Jackalovi vodni bloki, 2. del

• Čekon Matej :: 18. sep 2004

V prvem delu članka sem predstavil probleme gretja raznih elektronskih komponent, teoretične osnove, zakaj se mikročipi sploh grejejo, odločitev za vodno hlajenje, na koncu pa sem se potikal po avtoodpadu na lovu za ladinim radiatorjem. Pred vami pa je nadaljevanje tega članka, kjer nameravam predstaviti izdelavo vodnih blokov, vgradnjo sistema in podati še par rezultatov glede navijanja.

Vodni bloki

Naslednja stvar, ki pa je bila najtežja za izdelavo (in je zelo pomembna pri vodnem hlajenju) so bili vodni bloki. Vodni blok je ponavadi kos toplotno zelo dobro prevodne kovine (aluminija, bakra, srebra), v katero so izdolbeni različni kanali, skozi katere je potem na koncu napeljana voda, ki hladi blok in posledično tudi mesto, ki ga je potrebno hladiti. Moja odločitev je namreč bila, da bom z vodo hladil CPU, vezno čipovje matične plošče in grafično kartico.

Po pregledu nekaj tujih forumov sem ugotovil, da je eden boljših dizajnov vodnega bloka za procesor WhiteWater.

Slabost tega vodnega bloka je v tem, da uporablja 3 priključke (kar poveča ceno), omejuje pretok vode in potrebuje črpalko, ki zagotavlja visok pritisk vode. Blok sem nekoliko priredil svojim potrebam tako, da je imel samo dva priključka (vem da izgleda podobno kot en drug znan blok, ampak tu res ni več prostora za nove izume – je pač WW blok z dvema priključkoma). Za izdelavo sem uporabil 10 mm debel baker, v katerega sem izrezkal 9 mm globok glavni kanal.

Po rezkanju mi je ostal nad mestom, kjer se nahaja procesor, razmeroma velik del bakra. V ta baker sem se nato lotil rezati mini rebra. Rebra sem rezal z Proxxonovim mikro vrtalnikom, na katerega sem pritrdil rezalno ploščo. Ta postopek zahteva zelo mirno roko, saj je vsak nepravilen gib kaznovan z blokiranjem ali celo lomom rezalne plošče.

Tako je bil bakreni del CPU bloka skoraj dokončan. Potrebno je bilo le še izvrtati luknje za pritrditev na ležišče procesorja in luknje v katere pridejo priviti vijaki, ki držijo pokrov bloka na svojem mestu. V te luknje sem tudi vrezal navoj M4.

V bakreno osnovo je bilo potrebno na spodnji strani izrezkati še »stopničko« za podnožje procesorja.

Sledila je izdelava pokrova bloka. Le-tega sem izdelal iz dveh plasti 10 mm debelega pleksi stekla. V zgornjo plast sem izvrtal vse potrebne luknje in vrezal G 3/8 navoje za priključke cevi.

V srednjo plast pleksi stekla sem prav tako izvrtal vse potrebne luknje, tako da je v tej plasti narejena nekakšna šoba, ki sicer omejuje pretok, vendar povzroči, da voda pridobi večjo hitrost, s katero se potem zaleti v mini rebra in s tem od njih tudi hitreje prevzema toploto, kar je vsa skrivnost za zelo učinkovit blok.

Seveda je potrebno pri vodnem hlajenju dobro poskrbeti za tesnjenje vseh delov vodnega sistema, zato sem moral v bloke izrezkati še kanal za tesnilo.

Za ta blok sem tesnilo izdelal iz gumijastega O-obročka, ki sem ga zlepil skupaj. Nato sem sestavil vse tri plasti bloka s tesnili vmes in jih privil skupaj s štirimi M4 vijaki. Seveda s tem blok še zdaleč ni končan. Potrebna je namreč še fina zunanja obdelava z raznimi brusnimi papirji. Končni rezultat pa lahko vidite na spodnji sliki.

Vodni blok za čipovje in grafično kartico

Vodna bloka za vezno čipovje in grafično kartico sta zelo podobna, razlika je le v njunih velikostih. Idejo za to obliko blokov sem dobil, ko sem razmišljal, kako bi izdelal vodni blok s čim manjšim pretočnim uporom in čim večjo hladilno učinkovitostjo, poleg tega pa bi moral biti enostaven za izdelavo na rezkalnem stroju z XY pomično mizo.

