Как сделать систему водяного охлаждения для процессора или кулер своими руками

Некоторое время назад у меня появилась идея о создании блока водяного охлаждения или, так называемого, кулера для жидкости, своими руками, и после просмотра вдохновляющих видео я решил, что время пришло.

Вместо медной крышки (как это часто делают), я решил использовать чистый поликарбонат. Он позволил открыть взгляду кастомный блок и охлаждающую жидкость. Также я разработал съемную систему посадки, что позволит поставить блок на широкий диапазон сокетов и различные монтажные решения.

Мне повезло, так как в моём доступе было всё необходимое оборудование, поэтому я использовал несколько аппаратов, которые встречаются не очень часто. Тем не менее, используя воображение и терпение, тех же результатов можно добиться при помощи простых подручных инструментов. Единственная специализированная машина, которая понадобится в проекте — это ЧПУ фреза.

Чтобы сохранить длину этой инструкции в разумных пределах, я опустил базовую информацию об использовании применённых механизмов.

Замена термопасты, термопрокладок и полировка поверхности радиатора

Я не сторонник часто менять термопасту в видеокарте, особенно пока не закончился ее гарантийный срок, но сделать это стоит, как только гарантия закончится. Дело в том, что термопаста высыхает неравномерно, при манипуляциях с видеокартой в ее слое могут образоваться воздушные пузыри и это может вызывать локальный перегрев чипа даже при небольших его температурах при мониторинге.

Собравшись менять термопасту стоит обзавестись качественной, с высокой теплопроводностью, например, Arctic Cooling MX-5, а заодно подобрать качественные термопрокладки, подходящие по толщине, например, Arctic Cooling Thermal Pad, ведь с большой вероятностью они за несколько лет работы высохли и пришли в негодность.

После окончания гарантии на видеокарте можно выровнять и отполировать поверхность контакта радиатора с чипом, ведь зачастую его обработка отвратительная на бюджетных моделях, это может дать еще несколько градусов выигрыша. Главное — не переусердствовать и не сделать на месте контакта яму. Этот способ помог мне сделать холоднее Radeon HD 7770 с крохотным радиатором.

Припайка проводов USB кабеля к вентилятору

Компьютерные вентиляторы могут иметь двух, трех или четырех контактные разъемы для подключения. В настоящее время действует стандарт по цветам проводов и номерам выводов разъемов кулеров. Но ранее цветовая маркировка была произвольной, и производители выбирали цвета по внутренним стандартам. Поэтому если будете использовать кулер от старого компьютера, то лучше ориентироваться по разъему.

Для того, чтобы добраться до места пайки проводов кулера нужно отклеить этикетку. Как оказалось в этом кулере цвета не соответствовали стандарту. Вместо провода красного цвета использовался желтый, а вместо желтого – зеленый. Кстати, если попутать полярность подключения кулера, то он не будет вращаться и не выйдет из строя.

После отпайки штатных проводов кулера для фиксации USB кабеля пришлось с помощью овального надфиля расширить входное отверстие в корпусе.

Осталось только припаять к печатной плате кулера провода USB и закрепить кабель хомутом. Вместо хомута можно воспользоваться ниткой.

Самодельная система внешнего охлаждения мини-ПК изготовлена и осталось только проверить ее в работе и провести испытания.

Вентилятор был просто положен на мини-ПК и включен в его USB разъем. На расстоянии метра в полной тишине шум работающего кулера не прослушивался.

Что нагревает видеокарту?

1. Основным потребителем энергии является видеопроцессор (GPU). По своей сложности, графические чипы сравнялись с самыми современными центральными процессорами. Например, процессор от AMD, Ryzen 9 3900x содержит 19.2 миллионов транзисторов, а в GeForce RTX 2080 Ti их около 18,6 миллионов
2. Следующим элементом по нагреву идет видеопамять. Ее температура зависит от типа, объема и скорости работы
3. Меньше всего тепла выделяют электронные компоненты системы питания (VRM), но их учитывать так же необходимо
4. На общий нагрев видеокарты сильное влияние оказывает окружающая ее среда. Если в системном блоке температура воздуха 50 градусов и более, то охладить видеокарту до приемлемых температур будет непросто.

