Guida Impianti a Liquido (Parte IV)
Guida Approfondita agli Impianti a Liquido (Parte IV)
Guida a cura di: 85Kimeruccio con l'aiuto di altri membri del forum di HWUpgrade
Le Celle di Peltier
Le celle di Peltier o TEC vengono usate per abbassare la temperatura al di sotto di quella ambiente, il funzionamento si basa su principi fisici molto complessi, ci limitiamo nel dire che vengono usati due tipi di materiali, il tipo N e il tipo P, questi sono collegati in maniera opportuna, nel momento in cui si fa’ passare la corrente la cella funziona da pompa di calore, cioè il calore di un lato (che si raffredda) viene fatto passare sull’altro lato che quindi si riscalda.
I vantaggi delle TEC risiedono nell’assenza di meccanismi o gas, quindi nella praticità d’utilizzo, gli svantaggi riguardano lo scarso rendimento, visto che le celle hanno bisogno di molta corrente, nella necessità di dover adeguatamente raffreddare il lato caldo della TEC, e nei problemi di formazione della condensa che si possono presentare.
La cella andrà scelta adeguatamente, uno dei valori di targa e’ il Qmax, cioè la massima potenza in watt che e’ possibile spostare da lato freddo a lato caldo, una peltier quindi da 226w, riesce appunto a spostare 226w, ovvio che se la mia cpu produce 120w non posso di certo usare una cella da 100w, altro dato e’ la dTmax, cioè la massima differenza in gradi tra lato caldo e lato freddo.
Tutti questi valori sono relativi alla tensione di targa della cella che di solito e’ pari a 15volt, quindi andando ad alimentare la cella a 12v bisognerà rivedere i dati.
Una cella da 226w assorbe a 15V ben 24A, e’ quindi fondamentale la scelta di un ottimo alimentatore da 550w, oppure un secondo alimentatore da usare solo per la cella, anche se la scelta migliore e’ sicuramente quella di prendere un alimentatore dedicato, che garantisca la possibilità di variare il voltaggio.
E’ bene munirsi di radiatori molto efficienti ed altrettanto efficienti ventole, perchè la temperatura del lato freddo dipende dalla temperatura del lato caldo, appunto la dTmax, e sul lato caldo si scaricano sia la potenza della cpu, per esempio 100w, ma anche la potenza della TEC che non e’ 226w, ma 15V x 24A, cioè 360w circa, quindi un totale di 460w da dissipare (a 15V), questo perchè il rendimento non e’ massimo, per avere un Qmax pari a 226, la peltier ne spende 360w.
E’ necessario usare un coldplate, cioè un blocco di rame sul lato freddo della peltier, in questo modo il calore della cpu si diffonde nel coldplate.
Esso fa’ lavorare meglio la cella, mettere direttamente la cpu a contatto con la cella vuol dire far lavorare solo i punti di contatto, visto che le facce della cella sono fatte da materiale non termoconduttivo, E’ bene studiare un sistema di fissaggio adeguato, che blocchi waterblock, peltier e coldplate, infatti la cella funziona meglio se si applica una certa pressione. In commercio esistono wb con peltier già integrate, o sistemi di integrazione, comunque e’ possibile usare le celle con ogni waterblock, ovviamente la cosa è più difficoltosa.
Infine arrivati a questo punto, ci manca solo la coibentazione di tutte le parti che possono raggiungere la temperatura di rugiada, e quindi sulle quali si può formare condensa:
tutto il gruppo waterblock, peltier, coldplate, sotto la cpu, dietro il socket nel retro della mobo ecc.
Serie e Parallelo
Esistono due tipologie di circuiti per i sistemi a liquido, in serie, ed in parallelo.
Nel primo caso in pratica tutti i componenti del sistema sono disposti uno di seguito all’altro, per esempio avendo una vaschetta con la pompa, un wb per cpu, un wb per gpu e un radiatore, avremo questa disposizione: Dalla vaschetta parte un tubo (dall’uscita della pompa) che arriva al wb cpu, da qui’ si arriva al wb gpu, quindi nel radiatore infine si ritorna nella vaschetta, l’ordine dei componenti non e’ molto importante, o meglio si potrebbe pensare di mettere prima il radiatore in modo da mandare acqua fresca sui wb, in realtà data la velocità dell’acqua le differenze sarebbero minime.
