B&M vodni bloki

• Igor Livakovič :: 9. feb 2002

Z vodnim hlajenjem se ukvarjam že zelo dolgo. Začel sem še v času prvih Celeronov, ko sem uvidel, da zračno hlajenje ni dovolj učinkovito za hlajenje mojega prvega 70W peltierja. Tako sem začel razmišljati v smeri vodnega hlajenja. Prav kmalu za tem sem imel narejen tudi svoj prvi aluminijasti vodni blok, ki je bil čisto enostavne oblike z enim 20mm širokim izdolbljenim kanalom ter dvema priključkoma za vodo na vsakem koncu in to je bilo to - rezultati so bili odlični.

Od takrat naprej v mojem računalniku ni več zračnega hlajenja. Ker takrat še nisem pomislil na avtomobilske radiatorje, sem imel vodo v veliki glineni posodu, ki ima to dobro lasnost, da skozi stene voda počasi hlapi in s tem hladi vodo. Pravi razcvet vodnega hlajenja je povzročila izdaja AMDjeve serije procesorjev Duron in Thunderbird na novem, SocketA podnožju. Testi so pokazali svoje, kmalu potem, ko je zadeva prišla v Slovenijo, sem jo kupil. Lastil sem si Durona 600 in za tisti čas najboljšo osnovno ploščo, Abit KT7-Raid. Blok sem imel že izdelan, saj sem si prej zelo dobro ogledal, kako zgleda plošča. Kar nisem mogel verjeti, da ima štiri luknje okrog ležišča. To se mi je zdelo idealno za pritrjevanje vodnega bloka. Za izdelavo sem uporabil baker, prvič zaradi boljšega prevoda toplote ter drugič zato, ker se ga da uspešno ciniti. Blok je bil velik 80 x 60 mm, kanali pa prevrtani, premera 10mm, vodeni po obliki črke S. Ta blok mi je služil odlično, vseeno sem pa vedno hotel narediti kaj novega. Po igranju s programom Pro Engineer sem prišel do spiralne oblike z dvema dodatnima stenama v kanalu, moja tema o tem je na Slo-Techovemu forumu dvignila kar nekaj zanimanja. Še najbolj je bil za idejo navdušen Jurij Strašek (forumu bolj znani Boeing), saj mi je on omenil, da bi tako zadevo lahko naredil na svojem CNC stroju. Tako se je začela vsa ta saga - spreminjanje oblike, razne modifikacije, neomejeno število poslanih e-pisem med nama, dokler ni po okoli treh mesecih prišel na dan prvi aluminijasti prototip. Od tu naprej pa zgodbo najbrž vsi že dobro poznate.

Kateri bloki?

Testiral sem štiri bloke. Prvi je spiralni aluminijasti v1.0 z 2.5 mm debelino dna. Drugi je spiralni aluminijasti v1.1 z 6 mm debelino dna. Tretji blok je bakrena verzija bloka v1.1, popolnoma enaka po dimenzijah. Četrti je moj osebni, ročno narejeni spiralni blok iz bakra. Za vnaprejšnje branje jih bom poimenoval sledeče:

• B&M AL v1.0
• B&M AL v1.1
• B&M Cu v1.1
• Custom Cu

Boeingova perspektiva

Preberite si še Boeingovo videnje delanja blokov:

Torej, poglejmo na dotično umetnijo še z vidika celotnega procesa izdelave vodnih blokov. Kot se že na prvi pogled vidi, je izdelava zelo zapletena in zahtevna, zato ne bom dolgovezil s podrobnostmi. Za osnovo sem vzel predpripravljen aluminijasti oziroma bakreni kvader dimenzij 60 x 80 x 15 mm ter ga "udobno" namestil v CNC frezalni stroj.

V ta kvader sem v vrtalnem ciklu izvrtal luknje ter vrezal navoje. Centralni luknji sem "poravnal" s frezalom. Tako je bila prva faza obdelave zaključena.