Любое понижение температуры воздуха в системном блоке, сразу сказывается и на снижении температуры всех компонентов видеокарты.

Плюсы и минусы водянки

Дайте угадаю… Насмотревшись на Youtube роликов о кастомных сборках топовых ПК с водяным охлаждением, многие решили сделать себе то же самое, не смотря на побитый жизнью FX 4300 или Core i5 2500k. Давайте развеем ваши сомнения.

Плюсы:

• Относительно компактные размеры кулеров, что позволяет организовать СВО даже в компактном корпусе с мощным железом. Практика показывает, что вставить всеми любимый Noctua NH-D14 в стандартный корпус равносильно издевательством над башней – она просто не даст закрыть боковую крышку.
• Вода в качестве охладителя значительно повышает эффективность системы. Насколько я помню, среди автомобилей воздухом охлаждается лишь Запорожец, но в плане стабильности работы двигателя у него не все так просто.
• Возможность охладить одной водянкой сразу несколько комплектующих. Тут без комментариев – действительно удобное решение.

Минусы:

• Очень сложная организация водянки как таковой. Если кулер взял и поставил, то СВО нужно продумывать чуть ли не пошагово, чтобы не ошибиться с установкой радиаторов, длиной трубок, мощности помпы и т.д.
• Вода из-под крана не годится для охлаждения. Здесь можно использовать либо дистиллят, либо специальный хладагент, который продается в компьютерных магазинах, а он не дешевый.
• Опасность протечки. От системы можно и нужно ждать подвоха в самый неподходящий момент. Жидкость хоть и является диэлектриком, но коротнуть может на раз-два.
• Стоимость. О да, хорошая обслуживаемая водянка обойдется минимум в 500–600 баксов, не считая дополнительных расходников. Так что решайте сами.

Выбор вентилятора (кулера)

Можно купить готовую систему внешнего охлаждения, но за полчаса и без финансовых затрат можно собрать ее из подручного материала. Для этого понадобится старый кулер от компьютера и USB кабель.

Кулер был взят от морально устаревшего процессора Intel Pentium I, проработавший много лет. Проверка показала свободное вращение крыльчатки и тихую работу при напряжении 12 В. Если крыльчатка вращается туго, то кулер нужно разобрать и смазать подшипник.

В мини-ПК нет возможности подключить внешнее устройство на напряжение питания 12 В, а только 5 В через USB разъем. Отдельный блок питания использовать не хотелось. Поэтому работа кулера была проверена подключением к лабораторному источнику питания при напряжении 5 В. Кулер стабильно запускался даже при 4,5 В и, создавал достаточный воздушный поток.

Осталось только разобраться с цветовой маркировкой проводов кулера, USB шнура и припаять шнур к печатной плате кулера.

Андервольт

Еще один из безопасных и эффективных способов снизить температуры видеокарты. Снижение питающего напряжения видеочипа творит чудеса и позволяет добиться низких температур даже на бюджетных видеокартах со слабой системой охлаждения. Минус у этого метода только один — если мы сильно снижаем напряжение на видеочипе, то о разгоне видеокарты можно забыть. Но, с другой стороны, если выбирать между прибавкой в пять-десять FPS, что дает современный разгон, и сбросом 10 градусов, большинство пользователей выберут второе.

Где лучше всего купить всяческое охлаждение?

Ну что, как охладить видеокарту лучше Вы уже знаете, а теперь поговорим где взять охлаждение, если Вы не хотите пользоваться трюками и тп. В первую очередь рекомендуем три магазина, примерно с равной степенью качества:

• GearBest, — для тех, кто не боится покупать за рубежом и экономить деньги. Есть много интересных SSD «китайского» типа, несколько популярных марок, да и вцелом приятный магазин, где идут постоянные акции и прочее;
• JUST, — пожалуй, лучший выбор с точки зрения соотношения цена-качество SSD (и не только). Вполне внятные цены, хотя ассортимент не всегда идеален с точки зрения разнообразия. Ключевое преимущество, — гарантия, которая действительно позволяет в течении 14 дней поменять товар без всяких вопросов, а уж в случае гарантийных проблем магазин встанет на Вашу сторону и поможет решить любые проблемы. Автор сайта пользуется им уже лет 10 минимум (еще со времен, когда они были частью Ultra Electoronics), чего и Вам советует;
• OLDI, — один из старейших магазинов на рынке, как компания существует где-то порядка 20 лет. Приличный выбор, средние цены и один из самых удобных сайтов. В общем и целом приятно работать.

