвалитися нічим. Основні комплектуючі вже більше місяця бовтаються десь між росією і китаєм. Ех! зарікався я нічого не купувати перед новим роком. З іншого боку пророблений досить великий обсяг роботи.
Спроектована електрична схема, за цією схемою спроектована і виготовлена плата. Smd елементи паял за класичною технологією-паста і потім феном. Вийшло більш-менш акуратно. Один резистор трохи “завалив”.
Великі елементи, такі як роз’єми і потужні польові транзистори паяльника, але теж з пастою. Лягати все рівно і від заводського не відрізнити.
Знаючі люди відразу поставлять питання: “нафіга тобі такі потужні польовики? до них же праска можна підключити!”відповідаю: вони у мене просто були, тому купувати щось менш потужне сенсу немає. Вистачило б і яких не будь irlr8113. Помпа споживає не більше 3-х ампер.
Ось так виглядає другі півплати без ардуіно:
Ось так виглядає плата повністю:
Зі зворотного боку:
За що не люблю arduino, так це за те, що конструкції, за рахунок нагромадження плат і модулів, завжди виглядають трохи недбало. Я звичайно як міг, облагородив, але вид все одно не заводський. Перетягувати на свою плату всю схему arduino mega, а потім паяти самому мені дуже не хотілося. Тому залишиться так. Плату замовляв в росії. До речі вигідніше і швидше ніж в китаї. На додачу екскурсія по заводу. Плату проектував в autodesk eagle під лінуксом. Далі за класичною схемою: віддав на завод gerber файли, оплатив, отримав плати. Спаяна плата запрацювала з першого разу. З іншого боку ніякої складної схемотехніки немає і помилитися важко.
З моменту анонсу проекту добре попрацював над софтом.
Ось так виглядає головний екран:
Прошу вибачення за не дуже чіткі фото. Екран закритий плівкою. Прошу зрозуміти мене правильно-мені з цим екраном жити, а в процесі роботи і тестів тикати по ньому доводиться дуже багато. Тому плівку не знімав.
Ось так виглядає сторінка налаштувань:
Налаштування дисплея:
До тестового стенду підключено 9 вентиляторів, одна помпа, датчики температури, датчик потоку.
Ось так виглядає інформаційний екран з оборотами всього що зараз крутиться:
Залишилося приблизно половина. Треба спроектувати і виготовити корпус для всієї байди. Спроектувати і виготовити корпус для екранчика. Далі змонтувати все в корпус підключити нагрівач і доводити софт до розуму. Загалом, думаю за пару місяців повинен впоратися. В процесі роботи з’явився кой-який досвід по фіттінгам-розчарувався в компресійних фіттінгах. Для критичних місць замовив “ялинки” і пружинні затискачі до них. “ялинки” виходять надійніше.
Також розчарувався в датчику потоку barrow slf-v3. Він від народження трохи кривуватий. Показання у нього скачуть досить сильно-від 2 л/хв до 50 л/хв. Вважати їх коректно не виходить. Більш-менш достовірні показання з цього датчика вдається отримати в діапазоні від 2 — х до 8 л/хв.формально датчик видає сигнал за стандартом-2 імпульсу на один оборот, але шім заповнення при цьому 85%. Мабуть китайці поставили або дуже потужні магніти або занадто чутливий датчик холла. У підсумку через нестабільне обертання і високого коефіцієнта заповнення сигналу зчитувані показання не дуже стабільні. Доводиться досить сильно усереднювати і прибирати сплески, тому швидкість потоку вимірюється з затримкою в кілька секунд. За нюансами роботи з датчиком потоку, з одночасним визначенням оборотів 9-ти вентиляторів і двох помп я планую написати окрему статтю, так як матеріалів в інтернеті нуль. Пишіть в коментарях кому які моменти цікаві-спробую висвітлити.
Для статті використовував матеріали з наступних ресурсів:
Https://www.xtremerigs.net/
Http://thermalbench.com /
Презентація «how to design a liquid cooled system».
Вельми до речі цікава і в плані даних і в плані цікавих рішень.