Najprej sem z risalno iglo prenesel natisnjen načrt blokov na bakreno ploščo. To ploščo sem potem na mestih, kjer pridejo kasneje kanali, malo povrtal, da sem olajšal delo rezkarju, saj se drugače hitro zapacka in tudi odlomi. Za rezkanje kanalov sem uporabljal rezkar debeline 5 mm, ki sem ga na rezkalnem stroju lepo izmenično vodil po X in Y osi, da sem dobil v baker izrezkane takšne »stopnice«.

Enako kot na bloku za CPU sem moral tudi tu izvrtati luknje za pritrditev na matično ploščo in grafično kartico, prav tako tudi luknje za pritrditev pokrova. Za oba bloka sem moral izdelati tudi primeren pokrov, ki pa je bil malo večji zaradi težav z luknjami ob robovih bloka, kjer pleksi steklo zelo rado poči. Na blok za hlajenje veznega čipovja sem privil enake priključke kot na blok za CPU, medtem ko sem na grafično kartico privil priključke, ki so zaviti pot kotom 90°. Prav tako je bilo za oba bloka potrebno izdelati še utor za tesnilo in tudi samo tesnilo, ki pa je za razliko od CPU bloka pri teh dveh blokih iz modrega silikona, ki sem ga enakomerno nanesel v izrezkan kanal in ga potem pustil kak dan, da se dobro posuši. Za silikon sem se odločil zato, ker sem imel v tem času kar nekaj problemov z O-obročki in je bila to veliko boljša in tudi varnejša rešitev. Tudi pri teh dveh blokih je bilo potrebnega kar precej brušenja in na koncu tudi poliranja za lepši zunanji izgled.

Tesnjenje

Po končani izdelavi vseh treh blokov je bil na vrsti test tesnjenja. To sem naredil tako, da sem na vodno črpalko pritrdil cev, ki je potem vodila na en priključek vodnega bloka in iz drugega priključka bloka v vedro z vodo, kamor sem na začetku tudi potopil črpalko. Na mojo srečo so vsi trije bloki brezhibno prestali test tesnenja, saj so bili po približno 1 uri delovanja na zunaj še vedno popolnoma suhi. Suhost blokov sem enostavno preveril s kosom časopisnega papirja s katerim sem »pretipal« cel blok in na katerem bi se takoj poznal moker madež, če bi slučajno kje kaj puščalo. Za testiranje sem uporabil zelo močno črpalko (3000 litrov/uro), tako da bi se mokri madeži kar hitro poznali.

Najbolj zamuden del izdelave sistema vodnega hlajenja je bil tako za mano.

Vgradnja radiatorja

Ohišje, v katerega sem nameraval vgraditi vodno hlajenje je srednje (midi) velikosti in bi vanj zelo težko stlačil tako velik hladilnik za vodo, kot je Ladin radiator. Zato sem se odločil za postavitev radiatorja na poseben aluminijast nosilec, ki sem ga pritrdil ob desno stran ohišja.

Ta aluminijast nosilec prav tako služi za pritrditev štirih Zalmanovih ventilatorjev velikosti 90x90 mm, ki bodo na koncu hladili radiator.

Na ohišju je bil potreben še en manjši poseg in sicer je bilo potrebno izrezati dve odprtini, skozi kateri sem lahko speljal cev v notranjost računalnika.

Cevi

Seveda ni vodnega hlajenja brez cevi. Tako sem uporabil kar 3 vrste cevi.

In sicer navadno prozorno PVC cev notranjega premera 13 mm (zgoraj desno na sliki) in eno 15 mm (na sliki v sredini). Poleg teh dveh cevi sem uporabil še trdo plastično cev z notranjim premerom 10 mm (na sliki skrajno levo), ki sem jo uporabil samo za priključitev cevi na blok. PVC cevi pa se ne da zelo lepo zvijati, ker se enostavno prepogne, zato sem na mestih, kjer sem potreboval ovinek cevi, preprosto uporabil bakreno L koleno premera 15 mm. Zaradi varnosti in dobrega tesnenja pa sem na vse spoje privil kovinske objemke. Potrebnega je bilo kar nekaj merjenja in preizkušanja, da sem na koncu dobil približno takšno obliko cevi.

Sistem vodnega hlajenja za katerega sem se odločil, ne uporablja rezervoarja za vodo, ampak ima v svoj vodni krog vključen le en T člen, ki služi za polnjenje sistema in dolivanje vode, ki s časom malo izhlapeva.