Выбор, традиционно, за Вами. Конечно, всякие там Яндекс.Маркет’ы никто не отменял, но из хороших магазинов я бы рекомендовал именно эти, а не какие-нибудь там МВидео и прочие крупные сети (которые зачастую не просто дороги, но ущербны в плане качества обслуживания, работы гарантийки и пр).

Как избежать проблем с охлаждением видеокарты еще до начала ее эксплуатации?

• Чем больше компьютерный корпус, тем лучше. Если вы покупаете хороший компьютер, то не надо экономить на корпусе. В меленькой и узкой жестяной банке, в которую вы вставите все свои мощные железки, будет постоянно высокая температура воздуха и им вы никак не охладите свою видеокарту до приемлемого уровня. Не забудьте про дополнительное охлаждение корпуса. Два вентилятора должно быть обязательно. Так же желательно, чтобы с левой стороны корпуса в боковой стенке были отверстия для вентиляции. Если будет возможность установить в них вентиляторы, то еще лучше.
• Выбирайте видеокарту с изначально качественной системой электропитания и охлаждения. Такие бренды, как ASUS, MSI, Gigabyte и некоторые другие выпускают такие модели, но они дороже обычных экземпляров. Можно пойти другим путем, как это сделал я. Покупаете видяху с простеньким охлаждением и делаете еще дополнительный ее обдув сами, но об этом ниже.

Ключевые элементы СВО

Принцип охлаждения ПК разобрали, теперь перейдем к элементам, которые за это ответственны:

• Теплообменник – главный элемент, который вбирает в себя все тепло при нагреве процессора, видеокарты и прочих горячих железок;
• Помпа – механизм, который гоняет хладагент по контуру СВО. Некий аналог можно наблюдать в аквариуме для рыбок – принцип работы практически идентичный;
• Трубопровод – канал, по которым гоняется водичка от помпы к комплектующим и радиатору. И так по кругу;
• Переходники, фитинги и соединители – элементы, соединяющие конструкцию СВО;
• Расширительный бачок – резервуар, в котором находится жидкость, не активная в данный момент. Несмотря на тот факт, что контур закрыт и жидкость испариться не может, бачок нужен для того, чтобы спрятать в него помпу, которая при работе на свежем воздухе элементарно выходит из строя;
• Теплоноситель (он же жидкость, хладагент, дистиллят) – теплопроводящая субстанция, которая и охлаждает железо;
• Радиатор – конструкция, в которой остывает горячая вода, проходя через тонкие капилляры из меди или латуни;
• Кулер – вертушка, продувающая ребра радиатора.

Зная это, вам будет легче ориентироваться при возможном строительстве собственной СВО, если вдруг возникнет такая мысль.

Классификация охлаждающих водяных систем

Жидкостные охлаждающие системы могут быть:

1. По типу размещения:
   внешние;
2. внутренние.
   

   Отличие между внешними и внутренними СЖОК в том, где расположена система: снаружи или внутри системного блока.

3. По схеме соединения:
   параллельные — при таком подключении разводка идёт от основного радиатора-теплообменника к каждому водоблоку, обеспечивающему охлаждение процессора, видеокарты или другого узла / элемента компьютера;
4. последовательные — каждый водоблок соединяется друг с другом;
5. комбинированные — такая схема включает одновременно параллельные и последовательные подключения.
6. По способу обеспечения циркуляции жидкости:
   помповые — система использует принцип принудительного нагнетания охлаждающей жидкости к водоблокам. В качестве нагнетателя используются помпы. Они могут иметь собственный герметичный корпус либо погружаться в охлаждающую жидкость, находящуюся в отдельном резервуаре;
7. безпомповые — жидкость циркулирует за счёт испарения, при котором создаётся давление, движущее теплоноситель в заданном направлении. Охлаждаемый элемент, нагреваясь, превращает подводимую к нему жидкость в пар, который затем снова становится жидкостью в радиаторе. По характеристикам такие системы значительно уступают помповым СЖОК.

