Водено хлађење рачунара

Водено хлађење рачунара је процес уклањања топлоте из компонената и индустријске опреме. Водено хлађење користи воду као средство хлађења. Обично се користи за хлађење блока мотора са унутрасњим сагоријевањем у аутомобилима ,као и у индустријским постројењима. У скорије вријеме се користи за хлађење главних компоненти унутар врхунских персоналних рачунара. Проблем с којим ћемо се покушати суочити у овом тексту је засигурно познат свима који посједују процесор класе П2 или бржи. Ради се о томе да се процесори загријавају те је потребно користити неки од начина за њихово активно хлађење. Уобичајени начин рјешавања овог проблема је помоћу неког од многобројних процесорских кулера који се састоје од пасивног хладњака и вентилатора. За већину ће ова метода бити довољна и неће размишљати о алтернативним наћинима хлађења. Међутим уколико нас муче неки од проблема као што су бука и ефикасност хлађења најчешћи избор је водено хлађење.

Принцип рада воденог хлађења је врло једноставан, а најлакше га је упоредити са системом хлађења блока мотора у аутомобилима. Основне компоненте система су водени блок, пумпа за воду и радијатор (тј. хладњак) за хлађење воде. Наравно, потребна је и извјесна количина цијеви, шелни и евентуално редуктора промјера или Т/Y наставака.

Основни дијелови воденог хлађења су : водени блок, пумпа, цријева (цијеви), радијатор, резервоар вентилатор, спојнице.

Водени блок

Водени блок је један од најважнијих дијелова система за хлађење водом. Као и код класичних рачунарских хладњака, једини елемент који је у додиру с језгром централног процесора и процесора графичке картице, или неким трећим дијелом који желимо хладити јест блок топлотно добро проводљивог материјала, најчешће од алуминијума или још боље бакра, чија је топлотна проводљивост супериорна другим комерцијално лако доступним материјалима. Модернија водена хлађења такође нуде блокове од сребра. Овај дио воденог блока назива се база. База мора бити што квалитетније завршно обрађена, како би се осигурао квалитетан спој с дијелом који хладимо. Голом оку невидљиве несавршености такве врсте исправљају се употребом термалне пасте.

Горњи дио воденог блока садржи прикључке за цријева и простор намијењен протоку воде, који се израдом разликује зависно од произвођача и у принципу је кључан фактор при одређивању квалитета самог блока. У прошлости се сматрало да бољи проток расхладне течности кроз горњи дио воденог блока даје боље перформансе па су се течности давале спиралне, "С" и сличне путање, но искуство је показало да се боље одвођење топлоте постиже уколико се течност на том мјесту учини турбулентнијом, чак и ако сам проток притом бива смањен. Због тога се у горњем дијелу квалитетних водених блокова налази мрежа вертикалних пинова или нека варијанта оваквог рјешења.

Пумпа

Сврха и примјена пумпе као дијела воденог хлађења врло је јасна. Ријеч је о елементу који се брине за проток расхладне течности кроз систем, а у пракси се може наћи унутар резервоара гдје је уроњен у расхладну течност или као самостална, спољна јединица.Као самостална је најчешће случај код водених хлађења насталих самоградњом, док ћете пумпе уроњене у расхладну течност наћи у већини фабричких рјешења . Основна карактеристика за описивање перформанси пумпе јесте количина воде коју она може потјерати кроз расхладни систем у једном сату, уз претпоставку да проток није ничим спријечен и не одвија се у смјеру супротном од дјеловања гравитације. Ова вриједност изражава се у галонима по сату (ГПХ). Правило је да код водених хлађења која хладе искључиво централни процесор пумпа треба испоручити око 150 ГПХ, а ако се жељи искључиво хладити и графичка картица, и чврсти дискови, треба ићи на барем 300 ГПХ.

Постоји више произвођача пумпи које се обично користе у системима за хлађење водом:

Маxијет-њихове пумпе су јефтиније али добро раде у већини система.Модели 900 и 1200 су најпопуларнији за хлађење водом.
Ехеим-њихове пумпе су поуздане,високог квалитета,и намијењене су за у акваријумима.Модели 1048 I 1250 су најпопуларнији за хлађење водом.
Даннер- хјихове пумпе су поуздане и намијењене су за употребу у рибњацима.Модели Маг2 и Маг3 су најпопуларнији за хлађење водом.
Иwаки-њихове пумпе су изузетно поуздане и скупе.За хлађење водом обично се користи модел MD-15Р.

