фреоновое охлаждение компьютера что это такое
Фреон для экстрима: Asetek VapoChill LS
Почему фреонка?
Цены
Изделия от ECT будем считать неконкурентоспособными. Эти модели все еще можно найти в продаже (в основном на барахолках форумов), однако даже флагман Prometeia Mach II GT похвастаться достойными показателями производительности не может.
Нельзя упускать из внимания перспективную бюджетную фреонку OCZ Cryo-Z. Но, судя по заявленной цене в 500 долларов, результаты разгона будут на столь же низком уровне.
Осмотр
Заказывая VapoChill LS, мы должны получить относительно большую, красивую коробку белого цвета с логотипом модели. Ее размеры 60x31x40 см, вес около 18 килограмм. Но это не всегда так.
Также существует вариант поставки с предустановленным китом для сокетов 754, 940, 939 и 478.
Переходим к осмотру внутренних компонентов.
Установка
Кстати, о Chill Control. Эта маленькая плата не только координирует работу всей системы охлаждения, но и является неплохим реобасом и термометром. Кроме необходимых коннекторов на ней размещено два трехпиновых разъема для вентиляторов, 4 разъема для нагревательных элементов, 5 разъемов для подключения датчиков температуры. Первый, по умолчанию, используется встроенным в испаритель датчиком, и подключение к нему невозможно. Последнее руководство предназначено для версии 2.2, но в комплекте поставки на последних VapoChill LS идет версия 3.2. Большое количество этих деталей идет с браком. Из-за этого пользователь получает полностью неработоспособную систему. О поломке сигнализирует красный светодиод при подключенных кабелях и питании. Для ее установки в комплекте поставки имеется четыре штырька на клейкой субстанции. Они одноразовые, так что переклеивать их с места на место не получится. Хочется отметить потребность в существовании простой кнопки, при которой бы включалась фреонка, но производитель этого не предусмотрел.
Все готово для старта системы. Уже в операционной системе устанавливаем Control Panel. С помощью этой утилиты можно контролировать показатели термодатчиков и скорости вентиляторов. Также можно устанавливать следующие настройки:
Практика
Конечно, опытные люди, основываясь на этом показателе, могут сказать, какие результаты можно получить с тем или иным процессором, но лучше проверить на практике. В наличии имеются два процессора, а именно: Intel Core Duo E6400 (Conroe B2, L630A, 2 Мб кэша второго уровня) и Intel Celeron D 352 (Cedar Mill C1, 5629B) на архитектурах Core и NetBurst соответственно. Оба ядра выполнены по современной 65-нм технологии.
При использовании материнских плат на основе чипсета Intel P965 советую сделать включение VapoChill LS ручным из-за проблем со старт-стопами. В таком режиме электроника иногда дает сбой и фреонка работает постоянно, не обращая внимания на команды. Выключение в этом случае возможно только посредством обесточивания.
Выводы
Экзотические виды систем охлаждения процессоров и видеокарт для разгона
Содержание
Содержание
У большинства из нас на процессорах и видеокартах стоит обычное охлаждение из радиаторов и тепловых трубок. Однако если вы оверклокер и вам нужны более низкие температуры и серьезный разгон, то придется глядеть в сторону сборных систем водяного охлаждения, систем с элементами Пельтье, «фреонок» и даже азотных стаканов. Давайте вспомним самые экзотические системы охлаждения, дающие очень низкие температуры и позволяющие ставить рекорды разгона.
Бурный расцвет систем охлаждения произошел в конце 90-х годов, совпав с огромными темпами роста рынка процессоров и видеокарт. Оверклокинг тогда из нишевого хобби превратился в популярное занятие, приносившее видимый рост производительности. Многие покупатели новых процессоров и видеокарт стали пытаться «выжать» из них дополнительные мегагерцы. Тем более, что прирост частот при разгоне в 30-50% был в то время нормальным явлением.