Nel caso di un sistema in parallelo, l’idea e’ quella di sdoppiare il circuito in due rami, questo per vari motivi, sicuramente per riuscire a sfruttare meglio le pompe visto che queste non sono certo state pensate per i sistemi a liquido, specie se si tratta di circuiti molto lunghi, per questo si potrebbero avere anche problemi di usura per la pompa, invece andando a creare in maniera opportuna due rami, e’ quasi come raddoppiare la portata del circuito, sforzando in questo modo di meno la pompa. L’importante e’ usare degli sdoppiatori di flusso opportuni, in pratica lo sdoppiatore deve avere un ingresso con una sezione almeno doppia rispetto alle sezioni dei due rami uscenti, in questo modo in ogni punto del circuito vi e’ la stessa sezione, per esempio dalla pompa attacco un tubo da 18mm di diametro interno, quindi arrivo nello sdoppiatore, che avrà anche lui un diametro di 18mm interno, quindi con sezione pari a 3.141x9^2=254mm^2, ogni ramo potrà avere una sezione pari a 254/2=127mm^2, cioè un diametro interno di 12.72mm, in questo senso anche se ho due rami sommando la loro sezione ottengo la sezione di uscita dalla pompa, e’ sbagliato prendere delle Y con i tre rami di sezione uguale, si avranno delle portate ridotte, proprio perchè avrò una strozzatura, nell’entrata allo sdoppiatore, in pratica e’ come strozzare un tubo fino a farlo diventare di metà sezione, e’ ovvio che non e’ una cosa buona.
Per lo stesso ragionamento e’ ovvio che nel momento in cui si deve ritornare in vasca bisogna utilizzare lo stesso tipo di Y oppure usare due rientri separati in vasca, uno per ogni ramo.
In commercio si trovano vari tipi di Y alle quali e’ possibile cambiare i raccordi, e’ anche possibile per chi ha un po’ di praticità, farsi lo sdoppiatore saldando del tubo di rame, questa sarebbe la cosa migliore visto che si potrebbe scegliere la misura più appropriata al nostro sistema.
In questo modo e’ possibile distribuire i componenti nei due rami, attenzione però che l’acqua segue sempre la via con meno resistenza, cioè è facile avere i due rami sbilanciati, con portate diverse specie se i componenti hanno raccordi di sezione differenze, per esempio non è una buona idea mettere sullo stesso ramo un wb cpu con raccordi da 12mm interni e un radiatore con raccordi da 8mm interni, la portata sarà sicuramente limitata dai raccordi più piccoli, allo stesso modo se il wb ha raccordi da 10mm interni ed è solo su di un ramo, mentre il radiatore con raccordi da 14mm e’ sull’altro ramo, e’ facile avere basse portate sul ramo del wb cpu, l’acqua andrà sul ramo con meno resistenza.
Usare un sistema in parallelo è sempre consigliabile, certo aumenta la complessità del sistema, specie se si vuole fare le cose per bene, aumentano il numero di tubi all’interno del pc, magari per sistemi composti da pochi elementi, solo un wb e un radiatore e’ possibile usare il tutto in serie, usando piu’ componenti diventa necessario sdoppiare il flusso, per avere un sistema ottimizzato ed efficiente.
Per altre informazioni più dettagliate vi rimandiamo alla sezioni sopra (In particolare raccordi e sdoppiatori).
Accensione Pompa Automatizzata
Un relé ‘e un dispositivo elettromagnetico composto da una bobina d’eccitazione, e un dispositivo meccanico che agisce su dei contatti in modo da aprirli o chiuderli secondo il caso.
Volendo accendere le pompe assieme al pc, si utilizza la corrente dell’alimentatore per eccitare la bobina del relé che quindi farà scattare i contatti alimentando le pompe del sistema a liquido.
