Выбираем систему охлаждения ЦОДа: фреон или вода? Корпус c фреоном от Thermaltake

Да-да, дорогой читатель, можешь не сомневаться, что если ты хоть раз в жизни осмелился преодолеть означенный производителем частотный рубеж и, самое главное, получил от этого удовольствие, то ты – один из нас (демонический хохот)! До глубокой старости ты не оставишь попыток разогнать все, что движется, пока в конечном итоге не разгонишь сам себя до второй космической скорости и не покинешь пределов Солнечной системы, дабы воссиять яркой звездою на небосклоне и дарить свет новым поколениям оверклокеров…

Нет, я не надышался продуктами разложения хладагентов, просто фантазия разыгралась. Ведь подобно тому как культуристы не прекращают «качаться» до тех пор, пока их туловище не перестанет помещаться между блинами штанги, а дамы, отважившиеся на первую операцию по увеличению груди, не успокаиваются, пока не лишат себя возможности спать иначе как на спине, и оверклокеры стремятся добиться все больших и больших успехов на своем поприще, не останавливаясь ни перед чем.
Сперва начинающий «разгонялкин» принимает историческое решение сменить шумный и малоэффективный штатный кулер на тихую и производительную «медную башню», покупает новый охладительный девайс и выжимает из своего железа некоторое количество халявных мегагерц.

Потом берет паяльник, делает вольтмод, разгоняет систему еще больше и понимает, что ему уже никак не обойтись без водянки… В конечном счете дело доходит и до экстремальных систем охлаждения. При этих словах вам на ум наверняка приходят укутанные в теплоизоляцию медные «стаканы» с сухим льдом или жидким азотом, с помощью которых устанавливаются мировые рекорды разгона. Однако многие забывают, что существует еще такой удобный и эффективный способ нетрадиционного охлаждения компьютера, как использование СО на основе фазового перехода, иначе известных как «фреонки».

На первый взгляд, фреоновое охлаждение по степени «экстремальности» соотносится с жидкоазотным примерно как спуск с горки в аквапарке – со сплавом на байдарках по бурной реке. Однако сложность и эффективность системы охлаждения связаны с ее внешней крутизной отнюдь не в пропорции 1:1. Ведь если отбросить все внешние спецэффекты от охлаждения жидким азотом или сухим льдом и исключить из рассмотрения вспомогательные устройства, что останется в итоге? Несложной конструкции металлическая емкость, в которой плещется очень холодная жидкость, – только и всего.

В то же время фреонка – вполне себе сложный и наукоемкий агрегат, который нельзя создать без серьезной подготовки. К тому же для его постройки нужно располагать куда большим набором специального оборудования и умений работы с последним, нежели требуется для одарения процессора или видеокарты «азотной» прохладой. Фактически, как бы парадоксально это ни звучало, самостоятельно перейти на азотное охлаждение проще, чем на фреоновое.

Но что же такого может предложить нам система охлаждения на основе фазового перехода (phase-change), чего неспособен дать жидкий азот или сухой лед? Конечно же, это не низкая температура: лучшие одноконтурные фреонки «домашнего приготовления» при работе под нагрузкой позволяют получить -40…-60 °C на испарителе, в то время как днище простого медного «стакана» спокойно может иметь температуру лишь на 3-5° выше, чем у налитого туда криопродукта.

Главный козырь фреоновых систем охлаждения – продолжительность работы. Если стакан охлаждает чип лишь до тех пор, пока последняя капля азота либо мельчайший остаток сухого льда не обратится в газ, то фреонка будет «морозить» кристалл, покуда на контактах розетки есть напряжение. А электроэнергия явно относится к числу более распространенных ресурсов, нежели замороженная углекислота или жидкий N2. Посему системы типа phase-change пригодны и для выполнения долгих бенчинг-сессий, и даже для работы в основном компьютере владельца в режиме 24/7 (так как путем определенных ухищрений их можно сделать очень тихими).

К тому же изготовление фреоновой системы охлаждения не должно влететь вам в очень уж увесистую копеечку: за 10 000-15 000 руб. можно собрать весьма производительную и добротную одноконтурную парокомпрессионную СО или даже целых две «бюджетные». Энтузиасты разрабатывали и с успехом воплощали проекты 200- и даже 100-долларовых фреонок, используя бывшие в употреблении холодильные агрегаты, причем в заявленную стоимость частично было включено и необходимое для работы оборудование (!).

Поскольку на выходе компрессора может быть и 15, и 20, а иногда и все 30 атмосфер, недостаточно прочный радиатор, использованный во фреонке, способен банально рвануть.

Честно говоря, пик увлечения фреонками в нашей стране пришелся на 2004-2005 годы. В это время писались статьи, ставшие ныне классическими, опробовались новые интересные конструкции, высказывались полные оптимизма предположения о том, что всего спустя пару лет «фреон» станет не менее распространенным, чем «вода»… Увы, сбыться этим предсказаниям было не суждено – даже жидкостные СО и поныне остаются большой редкостью, не говоря уже о системах на основе фазового перехода. Тем не менее изобилие достоинств, коими последние обладают, не позволяет мне о них не рассказать. Первая часть цикла будет посвящена теории и поможет вам войти в курс дела. Итак, поехали.

Back to school
Как показывает опыт общения со множеством пользователей самых разнообразных уровней продвинутости, даже «вращающиеся» в технической сфере люди, если их деятельность напрямую не связана с холодильными установками, очень слабо представляют себе, как работает система фазового перехода. В школе все из них, конечно же, знакомились с основами термодинамики, однако мало кому приходило в голову соотнести формулы и графики из учебника с принципом работы хотя бы самого обычного холодильника, стоящего у них в квартире. Поэтому, как это обычно и бывает, знания остались чисто абстрактными и постепенно выветрились из памяти.

А посему я предлагаю начать с самых азов. Что мы вообще подразумеваем под охлаждением? Понижение температуры тела. При этом, как известно, температура является одной из косвенных характеризующих энергии, которая (энергия) не появляется из ниоткуда и не исчезает бесследно, а лишь переходит из одной формы в другую. Соответственно, уменьшение температуры одного тела при неизменных остальных параметрах должно неизбежно выливаться в увеличение энергии (акцентирую внимание на этом слове – именно энергии, не обязательно температуры) другого тела, системы тел или же среды.

В наиболее тривиальном случае этим увеличением энергии является нагрев. То есть, выражаясь простым языком, осуществляется перенос тепла из одного места в другое. Согласно наиболее доходчивой формулировке второго начала термодинамики, теплота не может перейти от менее нагретого тела к более нагретому без каких-либо других изменений в системе. Именно поэтому, кстати, при помощи обычного воздушного кулера нельзя охладить чип до температуры ниже комнатной, а при помощи водяной СО – ниже температуры циркулирующей жидкости (о чем порой забывают некоторые «кулхацкеры» с особо богатой фантазией).

Две вышеупомянутые системы охлаждения служат для рассеивания тепла, выделяемого кристаллами, либо внутри корпуса компьютера (кулеры), либо за его пределами (если стоит водянка). Существуют и такие, в которых «лишнее» тепло идет не на повышение температуры среды, а на кипячение жидкости либо плавление твердых тел (а эти процессы требуют больших затрат энергии, чем просто нагрев). Примерами подобных «холодильников» могут служить уже знакомые вам стаканы-испарители для жидкого азота или сухого льда. При этом основной их недостаток – невозобновляемость процесса – уже был описан выше.

Но должна же существовать какая-то возможность производить циклический процесс испарения-конденсации в замкнутом объеме! При этом, конечно же, хотелось бы добиться перехода из одного агрегатного состояния в другое при низких температурах, например -20…-50 °C. Точками кипения примерно в этом диапазоне обладают газы-хладагенты, именуемые фреонами. Однако чтобы наблюдать испарение жидкости, сопровождающееся отбором тепла от интересующего объекта, при столь низких температурах, надо сначала эту самую жидкость получить – а как это можно сделать, если охлаждать ее нечем (она сама должна служить для охлаждения)?

Снова возвращаемся к школьной программе по физике и вспоминаем, что «пограничные» температуры веществ (плавления, испарения) прямо пропорциональны давлению. При повышенном давлении жидкость может не превращаться в газ даже при температурах, заметно превышающих оную ее точки кипения при 1 атм, тогда как при разрежении, наоборот, она закипает раньше. Для большей ясности можете вспомнить про одноразовую зажигалку, в которой спокойно плещется сжиженный газ комнатной температуры, и про тот интересный факт, что высоко в горах (где как раз-таки ниже давление) вода может закипать уже при 80 °С. Таким образом, манипулируя давлением, мы можем «двигать» точку испарения / конденсации хладагента туда, куда нам нужно. В случае с искомой системой охлаждения – вверх, то есть к диапазону плюсовых температур по шкале Цельсия.

Подробных физических выкладок я не привожу намеренно, потому что прекрасно понимаю, что большинство читателей лишь пробегутся по ним глазами, а те немногие, кто обладает глубокими познаниями в области термодинамики, и так прекрасно с ними знакомы.

Холодильник наизнанку
Думаю, этого краткого введения вполне достаточно, чтобы перейти к принципам функционирования «классической» фреонки. Данное устройство состоит из компрессора, конденсатора, фильтра, капиллярной трубки, испарителя и отсасывающего шланга, соединенных между собой герметично при помощи медных трубок. Фреон проходит через эти узлы именно в том порядке, в каком они перечислены, и при этом с ним происходят любопытнейшие изменения. Итак, вначале, пока фреонка выключена, во всем ее внутреннем пространстве хладагент существует в виде газа под сравнительно невысоким давлением (3-8 атмосфер).

Как только компрессор включается в сеть, он начинает нагнетать газ в сторону конденсатора, резко увеличивая давление (а заодно нагревая, но это уже побочный эффект). В конденсаторе (представляющем собой, как правило, большой радиатор, через который «змейкой» проходит трубка) находящийся под давлением фреон, охлаждаясь, постепенно начинает конденсироваться (переходить в жидкое состояние). Поскольку газ, как известно, обладает большей энергией, чем жидкость, при его сжижении нужно рассеивать значительное количество тепла, для чего конденсатор снабжают большой поверхностью теплосъема и ставят на его обдув мощный вентилятор. В обычных холодильниках обходятся лишь большим плоским радиатором из трубок, благо габариты позволяют.

Фреонку обычно собирают так, что точка входа трубки, идущей из компрессора в конденсатор, находится наверху, а выход – внизу. Таким образом, жидкость под действием силы тяжести стекает к нижней части конденсатора, что обеспечивает наименьшее количество пузырей несконденсировавшегося газа. Затем трубка, выйдя в нижней части конденсатора, вновь взмывает резко вверх (уточню, что мы говорим о фреонке, установленной горизонтально), чтобы затем войти в фильтр. Это, как правило, металлический (обычно медный) цилиндр диаметром 15-50 мм и длиной 8-20 см, внутри которого с одной стороны находится решетка, служащая для задержания мелкого мусора, попавшего внутрь системы или образовавшегося в ней при ее сборке и заправке, а с другой – тончайшая сетка.

Пространство между ними заполнено гранулами поглощающего воду материала (например, силикагеля или цеолита). Поэтому данный узел правильнее называть не просто фильтром, а фильтром-осушителем. Жидкий фреон с небольшими примесями газообразного поступает в верхнюю часть расположенного под углом фильтра, чтобы, опять же, за счет силы тяжести внизу образовался слой исключительно жидкости. Из фильтра она поступает в длинную и тонкую капиллярную трубку, по которой, постепенно замедляя свой ход (за счет трения о стенки), движется к испарителю.

Важно подобрать длину и диаметр трубки так, чтобы давление упало до величины, недостаточной для «удерживания» фреона в жидком состоянии, уже после подхода к испарителю, а дозировка была не меньше и не больше необходимой. Сам испаритель чем-то напоминает водоблок – в нем тоже присутствуют элементы, способствующие лучшему теплообмену. Только, как правило, в испарителях для фреонок есть несколько так называемых «этажей», которые кипящий хладагент омывает последовательно, чтобы в наиболее полной мере отобрать у них (а значит, и у охлаждаемого объекта) тепло для парообразования.

Затем фреон, уже почти полностью превратившись в газ, должен поступить назад в компрессор для повторения цикла. Для возврата хладагента из испарителя служит отсасывающая трубка. Она должна обладать достаточной гибкостью и длиной (чтобы было легко устанавливать испаритель), а также ни в коем случае не пропускать газ – иначе систему придется часто дозаправлять, а это и неудобно, и накладно. Иногда отсасывающую трубку оснащают так называемым докипателем, который ориентирован противоположно фильтру: газ с остатками жидкости подается в него снизу, а компрессор сверху «засасывает» уже исключительно испаренный фреон. Попадание внутрь жидкого хладагента может вывести компрессор из строя из-за так называемого гидростатического удара.

Таким образом, в схеме фреонки можно выделить две линии – высокого и низкого давления. Первая начинается на выходе компрессора и оканчивается на подходе к испарителю, а вторая состоит из отсасывающей трубки и докипателя. Соответственно, граничными узлами являются компрессор и капиллярная трубка.
Вы можете спросить, почему я назвал этот фрагмент текста «Холодильник наизнанку». Отвечаю: в тех СО на основе фазового перехода, что стоят у каждого из нас в квартирах, роль испарителя играют стенки морозильных камер, расположенные вокруг остужаемых объектов, тогда как фреонка, наоборот, охлаждает компьютер исключительно локально и, в каком-то смысле, «изнутри».

Итак, мы в общих чертах изучили устройство некой среднестатистической фреонки. Однако изобилие различных типов компонентов позволяет создавать огромное количество модификаций, которые могут значительно отличаться друг от друга даже по ключевым параметрам. Сейчас я предлагаю рассмотреть наиболее распространенные виды составных частей фреонки и понять, какими преимуществами и недостатками обладает каждый из них.