Sledi izdelava kanala za tesnilo, za kar sem uporabil 2.5 mm frezalo. Ko je kanal narejen, se začne najbolj zahteven del celotnega postopka, to je izdelava pretočnih kanalov globine 9 mm (oziroma 13mm pri verziji 1.0). Sam postopek je dokaj zahteven, saj je debelina stene le 1.5mm, kar pri večjih globinah povzroča nevarne vibracije, ki povrožijo bodisi lom orodja, kar je zelo neprijetno (in drago :(), bodisi lom oziroma odtrganje stene kanala, kar naredi blok neuporaben. Samo globino kanalov sem dosegel s tako imenovanim konturnim postopkom frezanja, pri čemer se celoten tloris kanalov izfreza do določene globine, nato pa se celoten postopek ponavlja sloj za slojem, dokler ne dosežemo želene globine. Tak način se je izkazal za najbolj ekonomičnega, čeprav vizualno ne daje najlepših rezultatov, tudi najhitrejšega.

Na koncu ostane samo še izdelava "stopničke" na spodnji strani bloka ter končno brušenje ter poliranje površine. Pokrove blokov sem izdelal paralelno na posebnem stroju, tako da sem za izdelavo celotnega aluminijastega bloka porabil dobro uro, za bakreno verzijo pa kar dobre tri ure! To je razumljivo, saj je baker mehkejši od aluminija ter se težje obdeluje, kar pomeni daljši čas obdelave. V prihodnje nameravam izdelati model za vakuumsko litje blokov. Tak postopek je hitrejši, cenejši in enostavnejši, saj bi za izdelavo enega aluminijastega bloka na tak način porabil - reci in piši - 20 minut. Za posladek pa še slika blokov, narejenih v prvi seriji:

Kako sem testiral?

Najprej bom opisal testni sistem, s katerim sem napravil celoten test. Osnova testa je bila seveda osnovna plošča - enkratna - Epox 8KHA+, na njej pa je podatke premetavalo 256 megabajtov Kingmaxovega DDR333 spomina. Plošča je bila med testiranjem zunaj ohišja radi lažje menjave blokov. Procesor na testu je bil Duron 600 (Athlon XP je šel v reklamacijo - dolga zgodba :)). Navil sem ga na 1079MHz pri napetosti 2.1 V , kar znese v oddani maksimalni toploti 71 Wattov. Za primerjavo: Athlon XP 2000+ pri 1.75V odda 70.1 W, najhitrejši Thunderbird 1400 MHz pa 75 W, pri tem pa moram povedati, da imata slednja okoli 30 odstotkov večjo površino kot Duron in sta kot taka bolj enostavna za hlajenje. Vodna črpalka Eheim 1250 (1200 l/h) je ena najboljših črpalk na trgu, toda zelo draga, deluje tako v potopnem načinu kot v pretočnem. Pretočno deluje tudi meni - radiator za hlajenje vode je avtomobilski od Lade. Je medeninast z bakremimi listi, nanj pa pihata dva 120 mm 12 V ventilatorja preko ohišja za kar najboljši učinek obeh. Radiator je predelan za hitro razstavne priključke. Cevi so notranjega premera standardne polovice inča, cel krog pa je zaključen z odzračevalnikom, ki služi še za rezervoar vode. Z njim se vodni krog zelo hitro odzrači, pri tem pa mislim predvsem radiator, v katerem rad ostaja zrak, kar slabša njegov učinek. Hladilni medij je destilirana in razplinjena voda iz Ljublanske kotlarne z dodatkom 20% hladilne tekočine G12, ki izboljša prenos toplote po sistemu, preprečuje nastajanje alg ter deluje antikorozivno, pa še dobro rdeče izgleda (kuuuuul ;) --Sergio). Za merjenje temperature sem uporabil digitalni merilec temperature Super Senfu, ki sem ga kupil pri Mlacomu. Tanki temperaturni senzor sem postavil čisto zraven jedra procesorja. Sistem s termalnimi upori mi je všeč zato, ker se ga da lahko z dodatnimi senzorji predelati za medsebojno preklapljanje. Drugi senzor sem postavil na izhodu vode iz bloka, meri pa direktno temperaturo vode. Temperaturo sobe sem meril s sobnim termometrom. Temperature vseh senzorjev sem normiral, tako da so kazali enako. Postopek pritrditve bloka je tak kot ga kažejo slike. Na spodnji strani osnovne plošče sem uporabil pleksi ploščico z izvrtinami, ki se pokrivajo z luknjami na plošči. Skozi njih sem dal vijake M4 dolžine 65 mm. Pleksi steklo deluje kot podložka, lahko pa uporabite tudi gumice ali plastične podložke. Na drugi strani sem vijake privil z matico na osnovno ploščo, vmes pa postavil gumijaste in kovinske podložke, ter matice privil matice ročno. Tako so vijaki fiksni na osnovni plošči. Vsako nadaljnje snemanje in postavljenje vodnih blokov je tako smešno lahko, tudi če je plošča postavljena znotraj ohišja. Na procesor sem postavil še varovalni distančnik, katerega sem moral modificirati za uporabo senzorja. Za vsako ponovitev testa sem obrisal procesor ter na novo nanesel termalno pasto Arctic Silver Alumina. Tu so slike sistema:

Testiranje

Test je potekal tako, da sem po prihodu v operacijski sistem Windows 2000 pustil procesor teči pet min brez obremenitve, da se je temperatura ustalila, nato pa začel s grelnim testom. Uporabil sem program Toast, ki najbolj segreje prosesor in ga spravi do tiste maksimalne obremenitve. Vmes sem odčitaval temperature, in sicer po 30 sekundah, 1 minuti, 1 minuti in pol, 2 minutah, 3 minutah, 4, 5, 10, 15 ter 20 minutah. Na koncu testa sem izmeril še temperaturo vode. Tu imate priložene rezultate, tako v grafu kot v tabeli.

Zaključek

Vsi rezultati so normirani na povprečno temperaturo vode v testu, ki je bila 20 stopinj Celzija, medtem ko je bila povprečna temperatura okolice 19 stopinj C. Z majhno razliko je bil najboljši Custom Cu blok. Kljub manjši skupni površini je bil boljši zaradi malenkostno boljšega pretoka skozi blok ter negladke površine in oblike kanala, ki sem si jo zamislil pri izdelavi bloka. Kot zanimivost sem tu takoj po končenem mučenju bloka s Toastom prižgal še Seti, kar predstavlja nekakšen tipičen primer 100% obremenitve, kot recimo kakšno nažiganje v Quaku. Po 15 minutah računanja se je temperatura ustalila na 26.9 stopinj Celzija, kar je 2.5 stopinji nižje kot s Toastom. Drugi je bil B&M bakreni blok. Dosegel je zelo dobre rezultate, a bi verjetno še malo boljše, če bi bila debelina dna malo manjša. Tretje mesto je zasedel M&B v1.0, četrte pa M&B v1.1, med njima pa je razlika res minimalna. Če gledate graf, se vidi, da pri v1.0 temperatura hitreje naraste, potem pa se med 5 in 20 min ne dviguje več. Pri v1.1 pa zaradi debelejšega dna temperatura dalj časa narašča in se ustali med 15 in 20 min testa, razlika med blokoma pa se na koncu ne pokaže toliko zaradi povečane debeline, kot pa zaradi manjšega pretoka skozi blok, saj je globina kanala 3.5 milimetra nižja. Tako - test je uspešno narejen, obljubim pa, da bom test ponovil, ko dobim drugi Athlon XP. Potem bomo videli, kako se bodo bloki odrezali pri procesorju z dosti večjo površino, a tudi dosti večjo toplotno močjo, ki bo presegla 100 Wattov, v to sem prepričan. Vse to in še več pa, ko dobim procesor ter dosež em njegovo maksimalno mejo.