Что такое водяное охлаждение
Как выбрать систему жидкостного охлаждения
Содержание
Содержание
Качественное охлаждение процессора является непременным условием его стабильной работы. Одним из лучших технических решений для охлаждения процессора являются системы жидкостного охлаждения (СЖО).
Как таковые СЖО начали производиться одновременно с появлением возможности разгонять процессоры. Сильное тепловыделение «кристаллов» превышало потенциал воздушных кулеров, энтузиасты стали мастерить самодельные СЖО. В обычном магазине ее было не так просто найти. Но, к счастью, производители систем охлаждения осознали потребности рынка, и освоили производство необслуживаемых СЖО, что послужило приобщению к жидкостному охлаждению широкой массы пользователей ПК.
Почему эффективность СЖО выше, чем у воздушного кулера
Эффективность СЖО достигается за счет того, что скорость теплоотвода с помощью движущегося жидкого теплоносителя намного выше, чем скорость естественного теплоотвода с помощью теплопередачи внутри металлического радиатора.
Скорость отвода тепла зависит не только от скорости движения жидкости, но и от теплоемкости жидкости, площади радиатора. В среднем СЖО обеспечивают примерно в три раза лучший теплосъем по сравнению с обычным воздушным охлаждением, в переводе на градусы это означает падение температуры на 15–25 градусов по сравнению с воздушным охлаждением при нормальной комнатной температуре.
Конструкция СЖО
Любая замкнутая система жидкостного охлаждения содержит следующие элементы:
Его назначение — эффективно снимать тепло с процессора и передавать его протекающей воде. Соответственно, чем выше теплопроводность материала, из которого изготовлены подошва и теплообменник водоблока, тем выше и эффективность этого элемента. Но теплопередача также зависит и от площади соприкосновения теплоносителя и радиатора — поэтому конструкция водоблока важна ничуть не меньше материала.
У необслуживаемых маломощных систем помпа обычно совмещена с водоблоком и располагается над ним. Функция помпы — обеспечить циркуляцию теплоносителя с такой скоростью, чтобы перепад температур между теплообменником водоблока и жидкостью был максимальным. Современные производители используют поверхность помпы в разных целях. Там может быть просто светящийся логотип, а может быть полноценный дисплей, отображающий температуру процессора, скорость вентилятора, или другие данные.
Назначение радиатора — рассеивать тепло, приносимое теплоносителем. Соответственно, он должен быть изготовлен из материала с высокой теплопроводностью, обладать большой площадью и быть укомплектован мощным вентилятором (вентиляторами). Если площадь радиатора СЖО сравнима с площадью радиатора процессорного кулера и вентилятор на ней установлен ничуть не мощнее, то не стоит ожидать от такой СЖО эффективности, превышающей эффективность того же кулера.
Соединительные трубки должны быть достаточной толщины, чтобы не создавать большого сопротивления водяному потоку. По этой причине обычно используются трубки диаметром от 6 до 13 мм — в зависимости от скорости потока жидкости. В качестве материала трубок обычно используется ПВХ или силикон. Лучше, если трубки имеют оплетку, защищающую их от повреждения.
Подсветка и мониторинг
Подсветка
Большинство необслуживаемых СЖО сейчас имеют в комплекте поставки вентиляторы с подсветкой. У бюджетных систем вентилятор может светиться одним цветом, в более дорогих системах установлены «ветродуйки», способные передать всю палитру цветов. Система с RGB встроится в единую систему подсветки компьютера и будет менять цвета синхронно с остальными компонентами, например материнской платой, оперативной памятью, видеокартой. В зависимости от типа подсветки, для питания используются разные виды коннекторов, что очень важно учитывать при выборе, так как некоторые из них могут быть несовместимы с материнской платой.
Одноцветная LED-подсветка может поддерживать только один зафиксированный цвет. В данном случае нельзя изменить цвета на другой или изменить режим частоты подсветки. Такая подсветка питается от того же коннектора что и мотор вентилятора или помпы. Это может быть 3-pin или 4-pin PWM или Molex разъемы. Встречаются так же комбинированные варианты.
RGB-подсветка поддерживает весь спектр основных цветов радуги за исключением того, что в каждый момент времени устройство поддерживает только 1 цвет: белый, красный, желтый, зеленый, синий и фиолетовый (а также полное отключение подсветки, т.е. черный цвет). Кроме того, имеется возможность изменения режимов частоты работы подсветки, что поможет выбрать более подходящий для вас тип освещения. В такую подсветку встроены светодиоды 12v, которые контролируются специальными микросхемами в хабе или в материнской плате. Подсветка работает за счет распределения питания диодов по отдельным каналам: вентиляторы подключаются отдельно, а RGB-система — с помощью специального кабеля — к контроллеру. Питание такой подсветки подключается через разъемы 4pin 12V или 6-pin.