Компрессор
Современная промышленность выпускает сотни различных моделей компрессоров, отличающихся принципом работы, температурным диапазоном, холодильной мощностью, типом приведения в действие и множеством других ТТХ. Чаще всего встречаются поршневые, винтовые, центробежные и спиральные компрессоры, из которых большая часть может быть герметичными или полугерметичными. В быту обычно используются герметичные поршневые электрические компрессоры, рассчитанные на однофазное напряжение 220 В. Нагнетатели иных типов либо применяются только для промышленных нужд (и обладают огромными потребляемыми мощностями), либо непригодны для использования дома из-за высокого уровня шума.

Основные потребительские характеристики компрессора – хладопроизводительность, марка необходимого фреона, тип используемого масла, способ крепления трубок и вышеупомянутая «громкость». Во многих случаях важными оказываются габариты и вес устройства – например, тогда, когда фреонку необходимо установить в корпусе компьютера или в ином ограниченном объеме.

Итак, пойдем по пунктам. Холодильная мощность компрессора, в отличие от мощности потребляемой, одной цифрой не описывается, потому как она зависит от температуры охлаждаемого объекта. К примеру, компрессор, рассчитанный на отвод 300 Вт тепла при -25 °C, при +5 градусах будет иметь хладопроизводительность порядка 1100 Вт, при -5 – 720 Вт, при -15 – 470 Вт, а при -45 – всего 190 Вт. Противоречий с физикой здесь нет, поскольку мы не говорим о «превращении» одних ватт в другие, а лишь указываем, нагрузку какой мощности компрессор будет способен «держать» при заданной температуре. Обычно каждый компрессор снабжается табличкой, в которой указана его холодильная мощность при 4-6 температурах и нескольких типах (если для него это допустимо) используемого хладагента.
Вот мы плавно подошли и ко второму вопросу. Фреоны различных марок заметно отличаются по температурам кипения, эффективности и, конечно же, стоимости. Наиболее распространенным является газ R-22 с температурой кипения -41° при атмосферном давлении.

Во второй части статьи я расскажу о том, исходя из каких критериев нужно подбирать компоненты системы, что такое каскады и автокаскады и чем плохи фреонки со множеством испарителей…

При этом марка используемого фреона всегда жестко связана с типом масла, которое применяется в компрессоре для снижения трения. Масла разделяются на синтетические и минеральные, и подбирать газ нужно так, чтобы он не вступал со смазкой в химическую реакцию – иначе компрессор выйдет из строя. Наиболее инертным и, соответственно, универсальным является синтетическое масло. Также совместимость должна выражаться в том, чтобы масло ни в коем случае не замерзало при температуре кипения фреона. Ведь когда я ранее описывал движение хладагента по системе, я опускал тот немаловажный факт, что вместе с газом по фреонке всегда течет и масло. Детали компрессора буквально «купаются» в нем, иначе его работа была бы невозможна. Ну а если масло замерзнет, то мы столкнемся просто-напросто с закупоркой трубок и, как следствие, падением эффективности системы практически до нуля до того момента, как смазка растает. А при особом невезении можно получить и трещины.

По способу подсоединения к системе разделяют компрессоры, рассчитанные на пайку или на использование штуцеров (резьбовых соединительных элементов). Вторые могут быть удобнее в монтаже, но для установки штуцеров нужно уметь хорошо развальцовывать трубы (увеличивать их диаметр за счет пластичности меди) и обладать необходимым инструментом, так что чаще прибегают к простому спаиванию трубок.

Конденсатор
Иногда этот узел не совсем верно называют конденсором (очевидно, чтобы не путать с электронным компонентом). Конструктивно он прост, а внешне в общем-то мало отличается от радиатора водянки (разве что размерами) или автопечки. Однако есть у него одно отличие, незаметное глазу, – куда большая стойкость к высоким давлениям. Поскольку на выходе компрессора может быть и 15, и 20, а иногда и все 30 атмосфер, недостаточно прочный радиатор, использованный во фреонке, способен банально рвануть.

Фильтр
Необходимость данного узла, думаю, особых сомнений не вызывает. Внутри фреонки помимо хладагента неизбежно присутствует мелкий мусор (в первую очередь окалина, возникшая при пайке), поэтому, дабы узкое отверстие капиллярной трубки не забилось, необходимо, чтобы все это осталось на решетках фильтра. Также важно правильно ориентировать фильтр: в нем всегда есть вход и выход. Нужно, чтобы фреоно-масляно-водно-грязевая смесь последовательно проходила через решетки большого размера, осушитель и мелкие сетки, но никак не наоборот, иначе фильтр забьется. Для хорошего осушения стоит выбирать фильтр внутренним объемом не менее 15 см3, ибо вода для системы в сотню раз опаснее, чем масло, – просто потому, что замерзает уже при температурах в районе 0 °С.

Капиллярная трубка
Вообще говоря, такое название данного узла системы неверно. Ошибка выходит того же плана, что и при назывании копировального аппарата «ксероксом». А все дело в том, что использование медной трубки малого диаметра – лишь один из способов дозированной подачи жидкого фреона в испаритель. Как я уже кратко упоминал выше, трубка замедляет ход жидкости за счет огромного гидравлического сопротивления стенок (обратно пропорционального, вообще говоря, квадрату внутреннего диаметра и прямо пропорционального длине). Нужно грамотно подбирать трубку и длину необходимого участка – иначе можно столкнуться либо с недостатком жидкого фреона в испарителе и, как следствие, низкой эффективностью, либо, наоборот, с его избытком и риском попадания в компрессор. И опять же, низкой эффективностью по причине того, что значительная часть фреона будет кипеть в отсасывающей трубке.

Вместо капилляра можно использовать вентиль, дроссель, ТРВ или же автомобильный инжектор. Вторым по популярности после трубки является ТРВ – терморегулирующий вентиль, степень открытия которого зависит от температуры на интересующем объекте (испарителе, как правило). Благодаря этому элементу можно поддерживать относительно стабильную температуру на узле. Правда, есть и существенные недостатки: качественные ТРВ дороги, а доступные нередко реагируют с большим запаздыванием, лишний раз «раскачивая» систему, вместо того чтобы стабилизировать ее. Обычные же вентили или дроссели плохи тем, что могут травить фреон. Так что трубка является простым, негибким, но одновременно крайне надежным и испытанным временем решением.

Испаритель
Единственный узел фреонки, который нельзя приобрести в обычном магазине, торгующем холодильным оборудованием. Его необходимо изготовить самостоятельно или купить у других энтузиастов. Конструкции испарителей столь же различны, сколь конструкции водоблоков, но схема многоэтажного лабиринта пользуется наибольшей популярностью. Как правило, на станке вытачиваются отдельные уровни «башни», которые затем соединяются воедино пайкой. В каждом слое есть отверстие для капиллярной трубки – она должна доставлять фреон к самому нижнему уровню, который расположен ближе всего к охлаждаемому объекту. Необходимо, чтобы кипящий фреон двигался по каналам испарителя достаточно продолжительное время, дабы в наиболее полной мере «отобрать» тепло у процессора или ядра видеокарты.

Отсасывающая трубка
Как правило, в качестве оной используют металлические гофрированные шланги для подключения газовых плит – они достаточно гибки и надежны, чтобы можно было без проблем устанавливать испаритель на процессор или видео, и не травят газ. Правда, работать на скручивание такие изделия отказываются наотрез. Реже, когда не нужно регулярно демонтировать испаритель, применяют медные трубки, и уж совсем в единичных случаях используют резиновые заправочные шланги, которые, хоть и удобны гибкостью и простотой монтажа, неизбежно вызывают потери фреона. Нередко внутри отсасывающей трубки скрываются не только пары хладагента, но и капилляр, идущий в испаритель. Это предохраняет его от повреждений, а также дополнительно охлаждает текущий по нему фреон, что позволяет выиграть 1-2°. «Точки проникновения» малой трубки в большую, как правило, расположены в местах подсоединения шланга к испарителю и ко входу компрессора.

Корпус
Данный компонент фреонки не относится к числу обязательных, однако, не поленившись его изготовить, вы сэкономите немало времени и нервов, а работа с прибором будет приносить больше удовольствия. Часто для этой цели используются старые «толстенькие» системные блоки, в которые можно без матюков и с применением минимума слесарного инструмента установить фреонку. Отверстие для отсасывающей трубки, как правило, вырезается либо в крышке, либо в боковой стенке корпуса, а провода заводятся сзади.

Некоторые умельцы выносят фреонку в отдельный отсек большого серверного корпуса, чтобы получить в конечном итоге нечто, весьма похожее на готовые заводские решения. Также зачастую монтажную пластину, на которой покоится агрегат, наращивают до каркаса при помощи несложных конструкций из металлического профиля, чтобы обезопасить драгоценный прибор от ударов и искривлений, а заодно повысить удобство переноски. При создании корпуса в виде глухой коробки было бы крайне полезным оклеить его изнутри звуко- и виброизолирующим материалом, дабы снизить уровень шума, производимого фреонкой. Важно лишь не забывать о надлежащей степени охлаждения компрессора.

Теплоизоляция
Дабы испаритель и отсасывающая трубка не покрывались слоем снега и льда, их «укутывают» специальным материалом, минимизирующим теплообмен. Также необходимо тщательно затеплоизолировать пространство вокруг охлаждаемого объекта, чтобы, опять-таки, избавиться от конденсата, а заодно не переохладить те элементы, которым низкие температуры совершенно ни к чему (электролитические конденсаторы, например). На этом, пожалуй, будем закругляться. В следующей части статьи я расскажу о том, исходя из каких критериев нужно подбирать компоненты системы, что такое каскады и автокаскады, чем плохи фреонки со множеством испарителей и о других весьма и весьма интересных вещах.

Уж сколько раз твердили миру…
Наверное, нет на свете оверклокера, которому бы не приходила в голову идея собрать компьютер в холодильнике, дабы покорить новые вершины разгона. Однако все из них, кто решил перед этим обратиться за советом к более опытным товарищам, получали один и тот же ответ: «Брось эту затею». Итак, давайте разберемся почему.
Представим себе обычную морозильную камеру среднестатистического холодильника: температура около -10°, достаточно места почти для любого компа без корпуса – вроде бы идиллия. Но, как говорится, «было гладко на бумаге, да забыли про овраги». Первый же вопрос – размещение кабелей. Через приоткрытую дверцу? Уже спустя пару часов огромная «шуба» поглотит большую часть внутреннего пространства, а температура вырастет.

Сверлить боковые стенки? Все равно пойдет ненужный влажный воздух, да еще и можно повредить фреоновые трубки. Ну и, наконец, главная проблема – выпадение конденсата. Все почему-то забывают, что продукты, лежащие в холодильнике, так чудесно замораживаются только потому, что сами не выделяют тепла. Вся холодильная мощность компрессора идет на однократное охлаждение «ништяков» и последующее поддержание температуры. А современный комп просто-напросто нагреет морозилку до плюсовой температуры, все «потечет», и, как следствие, нам обеспечены короткое замыкание и гибель железа. Одновременно – и неплохой урок тому, кто «гонялся за дешевизной»

Вот, кстати говоря, что мне удалось обнаружить на bash.org.ru:

«xxx: знал я одного чувака, он в 98 году купил пень на 350мгц, налил в ванну глицерина, разобрал холодильник, вынул катушки, сунул в ванну, охладил глицерин почти до нуля, положил в него комп и разогнал до 1.3ггц.
yyy: А где же он мылся тогда?
xxx: после всего что я написал ты еще думаешь что он мылся?!»

Увы, хоть данная цитата и довольно забавна, вся она – «ложь, обман и жульничество». Ванну, т. е. примерно 200 л, глицерина не так-то просто добыть, а он сам по себе обладает довольно посредственной теплопроводностью, да еще и замерзает уже при +18°. В холодильнике нет никаких катушек, которые можно было бы вытащить и использовать для охлаждения. Ну и, наконец, ни один Pentium II даже под жидким азотом никому не удавалось разогнать выше 675 МГц.

Времена однотипных корпусов безвозвратно прошли. Серые, невзрачные решения сменили яркие и экстравагантные модели со множеством интересных функций и эргономичным дизайном, способные стать стильным дополнением любого интерьера. И если раньше компьютер в любом помещении, прямо скажем, мозолил глаза, то теперь он может оказаться более элегантным и красивым, чем иной предмет мебели. Он уже не только выполняет роль ящика для сборки компьютерной системы, но и выглядит достойно. К тому же выпускаемые в настоящее время компьютерные корпуса можно разделить на несколько категорий в зависимости от мощности будущей системы и сферы ее применения. Есть корпуса для геймеров (хотя многие из них отличаются от бюджетных моделей лишь внешними деталями), оверклокеров, компьютерных энтузиастов, корпуса для моддинга и создания портативных систем, а также бюджетные корпуса для офисных компьютеров. В общем пользователь непременно найдет корпус, который будет отвечать всем его требованиям.

В настоящей статье мы познакомим вас с корпусом, который можно причислить к передовым решениям, основная задача которых предложить новые идеи для всей индустрии, направить ее развитие в новое русло и заставить взглянуть на привычные проблемы по-новому. Это корпус от компании Thermaltake с загадочным названием Xpressar RCS100 - первый корпус с фреоновым охлаждением центрального процессора.

Он был представлен два года назад на выставке Computex 2008. Тогда все были очарованы новинкой от Thermaltake - миниатюрной системой охлаждения на основе фреона. Данная система многие годы использовалась в других отраслях, но для охлаждения компьютерных компонентов была предложена крупным производителем впервые.

