• Voda patří do počítače! Průvodce světem vodního chlazení pro PC

Dnes se podíváme na úvod do problematiky vodního chlazení, protože pro vás chystáme novinky.

Voda a elektronika nejde dohromady? Inu, když se to dobře udělá, tak opak je pravdou. Dnes se tedy podíváme na stále aktuálnější téma ohledně možností vodního chlazení některých komponent počítače. Donedávna to byl velmi drahý koníček pro opravdu pár vyvolených. V poslední době se už ale cena komponent velmi snížila a ve velkém se rozmohly i tzv. All-in-one vodní sety, a proto jsem se rozhodl udělat dneska menšího průvodce do světa vodního chlazení a vysvětlit pár základních pojmů. Sám osobně funguji na kompletním vodním okruhu téměř rok, a jako dřívější vyznavač vzduchového pasivního chlazení, jsem byl nadšen „brutální“ silou vodního okruhu.

Dnešní první článek z mnoha plánovaných Vám více méně ukáže, jak se vodní okruh navrhuje a na co je potřeba si dát pozor a samozřejmě si také ukážeme, na co takový základní stavěný vodník může přijít, a jaké jsou další možnosti rozšíření.

Předem bych chtěl poděkovat za konzultaci firmě JSComputers, která v České republice prodává komponenty na vodní chlazení a samozřejmě poskytuje i poradenství. Do budoucna jsme se také domluvili na zápůjčkách komponent vodního chlazení na testy a recenze, stejně jako budeme spolupracovat s dalšími firmami a chystáme pro vás tedy spoustu zajímavostí a praktických článků z této oblasti ...

• Vodní chlazení vs "vzduch"

Drtivá většina dnešních uživatelů používá klasické "vzduchové" chlazení, což obnáší většinou hliníkový pasiv s ventilátorem. A není se čemu divit, pro většinu lidí je to dostatečný a levný způsob chlazení. Bohužel vzduch má své limity a nese sebou jednu bolístku a to jsou rozměry chladičů, které se neustále zvětšují, což sebou nese problémy ohledně instalace a samozřejmě problémy s kolizemi s jiným HW ve skříni jako jsou třeba paměti. Další nešvar je samozřejmě fakt, že vzduchový chladič, například na grafice nebo i procesoru ohřívá vzduch kolem sebe uvnitř skříně a pokud není zajištěn kvalitní průvan ve skříni muže snadno dojit k přehřátí okolních nechlazených komponent.

Vodní chlazení funguje na trochu jinak, ačkoliv se fakticky jedná také o vzduchové chlazení, je zde ještě jedno médium navíc. Základem jsou kovové bloky (většinou měď nebo hliník), ve kterých proudí kapalina, a ta velmi rychle odvádí teplo do radiátorů, kde je teplo pomocí ventilátorů odvedeno mimo okruh. Vodní bloky jsou velmi male a proto je ve skříni kolem komponent více místa, a také ohřátý vzduch se ve skříni tolik neakumuluje, ale je odváděn ihned mimo skříň. Samozřejmě je tu další nesporná výhoda ohledně kapaliny, která dokáže velmi rychle a účinně teplo odvádět a to má samozřejmě značný vliv na chladící výkon, který může velmi snadno dosahovat přes 1000W odpadního tepla, o čemž si dnešní sebelepší klasické vzduchové chladiče mohou nechat jenom zdát.

(Zde je krásně vidět jak malý stačí měděný blok chlazený vodou vůči klasickému vzduchovému chladiči.)

• Z čeho se vodní okruh skládá?

Základní vodní okruh se skládá z těchto komponent:

• Čerpadlo
• Hadice
• Šroubení – fitinky
• Bloky na CPU/GPU/mosfety atd.
• Radiátor
• Expanzka

• Jak funguje "vodní" okruh?

Vodní bloky odebírají teplo z komponent a předávají ho kapalině, která proudí v okruhu. Čerpadlo v okruhu zajišťuje, aby kapalina v okruhu neustále proudila do radiátorů, kde se voda ochladí a jde přes expanzní nádobu zpět do bloků.