A-RGB-подсветка (Adressable RGB) — это более новая и более продвинутая версия RGB-подсветки. Ее основное отличие — возможность распределения цветовых сигналов между диодами раздельно, за счет того, что используется диоды 5V вместо 12V. Такая подсветка дает ультимативные возможности по ее настройке. Управление происходит с помощью программного обеспечения совместимого с вашей материнской платой, либо через ПДУ. A-RGB подсветка питается через коннектор 3pin 5v, вместо 4pin 12v.
НИКОГДА не пытайтесь подключить RGB-устройство к 3pin разъему, так как это почти мгновенно повредит материнскую плату. Обратной совместимости между 3pin 5v и 4pin 12v НЕ СУЩЕСТВУЕТ.
ARGB-подсветка позволяет выстраивать более сложные цветовые схемы благодаря наличию большего количества оттенков и возможности их чередования — начиная от обычной радуги, и заканчивая чередованием нескольких цветов одновременно.
Если вдруг у вашей материнской платы не предусмотрен контроль подсветки, то у многих моделей есть собственный независимый пульт, который «курирует» скорость, режимы и цвет. Ниже представлены типы разъемов в зависимости от производителя.
Современные СЖО поддерживают все самые популярные стандарты синхронизации подсветки, среди них можно выделить: ASUS AURA SYNC, GIGABYTE RGB FUSION, MSI Mystic Light Sync, ASRock Polychrome RGB, BIOSTAR RGB SYNC.
Дисплей
Для дополнительного мониторинга прямо на водоблок устанавливаются OLED-дисплеи. Например, дисплеи LiveDash у СЖО ASUS, которые позволяют выводить параметры температуры процессора, напряжения, скорости вращения вентиляторов, частоты и так далее.
Система подключается через внутренний порт USB на материнской плате и управляется специальным программным обеспечением.
Удобным и эффективным этот способо контроля можно назвать, только если системный блок стоит на столе и у него имеется прозрачная стенка.
Характеристики СЖО и варианты выбора
Обслуживаемая СЖО является выбором энтузиастов. Такие системы всегда дороже необслуживаемых, сложны в сборке и установке, а также после установки нет гарантии отсутствия протечек.
Следующим параметром, на который следует обратить внимание при выборе СЖО — это типоразмер радиатора. Радиаторы изготавливают под размер, кратный числу установленных вентиляторв. Вам нужно заранее определиться с тем, радиатор какого размера сможет уместиться в корпусе.
На сегодняшний день в продаже имеется несколько типоразмеров радиаторов:
В процессе эксплуатации СЖО необходимо регулярно прочищать радиатор от пыли, иначе эффективность охлаждения резко снизится. Еще очень важно, чтобы водоблок на процессоре располагался ниже верхнего уровня шлангов. Это нужно для того, чтобы имеющийся небольшой пузырек воздуха, оставляемый для компенсации расширения жидкости, внутри системы не попал в водоблок.
Количество подключаемых вентиляторов не оказывает прямое влияние на эффективность СЖО, но чем их больше, тем можно сделать ниже скорость вращения каждого отдельного вентилятора при сохранении общего воздушного потока, и, соответственно, снизить шумность при поддержании эффективности.
Минимальный уровень шума выше 40 дБ уже может восприниматься как некомфортный (40 дБ соответствует обычному звуковому фону в жилом помещении — негромкая музыка, спокойный разговор). Чтобы шум вентиляторов не мешал сну, он не должен превышать 30 дБ.
Регулировка скорости вращения вентиляторов может быть ручной и автоматической. Ручная регулировка позволяет менять скорость вращения вентиляторов в соответствии с личными предпочтениями, автоматическая же подстраивает скорость под текущую температуру процессора и обеспечивает лучшие условия работы оборудования.
Защита от протечек представляет собой емкость, которая отвечает за регулировку давления в замкнутом контуре. Емкость выполнена из эластичного материала. При избыточном давлении стенки емкости растягиваются, благодаря чему увеличивается фактический объем контура.
Тип коннектора питания вентилятора и помпы. У простых СЖО с вентиляторами без подсветки используется 2 коннектора – для помпы и для вентилятора. Если вентиляторы имеют подсветку, то добавляется еще третий коннектор для управления подсветкой и синхронизации смены цветов. Сегодня на рынке встречаются четыре типа коннектора питания помпы: 3-pin, 4-pin, SATA 15 pin и Molex.