Как известно, уже давно ведутся поиски инновационного источника охлаждения, который бы положил конец шумным кулерам. Поначалу большие надежды возлагались на жидкостное охлаждение, которое, казалось бы, соответствовало всем требованиям компьютерной индустрии. Однако такие системы не выдержали главного испытания - испытания временем: они не получили широкого распространения и, за исключением краткого ажиотажа, не вызвали никаких перемен в компьютерном мире. Некоторые производители до сих пор поставляют подобные решения на рынок, но, если говорить начистоту, вряд ли их ждет большое будущее. Такие системы остаются дорогими и, несмотря на некоторые преимущества, обладают рядом недостатков. Тем не менее безоговорочно следует признать одно: создание жидкостного охлаждения было необходимым этапом, который следовало пройти хотя бы для того, чтобы исключить из рассмотрения эту технологию. Итак, поиск идеального охлаждения продолжается. Пока подавляющее большинство пользователей продолжает применять старый и проверенный метод охлаждения компонентов; оверклокеры, работающие с экстремальными режимами современных систем, строят собственные охлаждающие контуры на основе жидкого азота. Решение от Thermaltake, которое мы рассмотрим, занимает среднюю позицию: с одной стороны, это больше, чем обычный корпус, а с другой - это серийное решение, которое не требует особых инженерных навыков для использования.

Корпус Xpressar RCS100

Серьезность изделия мы ощутили сразу же: коробка, в которую корпус бережно упакован, весит около 30 кг. При знакомстве с корпусом и его спецификацией становится понятной причина столь внушительного веса: шасси корпуса, как и его боковые панели, изготовлено из стали марки SECC толщиной 1 мм.

Основой для системы Xpressar RCS100, представляющей собой симбиоз корпуса и продвинутой системы охлаждения центрального процессора, послужил корпус знаменитой серии Xaser VI. Модель относится к классу Super Tower и имеет габаритные размеры 605x250x660 мм. Порадовало стилистическое решение корпуса: дизайнеры не стали утяжелять и без того громоздкую конструкцию большим количеством внешних «спецэффектов» типа огромных вентиляторов и светящихся панелей. В результате, несмотря на внушительные размеры, дизайн корпуса получился довольно сдержанным и аккуратным. Классический черный цвет, плавные очертания и линии удачно сочетаются с некоторыми более резкими, привычными для игровых корпусов деталями.

На верхней и нижней частях стального шасси имеются надстройки. Эти металлические конструкции, помимо защиты корпуса от внешних воздействий, выполняют целый ряд функций. В результате установки нижней надстройки корпус немного приподнимается над поверхностью, на которой стоит, за счет чего образуется воздушный зазор между нею и дном корпуса.

Верхняя надстройка выполняет роль площадки для размещения целого ряда функциональных устройств. В передней ее части находится интерфейсная панель, на которой располагаются внешние разъемы и клавиши управления. В их число вошли четыре разъема USB 2.0, два разъема eSATA, один IEEE-1394, два аналоговых разъема mini-jack для подключения наушников и микрофона, кнопки включения/выключения и перезагрузки компьютера, а также LED-индикатор работы жесткого диска. Примечательно, что столь большой набор интерфейсных разъемов и клавиш удалось разместить на довольно небольшой площади, которая, помимо всего прочего, гармонично вписалась в стилистику корпуса. Клавиша включения/выключения компьютера оформлена в виде светящейся буквы X, которая напоминает пользователю о принадлежности корпуса к серии Xaser VI. Любителям моддинга и красивых эффектов также придется по вкусу небольшая глянцевая створка, под которой скрывается вышеописанная интерфейсная панель, - при нажатии на определенную точку створка приподнимается, открывая доступ к разъемам. Такое решение весьма практично - в разъемы попадает меньше пыли. За интерфейсной панелью располагается дополнительный отсек, который становится доступен при сдвигании верхней стенки назад. Судя по всему, он предназначен для хранения мелких деталей, таких как крепежные винты и монтажные ленты.

Передняя панель корпуса закрыта внушительной алюминиевой дверцей с логотипом серии Xaser. В верхней и нижней ее частях имеются прочные выпуклые металлические решетки, которые, помимо эстетической функции, служат для забора воздуха внутрь корпуса. На передней панели расположены заглушки монтажных окон для 5,25-дюймовых устройств: четыре окна являются воздухозаборной решеткой для установленного за ними вентилятора, а остальные семь готовы к установке 5,25-дюймовых приводов. Все заглушки вынимаются без помощи инструментов, что значительно облегчает процесс сборки.

Боковые стенки имеют привычный вид: гладкая глянцевая поверхность с двумя решетками на каждой стороне и несколькими декоративными углублениями. Сняв стенки корпуса с двух сторон, мы пришли в легкое недоумение. На первый взгляд внутри корпуса творится полная неразбериха: провода, трубки, завернутые в теплоизоляцию, непонятные механизмы и устройства. Этот сумбур, как вы уже, должно быть, догадались, был внесен установкой охлаждающей системы Xpressar, к детальному изучению которой мы приступим чуть позже. А пока, сняв охлаждающую систему, рассмотрим более привычные для нас вещи.

Внутренняя компоновка корпуса выполнена на достойном уровне. В области передней стенки блока расположены две корзины для установки приводов. Верхняя корзина имеет семь монтажных мест для 5,25-дюймовых устройств, нижняя - для пяти 3,5-дюймовых приводов. Все монтажные места оборудованы специальными крепежами, которые позволяют установить то или иное устройство без помощи отвертки и других инструментов. Корзина для 3,5-дюймовых устройств имеет съемную основу и развернута к стенке корпуса для удобства извлечения приводов. Между передней стенкой и корзиной расположен 140-мм вентилятор, который продувает всю корзину насквозь и способствует быстрому отводу тепла от жестких дисков системы.

Монтажное место для установки блока питания также выполнено очень удачно: три опоры (две стационарные и одна регулируемая) позволяют жестко удерживать блок на месте и в то же время не загромождают внутреннее пространство. На верхней стенке размещен второй 140-мм охлаждающий вентилятор системы.

Особого внимания заслуживает реализация подложки материнской платы - после откручивания пары крепежных винтов она легко вынимается из корпуса вместе с задней стенкой. Это очень удобно, поскольку можно собрать систему вне корпуса, а затем просто установить подложку на место. В случае установки охладительной системы Xpressar данная конструктивная особенность корпуса и вовсе окажется незаменимой. Подложка имеет несколько отверстий для разводки кабелей питания и интерфейсных шлейфов, а зазор между подложкой и стенкой корпуса позволит уложить все кабели в нужном порядке и не занимать при этом внутренний объем корпуса.

Остается добавить, что к корпусу прилагается весьма внушительный комплект. Помимо документации, в нем обнаружились многочисленные крепежные винты для сборки системы, хомуты и ленты для разводки кабелей, отсек­переходник для монтажа привода 3,5-дюйма в 5,25-дюймовый отсек, дополнительная заглушка для FDD-привода, еще один 140-мм вентилятор, а также контейнер для хранения различных комплектующих, который можно установить в пятидюймовый отсек.

Теперь, когда мы вкратце ознакомились с устройством корпуса, рассмотрим более детально систему охлаждения - безусловно, его главную особенность.

Фреоновое сердце

Принцип работы системы охлаждения на основе фреона, несмотря на внешне сложное устройство, довольно прост. В замкнутом контуре находится газ (фреон), который в процессе фазового перехода из одного агрегатного состояния в другое охлаждает контактную площадку, присоединенную к центральному процессору компьютера. Рассмотрим данный процесс более детально.

Сначала сжиженный фреон, находясь в состоянии охлаждения и низкого давления, поступает к контактной площадке центрального процессора. Под воздействием выделяемого процессором тепла происходит фазовый переход фреона из жидкого в газообразное состояние. При помощи миниатюрного компрессора давление фреона в системе поднимается, газ разогревается, но при этом остается в газообразном состоянии. Однако в таком состоянии фреон уже способен к обратному переходу в жидкое состояние. Для этого при помощи охлаждающего блока, в основе которого лежат вентилятор, длинный контур из медных тепловых трубок и алюминиевые радиаторные пластины, температура фреона понижается, за счет чего газ конденсируется и переходит в жидкое состояние. В заключение цикла вновь образовавшаяся жидкость проходит через расширительный клапан, вследствие чего давление на данном участке падает, готовя фреон к повторному фазовому переходу в газообразное состояние. Такой цикл фазовых переходов давно работает на благо человечества в холодильных бытовых системах.

Проблемы, которые предстояло решить разработчикам Thermaltake, фактически сводились к двум: сделать систему охлаждения миниатюрной и избежать такого неприятного последствия работы фреонового охладителя, как конденсат. И если первая проблема не представляла особой сложности, то вторая заслуживала детального изучения, поскольку ее последствия являются фатальными для компьютера. Однако решение тоже оказалось довольно простым: поскольку рабочая температура центрального процессора находится в зоне так называемой комнатной температуры и выше, нет нужды охлаждать процессор сильнее. То есть задача Xpressar в данном случае сводится к поддержанию температуры в диапазоне 20-45 °С, при этом системе легко удается избежать образования внешнего конденсата. Работа компрессора, а следовательно, и скорость охлаждения контактной площадки регулируются по принципу широтно­импульсной модуляции, также известной как PWM. Иными словами, Xpressar воспринимает сигналы системы подобно обычному четырехконтактному кулеру и регулирует скорость работы охладительного контура. Это, ко всему прочему, решает проблему с охлаждением процессора в режиме «сна», когда оно практически не требуется.

Однако необходимо сделать ряд оговорок, на которые обязательно нужно обратить внимание тем, кто задумался об установке Xpressar. Во­первых, система с Xpressar предполагает установку процессора с тепловыделением более 70 Вт в нормальном режиме работы. Делается это для того, чтобы избежать переохлаждения контактной площадки и образования конденсата. Во­вторых, как указано на официальном сайте компании Thermaltake, система охлаждения требует предварительной подготовки, а именно прогрева в течение пяти минут. В-третьих, установить подобную систему можно только на системы с процессорными гнездами Intel LGA 775 и Intel LGA 1366. Кроме того, перед сборкой системы следует ознакомиться со списком рекомендуемого оборудования, которое может применяться с Xpressar.

Заключение

Система Xpressar безусловно является новым словом в компьютерной индустрии. Как у всех новинок, у нее есть свои плюсы и минусы. Главное преимущество системы заключается в высокоэффективном охлаждении, которое не могут обеспечить привычные вентиляторы, кулеры и даже жидкостные системы охлаждения для ПК. Основной недостаток - такие системы пока не актуальны для рядовых пользователей. Кулеры с активным охлаждением успешно решают проблему охлаждения любых современных систем, а стоят на порядок дешевле, занимают меньше места, их легче чинить и менять. Кроме того, система Xpressar подходит для весьма ограниченного числа плат и процессорных гнезд, что также снижает ее шансы оказаться в ПК обычного пользователя. Эта проблема возникает из-за того, что конструкция лишена какой­либо мобильности вследствие наличия в ней металлических трубок и конструкций. На наш взгляд, если система станет гибкой, то есть появится возможность подвода охлаждающей площадки в любое место системной платы, то такие решения действительно могут обрести популярность. Кроме того, подобным образом можно будет охлаждать и другие компоненты, а именно графические платы.

Возникнет ли потребность в таких системах в будущем - сказать сложно, поскольку технологии совершенствуются чересчур быстро и строить какие­либо прогнозы в данной сфере довольно тяжело. Сейчас же к Xpressar проявят интерес прежде всего оверклокеры и компьютерные энтузиасты, которые экспериментируют с экстремальными режимами работы системы. Для них решение компании Thermaltake действительно может стать панацеей, поскольку, в отличие от сложных установок на базе жидкого азота, Xpressar не требует лабораторных условий и открытых стендов. Кроме того, по слухам, компания Thermaltake продолжает разработку данной серии и в будущем может появиться более мобильное решение, которое, как сегодня СЖО (системы жидкостного охлаждения), будет занимать несколько 5-дюймовых слотов.

Если говорить о готовом решении на базе корпуса Xaser VI, то производитель выбрал очень удачную оболочку для новой системы охлаждения. Данный корпус очень удобен и позволит построить систему по любым запросам. Единственным его минусом являются большие габариты - не каждый пользователь готов поставить подобный корпус дома. Как бы то ни было, мы считаем, что стремление Thermaltake найти что­то новое, взглянуть на проблему охлаждения иначе более чем похвально и рано или поздно принесет плоды.

Требования, которые предъявляются к системам охлаждения с фреоном в качестве рабочего вещества. Фреоны, в отличие от других холодильных рабочих веществ, имеют большую текучесть, хорошо растворяются в смазочных маслах и имеют очень малую растворимость в воде. Именно с этим связаны основные отличия охлаждающих систем с фреоном в качестве рабочего вещества и от других охлаждающих систем.

На основе вышеуказанных особенностей фреонов можно сформулировать главные требования, которые предъявляются к системам охлаждения с фреоном в качестве рабочего вещества:

· поддержание гер­метичности;

· обеспечение проникновения влаги в холодильную установку;

· беспрерывная циркуляция смеси «масло–фреон» и возвращение масла в компрессор из испарителя.

Поддержание герметичности холодильной установки можно достигнуть с помощью использования специальных прокладок, которые изготавливаются из паронита или маслостойкой резины. Кроме того, необходимо осуществить специальными штуцерами соединение аппаратов и трубопроводов.