Если вы пробовали разгонять видеокарту или процессор, то наверняка сталкивались с главным ограничивающим фактором разгона — ростом температур. Хороший разгон не обходится без повышения напряжения, которое вызывает не линейный, а квадратичный рост тепловыделения и энергопотребления. Первыми пасуют обычные кулеры, потом — кулеры с теплотрубками, и если вы хотите наращивать частоту дальше, то, скорее всего, начнете смотреть в сторону водяного охлаждения.
Сборные системы водяного охлаждения
Системы водяного (жидкостного) охлаждения (СЖО) обеспечивают гораздо более эффективный отвод тепла от комплектующих за счет того, что вода имеет более высокие, чем у воздуха, теплоемкость и теплопроводность. При этом есть возможность создать очень тихую систему за счет гораздо большей, чем у обычных кулеров, площади радиаторов.
В последние годы в продаже появилось много необслуживаемых СЖО, которые дают более высокую эффективность, чем обычные кулеры на теплотрубках. Однако у них есть минусы в виде ограниченного срока службы и невозможности вмешаться в конструкцию для чистки, ремонта или замены компонентов. Этих минусов лишены сборные или «кастомные» СЖО.
В них вы можете гибко менять конфигурацию, добавляя, к примеру, водоблок на видеокарту, чипсет, память и даже на систему питания процессора. Можно ставить более мощную помпу и радиатор большей площади для увеличения производительности.
Сборная СЖО имеет гибкость в монтаже и не привязана к определенному сокету, корпусу или видеокарте. Вы можете подстраивать ее под свои нужды, и при апгрейде смена креплений сокета не станет для вас неприятным сюрпризом.
СЖО может обеспечить очень эффективный отвод тепла от видеокарты. Водоблок типа «фулкавер» накрывает видеокарту целиком, отводя тепло и от видеопроцессора, и от чипов памяти, и от системы питания. При этом получается очень компактная система, идеально подходящая для построения ПК с двумя видеокартами.
Более продвинутые компоненты СЖО приходится покупать уже в специализированных магазинах и здесь проявляется один из их минусов — высокая цена. Еще из минусов СЖО можно назвать потенциальный риск протечки жидкости, необходимость периодической чистки и перезаправки системы и довольно высокую сложность сборки.
Системы на элементах Пельтье
В СО на элементах Пельтье применяется термоэлектрический охладитель или термоэлектрический модуль, работа которого основана на эффекте Пельтье. Действие этого эффекта заключается в возникающей разнице температур в месте контактирования материалов при прохождении сквозь них электрического тока. В зависимости от направления тока, выделяется или поглощается дополнительное тепло, которое называется теплом Пельтье.
Модуль Пельтье состоит из термоэлектрического охладителя, сделанного из последовательно соединенных полупроводников p- и n-типа с радиаторами. Течение тока вызывает охлаждение и нагревание противоположных групп контактов, соединенных с радиаторами: один радиатор охлаждается, а другой — нагревается. С него и отводят тепло радиатором с вентилятором или водоблоком СЖО.
Для работы системе требуются довольно высокие мощности в пределах от 80 до 300 ватт. Например, одно из самых эффективных заводских решений — водоблок со встроенным элементом Пельтье Swiftech MCW6500-T — потребляло до 226 Вт. Температуры, которые он поддерживал, составляли от 0 градусов в простое и 20-30 под полной нагрузкой на процессоре уровня Core i7 965 Extreme Edition.
СО на элементах Пельтье начали активно развиваться в 90-е годы. Их начали производить компании KryoTech, Computernerd, DesTech Solutions и Step Thermodynamics для охлаждения процессоров Pentium и Pentium II.
А самые известные СО на элементах Пельтье появились в нулевые годы. Это было время их расцвета.
И самый частый гость печатных изданий тех времен — суперкулер Titan Amanda.
Широкому распространению СО на элементах Пельтье помешали серьезные недостатки: очень высокое энергопотребление и цена.
Фреоновые системы охлаждения
Фреоновые СО оверклокеры начали активно применять в нулевых годах. Система состоит из пяти компонентов: компрессора, конденсатора, испарителя, осушителя и дросселя (капиллярной трубки).