Quello che ci serve è un relé con bobina da 12v (corrente continua) e contatti da 5Ampere 230v, uno zoccolo porta relé (uno adatto ovviamente al tipo di relé che si prende), un diodo 1N4148 che funge da protezione per le sovratensioni che si presentano alla bobina.
Come si vede dallo schema, ai contatti d’eccitazione della 12volt bisogna collegare il filo giallo e uno nero presi da un molex dell’alimentatore, in parallelo a questi contatti si vede il diodo, che va’ saldato con polarità inversa, in pratica il negativo (catodo) del diodo andrà collegato al positivo (dove abbiamo collegato il giallo del molex), il catodo del diodo si riconosce dalla banda di colore diverso presente sul diodo stesso.
Sugli altri contatti andrà inserita la 230v proveniente da una presa, e l’uscita che andrà sulle pompe, è possibile trovare relé con solo 3 piedini per la 220v, in questo caso invece di sezionare entrambi i cavi della 220v ne sezioniamo solo uno, cioè colleghiamo un cavo della 220v sulla pompa, mentre l’altro cavo lo facciamo passare per il relé.
Per ragioni di sicurezza è bene usare uno zoccolo, in cui inserire il relé e quindi collegare i cavi direttamente nello zoccolo.
Inoltre si consiglia vivamente di procurarsi anche una scatola per materiale elettrico di dimensioni apposite e di inserire il tutto al suo interno, evitando di mettere lo scatolotto all’interno del pc, vi ricordo che l’uso della 230v non è uno scherzo e si possono passare guai molto seri se non si prendono adeguate protezioni e precauzioni, è bene per esempio inserire un fusibile che apra il circuito in caso di problemi.
Il sottoscritto (Zerotre) che ha fatto questa parte della guida, precisa di non usare il sistema spiegato, ma di tenere collegate le pompe alla ciabatta con cui alimenta tutto il pc, sistema molto più semplice e soprattutto meno pericoloso, e ne SCONSIGLIA VIVAMENTE la realizzazione per chi non ha dimestichezza con le tensioni in gioco, con l’elettronica, con l’elettrotecnica, e quindi non si assume (come per il resto della guida) nessuna responsabilità in merito.
Mosfet
Anche in un pc raffreddato con un impianto a liquido non bisogna scordarsi di curare la ventilazione interna. Infatti il liquido raffredda solo alcune parti del computer.
Il resto deve essere sempre e comunque raffreddato ad aria. Molte componenti piccolo del pc in particolare mosfet e componentistica molto piccola, ma anche southbridge, dovrebbero essere raffreddate a dovere per una stabilità completa del proprio computer.
La zona dei mosfet, in particolare, deve essere raffreddata con una ventola, vista la mancanza della ventola della cpu che investiva anche tali componenti, prima.
I mosfet raggiungono anche i 45°c senza troppi problemi, il che implica a volte un instabilità del sistema, sopratutto in overclock. Al 99% dei casi una ventola downvoltata basta e avanza, l'ideale sarebbe una bella 8x8 (o ancora meglio una 9x9) a 5v, imho inudibile ma con un piccolo flusso di aria utile al nostro scopo.
Altra cosa da raffreddare sono quelle piccole parte del nostro pc che ovviamente i nostri waterblock non raffreddano, per questo motivo la solita ventola in entrata e ventola in uscita (di questa si può fare a meno dato che nel 70% dei sistemi a liquido ci sono almeno una ventola che butta fuori aria, quella del radiatore) sono molto utili per avere un piccolo ricambio di aria all'interno del case. Tutto il pc ne gioverà.
Montaggio Processore
La guida che vi presento deve essere presa come una raccolta di consigli utili per il montaggio del vostri kit a liquido; è una cosa generica ma credo che si possa adattare a tutti.
Per prima cosa smontate dal case la scheda madre, (nel caso abbiate una staffa che va agganciata ai 4 fori sulla scheda madre: infilate i 4 bulloni dal retro, avendo cura di utilizzare le rondelle isolanti in dotazione;rimettete in posizione la scheda madre e, utilizzando i 4 dadini in teflon forniti con la staffa, serrate i 4 bulloncini appena inseriti. Per il serraggio non usate altro che le dita).