Для избегания проникновения влаги в холодильную установку сегодня выпускаются холодильные аппараты и машины, которые заполнены инертным газом. Во время запуска холодильных систем в эксплуатацию их необходимо осушить с помощью продувания инертными газами, а затем происходит вакуумирование перед заправкой хладагента. Кроме того, во время эксплуатации холодильной установки необходимо производить постоянное осушение хладагента, циркулирующего в системе. Это осуществляется с помощью фильтров-осушителей.

Беспрерывная циркуляция смеси «масло–фреон» и возвращение масла в компрессор из испарителя осуществляются на основе обеспечения условий, которые бы способствовали понижению растворения хладагента в масле в компрессоре, а также с помощью использования испарителей со специальной конструкцией. В случае использования испарителей с кипением фреона внутри труб (например, воздухоохладителей или змеевиковых охлаждающих батарей) необходимо осуществлять верхнюю или нижнюю (а в некоторых случаях – и комбинированную) подачу фреона.

В том случае, если осуществляется верхняя подача фреона в систему, легче осуществить возвращение масла в картер компрессора. Также в этом случае для заправки холодильной установки необходимо меньшее количество хладагента, нет вредоносного влияния гидростатического столба жидкос­ти на теплопередачу. Кроме того, хладагент и масло осуществляют движение сверху вниз, т. е. движутся в одном направлении. Последний фактор способствует тому, что масло лучше циркулирует в системе.

В том случае, если осуществляется нижняя подача фреона в систему, то коэффициент теплопередачи будет выше, а хладагент будет лучше распределяться между секциями, которые работают параллельно. Чаще всего системы с нижней подачей фреона используются в больших, широко раз­ветвленных, насосно-циркуляционных охлаждающих системах. Для того, чтобы масло возвращалось в картер компрессора, на трубопроводах отсоса пара создают специальные петли, которые образуют некий гидравлический затвор. В этих петлях накапливается масло, которое транспортируется паром. С целью уменьшения пагубного влияния гидростатического столба жидкости приборы охлаждения необходимо реализовывать из параллельных змеевиков с приподнятыми выходными концами, которые будут располагаться горизонтально и будут объединены коллекторами.

В том случае, если осуществляется комбинированная подача фреона, хладагент осуществляет движение через змеевики, которые соединены последовательно, сначала снизу вверх, а в последних секциях – сверху вниз. В этом случае повышается коэффициент теплопередачи (по сравнению с системами с верхней подачей фреона) и улучшается возврат масла (по сравнению с нижней подаче фреона), но вместе с тем и повышается гидравлическое сопротивление. Из-за этого данный способ подачи фреона применяется лишь в некоторых системах, которые предназначены для работы с высокими температурами кипения.

Методы подвода хладагента к испарителям. Подвод хладагента реализовывается через дроссельные устройства. При этом конструкция дросселей подбирается в зависимости от вида датчика. Дроссели могут срабатывать в случае изменения уровня жидкости в испарителе (соленоидные вентили или поплавковые регулирующие вентили; и дроссели, которые получают сигнал от электронных указателей уровня) или же в случае перегрева пара (ТРВ). Для того, чтобы испарители хорошо заполнялись фреоном, применяют терморегулирующий вентиль (ТРВ) с термобаллоном, устанавливающийся до или после теплообменного аппарата. В том случае, если термобаллон устанавливается до теплообменного аппарата, ТРВ необходимо настроить на начало открытия в случаях перегрева паров на 3–4 °С, полное же его открытие должно происходить при перегреве в 5–7 °С. Следует отметить, что перегрев пара происходит лишь в последних (по ходу движения хладагента) шлангах теплообменного аппарата, из-за чего эти шланги работают с небольшой эффективностью. Также необходимо знать, что при сравнительно малых перегревах паров чувствительность ТРВ уменьшается, а работа его становится неустойчивой.

Для того, чтобы снизить перегрев пара на выходе из змеевиковых теплообменников, необходимо использовать ТРВ, которое работает на принципе внешнего выравнивания давления. В этом случае перегрев выходящего из теплообменника пара регулируется и снижается на величину, которая соответствует уменьшению давления в охлаждающем аппарате на линии от ТРВ до того места, где уравнительная трубка ТРВ присоединяется к трубопроводу.

В случае размещения термобаллона ТРВ после теплообменного аппарата теплосъем теплообменника повышается вследствие лучшего заполнения его жидким хладагентом и уменьшения концентрации масла в смеси «масло–фреон». Причем ТРВ необходимо настраивать на существенно более высокий перегрев пара (как минимум, на 15–20 °С), который бы обеспечивал доиспарение хладагента из масла.

https://pandia.ru/text/80/222/images/image002_27.jpg" width="430" height="250">

Качественное заполнение хладагентом испарителей, в которых кипение фреона происходит в межтрубном пространстве (кожухозмеевиковые или кожухотрубные теплообменные аппараты), реализовывается с помощью поплавковых регуляторов уровня или ТРВ. Следует отметить, что когда проектируется, а затем и эксплуатируется холодильная система, необходимо создавать условия для возвращения масла в картер компрессор из охлаждающих аппаратов.

В случае применения смеси «масло–фреон» с ограниченной взаимной растворимостью, фракция, которая насыщена маслом (как более легкая) накапливается виде небольшого слоя в верхней части охлаждающего аппарата. Чтобы масло возвращалось в компрессор, необходимо температуру застывания масла поддерживать значительно более низкой, чем температуру кипения хладагента. В этом случае масло начинает вспениваться парами фреона и в таком виде начинается уноситься во всасывающий трубопровод.

В случае применения смеси «масло–фреон» с неограниченной взаимной растворимостью масло из межтрубного пространства охлаждающего теплообменника может уноситься вместе с каплями неиспарившейся жидкости, захватываемыми паровым потоком.

Количество масла, которое отводится паром из кожухотрубного теплообменника, обуславливается скоростью его движения в охлаждающем теплообменнике, местом присоединения патрубка всасывания к кожуху теплообменника и его кон­струкцией. Скорость в паровом пространстве зависит от количества пара, который образовался, т. е. от тепловой нагрузки, и от степени заполнения теплообменником жидким хладагентом. В том случае, если степень заполнения теплообменника либо его тепловая нагрузка уменьшаются, то следствием этого становится снижение количества жидкой смеси «масло–фреон», которая уносится из него вместе с паром. В том случае, если имеют место малые тепловые нагрузки, унос масла из теплообменника может полностью остановиться, что приведет к существенному ухудшению его теплопередачи, и, как следствие, к аварийному уменьшению уровня масла в картере компрессора.

Принципиальная схема питания фреонового теплообменника по перегреву показана на рис. 3. Особенностью такой схемы является настройка ТРВ для того, чтобы обеспечить нормальную работу системы.

Если плавно повышать тепловую нагрузку теплообменника, усиленное парообразование в испарителе приведет к уносу жидкости, следствием чего является снижение подачи хладагента через ТРВ. Но при этом ТРВ не способен обеспечить безопасную работу холодильной системы в случае резкого повышения тепло­вой нагрузки из-за того, что вскипание хладагента может привести к перепол­нению теплообменника, и, как следствие, к влажному ходу компрессора. Следовательно, данную схему можно применять только для питания теплообменников, работающих в стационарном режиме с незначительными колебаниями тепловой на­грузки. Регулирование заполнения теплообменника в переходных и пусковых режимах необходимо реализовывать ручным регулирующим вентилем.

В том случае, если термобаллон ТРВ поместить на трубопроводе между испарителем и РТО, то немного снижается вероятность влажного хода компрессо­ра в случае переменных тепловых нагрузок, но это повлечет за собой ухудшение возвращения масла в картер компрессора, а теплопередача в испари­теле уменьшится. По некоторым опытным данным, коэффициент теплопередачи, от­несенный к полной поверхности аппарата, уменьшается на 30% при увеличении перегрева паров хладагента R22, которые выходят из испарителя от 0 до 2 °С.

Принципиальная схема заполнения хладагентом фреонового испарителя в зависимости от уровня показана на рис. 4. При этом, уровень жидкости в теплообменнике надо поддерживать таким, чтобы исключалось ее попадание во всасы­вающий трубопровод в случае максимальных тепловых нагрузок, которые соответствуют заданным условиям эксплуатации охлаждающего теплообменника. Удаление смеси «масло–фреон» из аппарата реализовывается по специальному трубопроводу, который присоединяется к теплообменнику в той зоне, где присутствует наивысшая кон­центрация масла в жидкой фазе. Жидкость, которая отводится из теплообменника, поступает в РТО, где происходит доиспарение хладагента.

Соленоидный вентиль, который расположен между охлаждающим теплообменником и ТРВ, закрывается одновременно с выключением компрессора, тем самым предотвраща­я возможное поступление жидкости во всасывающий трубопровод. Данная схема обеспечивает надежную эксплуатацию холодильной системы в случае переменных тепловых нагрузок.

В том случае, если для охлаждения необходимы низкотемпературные фре­оновые установки, можно применить схему питания охлаждающего теплообменника, которая показана на рис. 5. Данная схема отличается от схемы, изображенной на рис. 4, тем, что тут применяется оросительный испаритель с насосной циркуля­цией смеси «масло–фреон». Ряд зарубежных фирм-изготовителей производят оросительные испарители, которые оснащены эжекторами либо же встроенными цир­куляционными насосами.

https://pandia.ru/text/80/222/images/image006_11.jpg" width="450" height="312">

В случае проектирования РТО можно принимать гидравли­ческое сопротивление его зоны пара по данным фирмы «Данфосс», приведенным на рис. 6.

Разводка трубопроводов. В охлаждающих системах разводку тру­бопроводов выполняют так, чтобы обеспечить непрерывный равномер­ный возврат в компрессор уносимого масла.

Жидкостные трубопроводы с фреоном необходимо прокладывать аналогично аммиачным. Но при этом следует отметить, что плотность фреонов значительно выше, а скрытая теплота фазового перехода существенно ниже по сравнению с аммиаком . Вследствие этого внимание необходимо обращать на предупреждение вскипания хладагента из-за уменьшения его давления в трубопроводах, которые направляют жидкость снизу вверх – к дроссельным и распределительным устройствам. При этом следует поддерживать достаточную для транспортировки масла скорость пара во фреоновых паровых трубопроводах, которая зависит от плотности пара и размеров капель масла, при этом она резко меняется при изменении температуры и давления в системе.

Если в трубопроводах повысить скорость, то более крупные капли масла легче уносятся обратно в компрессор, но при этом это приводит к резкому увеличению потерь давления. Вследствие этого ухудшаются условия работы компрессора, а также уменьшается его холодопроизводительность. Крайне нежелательны при этом возрастание гидравлического сопротивления во всасывающих трубопроводах в одно - и многоступенчатых установках, которые работают на низкие температуры.

Рекомендуются следующие минимальные скорости, которые бы обеспечивали перенос масла: в вертикальных всасывающих трубопроводах, в которых фреон движется снизу вверх, – 8,0 м/с; в вертикальных нагнетательных трубопроводах – 7,5 м/с; в горизонтальных всасывающих трубопроводах, в которых создается уклон по ходу движения пара – 4,5 м/с; в горизонтальных нагнетательных трубопроводах – 3,5 м/с.

Чтобы обеспечить более легкий подъем масла в вертикальных паровых трубопроводах, нижнюю часть трубопроводов необходимо изготовить в виде сифонов. При этом масло постепенно заполняет сифон, тем самым увеличивая его гидравлическое сопротивление до того момента, пока не выбросится потоком пара в сторону низкого давления.

В том случае, если необходимо подавать масло с парами хладагента вверх на существенную высоту, на трубопроводе изготавливают каскад сифонов, которые расположены друг от друга на расстоянии 3–9 м. Масло под давлением парообразного хладагента поступательно движется от нижнего сифона к верхнему..

Верхнюю часть вертикальных трубопроводов, которые транспортируют смесь «масло–пар», из отдельных приборов охлаждения снизу вверх, необходимо выгибать в виде грифонов, которые представляют собой обратные сифоны, подключая их к общей всасывающей линии сверху. Вследствие этого предотвращается возможность попадания смеси «масло–фреон» из одного прибора охлаждения в другой.

Надежный возврат масла из приборов охлаждения в картер компрессора обеспечивается в том случае, если всасывающий вентиль компрессора находится ниже выход­ных патрубков приборов охлаждения, и вместе с тем используется верхняя разводка всасы­вающих трубопроводов.

Горизонтальные участки паровых трубопроводов необходимо выполнять с уклоном 3–5% по ходу хладагента. Уклон обеспечивает снижение скорости пара и предотвращение обратного слива масла по трубе в том случае, если произошла остановка компрессора, либо же снизилась его производительность.

В схемах, где используется верхняя разводка трубопроводов, стоя­ки нагнетания компрессоров, которые работают параллельно, необходимо присоеди­нять к общему коллектору. Это реализуется с помощью сифонов, прямо перед которыми устанавливаются обратные клапаны на каждом стояке. Вследствие этого можно защитить компрессоры, которые временно не работают, от конденсации в них пара и вредоносного заполне­ния нагнетательных стояков маслом.

В малых установках, в которых присутствует переменная тепловая на­грузка, часто используется один компрессор, в котором регулируется холодопроизводительность. Этот один компрессор позволяет поддерживать давление кипения примерно постоянным. В том случае, если тепловая нагрузка будет изменяться во времени, скорость пара в нагнетательном и всасывающем трубопроводах вследствие этого может колебаться в существенном диапазоне. В таких условиях становится сложным осуществлять транспортировку масла в трубопроводах, которые направлены снизу вверх (например, в таких случаях, когда конденсатор находится на крыше здания). Для этого сечение вертикального отрезка линии нагнетания компрессора необходимо рассчитать таким образом, чтобы в случае минимальной тепловой нагрузки в этой линии поддерживалась достаточная для транспортировки масла скорость. Но если повышать производительность компрессора, гидравлическое сопротивление трубопровода начинает резко возрастать.