Tento proces se neustále opakuje. Výhodou zmiňovaného chlazení je, že při dostatečné délce hadic a silné pumpě můžeme teplo odvádět i mimo prostor skříně, mimo místnost či dokonce mimo obytný prostor – fantazii se meze nekladou. A nutno říci, že vodní okruhy zdaleka nejsou jen doménou PC, ale své uplatnění nachází v různých verzích třeba v automobilech, v průmyslu dokonce i v jaderných elektrárnách ... všude se využívá toho, že kapalina rychleji a lépe odvádí teplo než samotný vzduch.

• Vodní bloky aneb co všechno se dá chladit

Podívejme se podrobněji na jednotlivé díly vodního chlazení. Začněme u vodních bloků.

• Vodní "Bloky"

Vodní bloky jsou v přímém styku s chlazenou komponentou a odvodí ztrátového tepla z procesoru a dalších zdrojů produkujících teplo. Obvykle se můžeme setkat s bloky na procesor (CPU), grafiku (GPU), mosfety (napájení desky, či grafiky), operační paměti, čipsety, ale třeba pevné disky atd.

Blok na Procesor: (poniklovaná verze)

Obecně lze nedoporučit bloky nebo radiátory vyrobené z hliníku, kromě případu, když je celý vodní okruh z hliníku a bez měděných součástí (viz. galvanická koroze). Toto samozřejmě neplatí, pokud hliník nepřichází do styku s kapalinou v okruhu - například některé levnější radiátory mají hliníkové lamely pro snížení ceny produktu, to ale nevadí, protože lamely nepřicházejí do styku s kapalinou.

Tuto paseku dokáže napáchat kombinace hliníku a mědi v okruhu už po 1-2 letech provozu.

Mezi kvalitní bloky na procesor s perfektním poměrem cena/výkon patří například Alphacool XP3 Light v pěkném designu s měděnou základnou, materiál TOPu bloku se pak liší v jednotlivých verzích. Tento blok je kompatibilní se všemi nynějšími Intel platformami na trhu, tedy 775, 1150, 1155, 1156, 1366 i 2011 a taktéž je určen pro AMD platformu a aktuální AM3+ a další patice.

Mezi špičku v chlazení procesoru dnes patří čtveřice vodních bloků - Watercool Heatkiller HK rev3, EK Water Blocks EK-Supremacy, Aqua Computer Kryos XT HighFlow a Koolance CPU-370. Rozdíly ve výkonu mezi těmito bloky jsou několik desetin stupně Celsia a tak si každý může vybrat, zda se mu líbí celo-měděný nebo poniklovaný masivní design bloku od Watercool, nebo raději například bohatší příslušenství u bloků EK Water Blocks.

Blok na grafiku: (neponiklovaná verze)

U bloků na grafickou kartu se musíme rozhodnout, zda chceme tzv. "full-cover" blok, tzn. blok chladící jádro grafické karty i její paměti a dnešní době také velmi topící napěťové regulátory, nebo jestli nám postačuje blok jen na jádro. Full cover bloky jsou pro grafickou kartu lepší, ale také podstatně dražší řešení, které je navíc kompatibilní většinou jen s jedním určitým modelem grafických karet. Bloky na jádro jsou podstatně levnější (přibližně poloviční cena oproti full cover blokům) a také kompatibilnější. Rozdíl v chladícím výkonu (teplota jádra VGA) mezi full cover bloky a univerzálními bloky není výrazný.

Vodní blok je ale jen jednou z částí vodního okruhu ...

• Čerpadla a expanzní nádoba - aneb kde se kapalina prohání

Další částí vodního okruhu je čerpadlo, které je klíčovou částí vodního okruhu, hlavně s ohledem na životnost. Na trhu existuje mnoho čerpadel od různých výrobců, která se liší výkonem i cenou. Pro účely vodního chlazení nejlépe poslouží čerpadlo schopné provozu na 12 V, které připojíte v PC k molex konektoru, a tak pumpa startuje hned po zapnutí počítače. Tato čerpadla jsou ale samozřejmě dražší než čerpadla na 220V.

Luxusní USB varianta čerpadla od Německé frimy AquaComputer.

