Vízhűtéses gépem

Mivel a folyadékoknak jelentősen jobb a hővezetőképessége és nagyobb a hőkapacitása, mint a levegőnek, ezért az asztali számítógépemet vízhűtéssel szereltem fel.

Íme az aktuális vízhűtésem sematikus tervrajza (ami folyamatos fejlesztés eredménye, ez ugyanis már a harmadik komplett vizes gépem, és minden esetben egyre összetettebbé vált a rendszer):
a Peltier elem használatakor két különálló hűtőkör működik, míg amennyiben nincs szükség e plusz hűtőteljesítményre, csak egy nagy, közösített körben folyik víz. Ezen két üzemmód közt négy darab kétállású csappal lehet választani: az 1-es állás az egykörös, a 2-es állás pedig a kétkörös módra kapcsol. Duplakörös esetben szükség van egy második pumpára és kiegyenlítő tartályra is, a két kör teljes termikus elszigeteléséhez pedig a közvetlen összeköttetést létrehozó csőszakaszokból leengedhető a hűtővíz. Amint az ábra is mutatja, az alkotóelemek aktív részét sikerült elhelyeznem a házon belül, mert így az esetleges üzemi zajt a zárt ház extra hangszigetelése elnyeli, vagy legalább is tompítja.

Elektromos rendszer

Mivel a hűtővíz azért mégiscsak víz, azaz elektromosan vezető, ezért minden eshetőségre felkészülve a teljes elektromos rendszert egy különálló kapcsolószekrénybe rejtett fi-relé védi. Így már nyugodt szívvel mertem a vízhűtést még a tápegységbe is bevezetni: ehhez egy speciel ebből a célból módosított EG465AX-VE(G)FM (Enermax) tápot szereztem be.
A nagyobb hűtőhatásért a peltiert annak teljes feszültségén, azaz 24 V-on üzemeltetem, ehhez viszont már egy külön táp szükséges. Ezt a tápot a gépház belsejében a tetőre erősítettem fel, és csak szükség esetén kapcsolom be az áramelosztóba integrált kapcsoló segítségével.

Vízrendszer

A vízkeringés láthatóvá tétele és ellenőrzése céljából mindkét hűtőkörbe beépítettem egy vízhozammérőt, amiket a képen a kék fények jeleznek. Ezek az átfolyó víz hatására forgásnak induló kis propellert tartalmaznak, melyek a kék ledek fényét ütemesen megszaggatva konstans (~3600 RPM) jelet generálnak, és az alaplap ventillátordugóira csatlakoznak.

Hűtővízként desztillált víz és Innovaprotect korrózió- és algásodásgátló keverékét használok, színezésre pedig ultraibolya fény behatására világító kevés mennyiségű Glow adalékanyag szolgál. A csőrendszert összesen közel 10 m hosszú, egyszerű, 1.5 mm vastag átlátszó falú, 10 mm belső átmérőjű polisztirol csövek alkotják, egyedül a kétállású csapok 1/2-es méretű gyorscsatlakozóinál voltam kénytelen szilikoncsöveket használni a méretbeli különbségek áthidalására. A sztirol csöveket 10 mm külső átmérőjű derékszögű műanyag elemek segítségével kapcsoltam egymáshoz, míg a szilikon csövek 12 mm-es T idomokkal csatlakoznak a normál műanyag csövekhez. A vízhűtőblokkok és a radiátorok fém csatlakozócsonkjaira fém szorítógyűrű rögzíti rá a csöveket, míg a műanyag elemek esetén néhol teflon, azon pedig önragasztó gumiszigetelés biztosítja az eresztésmentes csatlakozást, a kilazulást pedig 3 műanyag rögzítőpánt akadályozza meg.