В холодильных установках, в которых регулируется холодопроизводительность, необходимо использовать нагнетательную линию, которая будет состоять из двух труб разного диаметра, как показано на рис. 7.

В том случае, когда тепловая нагрузка будет возрастать, общее сечение трубопроводов будет поддерживать необходимую для транспортировки масла скорость пара. Если производительность компрессора уменьшается, то скорость движения пара недопустимой, происходит постепенное заполнение сифона маслом, тем самым создается гидравлический затвор, которые перекрывает трубу с большим диаметром. Это приведет к тому, что весь пар начнет двигаться по трубе с меньшим диаметром со скоростью, которая будет достаточной для переноса масла.

Циркуляция смесей «масло–фреон». Концентрация масла в смеси, которая возвращается в компрессор, зависит от пе­регрева пара хладагента в РТО.

Если во фреоновой холодильной установке, в которой осуществляется безнасосная система охлаждения, будет отсутствовать РТО, то хладагент в приборах охлаждения будет фактически полностью испаряться. Малое количество хладагента при этом будет доиспаряться из масла во всасывающем трубопроводе. Концентрация масла в смеси «масло–фреон» в приборах охлаждения высокая, а на выходе из них – будет близка к единице, что приведет к существенному скоплению масла в приборах охлаждения, и как следствие, теплопередача приборов охлаждения и надежность всей системы заметно снизится.

В случае наличия РТО в приборы охлаждения поступает смесь «масло–фреон», которая имеет концентрацию масла x1 и содержит (G + DG) кг жидкого хладагента. Под воздействием теплопритоков в приборах охлаждения выкипает G кг хладагента, и из него выходит смесь «масло–фреон» с концентрацией мас­ла x2, которая содержит DG кг хладагента. Данная смесь движется в РТО, где происходит доиспарение хладагента в количестве DG, а затем происходит пере­грев всего пара, который образовался, на величину DtП за счет переохлажде­ния жидкого хладагента, движущегося после конденсатора, на величину DtЖ.

Уравнение теплового баланса РТО в условиях стационарного режима описывается соотношением:

(G + DG) × DiЖ + GМ × сМ × DtЖ = DG × r + (G + DG) × DiП + GМ × сМ × DtП,

где GМ – количество масла, возвращаемого в компрессор из РТО, равное количеству масла, поступающего в приборы охлаждения, кг; сМ – удельная теплоемкость масла (для упрощения сМ принимается постоянной и определяется по средней температуре смеси «масло–фреон» в РТО), кДж/(кг×м); DiЖ и DiП – разности энтальпий, соответственно, жидкого и парообразного хладагента, соответствующие разностям температурам, соответственно, DtЖ и DtП, кДж/кг; r – скрытая теплота парообразования фреона при средней температуре в РТО, кДж/кг.

В случае решения вышеназванного уравнения можно получить выражение, которое будет определять количество хладагента DG, которое нужно испарить в РТО для возвращения в компрессор масла в количестве GМ кг в зависимости от условий работы холодильной системы:

DG = G × k1 + GМ × k2,

k1 = (DiЖ – DiП) / (r + DiП – DiЖ);

k2 = cМ × (DtЖ – DtП) / (r + DtП – DtЖ)

В том случае, если переохлаждение жидкого хладагента в РТО происхо­дит за счет кипения жидкого хладагент и перегрева паров, которые поступают из приборов охлаждения холодильной установки, то в них нужно подавать боль­шее количество жидкости хладагента, чем требуется для нейтрализации наружных теплопритоков. В данных условиях кратность циркуляции хладагента через приборы охлаждения, которая определяется как n = (G + DG) / G, будет больше единицы. Таким образом, создается запас жидкого хладагента, который компенсирует неравномерность распределения его между шлангами приборов охлаждения, работающих параллельно.

Расчетное выражение для определения кратности циркуляции n можно получить из зави­симостей для DG, k1 и k2:

n = 1 + k1 + (GМ / G) × k2

Для фреоновых одноступенчатых установок с РТО значение кратности циркуляции хладагента n должно составлять 1,1–1,3 в зави­симости от условий работы. Это упрощает распределение хладагента между приборами охлаждения и обеспечивает постоянное питание их в тех случаях, когда происходят небольшие колебания тепловой нагрузки во время эксплуа­тации.

Из формулы для n следует, что кратность циркуляции увеличивается с повышением количества теплоты, которая пропорциональна DiЖ и отводится в РТО от переохлаждаемого хладагента. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы хладагент, который поступает из конденсато­ра, переохлаждался в РТО до температуры, которая будет на 2–3 °С больше температуры кипения.

Кроме того, переохлаждение хладагента в РТО позволяет предотвратить расслоение смеси «масло–фреон» в дроссельном вентиле, а также уменьшить концентрацию масла в приборах охлаждения из-за уменьшения сухости отводимого от приборов охлаждения пара.

Следует отметить, что вариант, когда на переохлаждение в РТО подается часть жидкого хладагента, которая приходит из конденсатора, а вторая часть дросселируется без предварительно переохлаждения, является нецелесообразным.

Концентрация масла в смеси «масло–фреон», которая поступает в приборы охлаждения x1 и выходящая из них x2 находятся из следующих соотношений:

x1 = GМ / (G + DG + GМ);

x2 = GМ / (DG + GМ).

Из этих соотношений можно получить формулы, связывающие количества хладагента, который выкипает в приборах охлаждения, и масла, которое поступает в них (или удаляемого из них), с концентрациями масла x1 и x2:

G / GМ = (1 / x1) – (1 / x2);

x2 / x1 = 1 + G / (DG + GМ).

В случае решения системы уравнений, содержащих концентрации относительно x2, можно получить расчетную зависимость для определения концентрации масла в смеси «масло–фреон», которая выходит из приборов охлаждения, если известны концентрация x1 и условия работы холодильной системы:

x2 = (1 + k1) / (1 + k1 / x1 + k2)

Затем можно получить расчетную зависимость для определения кратности циркуляции хладагента n, если известны концентрации смеси «масло–фреон», которая поступает в приборы охлаждения x1 и выходящая из них x2:

n = (1 – x1) / (1 – x1 / x2).

Анализ данного выражения показывает, что меньшая кратность циркуляции хладагента соответствует большей концентрации масла x2. В том случае, если повысить концентрацию масла x1, кратность циркуляции хладагента немного повышается, особенно при небольших концентрациях масла в жидкости, которая поступает в РТО из приборов охлаждения.

Следует отметить, что увеличение перегрева пара на всасывании компрессора приведет к повышении его коэффициента подачи. Но из-за того, что ограничено количество теплоты, которое отводится в РТО, большие перегревы пара на выходе из компрессора могут получать из-за повышения сухости пара, который поступает в РТО, т. е. за счет понижения DG. Это может привести к понижению кратности циркуляции хладагента через охлаждающие приборы и к увеличению концентрации масла в этих испарителях.

Проанализировав данные уравнения, можно прийти к выводу, что необходимо определять наиболее оптимальные перегревы пара на всасывании компрессора, которые соответствуют наиболее эффективной работе испарителей и компрессора для различных режимов эксплуатации холодильной системы.

Оверклокинг - в одном этом слове заключено очень многое. Под ним можно подразумевать увеличение производительности для повседневного использования, кратковременное максимально возможное увеличение быстродействия, бенчмаркинг, улучшение температурных показателей комплектующих и многое другое. Тенденция такова, что производители (имеются в виду производители аксессуаров для оверклокеров) стараются выпускать для каждого из направлений узкоспециализированные комплектующие. Разница наиболее заметна в системах охлаждения: воздушные, водяные, с элементами Пельтье. При этом истинно универсальных продуктов, которые могли бы использоваться одновременно, например, как для повседневного использования, так и для бенчмаркинга, очень мало. Впрочем, о причинах апгрейда компьютерного охлаждения я еще скажу пару слов чуть позже.

Почему фреонка?

Для примера возьмем один из наиболее универсальных продуктов на сегодня - Scythe Infinity . Это огромных размеров суперкулер, совмещающий в себе как достаточную производительность в пассивном режиме, так и рекордные показатели при должном обдуве всей конструкции с помощью нескольких 120-мм вентиляторов. Но из-за их использования неизбежно возникает шум и в кулере накапливается много пыли. Допустим, мы приобрели систему водяного охлаждения. При грамотном подходе к выбору комплектующих от СВО можно получить намного большую эффективность с минимальным уровнем шума. Пыль на радиаторе не так остро сказывается на тепловых показателях процессоров и не оседает непосредственно на печатных платах компонентов, оказывая влияние на стабильность. Обычный пользователь годами может довольствоваться СВО, но так как в последнее время бенчмаркинг набирает популярность, наверняка среднестатистический оверклокер тоже попадет под это влияние.

Но проблема в том, что при экстремальном разгоне на водяном охлаждении получить более-менее приличные результаты невозможно. Конечно, выходы для уменьшения температуры на теплообменниках есть - можно добавить в расширительный бачок сухого льда или включить компоненты СВО в состав ватерчиллера, установить модуль Пельтье. Но практически все современные ватерблоки не приспособлены для использования с температурой хладагента ниже нуля. В силу популярности моддинга в них повсеместно используется резина, оргстекло и пластмасса. Эти материалы после нескольких бенч-сессий дают течь, трескаются. Допустим, вы заменили их более простыми и надежными (SilentChill, Waterworker - примеров много), с трудом достали силиконовые шланги, которые, в отличие от популярных пищевых трубок, не становятся полностью "деревянными". Преодолена еще одна ступень усовершенствования системы охлаждения ПК, но и у нее есть свои очевидные минусы, самый значительный из которых - относительно большие теплопритоки. В отличие от DirectDie-фреонок, хладагент в ватерчиллерах преодолевает долгий путь, неизбежно теряя холод. Из-за этого обладатель такого охлаждения вполне может осознать "нерациаонльность" его использования. Рассчитывая получить максимальную производительность, он получает лишь множество мелких, неприятных в повседневном использовании проблем. После этого остается только пользоваться системой, именуемой в простонародье фреонкой.

Принцип ее работы - очень объемный материал, достойный отдельной статьи. Если вкратце - она работает так же, как холодильник. Холод образуется вследствие того, что компрессор гоняет фреон по контуру. Из компрессора хладагент в газообразном состоянии попадает в конденсатор. Там он превращается в жидкость, после чего проходит через фильтр-осушитель в капилляр, который ведет к испарителю. На этом пути, из-за низкого давления, фреон начинает кипеть при минусовой температуре и по обратной линии попадает в компрессор уже в газообразном состоянии. Вот почему такое название - система фреонового охлаждения на основе фазового перехода. Она является полностью закрытой и не требует обслуживания или какой-либо подстройки. Об остальных плюсах и минусах такой системы и непосредственно об Asetek VapoChill LightSpeed поговорим в процессе обзора.

Цены

Отдельно о неприятном - о ценах. К сожалению, официальный дистрибьютор в Украине только один, а именно компания Nebesa . Используя свое эксклюзивное положение, он доводит цены до 1000 долларов за версию с панелями из полированного алюминия и 1050 долларов за черный цвет корпуса. Теоретически мы должны говорить "спасибо" Asetek за то, что в стандартной комплектации нет покраски, якобы пользователю предоставляется возможность не переплачивать, а приобрести в последующем панели нужного цвета (выбор невелик: черный, красный и синий) в официальном интернет-магазине компании за 140 долларов.

Там же можно купить эти же VapoChill LS по цене 906 и 977 долларов. Но в стоимость не входит доставка. А это 49 долларов и максимум 11 дней ожидания посылки. Непонятным является факт существования отдельных моделей для рынка США. На сайте указано только одно отличие, а именно - рабочее напряжение 115 вольт. При этом они дороже на 229 (198 с черным корпусом) долларов. Неужели за эти немалые деньги разработчики просто переключили тумблер внутри корпуса?!

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.

Кроме этого существуют отдельные частные изготовители. Продукты, равные по эффективности VapoChill LS, обойдутся в среднем на треть дешевле, но последующее гарантийное обслуживание на протяжении 12 месяцев при этом отсутствует. Если хочется большего - есть шанс найти у энтузиастов каскадные фреонки. На них можно получить около -100 градусов при нагрузке. Но цена самых простых вариантов может достигать 1000 евро и выше.

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.

При получении посылки постарайтесь распаковать коробку и проверить боковые панели фреонки на наличие вмятин, особенно с левой стороны, где компрессор установлен практически вплотную. Если видимых повреждений нет - любые другие "поломки" можно будет списать на производителя и включать агрегат для проверки нет особого смысла.

В моем случае в магазине не удосужились закрепить компрессор крепежными винтами после тестовой проверки на работоспособность. Если до пункта назначения далеко и у вас нет машины - лучше сразу позаботиться о такси. Не советую класть коробку в багажник - только на руки, в салон. Наши дороги даже при минимальной скорости приводят к встряхиванию внутренностей компрессора, что может вывести его из строя. Также желательно не переворачивать агрегат и держать его горизонтально. Если уж пришлось это сделать, и вы не уверены в правильности транспортировки до места получения - производитель рекомендует поставить систему на 12 часов в нормальное для нее положение. За это время теоретически все масло из трубок и обмотки должно скопиться в картере. Извлечение VapoChill LS без разрезания коробки в одиночку практически невозможно, ведь блоки из полистирола очень плотно сидят внутри. Кроме непосредственно фреонки в варианте с креплением для 775-го сокета мы должны найти такие комплектующие:

• Руководство пользователя
• Брошюра по установке испарителя
• Прижимная пластина
• Тюбик диэлектрической субстанции для предотвращения коррозии процессора и сокета
• Специальная палочка для нанесения вышеуказанной субстанции
• Двухжильный провод для включения материнской платы
• Два USB-кабеля
• Chill Сontrol - плата, по сути "мозг" системы
• Три прокладки: две над сокетом и вокруг него, другая для приклеивания к прижимной пластине
• Два нагревательных элемента
• Чертеж для вырезания отверстия под гофру в корпусе
• Корпус для испарителя с внутренним изолятором из твердого материала
• 4 бочонка, 4 пружины, 8 пластмассовых шайб, 4 пластмассовых колечка и, как вариант, 4 болта, которые используются для фиксации компрессора

Также существует вариант поставки с предустановленным китом для сокетов 754, 940, 939 и 478.

