Системы жидкостного охлаждения. Часть 2

1 · 2

Внешние системы жидкостного охлаждения

Внутренние системы жидкостного охлаждения имеют один недостаток: их крепление внутри корпуса может вызвать проблемы, поскольку стандартные корпуса изначально проектируются именно под воздушные системы охлаждения.
Поэтому тем, кто предпочтет внутреннюю систему жидкостного охлаждения, придется подбирать соответствующий корпус.
Внешние же жидкостные системы охлаждения лишены данного недостатка.

Классическим примером внешней системы жидкостного охлаждения можно считать систему Aquagate ALC-U01 компании Cooler Master (www.coolermaster.com).
Данная система представляет собой выполненный из алюминия отдельный блок размерами 220Ѕ148Ѕ88 мм (рис. 8).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 8. Внешняя система жидкостного охлаждения Aquagate ALC-U01

Этот блок может устанавливаться либо внутрь компьютера, занимая два 5,25-дюймовых отсека, либо отдельно от системного блока (например, сверху) (рис. 9).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 9. Возможные варианты расположения системы Aquagate ALC-U01

Естественно, что и при внешнем по отношению к корпусу расположении система Aquagate ALC-U01 остается связанной с корпусом двумя гибкими шлангами для прокачки воды.
Сама же система охлаждения процессора (жидкостный радиатор) выглядит вполне традиционно (рис. 10).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 10. Жидкостный радиатор процессора системы Aquagate ALC-U01

Внутри алюминиевого корпуса системы Aquagate ALC-U01 расположены теплообменник, помпа и жидкостный резервуар.
Теплообменник состоит из собственно радиатора и 80-миллиметрового вентилятора, выдувающего горячий воздух из радиатора.
Скорость вращения вентилятора регулируется посредством термодатчика, встроенного в систему, и может составлять 4600, 3100 и 2000 об./мин.

Вторым примером внешней жидкостной системы охлаждения, которая не допускает внутренней установки, является система Exos-Al (рис. 11) компании Koolance (www.koolance.com).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 11. Внешняя система жидкостного охлаждения Exos-Al

Размеры этой системы — 184Ѕ95Ѕ47 мм.
Внутри внешнего блока Exos-Al расположен массивный радиатор теплообменника (рис. 12), горячий воздух из которого высасывается тремя вентиляторами.
Кроме того, в блоке имеются помпа и, конечно же, резервуар для воды.

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 12. Внутреннее строение блока Exos-Al

Система жидкостного охлаждения Exos-Al может использоваться как для охлаждения процессоров, так и для охлаждения графических процессоров видеокарт.
Различны только жидкостные радиаторы, используемые для охлаждения.
Радиатор для центрального процессора изображен на рис. 13, а радиатор для графического процессора — на рис. 14.

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 13. Радиатор Exos-Al для центрального процессора

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 14. Радиатор Exos-Al для графического процессора

Отметим, что компания Koolance производит не только внешние системы жидкостного охлаждения, но и целые корпуса со встроенной системой жидкостного охлаждения на основе системы Exos-Al.
Пример такого корпуса показан на рис. 15.

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 15. Корпус PC2-C компании Koolance со встроенной системой жидкостного охлаждения

Конечно же, такая известная компания, как ZALMAN (www.zalman.co.kr), специализирующаяся на выпуске систем охлаждения, не могла оставить без внимания системы жидкостного охлаждения и тоже представила на рынке свое решение — внешнюю систему RESERATOR 1 (рис. 16).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 16. Система внешнего жидкостного охлаждения ZALMAN RESERATOR 1

По своему дизайну данная система весьма оригинальна и не похожа ни на одну из рассмотренных выше. Фактически, это своего рода «водяная труба», устанавливающаяся рядом с системным блоком ПК.

Система RESERATOR 1 включает несколько функциональных блоков: собственно теплообменник (рис. 17) со встроенной помпой (рис. 18) и резервуаром для жидкости, жидкостный радиатор процессора ZM-WB2 (рис. 19), индикатор потока жидкости (рис. 20) и опциональный жидкостный радиатор для графического процессора ZM-GWB1 (рис. 21).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 17. Теплообменник со встроенной помпой и резервуаром для жидкости системы RESERATOR 1

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 18. Помпа, устанавливаемая внизу теплообменника системы RESERATOR 1

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 19. Жидкостный радиатор процессора ZM-WB2

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 20. Индикатор потока жидкости

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 21. Жидкостный радиатор для графического процессора ZM-GWB1

Внешний теплообменник системы RESERATOR 1 имеет высоту 59,2 см при диаметре 15 см.
С учетом расходящихся ребер радиатора общая его поверхность составляет 1,274 м2.

Индикатор потока жидкости включается в контур циркуляции жидкости и предназначен для визуального контроля потока жидкости.
Когда жидкость циркулирует по контуру, заслонка внутри индикатора начинает вибрировать, что говорит о нормальном состоянии системы.

Жидкостный радиатор процессора ZM-WB2 имеет полностью медное основание и может использоваться для любых процессоров и разъемов (Intel Pentium 4 (Socket 478), AMD Athlon/Duron/Athlon XP (Socket 462), Athlon 64 (Socket 754)).