По системе прокачивается хладагент — фреон. В основе фреонового цикла лежит эффект Джоуля-Томсона — понижение температуры рабочего тела (хладагента) при понижении его давления в ходе протекания через сужение в канале.
Грубо говоря, фреоновая СО — это обычный бытовой холодильник, который есть у каждого из нас на кухне, но построенный для охлаждения компонентов ПК. Температуры, получаемые в такой системе, уже ниже нуля и позволяют осуществлять экстремальный разгон.
Даже само по себе сильное снижение температуры процессора или видеокарты серьезно повышает их разгонный потенциал. Это заметно по механизмам буста современных видеокарт и процессоров — чем ниже температура, тем выше частота.
А еще очень низкая температура позволяет сдержать огромное тепловыделение при серьезном повышении напряжения на чипе. За счет этого и достигаются экстремальные частоты в 6, 7 и даже 8 ГГц на современных процессорах и до 3 ГГц на видеокартах.
Серьезную проблему при минусовых температурах на комплектующих вызывает образование конденсата, который может легко вывести их из строя. Построение эффективной фреоновой СО — непростая задача даже для профессионала холодильного оборудования. Поэтому такие системы — удел энтузиастов и профессиональных оверклокеров.
Но были и серийные корпуса с встроенной фреоновой СО, например — Xpressar RCS100 от Thermaltake. Корпус формата Super Tower и весом около 30 кг обеспечивает охлаждение процессора с автоматическим поддержанием температуры в пределах 20-45 градусов, что исключает появления конденсата.
Стоит упомянуть гибриды СЖО и фреоновой СО — чиллеры. В них фреоновая СО охлаждает хладагент, текущий по обычной СЖО. Они отличаются более простым монтажом, так как к компонентам ПК подводятся обычные водоблоки.
Минусы фреоновых СО исключили их широкое распространение: сложность изготовления и монтажа, высокая цена и громоздкость.
Азотные стаканы
Поэтому разгон с помощью жидкого азота используется для кратковременного экстремального охлаждения процессора и видеокарты для получения рекордов. Процедура разгона на первый взгляд довольно проста: на процессор или видеокарту устанавливается медный стакан, пространство вокруг стакана тщательно изолируется.
Подливая жидкий азот небольшими порциями в стакан, добиваются его охлаждения до 110-130 градусов ниже нуля.
Но оверклокера поджидают две проблемы, coldbug (CB) — потеря стабильности системы, ее зависание и отключение при определенной низкой температуре.
И cold boot bug (CBB) — невозможность запуска системы при определенной низкой температуре.
Разные процессоры имеют разные температуры, при которых возникают coldbug и cold boot bug, и от оверклокера требуется умение поддержать определенную температуру, сохраняя стабильность системы для прохождения тестов.
Практически все известные рекорды разгона процессоров и видеокарт получены с использованием жидкого азота. Но этот способ крайне сложен, дорог и не может использоваться долговременно.
Второй способ — это использование в азотном стакане жидкого гелия. Температура его составляет 269 градусов ниже нуля, а стоимость в 15-20 раз выше, чем у жидкого азота. Обычно такой разгон проводится на спонсорские деньги и является довольно редким событием.
Определенную трудность составляет подбор комплектующих, выдерживающих столь низкие температуры без появления coldbug.
Итоги
За последние годы рынок экзотических систем охлаждения изменился — СО на основе фреона и на элементах Пельтье стали уделом узкого круга энтузиастов. Найти их в продаже практически нереально. А азотные стаканы остаются нишевым решением для установки рекордов.
А вот рынок СЖО бурно развивается, и сегодня вы можете купить хорошую сборную систему водяного охлаждения за умеренную сумму. Тем более, что новые многоядерные процессоры требуют СЖО уже даже для небольшого разгона.
Добавьте сюда возможность тихой работы и кастомизации под новые сокеты и видеокарты и вы получите почти идеальную систему охлаждения на сегодня.