Осмотрим фреонку.

Собственно размеры корпуса - 49x21x21 см. Как мы можем видеть, декоративные алюминиевые панели выполнены в стиле корпусов Lian-Li прошлого поколения, а именно моделей: PC-60, PC-61, PC-65, PC-7, PC-12, PC-37, PC-82, PC-601, PC-0700, PC-0716a, PC-0716s, PC-6077, PC-6085A. Производитель рекомендует использовать именно эти корпуса, так как они лучше подходят с эстетической точки зрения. Проблема состоит в том, что они довольно редкие гости в отечественных магазинах. Толщина панелей – 1,5 мм. Заменить их вручную очень просто - все легко снимается с помощью шестигранника. Если захотите снять панели - будьте бдительны! На них наклеены стикеры, в случае деформации которых (они очень легко рвутся) вы теряете гарантию. Если такое произошло, по советам официальных лиц, вам необходимо отправить письмо непосредственно представителям Asetek или лучше прямо на форуме оставить пост с объяснением того, что заставило вас снять панели - и, возможно, тогда все будет хорошо.

Одна расположена сразу возле места выхода гофры, а другая - в начале левой панели посередине. Если первую можно отклеить без труда, то чтобы добраться до второй, нужно сначала открутить переднюю панель (осторожно снимайте, иначе можно поцарапать контуры дисплея) и только потом можно пытаться отклеить ее через довольно маленький проем. Также все панели отличаются просто ужасным качеством изготовления - везде заусенцы, с внутренней стороны - линии разметки и грязь. Дно испарителя отполировано хорошо, но не до зеркальной поверхности, да и его ровность также не безупречна.

Синий дисплей имеет регулируемую контрастность и белую подсветку. В выключенном состоянии выводится название "VapoChill LightSpeed by Asetek Inc.", а при работе - температура испарителя. Но последнее можно легко заменить показаниями любого термодатчика или вывести скорость одного из подключенных вентиляторов. Также предусмотрена возможность набора индивидуального текста.

Сверху на корпусе имеются 4 крепежных винта, которые используются для фиксации корпуса компьютера. Для этого требуется высверлить отверстия под них и соответственно под гофру. Вот тут и пригодится чертеж из комплекта. Делать это, конечно, не обязательно - при использовании открытого стенда достаточно лишь разместить поблизости материнскую плату. При этом наверняка возникнут проблемы с проводами из-за их недостаточной длины, короткой гофры.

Переходим к осмотру внутренних компонентов.

Первое, что разочаровало - окалина после пайки на всех трубках. В корпусе трудятся два 120 мм вентилятора Panaflo на выдув, а холодный воздух поступает через сквозные боковые отверстия. При довольно больших размерах лопастей они оказались тихими, в сравнении с турбиной серии Radeon Х1800/1950 от ATI, даже на максимальных оборотах, которые можно выставить с помощью VapoChill Control Panel . В целом вся система при работе издает приличный шум, но к нему можно привыкнуть и он не раздражает.

В данной системе используется компрессор Danfoss FR8.5CL. В отличие от устарелых Vapochill XE и Mach II GT, в которых использовался фреон R404a, VapoChill LS заправлен более эффективным 507-м. Стоковая VapoLS справляется с тепловыделением всех современных процессоров, в том числе и Quad Core. Но по причине неразвитого дизайна испарителя, разработанного небезызвестным Chilly1, конденсатором малой мощности, настройкой на другое тепловыделение, обладатели четырехъядерных процессоров должны довольствоваться ограничениями по разгону в виде 3,6 ГГц на старом степпинге и примерно 4 ГГц на новом. В противном случае из-за постоянного перегрева компрессор может выйти из строя. Чтобы выжать максимум из этих процессоров, достаточно только перенастроить VapoChill LS на нагрузку около 300 Вт, ведь феонка рассчитана всего лишь на 225 Вт - чуть меньше выделяли разогнанные Prescott в 2004 году. Также для улучшения показателей заодно можно сменить конденсатор. Снятие боковых панелей тоже улучшает температурный режим. Для бенчмаркинга очень советую дополнительно использовать кондиционер - результат примерно равен приросту от отключения одного ядра на Conroe +100 МГц.

Установка

Процесс относительно сложный. Интуитивно заставить все работать, скорее всего, не получится. Лучше всего воспользоваться подробным руководством по установке с официального сайта, но и оно имеет несколько недочетов. Стоит отметить, что использование нагревательных элементов при бенчмаркинге неоправданно. Тепловыделение процессоров не дает промораживаться ни сокету, ни изоляции испарителя. Конечно, установить их стоит, ведь отключить все можно и посредством ПО. С открытым стендом будьте бдительны - испаритель надо устанавливать только в одном возможном положении, иначе элементы на материнской плате вокруг сокета будут препятствовать плотному прилеганию изоляции. По рекомендации Asetek, диэлектрическую пасту использовать стоит только на свой страх и риск. Ничего, кроме мнимого чувства безопасности и потери товарного вида материнской платы вы от этого не получите. Вычистить сокет даже при помощи струи сжатого воздуха очень тяжело. Если уж решились на этот шаг - не используйте мягкую палочку из комплекта - ею очень легко повредить хрупкие ножки. Лучше всего это делать пальцем.

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:

• Нужная температура на испарителе для старта компьютера
• Температура, при которой срабатывает предупреждение о перегреве
• Температура, при которой происходит экстренное выключение
• Скорость вентиляторов
• Мощность нагревателей

Практика

В технической спецификации на официальном сайте заявлено о -25,5°С при 200 Ваттах нагрузки. В режиме простоя -48°С. На практике каждый юнит будет отличается по производительности. Мне попался экземпляр, способный на -60° в простое. На рабочий режим в 20 градусов ниже нуля агрегат выходит за минуту.

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.

Конфигурация тестового стенда:

• Материнская плата ASUS Commando
• Оперативная память Geil GX21GB8500PDC (2х512 Мб Micron D9GCT)
• Видеокарта Sapphire X1950XT
• Блок питания FSP FX700-GLN

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.

Методика тестирования представляет собой замер температуры процессора, как в номинальном режиме, так и в разгоне, при максимальном тепловыделении. Загрузкой процессоров будет заниматься утилита TAT 2.05. Доверим результирующие показания температуры программе S&M 1.9.0b. Для лучшей достоверности теплораспределитель процессора Celeron D 352 был отполирован. Поверхность Е6400, на удивление, очень ровная. Так как рабочие температуры не превышают -50°С, то будет использоваться термопаста КПТ-8. Для наглядности результаты занесены в сводную таблицу.

	Default		Разгон
	Idle	Burn	Idle	Burn
E6400 @ 2,13 ГГц 1,28 В/4,26 ГГц*	-38 (-50)	-20 (-43)	-7,5 (-37)	39 (-30)
Celeron 352 @ 3,2 ГГц 1,2 В/5,5 ГГц*	-42 (-48)	-27,5 (-45)	-13,5 (-35,4)	32 (-27)

* - использовалось напряжение 1,73 В vcore и 1,55 В vsfb

В скобках указана температура испарителя. Плюсовые температуры в нагрузке, конечно, могут пугать, но ведь это тестовая утилита, а в повседневном использовании подобные нагрузки получить невозможно. Результаты разгона процессоров не менее впечатляющие. Максимальная частота, при которой Е6400 прошел валидацию, составляет 4,45 ГГц , а Celeron D 352 – 6,1 ГГц - практически двукратный прирост частоты. Благодаря Asetek VapoChill LS я добился прохождения SuperPi 1M за 13,23 секунды на первом процессоре и за 23,91 сек. на втором.

Выводы

Плюсы:

• Лучшая производительность
• Стилизованный под корпуса Lian-Li внешний вид
• Полная защита от конденсата
• Сменные алюминиевые панели

Минусы:

• Относительно шумная работа
• Ограниченный разгон процессоров на ядре Kentsfield
• Увеличенное потребление электроэнергии в сравнении с СВО/кулерами
• Главным минусом Asetek VapoChill LS является цена

А если посчитать, во что обойдется постройка аналогичной системы фреонового охлаждения? Как минимум месяц на изучение объемного теоретического материала с разных форумов, сайтов. Мало прочитать - нужно все запомнить и осознать. Достойные комплектующие, материалы и инструменты обойдутся уже в 500 долларов. Добавьте к этому нелегкие поиски меди на испаритель и хорошего токаря. Затем долгий и в какой-то мере опасный процесс сборки с последующей настройкой. VapoChill LS - это неплохой выбор для тех, кто желает понять, что такое фреонка на практике - и только после этого принять решение, в каком плане двигаться дальше. Для бенчинга это может быть безболезненный и простой переход на стаканы для DI/LN2 (сухой лед/жидкий азот) или более сложный - постройка своей фреонки с последующей практикой и наработке знаний и умения для каскада. Ну а если Вы просто геймер или активный участник проекта Folding@Home - лучшего варианта не найти. Только с помощью Asetek VapoChill LS можно получить максимальный разгон в сочетании с повседневным использованием.

Введение

Выделяемое количество теплоты зависит от содержимого Вашего системного блока, от его энергопотребления. Это вовсе не значит, что охлаждать нужно абсолютно все задейств о ванные составляющие системного блока. Вешать вентиляторы на розетки вовсе не нужно, но вот современным процессорам и видеокартам без охлаждения ну никак не обойтись.

От тепловыделения, увы, никуда не деться, но ведь эта проблема имеет немало решений. Другой вопрос – чем охлаждать. На данный момент существует достаточно много систем охл а ждения, все они используют общий принцип действия — перенос тепла от более горячего тела (охлаждаемого объекта) к менее горячему (системе охлаждения). Мы рассмотрим только сл е дующие системы:

— Радиатор;

— Кулер;

— Система жидкостного охлаждения;

— Система охлаждения на элементах Пельтье;

— Система фазового перехода (фреонка);

— Система экстремального охлаждения на жидком азоте;

Можно использовать и наиболее эффективные установки, в которых совмещаются ра з личные виды перечисленных систем.

1 Радиаторы

Радиатор (новолат. radiator, «излучатель») — теплообменник, служит для рассеивания т е пла от охлаждаемого объекта. Механизмом передачи тепла здесь является теплопроводность, способность вещества проводить тепло внутри своего объёма. Все, что нужно — создать физ и ческий контакт радиатора с охлаждаемым объектом, именно поэтому он всегда находится в тесном контакте с тем, что охлаждает. После того, как радиатор принимает на себя часть тепла от охлаждаемого объекта, его задача – рассеять его в окружающий воздух.

Но мало просто обеспечить физический контакт, ведь рано или поздно от постоянно н а гревающегося охлаждаемого объекта нагреется и сама система охлаждения. А процесса тепл о обмена в системе тел с одинаковой температурой быть не может. Чтобы найти выход из данной ситуации и не столкнуться с проблемой перегрева, необходимо организовать подвод какого-то холодного вещества, чтобы охлаждать саму систему охлаждения. Такое вещество общепринято называть хладагентом (холодильный агент, частный случай теплоносителя).

Радиатор является воздушной системой охлаждения, т.е. хладагентом в его случае являе т ся холодный воздух из окружения. Тепло от охлаждаемого объекта идет к основанию радиат о ра, потом равномерно распределяется по всем его рёбрам, а уже после этого оно уходит в окр у жающий воздух. Такой процесс называется теплопроводностью. Воздух вокруг радиатора п о степенно нагревается, из-за чего процесс теплообмена становится все менее эффективным. Э ф фективность теплообмена можно увеличить, если постоянно подавать холодный воздух к рё б рам радиатора. Для эффективного охлаждения нужна свободная циркуляция холодного воздуха.

Такие физические величины, как теплопроводность (скорость распространения тепла по телу) и теплоемкость (количество теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1 градус) у радиатора должны быть на высоком уровне. Мы знаем, что на и большей теплопроводностью обладают металлы. На самом деле это не так – наибольшая тепл о проводность у алмаза, и лежит она в диапазоне от 1000 до 2600 Вт/(м·K). Из металлов же лучше всех тепло проводит серебро – его теплопроводность равна 430 Вт/(м·K). После серебра идет медь , потом золото . Завершает цепочку алюминий .

Наиболее применимыми являются два материала – алюминий и медь. Первый — из-за низкой стоимости и высокой теплоёмкости (930 против 385 у меди), второй — из-за большой теплопроводности (к недостаткам меди можно отнести более высокую температуру плавления и сложность ее обработки). Серебро же, за его высокую теплопроводность, иногда используют для изготовления основания радиатора. Еще для изготовления радиаторов может применяться сплав алюминия с кремнием – силумин. Преимущество его использования – дешевле алюм и ния.