Inserite il processore e stendete un velo di pasta termoconduttrice (Artic Silver 3, Ceramique, ecc).
A questo punto togliete la pellicola protettiva dal vostro Waterblock e se occorre pulite la superficie con un panno morbidissimo, pulito e inumidito con un po’ di alcool, per togliere i residui della colla della pellicola. Noterete la perfetta lappatura a specchio, eseguita a mano,
come su tutte le altre superfici. OCCHIO A NN RIGARLA!
Appoggiate il waterblock sulla cpu (inserite la parte superiore della staffa S4 se usate quella staffa, avvitate i 4 dadini ciechi con le sole dita sino a fine corsa e cominciate ad avvitare a mano il bullone centrale di registro: solo quest'ultimo avrà il contatto con il waterblock, con il punto di contatto localizzato nell’incavo ricavato sulla superficie superiore del waterblock stesso).
N.B. se non usate la staffa in questione ma l'aggancio avverrà tramite il socket, il waterblock verrà montato quasi come un comunissimo dissipatore.
Vi consiglio, di inserire prima i tubi e di serrarli sul Waterblock, per poi procedere al montaggio definitivo.
Inserite i tubi e fascettateli prima di fissare il wb con la staffa.
Chipset
L’operazione è valida solo se la scheda madre è dotata dei 2 fori laterali, in questo caso le operazioni da compiere sono le seguenti:
Capovolgere la scheda madre e inserire i 2 bulloncini dotati di rondella isolante, Stendere sul chipset un velo di pasta termoconduttiva, A questo punto togliete la pellicola protettiva dal vostro Waterblock Chipset e se occorre pulite la superficie con un panno morbidissimo, pulito e inumidito con un po’ di alcool per
togliere i residui della colla della pellicola.
Noterete la perfetta lappatura a specchio, eseguita a mano, come su tutte le altre superfici.
OCCHIO A NON RIGARE NULLA!!
Appoggiate il waterblock Chipset sul chipset (ovviamente ), inserite la staffetta in lexan e avvitate rondella e bulloncino. Avvitate a mano sino al punto in cui vedete flettere leggermente la staffetta: è il segnale che vi indica che non ha senso andare oltre, siete arrivati al punto di serraggio corretto.
Anche in questo caso consiglio di montare e fascettare i tubi prima di serrare il tutto.
Scheda Video
Anche in questo caso è d’obbligo avere i fori intorno alla GPU.
Inserire i 2 bulloncini dalla parte opposta di dove andrà montato il wb, facendo attenzione a utilizzare correttamente le rondelle isolanti in dotazione.
Stendete un velo di pasta termoconduttiva, meglio se Ceramique.
A questo punto togliete la pellicola protettiva dal vostro Waterblock Gpu e, se occorre, pulite la superficie con un panno morbidissimo, pulito e inumidito con un po’ di alcool per togliere i residui della colla della pellicola.
Noterete la perfetta lappatura a specchio, eseguita a mano, come su tutte le altre superfici.
OCCHIO A NON RIGARE NULLA!
Appoggiate il watreblock Gpu sulla gpu, inserite la staffetta in lexan e avvitate rondella e bulloncino. Avvitate a mano sino al punto in cui vedrete flettere leggermente la staffetta:
è il segnale che vi indica che non ha senso andare oltre, siete arrivati al punto di serraggio corretto.
Questa è la massima flessione consentita, vi sconsigliamo vivamente di non andare oltre.
Anche in questo caso consigliamo di montare e fascettare i tubi prima di serrare il tutto.
Il Riempimento
Il primo riempimento è quello più critico.
Innanzi tutto riempiamo lentamente aiutandoci con un imbuto la vaschetta a pompa spenta (evitare di accendere la pompa senza liquido ), poi accendiamola qualche secondo fino a che non entra tutta l’acqua nei tubi e nei vari accessori, poi spegniamo nuovamente e riempiamo ancora, riaccendiamo e, a pompa accesa, rabbocchiamo fino al livello desiderato.