Mezi uživateli jsou nejvíce oblíbená čerpadla Eheim (AGB Station), HPPS a Laing. Eheim a HPPS vynikají tichým chodem a dobrým průtokem, ovšem mají i své špatné vlastnosti, mezi které patří malá výtlačná výška, dost nepříjemné vibrace a hlavně malá tvrdost čerpadla. HPPS je tedy lepší provozovat v okruzích s menším počtem komponent v okruhu a s bloky s nižším odporem.

Laing čerpadlo s TOPem od firmy Alphacool.

Pumpy Laing se mohou pochlubit svými malými rozměry, provozem na 12V, velkou výtlačnou výškou, skvělým průtokem a velkou tvrdostí. Kromě lehce vyšší hlučnosti než HPPS není co Laingu vytknout a nezbývá nic jiného, než jej doporučit. Ještě výkonnější jsou verze s plexi TOPy, které pumpu ztiší a dodají výkon navíc.

• Expanzní nádoba

Součástí vodního okruhu bývá i v nějaké podobě expanzní nádoba. Vodní okruh je třeba zavodnit, odvzdušnit (na stejném principu funguje třeba ústřední topení v rodinném domku) a dolévat kapalinu, která se částečně neustále odpařuje. K tomu slouží expanzní nádoba.

Máme základní typy:

• Do 5.25“ pozice (vyžaduje určitý typ pumpy)
• Klasický válcovitý typ „instaluje se uvnitř nebo vně skříně.
• Je přímo současní vodní pumpy.

Klasická Expanzní nádoba válcovitého typu.

Mezi staviteli vodních chlazení je nejoblíbenější určitě klasická Expa válcovitého typu, ale v poslední době se velmi prosazují Expanzní nádoby do 5.25“ pozice, protože to značně šetří místo a mnoho lidí dneska už ani klasické mechaniky nepoužívá.  Co se týče dolévání kapaliny, tak se nejlépe pracuje s tou klasickou válcovitého typu a nejhůře asi s tou do 5.25“ pozice kde trvá dolití delší dobu.

5.25“ Varianta s předním plněním

5.25“ Varianta s horním plněním

Vodní bloky, čerpadlo a expanzní nádoba však samotné nechladí. Z hlediska faktického výkonu chlazení je tak asi nejdůležitější částí vodního setu radiátor ...

• Radiátor, aneb kde přichází ke slovu vzduch

Ohřátá kapalina putuje do radiátoru a právě tady dochází k zapojení vzduchového chlazení. Radiátory mohou být (nutně nemusí) chlazeny klasicky ventilátory. Každopádně právě tady se teplo předává.

Radiátory můžeme rozdělit dle dvou hlavních kritérií:

• Pasivních chlazení
• Aktivní chlazení pomocí ventilátorů

Dále podle použitého materiálu:

• Hliníkové
• Měděné (taky v kombinaci s mosazí)

Radiátor je více méně nejdůležitější součást okruhu protože přímo ovlivňuje celkový chladící výkon celého okruhu a proto je vždy lepší vzít co největší, jaký se do dané skříně vejde. Pokud uživatel špatně zvolí, může tím celé vodní chlazení, do kterého zainventoval nemalé peníze odsoudit na výkonnostní úroveň vzduchového chlazení, co měl předtím. Od toho se samozřejmě odvíjí volba skříně. Ta by měla byt připravená na instalací radiátoru a to minimálně o velikosti 240/280mm a pro větší okruhy spíše o velikosti 360/420mm (3x120/3x140).

měděný radiátor od firmy AquaComputer.

To samé v hliníkovém provedení.

Osobně doporučuji zvolit celozděný radiátor o velikosti aspoň 360/420mm a o tloušťce 40mm+, pak je chladicí výkon opravdu zajímavý i pro chlazení procesoru, desky a grafiky při velmi tichém chodu.

Možnosti instalace radiátorů (zde konkrétně u skříně Corsair Carbide Air 540)

Samozřejmě počet a velikost radiátorů v okruhu je omezen tím, jak výkonné čerpadlo jsme zvolili. Ke slovu se dostává instalace a pochopitelně také to, co všechny elementy vodního okruhu spojuje ...