Как работают фреонки (кондиционеры). Охлаждаем CPU кондиционером, часть 1.
Настало лето, а значит компьютеры некоторых людей начинают перегреваться.
На канале есть и теоретические видео по кулерам, есть и обзоры разных моделей и кастомные системы охлаждения на различных принципах работы.
Сейчас же я предлагаю сделать систему охлаждения основанную на готовом устройстве — напольном кондиционере.
Те кто следят за каналом не только по видео и сайту в курсе, что у меня есть не только обычный напольный кондиционер, но и вот такая вот кастомная штука.
И штука эта выдаёт температуры примерно на 60 градусов ниже этого напольного кондиционера.
Но я решил, что в видео должна быть какая-то последовательность.
Когда речь пошла про систему на пельте я для начала рассказал как это работает и постепенно усложнял систему охлаждения.
Что касается штуковин с фреонами — было бы странно, что я пропущу базовые материалы и сразу сделаю систему в которой будет два каскада охлаждения: фреон + пельтье.
Так что эта статья тоже должна была появится, ну и вдобавок — с напольным кондиционером — это вполне работоспособная идея, то есть если у вас есть проблемы с охлаждением летом — холодопроизводительность у этих штук настолько высока, что какие-то 300-400 Ватт от компьютера — на скорость охлаждения вашей комнаты сильно не повлияют.
Зачем нужны низкие температуры для процессора
И ещё я хочу напомнить, о том, что изменяя температуру процессора мы меняем физические свойства процессора, его сопротивление и скорость протекания переходных процессов, это актуально и для intel и для AMD и для байкалов с эльбрусами. То есть снижение температуры не только позволяет держать рабочий режим для одной и той же нагрузки, но и позволяет снижать напряжение работы для равной частоты, от чего падает тепловыделение, из-за чего нагрев ещё ниже, что позволяет на том же напряжении брать ещё более высокие частоты. В общем — если вы посмотрите на скрины рекордов разгона, то на жидком азоте при росте частоты на 2 ГГц ставят напряжения всего на 2-3 десятых вольта выше обычного разгона и смысл в жидком азоте не в том, что процессор не перегревается, а в том что на жидком азоте нет причин ставить высокие напряжения при которых бы процессор перегревался.
И этот эффект я уже показывал и с системой охлаждения на пельтье и его мы увидим в практических тестах и с кондиционером.
Как работает кондиционер (контуры с фреоном)
Но для начала разберёмся с тем как работает кондиционер.
Напольный кондиционер — ничем не отличается от обычных сплит систем, состоящих из двух блоков: в которых одна часть вешается снаружи здания, а другая — внутри помещения.
Отличия только по корпусу — тут обе части собраны внутри одной коробки, из которой выходит с одной стороны тёплый воздух, а с другой холодный.
Но показывать я буду на схеме то, как это работает в системах из двух модулей, это будет полезнее для общего развития.
Холода — не существует
И перед тем как начать рассказ ещё уточню очень важную вещь по поводу холода, потому что когда я скажу, что штука которая потребляет 800 Ватт может иметь холодопроизводительность 3 Киловата некоторые сразу покрутят пальцем у виска и закроют браузер.
Суть в том, что так же как не существует тени — не существует и холода.
Тень — это не некая субстанция или что-то такое. Тень — это место в котором меньше света, чем в окружающих местах. Так же и холод. Предметы, которые мы называем холодными, относительно каких-то тёплых — это просто те предметы, которые содержат в себе меньше тепловой энергии, чем окружающие предметы, но если предмет не охлаждён до абсолютного нуля, то тепловая энергия в нём всё равно есть.
Холодильное оборудование — занимается насильственным перемещением энергии.
То есть эта штука тратит 800 Ватт не на то, чтобы как-то создать несколько киловатт какой-то несуществующей холодоэнергии. 800 Ватт тратится на то чтобы принудить атомы и малекулы поделиться тепловой энергией не так как они хотят.