Если радиатор сделан из высоко теплопроводного материала, то температура в любой его точке будет одинакова. Выделение тепла будет одинаково эффективно со всей площади п о верхности. Т.к. объект отдаёт тепло со своей поверхности, то это значит, что для достижения наилучшего отвода тепла, площадь поверхности охлаждаемого объекта должна быть макс и мальной. Существует два способа увеличения площади радиатора — увеличение площади р ё бер с сохранением размеров радиатора и увеличение геометрических размеров радиатора. Вт о рой вариант, понятно, предпочтительней, но это вносит ряд неудобств – например, увеличивает вес и размеры радиатора, что может затруднить монтаж устройства. Ну и цена, соответственно, растет пропорционально количеству израсходованного на изготовления материала.
Типов конструкций ребер радиаторов существует огромное множество. Они могут быть толстыми, если были созданы процессом выдавливания. Или наоборот, тонкими – если ребра отливали. Они могут быть прямыми по всей длине радиатора, а могут быть расчерчены поп е рек. Могут быть плоскими, согнутыми из пластин, вдавленными в основание. Но лучше всего в работе на сегодняшний день себя показывают радиаторы игольчатого типа – в таких радиаторах вместо ребер квадратные или цилиндрические иглы.

1.2 Виды радиаторов

Существуют следующие виды методов производства радиаторов, по которым она кла с сифицируются:

1. Прессованные (экструзионные) радиаторы — самые дешевые и самые распростр а ненные на рынке. Основным материалом, который используется в их производстве, является алюминий. Радиаторы такого типа изготавливаются путем прессования (экструзии), который позволяет получить достаточно сложные профили поверхностей ребер и достичь хороших те п лоотводящих свойств.

2. Складчатые (ленточные) радиаторы — получаются тогда, когда тонка металлическая лента, свернутая в гармошку, пайкой (или с помощью адгезионных проводящих паст) прикре п ляется на базовую пластину радиатора. Складки ленты-гармошки в данном случае играют роль ребер. Такая технология изготовления позволяет получать компактные изделия по сравнению с прессованными радиаторами, но с примерно такой же тепловой эффективностью.

3. Кованые (холоднодеформированные) радиаторы — радиаторы, получаемые в р е зультате использования технологии холодного прессования. Эта технология позволяет созд а вать поверхность радиатора в виде стрежней произвольного сечения, а не только стандартных прямоугольных ребер. Как правило, они дороже радиаторов первых двух типов, но их эффе к тивность зачастую гораздо ниже.

4. Составные радиаторы — близкие родственники «складчатых» радиаторов. Несмотря на это, их отличает существенный момент: в данном типе радиаторов поверхность ребер фо р мируется не лентой-гармошкой, а тонкими раздельными пластинками, которые закрепляют пайкой или стыковой сваркой на подошве радиатора. Радиаторы этого типа немного более э ф фективны, чем экструзионные и складчатые.

5. Литые радиаторы – в производстве изделий такого типа используется технология л и тья в пресс-форму под давлением. Применение такой технологии позволяет получать профили реберной поверхности практически любой сложности, значительно улучшающий теплоперед а чу.

6. Точеные радиаторы — являются самыми дорогими и продвинутыми радиаторами. И з делия такого типа создаются прецизионной механической обработкой (на специальных высок о точных станках с ЧПУ) монолитных заготовок и отличаются самой высокой тепловой эффе к тивностью. Если бы не производственная стоимость, то радиаторы такого типа давно смогли бы вытеснить своих конкурентов на рынке.

1.3 Тепловые трубки

В современных системах перестали быть редкостью применяемые в радиаторах и в кул е рах – тепловые трубки или просто теплотрубки.

Она представляет собой герметическое теплопередающее устройство, которое работает по замкнутому испарительно-конденсационному циклу в тепловом контакте с внешними — и с точником и стоком тепла. Тепловая энергия берется на охлаждаемом объекте и затрачивается на испарение теплоносителя, который находится внутри корпуса тепловой трубки. Далее тепл о вая энергия переносится паром в виде скрытой теплоты испарения далее, на определенном ра с стоянии от места испарения, где при конденсации пара выделяется в сток. Образовавшийся конденсат снова возвращается в место испарения — либо под действием капиллярных сил (к о торые обеспечиваются наличием специализированной капиллярной структуры внутри тепловой трубки), либо за счет действия массовых сил (такая конструкция обычно именуется термосиф о ном).

Получается, что вместо привычного электронного механизма переноса тепла (путем те п лопроводности, что имеет место в сплошном металлическом теплопроводе), в теплотрубке и с пользуется молекулярный механизм переноса (точнее, процесс переноса кинетической и кол е бательной энергии беспорядочного движения частиц пара).

1.4 Оптимальная площадь

Нужно стремиться к тому, чтобы площадь контакта между радиатором и охлаждаемым объектом была как можно больше – ведь именно через эту площадь тепло от объекта будет п о ступать на радиатор. Но нужно учитывать то, что при соприкосновении двух даже самых гла д ких поверхностей, между ними все равно остаются мельчайшие полости и зазоры, заполненные воздухом [напомню, что теплопроводность воздуха 0.026 Вт/(м·K)] – это может сыграть свою злую шутку.

Чтобы избавиться от вредного воздуха и позволить радиатору работать с максимальной отдачей, применяют различные тепловые интерфейсы, чаще всего это термопроводная паста (термопаста). Она имеют большую теплопроводность [благодаря использованию в своем сост а ве таких веществ, как алюминий и серебро (до 90% содержания)] и за счет текучести заполняет собой все неровности в соприкасающихся поверхностях.

Термопаста поставляются в комплекте с большинством брендовых кулеров и радиаторов. Бывает в виде шприца или небольшого тюбика-пакетика. Рекомендуется избегать попадания термопасты на электрические элементы компьютера.

Одним из параметров термопаст является продолжительность периода, когда она выходит на максимальную эффективность. В среднем это время составляет около недели. Компания Coolink недавно произвела первую термопасту с добавлением наночастиц – ее преимуществом является то, что никакого периода ожидания нет.

Помимо термопасты есть и другой вид теплового интерфейса – проводящие прокладки. Суть их работы та же, но используются они по другому – кладутся на поверхность контакта и при тепловом воздействии меняют свое агрегатное состояние, заполняя неровности и вытесняя воздух.

1.5 Итог по радиаторам

Несмотря на всевозможные вариации, самое главное преимущество радиатора то, что он не является источником какого-либо шума. К минусам можно отнести относительно низкую эффективность, отсутствие потенциала для разгона системы и зачастую крупные габариты.

Если доверять охлаждение современных видеокарт и процессоров пассивным радиаторам достаточно опасно, то охлаждение модулей памяти, жестких дисков, чипсета, цепей питания – можно и положиться.

2 Кулеры

Кулер (англ. cooler — охладитель) совокупность радиатора и вентилятора, устанавлива е мого на электронные компоненты компьютера с повышенным тепловыделением. Самая главная задача устройства — снижение температуры охлаждаемого объекта и поддержание ее на опр е деленном уровне. Достигается это за счет непрерывного потока воздуха, обдувающего ради а тор. То есть менее эффективный процесс излучения превращается в более эффективный — ко н векцию. Кулеры — это самый простой, самый быстрый, доступный и, в большинстве случаев, достаточный способ охлаждения компонентов компьютера — воздухом охлаждается все.

Вариантов исполнения существует гигантское множество. Если говорить про внешний вид можно долго, то касательно функциональных отличий много не расскажешь.

Кулеры бывают разных размеров – обычно от 40х40мм до 320х320мм.

Самой важной частью любого кулера является его вентилятор. Именно он шумит у Вас в Вашем системном блоке. А если быть более точным, то шум этот появляется при столкновении воздушного потока с радиатором. Особенно этот шум ощутим на дешевых моделях кулеров, т.к. над их дизайном никто не работает.

Вентилятор состоит из крыльчатки (в ней по внутреннему диаметру расположен магнит) и электромотора, который этот магнит вместе с крыльчаткой вращает. Через центр вентилятора идет осевой штырь, который размещается в центре мотора. Для большей плавности хода крыльчатки могут использоваться три вида подшипников (срок службы которых производители указывают в тысячах часов на упаковке):

— Подшипник скольжения (sleeve bearing) — наиболее дешевый и наименее надежный вариант, создающий при работе высокий уровень шума.

— 1 подшипник скольжения (sleeve bearing) + 1 подшипник качения (ball bearing) — ко м бинированный подшипник- более долговечная конструкция, работающая в среднем в два раза дольше, чем на подшипнике скольжения.

— 2 или 4 подшипника качения (ball bearing) — наиболее надежные варианты с низким уровнем шума, но стоят такие вентиляторы существенно дороже первых двух.

— Игольчатые и NCB (наномиллиметровые керамические) подшипники — устанавлив а ются в вентиляторы ограниченным числом производителей. Они отличаются низким уровнем шума, невысокой стоимостью и очень большим сроком службы.

Кстати, о сроке службы (сроке безотказной работы). Если срок службы указан в 40-50 т ы сяч часов (почти 5 лет, хотя бывает и больше — до 300 000 часов), это вовсе не значит, что вспомнить о кулере в следующий раз придется только через это время. Нет, это число нужно делить на два-три, и все равно время от времени производить профилактические действия – протирать от пыли, продувать, смазывать. Если не ухаживать за кулером, он может начать ш у меть, а если совсем про него забыть – то и остановиться.

Производительность вентилятора (расходная характеристика) – пожалуй, основная его характеристика. Измеряется она в количестве кубических футов воздуха, перегоняемых им в минуту, сокращенно — CFM (Cubic Feet per Minute). Эта характеристика главным образом з а висит от площади вентилятора, профиля лопастей и скорости их вращения. Чем больше это значение, тем выше эффективность охлаждения и, как правило, тем выше уровень шума, созд а ваемый вентилятором при работе.

2.1 Питание кулеров

Перегонять кубометры воздуха кулер может своими лопастями на скорости до 8000 об о ротов в минуту (для сравнения, двигатель обычнго легкового автомобиля выдает 5-8 тысяч об о ротов, двигатель болида «Формула-1» — до 22 000 оборотов). Но понятное дело, что при такой скорости шум от работы кулера будет ощутимым. Поэтому предпочтительнее брать кулеры с термодатчиками – которые «анализируют» температуру и в зависимости от ситуации могут увеличивать или уменьшать количество оборотов. Чаще всего это положительно сказывается на шуме от работы.

Все компьютерные кулеры питаются от постоянного тока, напряжение которого чаще вс е го составляет 12В. Для подключения к питанию они используют Molex-коннекторы (для Smart-вентиляторов) или PC-Plug-коннекторы. PC-Plug имеет четыре провода: два чёрных (земля), жёлтый (+12В) и красный (+5В).

Разъёмы Molex на материнских платах используются для того, чтобы система сама могла контролировать скорость вращения вентилятора, подавая на красный провод различное напр я жение (обычно от 8 до 12 В). По жёлтому (сигнальному) проводу система узнает от кулера св е дения о скорости вращения его лопастей. Использование Molex имеет один весомый недост а ток: опасно цеплять вентиляторы с потребляемой мощностью более 6Вт.

Дело обстоит иначе с разъемом PC-Plug – он выдерживает десятки Ватт. Но при подкл ю чении к нему Вы не сможете узнать, работает Ваш вентилятор или нет. Найти переходник с одного разъема на другой сейчас не составляет никакого труда – они часто идут в комплекте.

Так же для снижения шума кулер иногда переводят на 5В или 7В. Шлейфы округляют, провода заплетают в косички или обтягивают оплеткой и убирают в укромное местечко – чтобы не мешали продуманной воздушной циркуляции.

2.2 О шумах

Все кулеры классифицируются по уровню шума, издаваемому от их работы на следующие классы (чем ниже уровень шума, тем более комфортной будет работа за компьютером):

— Условно бесшумный . Уровень шума такой системы охлаждения составляет менее 24 дБ. Этот показатель ниже типового фонового шума в тихой комнате (в вечернее или ночное время суток). Таким образом, кулер не вносит практически никакого существенного вклада в шумовую картину. Обычно это значение достигается при минимальном числе оборотов вент и лятора для систем с регулятором скорости вращения.

— Малошумный . Уровень шума от такой системы охлаждения лежит в пределах от 24 до 30 дБ включительно. Кулер вносит еле ощущаемый вклад в акустику ПК.

— Эргономичный . Уровень шума такой системы охлаждения лежит в диапазоне от 37 до 42 дБ включительно. Шум от такого кулера по всей вероятности будет заметен в большинстве пользовательских конфигураций компьютера.

— Не эргономичный . Уровень шума рассматриваемой системы охлаждения больше 42 дБ. В таких условиях кулер будет являться основным «генератором» шума компьютера практ и чески любой конфигурации. Домашнее применение такого кулера неоправданно – он больше подойдет для производственных и офисных помещений с фоновым шумом более 45 дБ.

2.3 Итог по кулерам

К плюсам кулеров относятся их распространенность, универсальность, доступность. Н е большую стоимость тоже можно отнести к плюсу, но стоит учитывать, что на хороший кулер жадничать не стоит – ведь это, по сути, второе сердце компьютера – нельзя, чтобы останов и лось.

К минусам можно отнести возможные шумы, которые рано или поздно появятся на любом кулере.

Подводя итог вышесказанному. На данный момент кулер – самая распространенная си с тема охлаждения, охладить которой можно что угодно – от процессора до винчестера и памяти. Вопрос заключается в выборе и подборе нужного кулера – ведь их существует великое множ е ства от десятков производителей.

3 Система жидкостного охлаждения

Система жидкостного охлаждения – это такая система охлаждения, в качестве теплонос и теля в которой выступает какая-либо жидкость.

Вода в чистом виде редко используется в качестве теплоносителя (связано это с электр о проводностью и коррозионной активностью воды), чаще это дистиллированная вода (с разли ч ными добавками антикоррозийного характера), иногда — масло, другие специальные жидкости.