Еще одним примером жидкостной внешней системы охлаждения является система Aquarius III Liquid Cooling (рис. 22) от небезызвестной компании Thermaltake (www.thermaltake.com).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 22. Система внешнего жидкостного охлаждения Aquarius III Liquid Cooling

Данная система во многом напоминает рассмотренную выше систему Aquagate ALC-U01.
Внутри алюминиевого корпуса размером 312Ѕ191Ѕ135 мм блока Aquarius III Liquid Cooling располагаются водяная помпа, теплообменник с 80-миллиметровым вентилятором и резервуар для жидкости.

Помпа установлена внутри небольшого резервуара для жидкости.
В зависимости от температуры жидкости помпа способна изменять частоту вращения ротора (значение можно отслеживать так же, как и для обычного кулера).

Для подвода силиконовых трубок, по которым циркулирует жидкость, к корпусу в комплекте поставляется соответствующая заглушка (рис. 23).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 23. Заглушка к корпусу для подвода силиконовых трубок

Резервуар выполнен из прозрачного пластика со светодиодной подсветкой изнутри.
Для визуального контроля работоспособности помпы внутри резервуара помещены два белых пластиковых шарика, которые вращаются при ее работе.
К резервуару с помпой подводятся четыре трубки.
Две из них — от дополнительного резервуара с водой, через который можно доливать воду в систему, а затем судить о ее количестве в контуре.
По инструкции резервуар должен устанавливаться снаружи корпуса, но это не обязательно — нужно только ежемесячно контролировать уровень воды в помпе по соответствующим меткам и добавлять жидкость по мере необходимости.

Жидкостный радиатор процессора (рис. 24) полностью изготовлен из меди и является универсальным, то есть может быть установлен на любой современный процессор.

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 24. Жидкостный радиатор процессора системы Aquarius III Liquid Cooling

Будущее систем охлаждения

Несмотря на всю эффективность систем жидкостного охлаждения, уже сейчас стало понятно, что неизбежно наступит день, когда тактовые частоты процессоров достигнут того самого критического значения, когда дальнейшее использование традиционных систем охлаждения станет невозможным.
Поэтому разработчики не прекращают поиски принципиально новых, более эффективных систем охлаждения.
Одна из таких перспективных разработок, основанная на открытии ученых Стандфордского университета (Stanford University), принадлежит компании Cooligy (www.cooligy.com).

Собственно, технологически новая система охлаждения напоминает традиционную жидкостную.
Во всяком случае здесь тоже наличествуют жидкостный радиатор, теплообменник и помпа.
Основное же различие заключается в принципе действия помпы и жидкостного радиатора.

Жидкостный радиатор, называемый Microchannel Heat Collector, встраивается в кристалл кремния микросхемы (процессора).
Внутри жидкостный радиатор имеет микроканальную структуру с шириной отдельного канала порядка 20-100 мкм.

Идея использования микроканальной структуры для эффективного охлаждения микросхем была высказана еще в 1981 году профессорами Стандфордского университета доктором Дэвидом Тукерманом (David Tuckerman) и доктором Фабианом Пизом (Fabian Pease).
Согласно их исследованию, микроканальная структура, внедренная в кремний, позволяет отводить 1000 Вт тепла с каждого сантиметра поверхности кремния.

Эффективность теплоотвода в микроканальной структуре, внедренной в кристалл кремния, реализуется благодаря двум эффектам.
Во-первых, тепло, отводимое с кристалла кремния, передается на очень малое расстояние, поскольку микроканалы находятся непосредственно в кристалле кремния.
Во-вторых, тепло, передаваемое стенкой микроканала холодной жидкости, тоже передается на очень малое расстояние, так как диаметр самого микроканала очень мал.
В результате достигается очень высокий коэффициент теплопередачи микроканальной структуры, причем зависящий от ширины самого канала (рис. 25).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 25. Зависимость коэффициента теплопередачи от ширины микроканала

В результате — чем меньше толщина микроканала, тем более эффективно отводится тепло и тем более холодными остаются стенки микроканалов (рис. 26).

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 26. По мере уменьшения толщины микроканала эффективность отвода тепла возрастает

Второй особенностью системы охлаждения, разработанной компанией компании Cooligy, является сама помпа, заставляющая циркулировать жидкость по замкнутому контуру.

Принцип действия данной помпы основан на электрокинетическом явлении, поэтому такая помпа получила название электрокинетической (EK pump).

В электрокинетической помпе жидкость (вода) проходит по стеклянным трубкам, стенки которых имеют отрицательный заряд (рис. 27).
В воде вследствие реакции электролиза имеется некоторое количество положительно заряженных ионов водорода, которые будут смещаться к отрицательно заряженным стеклянным стенкам.

Системы жидкостного охлаждения
Рис. 27. Принцип действия электрокинетической помпы

Если вдоль такой стеклянной трубки приложить электрическое поле, то положительные ионы водорода будут двигаться вдоль по полю, увлекая за собой всю жидкость.
Таким образом можно заставить двигаться жидкость внутри стеклянной трубки.

Автор: Сергей Пахомов


1 · 2