E’ bene non riempire fino all’orlo poiché l’acqua scaldandosi aumenta leggermente di volume e potrebbe forzare il coperchio o addirittura perdere, lasciamo quindi circa 15-25 mm dall’orlo della vaschetta.
Quando colleghiamo i tubi ai dispositivi preoccupiamoci di lasciare i raccordi in posizione laterale avendo cura di tenere il raccordo d’entrata in basso e quello di uscita in alto, questo ci permette di far uscire rapidamente e con facilità le bolle che restano nel WaterBlock e nel radiatore.
Se le bolle dovessero finire nella pompa sarà bene scuoterla sia da spenta che da accesa per farle fuoriuscire altrimenti potrebbe vibrare in modo anomalo facendo parecchio rumore.
E’ bene anche scuotere il radiatore poiché la presenza di bolle all’interno ne diminuisce le prestazioni.
Altra precisazione: i raccordi della vaschetta devono andare sotto il pelo dell'acqua per ovviare al problema del riempimento del sistema di aria una volta spento.
Pulizia del Waterblock
Dopo molti mesi di utilizzo, un waterblock, anche usando l'acqua distillata, é possibile che al suo interno presenti impurità, calcare, alghe e schifezze varie attaccate ai bordi o incastrate tra le alette.
Un'altro processo sgradevole alla vista, é quello della lenta ossidazione del rame. Infatti dopo qualche mese di utilizzo, si notano sulla superficie esterna delle zone più scure, di colore verderame.
Per risolvere a questo inconveniente occorre smontare il waterblock dal soket e dai tubi, ed eseguire un lavoro di pulizia totale.
Una volta tolto il waterblcok, possiamo notare che la parte a contatto con la CPU, è macchiata in diverse zone, soprattutto quelle a contatto con i gommini della cpu, e di pasta termoconduttiva in zona core.
Per effettuare la pulizia e la successiva lucidatura esterna del waterblock si può utilizzare il seguente materiale:
- Carta vetrata (per rifinire i lati del waterblock)
- Viakal (per eliminare calcare e altre sporcizie interna)
- Pasta abrasiva fine (per eliminare i graffi)
- Sidol (per lucidare a specchio, anche se non essenziale)
Pulizia interna!
Passiamo ora alla pulizia interna del waterblock. Personalmente ho usato il viakal che elimina il calcare e altre impurità; ma qualsiasi prodotto simile può essere usato allo stesso modo.
Versate il viakal in uno dei 2 raccordi del waterblock, ovviamente svuotato, fino a che il livello del liquido non arriva a riempire tutti e due i raccordi.
Il viakal comincia a fare effetto subito, vedendo apparire della schiuma bianca dentro ai raccordi. Questo significa che il liquido sta "pulendo". Quando termina questa reazione, in media cinque minuti, ma anche meno a volte, svuotare il waterblock. Se volete una cura maniacale potete rieseguire la stessa operazione.
Finita questa operazione bisogna risciacquare abbondantemente il waterblock con acqua corrente. Per fare questo si può usare tranquillamente un pezzo di tubo e l'acqua presa da rubinetto. Questa operazione é ESSENZIALE per eliminare completamente ogni traccia di viakal dal waterblock, per cui mi raccomando di eseguirla con molta cura.
Pulizia esterna!
Ora che abbiamo pulito accuratamente l'interno del nostro waterblock possiamo passare a lucidare la parte esterna.
Passiamo ora alla pulizia della parte più importante, la superficie a contatto con la CPU.
N.B. Le basi dei waterblock vengono lappate e lucidate con un procedimento particolare, quindi utilizzate la carta vetrata solo sui bordi e sul coperchio e mai sulla base perché verrebbe rovinata la lappatura originale.