3-pin коннектор на старых материнских платах не позволяет изменять скорость вращения вентилятора, но все новые материнские платы способны менять напряжение на таких коннекторах, меняя тем самым скорость.
Если ваша материнская плата не может управлять скоростью вращения 3-pin вентилятора, то кулеры и двигатель помпы СЖО с 3-pin коннектором питания будут всегда вращаться на максимальной скорости. Для изменения степени охлаждения придется дополнительно покупать «реобас».
4-pin коннектор предполагает управление скоростью вращения двигателей с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При этом питание подается полное — 12 вольт, но не постоянно, а импульсами, меняя продолжительность которых можно очень точно задавать частоту вращения двигателей. Кроме того, при таком способе нет ограничения на минимальную скорость вращения — регулируемый таким способом двигатель может вращаться даже со скоростью 1 об/мин. Единственный недостаток такого способа — он сложнее в реализации, а, следовательно, — дороже, но не намного. Также, при использовании этого типа коннектора можно через программы мониторинга узнавать текущую скорость вращения вентиляторов. Примеры СЖО с питанием 4-pin можно увидеть здесь.
Коннекторы питания SATA 15 pin и MOLEX подойдут тем, у кого заняты все свободные 3- и 4-pin коннекторы материнской платы. Но в этом случае можно воспользоваться разветвителем питания вентиляторов. Примеры СЖО с питанием SATA.
Коннекторы типа MOLEX — это старейший вид компьютерного разъема питания, появившийся в начале 1960-х годов. Примеры СЖО с питанием MOLEX.
При выборе СЖО обязательно следует проверить ее совместимость с процессорным разъемом (сокет) вашей материнской платы.
Чаще всего современные СЖО поддерживают широкий набор процессорных разъемов, вплоть до старых, образца 2011 года (LGA 775). Типичный набор поддерживаемых сокетов состоит из AM4, LGA 1151, LGA 2066, TR4, LGA 1151-v2, sTRX4, LGA 1200, FM2+, LGA 1156, AM3, LGA 1155, AM3+, LGA 775, LGA 1366, AM2+, AM2, FM1, LGA 2011, FM2, LGA 1150.
Крепление водоблока к материнской плате производится через отверстия для системы охлаждения в материнской плате. С обратной стороны крепится усиливающая пластина, а с лицевой стороны водоблок прижимается другой пластиной, они обе стягиваются через материнскую плату винтами, идущими в комплекте поставки СЖО.
Актуальными разъемами на сегодняшний день являются AMD AM4 и Intel LGA1200.
Еще одним немаловажным параметром является тепловыделение процессора. Узнать значение TDP вашего процессора можно в разделе процессоров на сайте DNS, в расширенных фильтрах, характеристика «Тепловыделение (TDP)» или на официальном сайте производителя, и в соответствии с этим значением нужно подобрать СЖО. Здесь есть прямая зависимость между TDP и ценой — чем больше тепла может отвести СЖО, тем она дороже.
*материал обновлен автором Duesenberg*
Почему водянки не нужны в обычных ПК, или мифы об СВО
Минутка физики: водянки и кулеры работают одинаково. Ну, почти
Не все знают, но внутри обычной медной теплотрубки залита… жидкость, обычно — вода. Из-за пониженного давления она кипит при более низкой температуре, к тому же имеет высокую теплоемкость — короче говоря, это эффективный и дешевый теплоноситель. Разогреваясь и испаряясь рядом с горячей крышкой процессора, она переносится к более холодному радиатору, где конденсируется и вновь по специальному фитилю стекает к CPU, после чего цикл повторяется.
В СВО, очевидно, также используется жидкость, однако работает она чуть иначе: течет она не самостоятельно, а под действием помпы, и не испаряется, а просто нагревается у процессора и охлаждается у радиатора. Так что, как видите, на деле обычное воздушное охлаждение не такое уж и воздушное, оно действительно достаточно близко к водянкам.
Краткий экскурс в физику закончен, пора переходить непосредственно к компьютерам.
Водянка в игровых ПК — красиво, но абсолютно бесполезно
Никто не спорит, водянка зачастую смотрится внутри корпуса куда красивее, чем большая башня. К тому же маркетологи специально упирают на топовость — дескать, ты купил мощный CPU и видеокарту, крутую память и материнку. Очевидно, нужен классный охлад — то есть водянка.