Главная разница в использовании воздушного и жидкостного охлаждения заключается в том, что во втором случае для переноса тепла вместо нетеплоемкого воздуха используется жи д кость, обладающая гораздо большей, по сравнению с воздухом, теплоемкостью.

Принцип действия системы жидкостного охлаждения отдаленно напоминает систему о х лаждения в двигателях автомобиля — через радиатор вместо воздуха, прокачивается жидкость, что обеспечивает гораздо лучший теплоотвод. В радиаторах охлаждаемого объекта вода нагр е вается, после чего вода из этого места циркулирует в более холодное, т.е. отводит тепло.

3.1 Составляющие системы

Типичная система состоит из водоблока, в котором происходит передача тепла от проце с сора теплоносителю, помпы, прокачивающей воду по замкнутому контуру системы, радиатора, где происходит отдача тепла от теплоносителя воздуху, резервуара (служит для заполнения системы водой и прочих сервисных нужд) и соединительных шлангов.

Поверхность соприкосновения водоблока с процессором обычно отполирована до зе р кального отражения, по уже озвученным мною причинам. Через знакомый термоинтерфейс в о доблок крепится на охлаждаемый объект. Обычно он крепится с помощью специальных скоб, что исключает его возможность двигаться. Бывают водоблоки и для видеокарт, но явных отл и чий от принципа действия процессорных водоблоков нет – все различия в креплении и форме радиатора.

Одна из частых проблем обладателей систем жидкостного охлаждения это перегрев ок о лопроцессорно-сокетных элементов материнской платы, которые могут греться ни чуть не хуже своего старшего брата. Связано это с тем, что обычно в таких системах отсутствует циркуляция холодного воздуха. Как этого избежать? Совет, пожалуй, один – выбирайте системы (совм е щайте) с дополнительным кулером, который будет охлаждать остальные греющиеся силовые элементы.

Водоблок через специальные трубки соединяется с радиатором, крепиться который может как внутри системного блока, так и снаружи (например, с задней стороны системника). Второй вариант, пожалуй, предпочтительнее. Судите сами: больше свободного места внутри системн о го блока, более низкая температура окружающей среды положительно влияет на радиатор. Плюс он дополнительно обдувается корпусным вентилятором.

Резервуар для жидкости, или иначе, расширительный бачок, так же может находиться снаружи системного блока. Его объем в штатных системах варьируется от 200мл до литра.

Производители систем охлаждения стараются заботиться о своих пользователях и пр е красно понимают, что для хорошей системы охлаждения место найдется внутри не каждого системного блока. Тем более, нужно учитывать, что каждый производитель как-то хочет выд е литься на фоне других. Поэтому существует огромный выбор внешних систем жидкостного о х лаждения (понятное дело, что без соединительных трубок с радиатором на конце никак не пр е небречь). Их не стыдно выставить напоказ; обычно внутри таких систем скрывается сразу все – помпа, резервуар, продуваемый вентиляторами радиатор. Но и стоят они, обычно, демонстр а тивно дорого.

3.2 Итог по системам водяного охлаждения

Для чего же применять жидкостные системы охлаждения? Ведь если посудить строго, то обычных штатных кулеров всегда достаточно, в обычных условиях работы ПК (если бы это б ы ло не так, то их бы не ставили, а ставили системы жидкостного охлаждения). Поэтому чаще всего такую систему следует рассматривать с позиции разгона – тогда, когда возможностей воздушной системы охлаждения будет не хватать.

Другим плюсом жидкостной системы охлаждения является возможность ее установки в ограниченном пространстве корпуса. В отличие от воздуха, трубки с жидкостью можно задать практически любые направления.

Еще один плюс такой системы – ее беззвучность. Чаще всего помпы заставляют циркул и ровать поток воды по системе, не создавая шума больше значения в 25 дБ.

Минус – дороговизна установки.

4 Система охлаждения на элементах Пельтье

Среди нестандартных систем охлаждения можно отметить одну очень эффективную си с тему – на основе элементов Пельтье. Жан Шарль Атаназ — французский физик, открывший и изучивший явление выделения или поглощения тепла при прохождении электрического тока через контакт двух разнородных проводников. Устройства, принцип работы которых использ у ет данный эффект, называются элементы Пельтье.

В основе работы таких элементов лежит контакт двух проводников с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт этих материалов, электрону необходимо приобрести энергию, чтобы он мог перейти в зону с большей энергией проводимости другого полупроводника. Охлаждение места контакта полупроводников прои с ходит при поглощении этой энергии. Нагревание же места контакта происходит при протек а нии тока в обратном направление.

На практике используются только контакт двух полупроводников, т.к. при контакте м е таллов эффект настолько мал, что незаметен на фоне явления теплопроводности и омического нагрева.

Элемент Пельтье содержит одну или несколько пар небольших (не больше 60х60 мм) п о лупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре [обычно теллур и да висмута (Bi2Te3) и германида кремния (SiGe)]. Они попарно соединены металлическими п е ремычками, которые служат термическими контактами и изолированы не проводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединены так, что образуется посл е довательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости — прот е кающий электрический ток протекает последовательно через всю цепь. В зависимости от того, в каком направлении течет электрический ток, верхние контакты охлаждаются, а нижние н а греваются — или наоборот. Таким образом переносится тепло с одной стороны элемента Пел ь тье на противоположную и создаётся разность температур.

При охлаждении нагревающейся стороны элемента Пельтье (радиатором или вентилят о ром) температура холодной стороны становится ещё ниже.

4.1 Итог по элементам Пельтье

К достоинствам такой системы охлаждения можно отнести небольшие размеры и отсутс т вие каких-либо подвижных частей, а также газов и жидкостей.

Минусом является очень низкий коэффициент полезного действия, что приводит к бол ь шой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур. Так же, если эл е мент Пельтье выйдет из строя, то из-за отсутствия контакта между радиатором (или кулером) и процессора, последний моментально нагреется и может выйти из строя.

Элементы Пельтье еще обязательно найдут широкое применение, так как без каких-либо дополнительных устройств они легко позволяют получить температуры ниже 0°C.

5 Системы фазового перехода (фреоновые установки)

Не очень распространенный, но очень эффективный класс систем охлаждения – системы, хладагентом в которой выступают фреоны. Отсюда и название – фреоновые устанвоки. Но б о лее правильно было бы называть такие системы системами фазового перехода. На принципе действия таких систем работают практически все современные бытовые холодильники.

Один из вариантов охладить тело — заставить вскипеть на нем жидкость. Для перехода жидкости в пар, необходимо затратить энергию (энергия фазового перехода) – то есть закипая, жидкость отбирает тепловую энергию от окружающих ее предметов.

Слово «Фреоны» трактуется как галогеноалканы, фторсодержащие производные нас ы щенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты. Кр о ме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже — брома. И з вестно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью. Фреоны — бесцветные газы или жидкости, без запаха.

Если же взять такую жидкость, которая будет закипать, скажем, при -40°С, то сосуд, в к о тором свободно кипит эта жидкость (такой сосуд называют испарителем), будет очень сложно нагреть. Его температура будет стремиться к -40°С. А поставив такой сосуд на нужный нам объект охлаждения (например, на процессор), мы сможем добиться того, чего и хотели – охл а дить систему.

Мощный компрессор после испарителя качает газ и подает его под большим давлением в конденсор. Там газ конденсируется в жидкость и отдает тепло. Конденсор, выполненный в виде радиатора, рассеивает тепло в атмосферу – этот этап мы уже хорошенько рассмотрели в пред ы дущих системах. Далее жидкий фреон поступает к испарителю, где выкипая, отбирает тепло – вот и весь замкнутый цикл. Цикл «фазовых переходов» потому так и назван — фреон попер е менно меняет свое агрегатное состояние.

Системы фазового перехода, испарители (холодильники) которых устанавливаются неп о средственно на охлаждаемые элементы, называются системами «Direct Die». Холодными в т а кой системе являются только сам испаритель и отсасывающая трубка, остальные же элементы могут иметь комнатную температуру или выше. Холодные элементы нужно тщательно тепл о изолировать для предотвращения образования конденсата.

Минусом фреонок является относительная громоздкость испарителя и отсасывающей трубки, поэтому объектом охлаждения выбираются лишь процессор и видеокарта.

Есть и еще одна разновидность систем охлаждения – чиллеры. Этот класс систем состоит в основном из систем жидкостного охлаждения, отличием же является наличие второй части (холодильника теплоносителя), которая работает вместо радиатора – зачастую эта часть являе т ся той самой системой фазового перехода. Достоинством такой системой является то, что ей можно охладить все элементы системника, а не только видеокарту и процессор (в отличие от «direct die»-систем). Система фазового перехода чиллера охлаждает лишь теплоноситель сист е мы жидкостного охлаждения, то есть в замкнутом контуре течет очень холодная жидкость. О т сюда и минус систем такого типа – необходимость изолирования всей системы (водоблоки, трубки, насосы и т.п.). Если же изолировать не хочется, то можно использовать маломощную фреоновую установку для чиллера, но тогда об экстремальном разгоне можно будет забыть.

5.1 Итог по фреоновым установкам

Плюсом системы является возможность достижения очень низких температур, возмо ж ность постоянной работы. Высокий КПД системы (потери минимальны). Из постоянных систем охлаждения, фреоновые – самые мощные. При этом они позволяют выносить тепло из корпуса, что положительно сказывается на температурах внутри него.

К минусам относятся такие особенности системы, как сложность изготовления такой си с темы [серийно выпускаемых систем не так много, цены на них высоки ]. Небольшой вес и м а ленькие габариты – все это в полной мере отсутствует в установках данного типа.

Условная стационарность системы. Практически во всех случаях (кроме тех случаев, к о гда Вы не планируете заниматься экстремальным разгоном) – потребуется теплоизоляция всей системы. Ну и самый, пожалуй, негативный момент – более чем ощутимый шум от работы (50-60 дБ).

Еще одним минусом фреонок является то, что на покупку фреона нужна лицензия. У кого ее нет, выбор не велик: в свободной продаже есть только один — R134a (точка кипения котор о го -25°С).

Существует еще один хладагент — R290 (пропан), но сейчас он не используется в охлад и тельных системах (возгораемость). Он обладает очень хорошими свойствами: точка кипения -41°С, совместим с любым маслом компрессора и главное, дёшев.

6 Система экстремального охлаждения

Рассмотрим системы, в качестве хладагента в которых используется жидкий азот.

Жидкий азот представляет собой прозрачную жидкость, без цвета и запаха, температурой кипения (при нормальном атмосферном давлении) которой равна ни много ни мало -195.8 гр а дусов по Цельсию. Для хранения жидкого азота применяют специальные резервуары — сосуды Дьюара объемом от 6 до 40 литров.

Установки данного типа предназначены только для экстремального охлаждения, в экстр е мальных условиях. Одним словом, при разгоне.

6.1 Организация азотной системы охлаждения

Системы с жидким азотом не содержат никаких помп или других подвижных элементов. Она представляет из себя высокий металлический (медный или алюминиевый) стакан с дном, который плотно соединяется с центральным процессором. Достать такую штуковину не так-то просто – поэтому умельцы зачастую делают его самостоятельно.

Основной проблемой при разработке стакана является обеспечение процессора при по л ной нагрузке минимальной температурой. Ведь теплопроводные свойства жидкого азота сильно отличаются от той же воды. Он берет лишь тем, что «промораживает» стенки стакана, позволяя охладить процессор до температуры ниже 100 градусов. А так как тепловыделение камешка в простое и в режиме полной нагрузки отличается достаточно существенно (а скачки происходят мгновенно) — стакан часто не в состоянии вовремя эффективно отвести тепло. Для совреме н ного процессора оптимальной температурой является -110-130 градусов. Да, подойдет не любой термоинтерфейс. DeDaL советует AS ceramique.

После изготовления стакана, его (и материнскую плату) нужно тщательно теплоизолир о вать, чтобы конденсат, который неминуемо образуется от такого перепада температур, не зам к нул какие-нибудь контакты на материнской плате. Обычно используют различные пористые и пенистые материалы, например вспененный каучук – неопрен. В несколько слоев обматывают отрезанным куском, после чего закрепляют тем же скотчем.

С изоляцией материнской платы несколько сложнее. Чаще всего поступают так – закле и вая разъемы, все «заливают» диэлектрическим лаком. Причем, с обратной стороны матери н ской платы такую процедуру тоже нужно проделать – в районе процессорного сокета. Такая л а кировка абсолютно не мешает работе платы (хотя, вы автоматически лишаетесь гарантии – так, на всякий случай, если еще не лишились) – но зато вы почти гарантированно исключаете во з можность пострадать от протекания жидкого азота.

Дальше все просто. После того, как Вы тщательно соберете все компоненты, можно пр и ступать. С помощью какой-то промежуточной емкости (например, термос или какой-то другой теплоизолированный стакан) наливаете азот в стакан на материнской плате, после чего можете тестить свою систему.

Кстати о тестах – вот список тех бенчмарков, которые официально приняты:

— Aquamark 3.0

— Super Pi как самый фундаментальный

— Pifast

Для часа работы компьютера достаточно 4-5 литров азота. Заливать в стакан нужно пр и мерно до половины, причем постоянно поддерживая этот уровень.

Минусом является то, что систему с азотом нельзя собрать в небольшую систему под ст о лом и чтобы она там сама по себе стояла. Говоря иначе, такое охлаждение не подходит для р е шения бытовых задач – нужен постоянный и ответственный контроль, все нужно стараться д е лать тщательно и без ошибок.

Список литературы

1. http://habrahabr.ru/blogs/hardware/64162/

2. http://habrahabr.ru/blogs/hardware/64166/

PAGE \* MERGEFORMAT 2