Per eliminare gli eventuali graffi presenti sulla base del waterblock e per dare una prima lucidatura alla base del waterblock si può utilizzare la pasta abrasiva. Bisogna metterne un pezzettino (una goccia nel caso di un prodotto simile liquido) su uno straccio asciutto e sfregare energicamente il waterblock finché la superficie non risulta liscia al tatto. Nel caso finisca la pasta sullo straccio, utilizzarne un'altro pezzettino. Alla fine di questa procedura, la superficie del waterblock dovrebbe risultare lucidata.
Se volete lucidare tutto il waterblock eseguite questa procedura su ogni lato dello stesso.
Per la lucidatura finale esterna, si utilizza il sidol, questo prodotto è ottimo, oltre a lucidare perfettamente, lo protegge dalla formazione di ossido e impedisce la formazione di macchie sul waterblock stesso per un bel po' di tempo.
La procedura di lucidatura con il sidol è circa la stessa eseguita con la pasta abrasiva. L'unica differenza è che il sidol è un prodotto liquido e che la lucidatura a specchio va effettuata finché la superficie non riflette completamente e non a seconda della rugosità della superficie.
Fisica
Una soluzione alternativa e più efficace è dunque l’utilizzo del raffreddamento a liquido.
Un sistema a liquido fa uso di scambiatori di calore (waterblock) per trasferire il calore prodotto direttamente nell’acqua, raffreddata poi tramite un radiatore esattamente come avviene nelle normali automobili. L’acqua permette un migliore raffreddamento rispetto all’aria. Basta infatti vedere alcuni valori teorici:
Aria coefficiente di conducibilità termica 0,026
Acqua coefficiente di conducibilità termica 0,62
Come emerge analizzando tali dati, l'acqua riesce a dissipare il calore in maniera nettamente migliore e molto più velocemente rispetto all'aria. Si parla addirittura di un valore 23 volte superiore (0,62/0,026).
Oltre alla maggiore efficienza l’uso di un sistema di raffreddamento a liquido riduce sensibilmente il rumore prodotto. L’unico rumore è quello derivante dalla pompa e dalla ventola che va necessariamente montata sul radiatore. Nata inizialmente come soluzione per gli overclockers più intrepidi, la strada del watercooling sta prendendo sempre più piede anche nei sistemi Home PC.
Link Utili
-Sito interessante sul liquido (Francese), ma dalle foto si possono capire molte cose:
http://www2.hardware.fr/articles/475/page1.html
-Accensione pompa by rele:
http://www.insanewb.com/recensioni/...pa/pagina01.htm
-Portate:
http://www.insanewb.com/RECENSIONI/...te/pagina01.htm
-Turbolenze:
http://www.oclabs.com/particles.php...3&docpage=1
-Guida integrazione:
http://www.insanewb.com/guide/Integ..._V3/GuidaV3.htm
-Bolle d'aria:
http://www.oclabs.com/particles.php?docid=103
-Sonde per le temperature:
http://www.pctuner.net/php/Articoli...72〈=ita
-Sdoppiatore di flussi:
http://www.pctuner.net/php/Articoli...58〈=ita
-Convogliatore:
http://www.pctuner.net/php/Articoli...54〈=ita
-Convogliatore 2:
http://www.moddingitalia.net/php/Ar...icolo.php?ID=89
-Curare il kit:
http://forum.hwupgrade.it/showthrea...threadid=685237
-Comparativa sulle pompe:
http://www.insanewb.com/guide/Pompe/PompeAcqua.htm
-Serie o parallelo?
http://forum.hwupgrade.it/showthrea...ight=raccordi+y
-Comparazione sistemi "gia pronti":
http://www.tomshw.it/howto.php?guide=20040630
-Celle di Peltier:
http://www.megaoverclock.it/CELLE.html
-Alcune guide del mondo del WaterCooling:
http://www.insanewb.com/
-Realizzazione sostegno per ventola per raffreddamento mosfet:
http://www.moddingitalia.net/php/Ar...icolo.php?ID=65
-Avete ancora dubbi? Fate una visitina qua:
http://forum.moddingplanet.it/archive/index.php/f-41
-Per qualsiasi altra cosa:
www.google.it
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