Однако есть одно важное но: игры, даже самые тяжелые и процессорозависимые, типа Watch Dogs 2 или Assassin’s Creed Odyssey, просто не могут нагрузить процессор также, как бенчмарки или рабочие задачи. Знаете, сколько ест в играх горячий Core i9-9900K в разгоне до 5 ГГц? Всего около 70-90 Вт. Это в два раза меньше, чем в бенчмарках. Такое количество тепла абсолютно без проблем отведет любая популярная башня за полторы тысячи рублей.
Но вы можете сказать — под водянкой в играх можно добиться 40-50 градусов, когда лучшие суперкулеры скорее всего смогут охладить топовые CPU лишь до 60-70. Да, тут все верно, СВО действительно снизит температуру процессора в играх. А зачем? Что это дает? Позволит повысить частоты? Да нет, вы раньше упретесь в возможности самого CPU. Увеличит срок жизни? Ну да, проживет кристалл не 30 лет, а 20 — действительно большая разница.
А что по шуму? Водянки всегда считаются более тихими, но так ли это на деле? Скорее нет, чем да. Проблема тут в том, что радиаторы СВО более плотные, чем у воздушных кулеров, поэтому чтобы продуть их нужны мощные высокооборотистые вентиляторы с большим давлением. А такие вентиляторы серьезно шумят.
За примерами далеко ходить не нужно — возьмем, достаточно крутую двухсекционную СВО NZXT Kraken X62 с двумя родными 140 мм вентиляторами и сравним с суперкулером Phanteks PH-TC14PE с такими же вертушками, который вдвое дешевле. Эффективность этих двух решений сравнима, а вот шум… Раскочегарив вентиляторы водянки на максимум, можно получить аж 61 дБ. С таким уровнем шума поработать получится только в наушниках. При этом у Phanteks все куда лучше — 49 дБ можно сравнить с урчанием холодильника, и такой шум сложно назвать громким или отвлекающим.
СВО не поможет в охлаждении новейших десктопных процессоров от Intel и AMD
Ладно, скажете вы — не все играют, многие на компьютерах еще и работают: обработка видео, 3D рендеринг, различные расчеты — все это сильно нагружает процессор, и даже суперкулеры тут не справятся. Увы, но в случае с Ryzen 3000 и Intel Core 8-ого и 9-ого поколения это не так. Проблема большинства десктопных процессоров от Intel, начиная с 3-его поколения, это терможвачка под крышкой. В случае с топовыми Core i5, i7 и i9 последнего поколения компания перешла на припой, но, как показывают тесты, его качество тоже оставляет желать лучшего.
Что же в итоге получается? Кристалл CPU, очевидно, сильно разогревается, и цель термоинтерфейса — передать это тепло на крышку, откуда его сможет отвести охлаждение. И, как вы уже догадались, терможвачка делает это из рук вон плохо: как показывает практика, снятие крышки и замена этого термоинтерфейса на жидкий металл позволяет снизить температуру CPU зачастую аж на 20 градусов. В случае с припоем разница меньше, но все еще внушительна — до 8-10 градусов.
Вот и получается забавная и грустная картина одновременно: ваш суперкулер или водянка в теории могут отвести 200-250 Вт, а на практике из-за экономии Intel ваш процессор, потребляя 150 Вт, уже перегревается. Конечно, как я уже сказал, вполне можно скапануть процессор — однако согласитесь ли вы это делать с вашим рабочим CPU, тем самым теряя гарантию и рискуя его повредить? Далеко не факт. А без этого СВО будет бесполезна с тем же Core i9-9900K.
В случае с Ryzen 3000 ситуация интереснее. С одной стороны, AMD использует качественный припой: его замена на жидкий металл в лучшем случае подарит вам пару градусов, так что игра свеч не стоит. Но вот сами кристаллы с ядрами маленькие, более того — у топовых CPU их две штуки и они рядом, ну и к тому же они расположены с краю, когда обычно лучший прижим и охлаждение что суперкулеры, что водянки обеспечивают в центре.
Все это и приводит к тому, что Noctua NH-U14S, способный удерживать температуру 100-ваттного Ryzen 7 2700X в жестком Prime95 на уровне 75 градусов, с трудом справляется с таким же 100-ваттным Ryzen 7 3700X, удерживая температуру последнего чуть выше 90 градусов. Так что, очевидно, попытка заменить кулер на водянку тут ничего не даст — в высоких температурах виновато не качество воздушного охлаждения, а внутренние особенности самих Ryzen 3000.
Также, возможно, кому-то придет в голову другая интересная затея: взять более слабый CPU и раскочегарить его с помощью СВО до уровня более старшего. Увы, эта затея опять же не осуществима: к примеру, чтобы 6-ядерный Core i5-9600K добрался до уровня производительности 8-ядерного Core i7-9700K, его нужно ускорить на треть, то есть повысить частоту до 6 с копейками ГГц. Очевидно, что водянки для этого мало — нужен уже жидкий азот.