Črpalka

Za dobro vodno hlajenje je seveda potrebna tudi primerna črpalka. Za ta primer sem uporabil črpalko MaxiJet, poizvajalca Auarium Systemi, ki se na papirju ponaša s precej velikim pretokom (1100 litrov na uro) in jo je tudi precej enostavno dobiti v kakšni trgovini z akvarističnim materialom.

Montaža blokov

Sledila je montaža vodnih blokov na CPU, matično ploščo in na grafično kartico. Večina vodnih blokov se na procesor pritrjuje s pomočjo lukenj, ki so okoli podnožja. Tudi sam sem se poslužil kar teh lukenj, saj je ta način pritrjevanja še najlažji in omogoča veliko večjo pritisno silo vodnega bloka na samo jedro procesorja. Blok za CPU sem tako privil na matično ploščo s štirimi M4 vijaki, na katere sem najprej dal gumijaste podložke z namenom preprečitve nezaželenih kratkih stikov.

Z glavnega čipa veznega čipovja je bilo treba najprej odstraniti originalni hladilnik, ki je pritrjen na ploščo z dvema zatičema in še prilepljen s koščkom termalnega traku. Prav tako je bil po enakem postopku kot blok za CPU nameščen vodni blok na vezno čipovje in nato še na grafično kartico.

Na RAM na grafični kartici sem nalepil s toplotno prevodnim lepilom še hladilna rebra, ki sem jih narezal iz odpadnih kosov bakra, ki so mi ostali od izdelave blokov.

Na »južni« most veznega čipovja matične plošče sem namestil Zalmanov pasivni hladilnik, saj se pri nVidia nForce2 čipovju precej greje tudi ta. Seveda ni šlo vse gladko in se je zataknilo pri vstavljanju grafične kartice v AGP režo. Namestitev kartice je namreč oviral ravno ta Zalmanov hladilnik na matični plošči. Zaradi tega je bilo potrebno odrezati del hladilnika.

Vgradnja in polnjenje z vodo

Končno je sledilo sestavljanje celotnega računalnika. Tudi tu ni šlo čisto vse gladko, saj je priključek na radiatorju čisto malo puščal. Pomagala ni niti bolj privita objemka na priključku, zato sem problem enostavno rešil tako, da sem na priključke navil nekaj teflonskega traku, ki se uporablja za boljše tesnenje.

Ta slika spodaj je nastala z matično ploščo in skoraj vsemi deli računalnika že vgrajenimi v ohišje.

Naslednji korak je bilo povezovanje s cevmi, ki sem si jih že prej pripravil na razmeroma točne mere. Sledilo je še polnjenje sistema z mešanico destilirane vode in antifriza, kar pa se je izkazalo za zelo zamudno opravilo, saj je treba iz celega sistema odstraniti vse zračne mehurčke. Tako sem počasi dolival vodo skozi prosto cev T-člena in nato celo ohišje malo obračal, da je voda stekla tudi v najbolj odaljene dele cevi, blokov in radiatorja.

Takole pa izgleda končno napolnjen sistem:

Pa še končni dve sliki:

Navijanje

Procesor Athlon XP 2500+ je v tem sistemu navit iz 1833 MHz na 2200 MHz na privzeti napetosti, kar ustreza procesorju Athlon 3200+. Procesor ima najverjetneje še nekoliko rezerve, še posebej pri povišani napetosti. Glavna ovira za navijanje je namreč nekoliko starejša matična plošča (EPoX 8RDA, ver. 1.1), ki uradno podpira najvišjo frekvenco zunanjega vodila (FSB) 166 MHz in je 200 MHz na vodilu, kljub vodnemu hlajenju zanjo že kar velik dosežek.

Zaključek

Z izdelavo tega hlajenja sem dosegel dva najpomembnejša cilja. Temperatura mikroprocesorja namreč pri največji obremenitvi prileze največ do 38 C, kar je proti 65 C z zračnim hladilnikom razmeroma hladno. Temperatura vode pa se giblje nekoliko pod 30 C (Odvisno pač od nihanja sobne temperature). Drugi pomemben cilj pa je, da je celoten računalnik zdaj skoraj neslišen. Ventilatorji na radiatorju namreč so namreč priklopljeni na napetost 5 V in se zato vrtijo res počasi. Tako so postali zdaj edini večji izvor hrupa le še trdi diski, ki se jih prej skoraj ni slišalo.