Keringetés

A keringetésért két mikroprocesszor vezérlésű, 12 V=on üzemelő (így a számítógép tápján lógó), 300 l/h vízhozamú szivattyú a felelős. Az Innovatek (1.65 mWs nyomású) pumpa mindig üzemel, az Aquastream (1.2 mWs nyomású) pumpát pedig csak igény esetén, azaz kéthűtőkörös módban kapcsolom be. Ez könnyen megoldható, mivel ezt a pumpát egy különálló panel vezérli, melynek áramellátását egy kapcsolóval tudom szabályozni. A pumpák ereje a hosszú csőrendszer miatt szükséges, vízhozamuk pedig bőven elég, sőt a hűtőblokkokban és a peltierben a hatékonyabb hőátadás eléréséért még extra örvénykeltő és áramláslassító elemeket is alkalmaznom kellett. A két pumpa gumilábakon a ház aljába került beépítésre, az elektromágneses zavaró hatásuk kiküszöbölése érdekében pedig mindegyik egy külön hangszigetelt és zárt fémborítást is kapott.

Kiegyenlítés

A rendszer légmentesítése és feltöltésének megkönnyítése érdekében több kritikus ponton (ott ahol az áramlási irány lefelé, azaz a buborékok természetes felszállási irányával szembe fordul) egy T alakú műanyagelem segítségével pár centiméter hosszú, (a képeken is látható piros) gumidugóval lezárt szabad csőrészt irányítottam felfelé, ahol könnyen összegyűlhet, majd távozhat az esetlegesen beszorult levegő. A hűtőfolyadék hőtágulásának ellensúlyozására mindkét körbe egy-egy kiegyenlítőtartályt is beépítettem, ami egy 50 cm hosszú és 3 cm belső átmérőjű függőleges átlátszó műanyag cső körülbelül háromnegyedéig feltöltve. Ez jelenti a hűtőkör kezdő és végpontját: a tetején ömlik be a radiátorokból kilépő lehűlt víz, az aljától számítva csak pár centiméterrel feljebb kivezető alsó csonkról pedig közvetlenül szívja a szivattyú a vizet, így az álló vízoszlop szinte teljes magassága hozzájárul a keringés beindításához szükséges nyomás kialakulásához, és így kizárt, hogy a pumpa levegőt kapjon. A kiömlőnyílást belülről fém szűrőszitával fedtem be. Ez elősegíti a hűtővíz folyamatos tisztulását, mivel a kiszűrt lebegő szennyeződés nem tud visszajutni a vízáramba, hanem leülepszik a tartály aljára. A két kiegyenlítőtartályt a gépház hátulsó, falfelőli oldalára erősítettem fel.

Alsó szint

A gépház berendezésekor az volt a célom, hogy a hardver továbbfejlesztésekor minél könnyebben hozzáférhessek az alaplaphoz és az adattárolókhoz. Ezért az alkatrészeket több szinten szereltem be a házba. Alul a hátsó oldalhoz (a képen jobbra) simul a két szivattyú, melyek a gépház falán át közvetlenül a kiegyenlítőtartályokról szívják a vizet. Az elülső oldalon alul (a képen balra) a dvd író és a kártyaolvasó található, rajtuk fekszik a két vinyót magába foglaló fémdoboz. Hátulra (a képen elöl) pedig a tápegység került.

Középső szint

Körülbelül félmagasságban beszereltem két vízszintes tartórudat, ezeken fekszik az alaplapot tartó fémlemez, miközben a hátulja a csatlakozókkal a ház hátsó falába szerelt maszkba támaszkodik. Ezen maszk és a tartólemez az előző gépházam maradványa. Tervezésekor fontos szempont volt, hogy az alaplap mindenképp vízszintesen feküdjön, hiszen csak ekkor áll függőlegesen a processzor hűtője, azaz csak így optimális annak hőelvezetése. Továbbá a grafikus kártya chipje függőlegesen beszerelt alaplap esetén rendszerint lefelé néz, így az ott termelődött hő csak nehezen vezethető el, míg vízszintesen fekvő alaplap esetén a GPU legalább függőlegesen áll, ami jobban támogatja az elvezető hőáramlás kialakítását. A bevezető (a képen balról jövő) és az alsó szintre levezető (a képen jobbra menő) vízcsöveket úgy alakítottam ki, hogy lehetővé tegyék a teljes alaplap könnyed kivételét.