Получается, водянки не нужны?
Конечно нет. Они все еще нужны там, где и раньше — в топовых рабочих станциях. Взять, например, тот же AMD Threadripper 3990X. 64 ядра, 128 потоков, теплопакет в 280 Вт — однако на деле он потребляет все 350. При этом у него 8 процессорных кристаллов, и каждый из них греется не очень сильно из-за не самых высоких частот, то есть таких проблем как у Ryzen 3000 нет.
Вот и получается, что нужно с достаточно большой площади снять овер 300 Вт. Даже большие суперкулеры тут справятся на пределе возможностей, а вот для трехсекционных заводских СВО или тем более самосборов это не проблема. Это же касается и топовых 28-ядерных Xeon и прочих HEDT-процессоров — у них гигантские тепловыделения, и водянки для них мастхэв.
А что насчет видеокарт?
Тут все интереснее. Во-первых, видеокарты Nvidia имеют умный драйвер, который слегка повышает частоту при снижении температуры. Правда, разница едва ли превысит полсотни мегагерц, что даст в лучшем случае пару fps, так что отдавать за это лишние 15-20 тысяч рублей за водоблок явно не стоит.
Во-вторых, есть видеокарты, тепловыделение которых из коробки улетает в небеса. Взять ту же AMD Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled — ее тепловыделение в Crysis 3 достигает аж 370 Вт. При разгоне — свыше 450 Вт! Очевидно, тут даже массивная воздушная система охлаждения с тремя вентиляторами скорее всего не справится, а вот СВО — вполне.
Думаете, что у Nvidia меньше? Как бы не так. Взять например ASUS RTX 2080 Ti Matrix. Ее официальный BIOS позволяет поднять TDP до 360 Вт. Более того, для GTX 1080 Ti существуют полностью разлоченные BIOS, с которыми тепловыделение уходит за 400 Вт. Разумеется, отвести такое количество тепла сможет лишь качественная СВО.
Но, опять же, стоит понимать, что такие заоблачные TDP имеют лишь топовые видеокарты и то под серьезным разгоном. У большинства среднеуровневых Nvidia GTX 1600 или AMD RX 5000 тепловыделение находится на уровне 150-200 Вт, и с этим вполне справится воздушное охлаждение с парой вентиляторов. Тратить деньги на СВО в случае нетоповых видеокарт просто нет смысла — будет выгоднее купить более мощную видеокарту, чем пытаться выжать все соки из более слабой.
Перейдем к минусам — водянки требуют обслуживания
Чем хороши кулеры? Они требуют минимум обслуживания — достаточно раз в год продувать их от пыли и он верой и правдой прослужит вам много лет. Самое худшее, что может случиться — это перестанет работать вентилятор, однако с учетом того, что практически всегда они все имеют стандартные размеры, его можно легко заменить.
Вторая и куда более массовая проблема — заиливание. Как говорится, вода камень точит, а уж пластик трубок тем более. Ситуация еще усугубляется, если вода подкрашена. Как итог — кто-то через год, кто-то позже, но все же достаточное количество людей сталкиваются с тем, что в лучшем случае вырастают температуры CPU, а в худшем забитая жижей помпа просто перестает работать.
И приходится разбирать всю систему, чистить радиатор и помпу, после чего заливать новую воду. А ведь далеко не все СВО разборные — хватает и необслуживаемых. Их в таком случае, если кончилась гарантия, можно смело нести в мусор.
Ну и третья проблема — умирает помпа. Это бывает и из-за жижи, и просто потому что это механика. Да, у современных помп время наработки на отказ зачастую составляет десятки тысяч часов, но так везет далеко не всем. Опять же, помпа меняется не везде — обычно только в кастомных СВО.
Конечно, стоит понимать, что возможно вам повезет, и у вас водянка проработает 5 лет без проблем. Но подумайте над тем, что будет, если вам не повезет — особенно если учесть, что у воздушного охлаждения вышеуказанных проблем нет вообще.
Выводы — водянка в домашнем компьютере не нужна
Подведем итоги. Водянки не помогают в разгоне современных CPU. Водянки не тихие. Водянки дорогие. Вопрос — а зачем их брать в обычные компьютеры? Ну разве что очень хочется. Во всех других случаях лучше обойтись суперкулером и оставить СВО для тех случаев, когда они действительно нужны — а именно для топовых рабочих станций. Свое мнение пишите в комментах.