VODNÉ CHLADENIE od Martina (SOČ práca) 2.časť

GABO
7.7.2003
prečítané 4746x

Druhá časť článku, ktorú mi zaslal Martin. Jedná sa o SOČ prácu, ktorá sa týka vodného chladenia. Nebudem veľa písať - načítate sa v článku o vodnom chladení pomerne dosť od A po Z.

Uchytenie chladiča k základnej doske

Keďže som použil iný spôsob chladenia, na aký je základná doska stavaná musel som vyriešiť aj spôsob uchytenia celého vodného chladiča k základnej doske. Pri zakúpení originálneho boxovaného chladiča, sú pri jeho ventilátore dve ukotvovacie ramienka, ktoré sa prichytia do umelohmotnej klietky okolo CPU. Môj chladič mal aj iné rozmery a tak mi neostávalo nič iné ako si vyrobiť špeciálny ukotvovací mechanizmus. Po zistení potrebných rozmerov som z 2 mm oceľového plechu vystrihol 2 ks bočných ramien. Tieto boli prepojené 6 mm hranolom z mosadze, do ktorého je narezaný závit s priemerom 8 mm. Doň sa priskrutkuje 8mm imbusová skrutka, ktorá bude vytvárať tlak na chladič. Medzi skrutku a chladič som umiestnil novodurový valec, pre lepšie rozloženie tlaku. Obrázok prítlačného veka chladiča je na obrázku č. 9.

Doplnkové časti chladiacej sústavy

Patria sem:

- hadičky, ktorými som uzavrel celý obvod

- strieborná teplovodivá pasta

- neoprénová izolácia

- nádoba na čerpadlo

Hadičky

Obvod som uzavrel potravinárskymi hadičkami bez opletu. Vnútorný priemer hadičky je 10mm, vonkajší 13mm.

Teplovodivá pasta

Táto pasta slúži k zlepšeniu tepelnej vodivosti medzi procesorom a studenou stranou peltieru a tiež horúcou stranou peltieru s vodným chladičom. Použil som striebornú pastu TITAN TTG-S101. Bez použitia pasty bola teplota procesoru vyššia približne o 5°C.

Neoprénová izolácia

Pri použití takého výkonného peltieru sa na studenej strane začali tvoriť kvapky vody, čo by nemalo dobrý vplyv na CPU. Preto som okolie CPU vyplnil neoprénovou izoláciou, ktorá zabraňuje prúdeniu okolitého vzduchu okolo procesoru a tak aj kondenzácii vody. Na obrázku je zobrazený CPU, okolo ktorého je uložený neoprén. V prípade, že nemáme neoprén, sa dá ako náhrada použiť gumená podložka pod pc myš.

Nádoba na čerpadlo

Keďže použité čerpadlo je konštruované tak, že musí byť ponorené vo vode, musel som použiť vhodnú nádobu. V mojom prípade som použil nádobu na odkladanie potravín (Obr.12 ). Do jej veka som navŕtal 2 diery pre hadičky a jednu pre napájanie samotného čerpadla.

Obrázok č. 12

Vyhodnotenie

Teplota CPU pri použití aktívneho chladiča

Ku zakúpenému procesoru INTEL Pentium 4 2,4 GHz je pribalený originálny, odporúčaný chladič od firmy INTEL. Je to hliníkový chladič, na ktorom je pripevnený ventilátor s 2500ot/min. Tento chladič je schopný uchladiť CPU v kľudovom stave, t.j.- spustený OS Windows XP, bez aplikácií na 40°C(Obr.- 13). Po spustení testovacích programov- 3D Mark2001SE, CPU Mark teplota dosiahla až 57°C.(Obr.-14)

System - 36C / CPU - 40C (č.13 obr)

System - 37C / CPU - 57C (č.14 obr)