Резервоар

С обзиром да резервоар у теорији није нужно потребан за рад воденог хлађења, многи његовим заобилажењем настоје смањити крајњу цијену система, но тиме се (најчешће) несвјесно одричу дијела перформанси и, што је можда и важније, једноставности одржавања читавог система. Главне предности уграђивања резервоара су изузетно једноставно долијевање расхладне течности и ефикасно рјешавање ваздушних мјехурића који редовно настају приликом првог покретања воденог хлађења као посљедица недовољне и неравномјерне испуњености расхладне течности, а својим дјеловањем смањују учинак одвођења топлоте (логично, вода боље одводи топлину од ваздуха). У случајевима кад пумпа није унутар самог резервоара, он се уграђује одмах након ње, а величином га ваља прилагодити карактеристикама пумпе. Потребна величина резервоара расте с повећањем проточности пумпе, тако да ћете за вриједности од 50 ГПХ требати 250-милилитарске посуде, за 100 ГПХ 500-милилитарске, а за, 150 ГПХ 1.000-милилитарске.

Цријева

Не треба посебно наглашавати да је улога цријева провођење расхладне течности између појединих елемената воденог хлађења, но свакако је корисно истакнути каквог би унутрасњег промјера требала бити те које материјале ваља избјегавати, а на које обратити посебну пажњу. Димензије цријева диктиране су израдом прикључака на крајевима осталих елемената расхладног система, а у својој стандардној изради имају унутрасњи промјер од пола инча(1,27 цм), спољасњи промјер од три четвртине инча(1,905цм) те дебљине осмине инча(0,3175цм). Што се материјала тиче, најпопуларније су ПВЦ(од поливинил хлорида) ,силиконске и винил цијеви.У већини конструкција ПВЦ и винил цијеви ће бити сасвим добре.Двије познате фирме које их производе су Тyгон и ЦлеарФлеx. ЦлеарФлеx и посебно Тyгон цријева или ти цијеви су изразито жилава, због чега се могу по жељи савијати у малим просторима, а да не дође до "пресавијања" које би упропастило проток расхладне течности, а тиме и хлађење.

Спојнице црева(“шелне”)

Иако су спојеви правилно димензионираних цијеви на крајевима елемената воденог хлађења сами по себи изразито чврсти, апсолутно је неопходно ова мјеста додатно осигурати спојницама. Овај елемент је у односу на остатак система готово смијешно јефтин, а ефективно ће отклонити могућност хаварије рачунара у катастрофалном, али не и немогућем сценарију прекида неког од спојева и излијевања расхладне течности по рачунарским компонентама. Већина спојница које се користе у рачунарским воденим хлађењима израђена су од пластике и стежу се помоћу система зубаца, но њихова је мана што их је готово немогуће скинути без уништења, ако се за тим укаже потреба. Неки корисници могу посегнути и за металном варијантом каква се користи у аутомеханици, но у том случају треба припазити да приликом стезања не дође до оштећења цијеви. Такође се могу употријебити такозване опружне спојнице које се клијештима рашире и поставе на одговарајуће мјесто и по отпуштању одлично осигуравају спој цијеви и елемента воденог хлађења.

Радијатор

Радијатори на страници кућишта

Као што му име каже, радијатор је елемент задужен за преузимање топлоте са загријане воде и њену дисипацију у околину. У већини водених хлађења радијатори су израђени од алуминијума, а разлога томе је неколико. Осим ниске цијене, алуминијум се може похвалити маленом масом, али и способношћу лијевања у врло сложене облике, што с бакром није случај. Сложеним обликовањем самих радијатора добија се велика активна површина, а тиме и боље одвођење топлоте са загријане расхладне течности. Како би се топлота што боље дисипирала, радијатори су такође опремљени вентилатором. Већина произвођача у те сврхе бира 120-милиметарске вентилаторе јер су код ниског броја окретаја и уз врло мало буке у стању понудити изврсне перформансе.Израде с паром 80-милиметарских вентилатора из истог разлога ваља избјегавати. У многим воденим хлађењима кућне израде функцију радијатора врло добро обавља хладњак аутомобила, што је згодан начин уштеде приликом конструкције оваквог система. Имамо : -цијев и пераја –овакав радијатор се састоји од цијеви која иде кроз скуп пераја.Радијатор “Цијев и пераја”има велику отпорност у протоку воде,због савијања у цијевима I малом одавању топлоте,услед глатке поврсине унутар цијеви.Такви радијатори су мање производне цијене од других. -“бонг”(испаравајуца кула за хлађење)-овај радијатор ради користећи измјену температуре воде приликом њеног испаравања.Већина радијатора “Бонг” састоји се од велике цијеви са уређајем у стилу главе туша на врху и повратног резервоара на дну.Неки имају вентилаторе који дувају у цијев.Исправно подешен “бонг”радијатор може да охлади воду испод температуре околине.Постоји неколико урођених недостатака “бонг“ радијатора,они наиме често захтијевају да се поново напуне и тешки су за изградну и транспорт.Приликом бирања радијатора модела “Цијев и пераја” важно је да знамо колико има ФПИ-а (Финс Пер Инцх) тјст. пераја по инчу.Што је већи број пераја то ће хлађење бити боље, наравно то ће захтевати и боље вентилаторе.