• Hadice a Fitinky - aneb, co vytváří okruh

Přestože to tak nemusí vypadat, tak i výběr hadic může být dost důležitý krok. Hadice se vyrábějí v různých velikostech, od 8/6mm přes 10/8mm, 11/8mm až třeba po 19/13mm. První číslo určuje vnější průměr hadice, druhé číslo určuje vnitřní průměr hadice. V Evropě se běžně setkáme s 10/8mm nebo 11/8mm hadicemi. V USA se spíše vyskytují větší rozměry, naopak v Asii se obvykle používají menší hadice 8/6mm, i když i to se začíná postupem času měnit, hlavně výrobci jako Thermaltake a Zalman začínají používat alespoň 11/8mm.

Hadice Tygon se krásně tvarují (zde konkrétně rozměr 10mm/16mm) Fitinky zde vidíte klasické i úhlové které pomáhají tomu, aby se hadice v některých místech méně ohýbaly.

Nejlevnější variantou je použití klasických PVC (polyvinylchlorid) hadic. Ovšem daní v tomto případě za nízkou cenu je tvrdost a tudíž je celkem problém udělat v PC skříni oblouky tak, jak je potřeba. Vyplatí se tedy investovat a pořídit hadice lepší (Tygon), které se krásně tvarují a zalomí se až v extremních případech. Jejich nevýhodou je tedy pořizovací cena a fakt, že časem ztrácí svou průzračnost a mohou i šednout (protože jsou určeny do čistého laboratorního prostředí). Kompromisem jsou hadice na bázi PUR (polyuretan), které jsou dostatečně ohebné a vyrábí se i v barevných verzích (například Masterkleer).

Na trhu existují i tzv. rovné akrylátové hadice, které si drží svůj tvar. Bohužel vyžadují speciální fitinky a hůře se s nimi pracuje. V poslední době jsou ale velmi oblíbené pro svůj uhlazený vzhled.

Dalším důležitým faktorem při výběru hadic je jejich vnitřní průměr a v tomto případě znamená čím větší, tím lepší (většinou ale u příliš širokých hadic vznikají problémy s kompatibilitou šroubení a bloků, takže rozumný kompromis jsou hadice 11/8mm, 13/10mm nebo 16/11mm).

Co se týče fytinek v Evropě existují v podstatě dvě „normy“ fitinek, respektive závitů. Většina kvalitních výrobců používá 1/4“ závity, protože příliš neomezují průtok vody v okruhu. Existují také poloviční, 1/8“ závity. Ty používají spíše asijští výrobci jako Thermaltake nebo Zalman. U šroubení nedoporučujeme nijak experimentovat a použit typ s převlečnou maticí. Investice to není nijak vysoká a máte jistotu, že hadice drží jak má.

• Závěr - Vodní chlazení je pro každého

Dnešní článek berte, jako takový opravdu základní úvod do světa vodního chlazení a příště si ukážeme už praktickou samotnou instalaci vodního bloku na grafickou kartu Nvidia GTX980 4GB a HD7990 6GB a na základní desku Asus Rampage IV Extreme. Každopádně vodnímu chlazení a chlazení obecně se chceme více věnovat v budoucnu. S tím, jak rostou prodeje výkonného HW, rostě i zájem o pořádné a tiché chlazení a rozvoj vodního chlazení v poslední době je značný.

Vodní chlazení dnes už dávno není jen pro zručné stavitele vlastních okruhů, ale na trhu existuje i řada zajímavých setů a ve velké míře se prodávají i tzv. "All-in-one" vodní chladiče, přičemž AMD dokonce použilo tento typ vodního chlazení coby referenční chladič na grafiku (R9 295X2).

Stejné typy a provedení vodních setů se dnes běžně prodávají i v nižších cenových hladinách a úspěšně se používají jak na CPU, tak na GPU. Někteří uživatelé těchto řešení pak zkoušejí přejít i na výkonnější formy, jakou je třeba právě stavba velkého vodního okruhu na míru. Všem oblastem a použitím se chceme věnovat.

Své dotazy, připomínky náměty a postřehy určitě pište do diskuze

Za spolupráci na článku děkujeme firmě JSCComputer