Peltier

Az extra hűtésért egy duplán vizes LL-180 (Supercool) peltier elem a felelős: mind a hideg, mind a meleg oldala vízáramra csatlakozik. A leadott hűtőteljesítménye a két oldalának hőmérsékletkülönbségétől függ, de úgy kb. 120W hőt vezet át a hideg oldaláról a meleg oldalára. Mivel nem az extrém, hanem a stabil hűtés a célom, ezért nem akarok mínuszokat, sőt hogy ne lépjen fel kondenzvíz, a hideg oldalt nem akarom nagyon szobahőmérséklet alá sem nyomni. Ezért egy NTC érzékelős hőmérsékletszabályzott PWM vezérlőt kapcsoltam a peltier és annak tápja közé, amely a beömlő víz hőmérsékletét figyeli. A munkapontot 20 fokra állítottam be, de a vezérlő gombjaival igény esetén ez bármikor közvetlenül finomhangolható. Maga a peltier kívül a gép tetején kapott helyet hungarocell hőtükörrel elszigetelve, hogy mindig szem előtt lévén egyből észrevehessem, ha valami baj (például jegesedés) történne. A külön táp közvetlenül az elem alatt belülről a ház tetején van felfüggesztve, a vezérlő pedig a gép oldalának felső peremén kapott helyet.

Légrendszer

A számítógépalkatrészek által termelt hőt a vízhűtés csak transzportálja, a hő leadása továbbra is levegő segítségével történik radiátorokon keresztül a környezet felé. Eredetileg mindkét hűtőkör saját hűtőtesttel rendelkezett (ezért van belőle egy kisebb és egy nagyobb darab), viszont ha a peltierrel a belső körön szobahőmérséklet alá megyek, akkor az erre a körre csatolt radiátor továbbra már nem hűtene, sőt inkább fűtené a vizet. Így a két rézcsöves rézlamellás MonstRa radiátort sorba kapcsoltam, és így helyeztem el őket egy hőszigetelő és hővisszaverő réteggel elválasztva a ház tetején. Tervezéskor ezért itt is fontos volt a ház megfelelő alakja, hogy a radiátorok az optimális vízszintes helyzetükben valahogy elférjenek rajta.

A légáramlást a lehető legcsendesebb (12 dB) 8 cm-es Papst ventillátorok egy Aquaero vezérlő által hőmérsékletvezérelten hozzák létre. A hideg levegő beömlési pontja a gépház alja, ahol a levegőnyílásokat végig porszűrő betétekkel fedtem be. Alul a tápegység tetejére szerelt egyetlen ventillátor szívja aktívan befelé a levegőt a tápon át, kifelé pedig a ház tetejének belső felére vibrációgátló gumifelfüggesztéssel a kisradi alá 2, a nagyradi alá pedig 4 felszerelt ventillátor fújja a levegőt egyenesen át a radiátorokon (természetesen a háztetőt a megfelelő helyeken kör alakú fémvágóval kivágtam). Igyekeztem a ház többi részét öntapadó gumilapokkal ahogy csak lehet légmentesen leszigetelni, hogy a légáram csak a megkívánt úton haladjon.

Eredmények

És végül lássuk, mit is ér ez az egész rendszer! Még egyszer szeretném itt hangsúlyozni, hogy nem az extrém hűtés elérése, hanem a stabil üzemi hőmérséklet biztosítása volt a célom.

Aktuális konfigurációm üresjárata esetén egykörös üzemmódban a hűtővíz és az alaplapi chipkészlet +5, a GPU és a RAID +10, a CPU pedig +20 fokkal melegebb a környező levegőnél. 20 fokos szobahőmérséklet mellett tehát a hűtővíz és az alaplap 25, a GPU és a RAID 30, míg a CPU 40 fokon jól elvan. Kétkörös, peltieres hűtés használatakor pedig ugyanezen hőmérsékletkülönbségek lépnek fel, csupán ekkor referenciapontként nem a környező levegő hőmérséklete, hanem a peltiernek beállított munkapont szolgál. Magyarul: teljes terheléskor peltieres hűtés mellett csaknem ugyanaz a hőmérsékleti eloszlás érhető el, mint az egykörös üzemmódban üresjárat esetén! Épp ezért csak igen ritkán, főleg a nyári hőség idején használom a kétkörös módot, eddig nekem bőven megfelelt a szimpla mód hűtőteljesítménye, és ráadásul ilyenkor halkabb a gép és kevesebbet is fogyaszt.