Вентилатор

Вентилатор (кулер) служи за хлађење радијатора. Ако вентилатор има већи број окретања има бољу ефикасност хлађења међутим доноси већу буку, док са мање окретања слабије хлади, али је тиши.За таква хлађења препоручљиво је да се користе вентилатори ,,високог статичног притиска” (Хигх Статиц Прессуре).Оваквим вентилаторима није сврха што већи проток ваздуха у кућиште, већ што јаче гурање ваздуха кроз радиаторе.

Принцип рада

Расхладна течност која је из резервоара увучена у пумпу долази на импелер (ротирајући цилиндар који преноси енергију с мотора пумпе на течност и то тако да је тјера од средишта ротације) и избацује се на њеном излажу. Параметри за описивање перформанси пумпе су притисак и количина воде коју она може потјерати кроз расхладни систем у сат времена, изражена у галонима по сату (ГПХ). Карактеристике пумпе бирају се према намјени воденог хлађења.

Загријана расхладна течност улази у радијатор и наилази на систем алуминијумских/бакрених листића. Због високе топлотне проводљивости алуминијума долази до осјетног пада температуре расхладне течности те она охлађена напушта радијатор. Кроз тијело радијатора пролази ваздух произведен вентилатором који се на њега монтира, тако да се акумулирана топлота издувава и дисипира у околини.

Охлађена расхладна течност улази у водени блок, пролази путањом дефинисаном конструкцијском израдом самог блока и на себе преузима топлоту коју је база блока прикупила с елемената на који је учвршћена (централни процесор, процесор графичке картице, чипсет, електроника чврстог диска и слично). Што је већа површина воденог блока изложена проласку расхладне течности, одвођење топлоте ће бити боље.

По изласку из воденог блока расхладна течност улази у резервоар, једини елемент воденог хлађења који омогућава ослобађање евентуалних ваздушних мјехурића, иначе огромног проблема система без овог елемента. Будући да се у односу на цријева ради о простору много већег волумена, расхладна течност се по уласку у резервоар значајно успорава, тако да они морају бити конструирани на начин да омогућавају што бржи наставак циркулације.

Расхладна течност

Иако наоко банална, проблематика одабира расхладне течности и те како је важна за крајње перформансе воденог хлађења. Страшна грешка слабије упућених јесте улијевање воде из градског водовода у нетом купљени или самостално конструирани систем. Таква тврда вода представља озбиљан проблем јер се из ње излучује и таложи каменац који с временом прекрива све површине у додиру с водом и тиме их напросто упропаштава. Стога треба користити дестиловану,деминерализовану или редестиловану воду додатно обогаћену адитивима за спречавање стварања алги и корозије (спој алуминијумског радијатора и бакреног воденог блока посредством воде понаша се као својеврсна псеудо-батерија). Потребни адитиви доступни су у малим дозама (идеална расхладна течност садржи 95% дестилиране воде, 5% антикорозивног средства и неколико капи средства против алги) и могу се купити у свакој трговини која се бави продајом водених хлађења.Таква течност може се обојити зарад лепшег уклапања у рачунар, обавезно је напоменути да постоје специјалне фарбе за то.Овај поступак бојења течности има и занемарљиву ману, а она је подизање температуре за пар степени.

Одржавање

Одржавање добро конструираног воденог хлађења готово је смијешно једноставно. Како бисте се ријешили накнадних брига око стања његових компонената, обавезно у расхладну течност додајте антикорозивно средство (наравно, само ако у пакету с купљеним системом нисте добили или накнадно набавили фабричку расхладну течност која је већ обогаћена потребним додацима). Повремено провјерити ниво течности у резервоару и по потреби је долити. Такође, једном годишње је пожељно обавити детаљнији преглед система у потражи за корозијом те очистити вентилатор радијатора. Прашина која ће се на њему неминовно накупити смањује му перформансе и повећава буку, а најлакше се скида ваздухом из компресора.

Закључак

Хлађење водом може да буде забаван начин да утишате свој рачунар и подигнете му перформансу.Као и изградња рачунара израда система за хлађење рачунара водом је поучно искуство,које ће вам устедјети нешто новца и дати бољу перформансу него кад бисте га купили новог.