Естественные методы отвода тепловой энергии
При этом — для создания условий для увода откуда-то тепла не обязательно вообще специально прикладывать внешнюю энергию. Самый яркий пример — это работа такого измерительного прибора как психрометр.
Психрометр — это прибор измеряющий влажность воздуха.
Классическая конструкция состоит из двух градусников — один измеряет температуру воздуха, а второй также измеряет температуру в том же помещении, но не воздуха, а смоченного водой фитиля. И градусники показывают разные температуры, тот что смочен — всегда показывает более низкую температуру.
Причина этой разницы в испарении воды. Дело в том, что при испарении улетучиваются наиболее энергетичные малекулы жидкости. И при этом забирая часть общей тепловой энергии. Таким образом — на фитиле образуется среда с меньшим количеством тепловой энергии, чем на всех окружающих поверхностях.
И чем суше воздух, тем проще малекулам воды оторваться от общей жидкости. То есть чем суше воздух, тем большая потенциальная яма между энергиями может образоваться. Собственно — два градусника и измеряют эту потенциальную яму, которая через специальную табличку пересчитывается в значение влажности помещения.
Ровно так же — работает терморегуляция потоотделением у человека.
Кондиционеры охлаждают окружающее пространство испарением жидкости
Из того, что я написал в заголовке очевидно, что кондиционеры работают также и каким-то образом — в эти ящики засунули этот же физический эффект — с отбиранием энергии при испарении.
Сложность только в том, что с психрометром мы получаем мизерный отвод энергии, то есть мы охлаждаем жалкие граммы воды на несколько градусов, и всё это зависит от окружающей влажности, а на самом деле ещё и от атмосферного давления. И у нас ещё и расходуется рабочее тело, то есть улетучивается с фитиля вода, которую надо постоянно подливать. И на этом потихоньку перейдём уже к кондиционерам. Наше рабочее тело, которое в психрометре вода в разрезе работы кондиционера мы далее будем называть хладагентом. Кстати, вода как хладагент тоже применяется, и в холодильных штуках она называется R718.
Но давайте разберёмся с тем, что нас не устраивает в простом испарении с фитиля?
Нам надо как-то эту систему сделать закрытой, то есть возвращать испарившуюся жидкость обратно, чтобы не надо было её подливать, ну и самое главное нам надо создать физические условия в которых мы будем получать нужные размеры потенциальной температурной ямы и при этом нам надо поставить этот процесс на поток, так чтобы охлаждались не граммы хладагента и несколько миллиграмм ртути в градуснике, а ещё и охлаждать какую-то рабочую среду, то есть воздух в холодильнике или квартире, или, если кто уже забыл, у нас цель охладить процессор.
На каких физических принципах реализована работа?
Чтобы понять что мы в силах сделать нужно вспомнить ещё несколько физические особенностей превращений из газа в жидкость и обратно.
Суть в том, что эти переходы для одной и той же жидкости зависят от давления.
Допустим в высоких горах вода кипит уже при температуре ниже 80 градусов, тогда как в автоклавах или скороварках — из-за высокого давления вода может оставаться жидкой и при температуре 150 градусов.
Интереснее наблюдать то, как газы ведут себя при смене давлений.
Допустим у вас есть бутылка шампанского комнатной температуры.
Пока она закрыта — внутри в не занятой жидкостью частью от выделившихся газов создаётся высокое давление, при раскупоривании бутылки — давление снижается, так как стремится выровниться с атмосферным, но при этом мы наблюдаем то, что тот же газ, что только что был комнатной температуры расширившись резко снизил температуру и перешёл через точку росы для окружающего пространства, превратившись в небольшое облачко переохлажденного пара.
И того, собирая все эти эффекты в кучу мы имеем то, что изменяя давление мы можем заставлять хладагент кипеть при более низких температурах, так чтобы он в это время забирал энергию из окружающего пространства, а так же мы можем заставлять это же рабочее тело быть жидким при более высоких температурах так что мы сможем это тело отводить обдувом окружающим воздухом, и в это же время на переходе между зонами высокого и низкого давления рабочее тело будет ещё и само расширяясь охлаждаться, или сжимаясь нагреваться.