Teplota CPU pri použití vodného chladiča

Po skompletizovaní a kontrole chladiaceho obvodu som ho naplnil chladiacim médiom. Vodotesnosť systému bola testovaná približne jeden deň za chodu čerpadla mimo priestor pc. Mimoriadnu pozornosť som venoval okoliu vodného chladiča, ktorý má priamy kontakt so základnou doskou a procesorom. Keďže som nezaznamenal žiadnu netesnosť v systéme, pripojil som do obvodu aj peltierov článok. Pre zaujímavosť uvediem, že pri nezaťaženom peltierovom článku dosahovala teplota na studenenej strane približne –15°C. Posledným a najkritickejším krokom bolo osadenie chladiaceho modulu na základnú dosku. Postupoval som veľmi opatrne. Po zapnutí pc, môj prvý krok smeroval do BIOSu. Tu som sledoval teplotu CPU, ktorá sa pohybovala okolo 22°C. Teplota zostávala stabilná a tak som po reštartovní pc začal merať teplotu v operačnom systéme Windows XP. V programe na kontrolu teploty a napájania (USDM-program dodávaný výrobcom základnej dosky) mal system bez spustenia aplikácií stabilnú teplotu 14°C. Tento test trval približne 4 hodiny. Mňa ale zaujímala pracovná teplota, ktorá pri spustení bežných operácií: MS Word, Excel, Winamp a pc hier nepresiahla 25°C. Po ukončení programov sa teplota vrárila na pôvodných 14°C. Posledným a zároveň najťažším testom bolo meranie teploty pri testovacích programoch 3D Mark2001SE a CPU Mark.

Maximálnu teplotu som nameral pri teste CPU Mark a to 40°C, pri teste 3D Mark2001SE 35°C. Len poznamenám, že ihneď po ukončení testov sa teplota postupne vrátila na 14°C.

Neskôr ma zaujímalo, na akú najnižšiu teplotu dokáže chladič uchladiť procesor. Preto som tepelný výmenník umiestnil za okno a teplota vody sa vtedy pohybovala okolo 0°C. Teplota pri spustenom operačnom systéme spolu s aplikáciami bola 0°C(Obr.-15), no pri testoch 3D Mark 2001SE a CPU Mark opäť vzrástla, no už len na 28°C(Obr.-16).

System - 18C / CPU - 0C (k č.15 obr.)

System - 18C / CPU - 28C (k č.16 obr.)

Pri vodnom chladení je účinnosť pri maximálnej záťaži vyššia takmer o 30%, pri nezaťažení približne o 70%.

Chladená zostava:

Základná doska: EPoX 4SDA5+

Procesor: INTEL Pentium 4; 2,4 GHz; Northwood

RAM pamäť: DDR SDRAM 256MB Samsung; PC 2700

Grafická karta: Microstar GeForce 4 4400Ti; 128MB DD RAM

Zvuková karta: Creative Sound Blaster Live! 5.1

TV Karta: 3Demon PV 951

Sieťová karta: 3Com 100Mb/ s

Modem: Microcom 56kb/ s

CD Rom: TEAC CD-540E

CD RW: TEAC CD-540W

Disk: Maxtor- Diamond Max 40GB; 7200ot/ min

Peltierov článok: TITAN DESTECH TEC1-127120-50; 113W

Čerpadlo: Micra; 50- 400l/ hod

PC Zdroj: Enermax 500W

Obrazová príloha

Záver

Napriek počiatočným problémom so zaobstaraním Peltierovho článku a tepelného výmenníku sa mi podarilo skompletizovať všetky potrebné komponenty pre stavbu vodného chladenia. Počas konštruovania vodného chladenia sa vynárali stále nové problémy, ako napríklad s ukotvením chladiča k základnej doske alebo napájaním Peltierovho článku. Zhotovenie a praktické overenie funkčnosti vodného chladenia preukázalo skutočnosť, že popri všeobecne používanom chladení je tu priestor aj pre neštandartné spôsoby. Určitou nevýhodou sa zdá byť rozmernosť a zložitosť výroby zariadenia a aj energetická náročnosť. Na druhej strane som si prakticky overil predpoklad o funkčnosti vodného chladenia s pozitívnymi výsledkami. Tento druh chladenia má predovšetkým význam pri pretaktovávaní, kde je zníženie teploty veľkým prínosom. V predchádzajúcej práci SOČ bolo riešené vodné chladenie pomocou elektroniky, ktorá zabezpečovala skoršie zapnutie chladenia a koprocesoru a tiež dochladenie po vypnutí PC. V prípade použitia procesorov INTEL je toto riešenie zbytočné, pretože procesory majú v sebe zabudovanú ochranu, ktorá pri kritickej teplote CPU zníži taktovaciu frekvenciu procesoru, čím sa zabráni jeho zničeniu. Dochladenie je zabezpečené zotrvačnosťou Peltierovho článku.

Použitá literatúra a zdroje:

Petr Broža: Pretaktování jak zvýšit výkon počítače