И если это всё делать внутри закрытого контура — то наша простая идея с мокрым фителём уже становится кондиционером.
Простейшая схема контура кондиционера (фреонки)
Теперь давайте разберёмся с тем как это реализовано на практике.
Как вы уже поняли — у нас есть контур в котором надо сделать два разных давления, низкое — в котором хладагент в холодном состоянии будет ещё и кипеть испаряться на низких температурах.
И часть контура где давление высокое — в котором хладагент будет тёплым и это тепло будет легко отдать в атмосферу.
Достигается эта разница за счёт компрессора и подпирающего капилляра (или терморегулирующего вентиля).
Компрессор
Для закрепления рассказа давайте коротко пройдёмся по контуру, как он работает.
Начнём с места сразу за капилляром.
За ним — хладагент получает резкое расширение из-за падения давления — меняется температура кипения и хладагент, испаряясь начинает забирать всё тепло, до которого он может дотянуться, это тепло в кондиционере подаётся в контур за счёт обдува радиатора,
который в холодильных штуках называется испаритель, ну то есть грубо говоря — охлаждается радиатор испарителя. Испаряющийся хладагент с полученной из среды энергией высасывается из контура низкого давления — компрессором,
и компрессор его впихивает в часть контура высокого давления, в котором это давление удерживается за счёт того, что среда подпирается капилляром. В этой части контура — из-за повышения давления рабочее тело нагревается, и так же из-за высокого давления переходит на больших температурах, чем испарялось ранее в жидкую фазу, при этом хладагент в это время теплее окружающего воздуха,
а значит это тепло можно отвести обычным окружающим воздухом, используя второй радиатор, который, в холодильных штуках называется конденсатором, именно в этом месте полученное ранее тепло — отдаётся в окружающую среду.
Ну и дальше рабочее тело проталкивается через капилляр (пошёл рассказ по второму кругу), выходя из него в зону низкого давления расширяясь, охлаждаясь и вновь забирая тепло при испарении из окружающей среды и так совершая круги раз за разом.
Ну и понятное дело, что на деле — все эти процессы во всех зонах происходят постоянно. То есть через капилляр постоянно проталкивается рабочее тело, за капилляром оно постоянно — охлаждается и испаряется забирая тепло, испарения постоянно забирает компрессор и т.д.
Ну и тут, конечно, наступает сложная задача по тому чтобы найти нужный баланс давлений и температур.
Создаётся он во первых подбором рабочего тела, то есть разные хладагенты имеют разные температуры кипений на разных давлениях, во вторых баланс этот создаётся за счёт подбора количества хладагента в контуре, и за счёт рассчитанной сложности прохождения хладагентом капилляра или вентиля.
Собственно — вентилем более точно регулируется пропускаемость хладагента, можно пропускать его хуже, тогда разность давлений в разных частях контура будет больше, больше будет потенциальная яма передаваемых энергий, но хуже энергоэффективность и меньше объём переносимого тепла, так как рабочее тело будет сложнее крутить по контуру и самого рабочего тела в зоне испарения будет меньше, что чревато и перегревом зоны охлаждения.Вентили как правило имеют обратную связь, то есть управляются в зависимости от текущей нагрузки, изменяя пропускание хладагента.
Собственно — вот такие вот кондиционеры способны переносить примерно в три раза больше тепловой энергии, чем затрачивается на их работу.
Что дальше?
В следующих частях мы более подробно разберёмся с тем как снижение температуры влияет на физические характеристики процессора, как изменяется сопротивление, и допустимая частота без изменения напряжения. Это мы сделаем при помощи напольного кондиционера.
А затем уже перейдём к серёзной кастомной фреонке, которая будет охлаждать горячии стороны модулей пельтье. Модули пельтье будут охлаждать жидкостной контур, в который будет отводиться тепло от процессора. В такой системе мы сможем достичь достаточно низкие температуры для более явных физических изменений.