Виды СЖОК — галерея

При использовании последовательного подключения сложно непрерывно обеспечивать хладагентом все подключаемые узлы араллельная схема подключения СЖОК — простое подключение с возможностью легко просчитывать характеристики охлаждаемых узлов Системный блок с внутренней СЖОК занимает много места внутри корпуса компьютера и требует высокой квалификации при монтаже При использовании внешней СЖОК внутреннее пространство системного блока остаётся свободным

Охлаждение видеокарты своими руками

Ну теперь перейдем к самому интересному — практике уменьшения температуры видеокарты.

Существует множество вариантов, как улучшить охлаждение видеокарты, но я расскажу о самых действенных и недорогих из своей практики. Все мои советы хорошо работают при наличии в компьютере только одной видеокарты. Если их больше, то нужен индивидуальный подход.

Моя история

В начале апреля 2022 года была куплена видеокарта INNO3D GeForce GTX 1650 Super 1590MHz PCI-E 3.0 4096MB 12000MHz 128 bit DVI HDMI DisplayPort HDCP COMPACT V2

Отдал за нее чуть менее 12 тысяч рублей. Охлаждение на ней самое простенькое. Штампованный алюминиевый радиатор + 1 вентилятор. Тепловых трубок нет, хотя в более дорогих моделях я видел, что системы охлаждения имеют по 2 вентилятора и тепловые трубки. Значит оно востребовано и видяха греется порядочно.

До этого мне очень долго исправно служила ASUS GeForce GTX 770 [GTX770-DC2-2GD5]

. Покупал ее уже и не помню когда, но примерно за те же деньги, правда доллар тогда был еще по 32 рублика.

Разница в размерах и системах охлаждения двух видеокарт, хотя 1650 на 50% пошустрее.

Компьютерный корпус у меня CHIEFTEC LBX-02B-U3-OP

. На левую боковую стенку в нижнее вентиляционное отверстие я поставил 92 мм вентилятор Zalman

и подключил его через переходник

, уменьшающий подачу тока на вентилятор до 5 Вольт. Переходник шел в комплекте с вентилятором. На 5 Вольтах от работает очень тихо и дует холодным воздухом прямо на видеокарту.

Для старой видяхи этого было достаточно, так как система охлаждения была мощной. На новой видеокарте этого нет, поэтому я сам собрал дополнительное охлаждение на основе двух 92 мм вентиляторов.

Что нам потребуется ⇒

1. Два 92 мм вентилятора
2. Четыре небольших пластиковых стяжки

3. Металлическая планка (заглушка)

   
   крепления комплектующих к задней стенки корпуса

4. Металлическая проволока для крепления вентиляторов к заглушке

Вентиляторы берем по бюджету. Менее 92 мм смысла брать нет. Для мощных видеокарт хорошо подойдут, как два 120 мм, так и три 92 мм, в зависимость от ее длины и высоты. Так же смотрим на скорость, шумность и толщину. Желательно, чтобы максимальный уровень шума (дБ) был не более 25 децибел. Мои модели недешевые ( около 800 руб за штуку) Arctic Cooling F9 PWM Rev.2 имеют 23.5 дБ. Если у вас уже есть вентиляторы, но они более оборотистые и шумные, то можно их подключить с понижением напряжения. Как это сделать, можно почитать в статье про вентиляторы.

Скрепляем вентиляторы между собой пластиковыми стяжками.

Далее прикрепляем к вентиляторам металлическую заглушку

. Как ее крепить решаете сами, но я просверлил два отверстия в планке снизу и сверху, напротив крепежных отверстий вентилятора и закрепил все это стальной проволокой. До этого вам необходимо точно подобрать высоту крепления планки так, чтобы при установке уже собранного устройства, ваши вентиляторы не висели в воздухе, а лежали на слоте PCI-E.

У вас могут возникнуть проблемы с подключением к питанию этих двух или трех вентиляторов. На моей плате было достаточно коннекторов, поэтому я этого избежал. Тут вам помогут только переходники (разветвители) для подключения вентиляторов

, напрямую к блоку питания, либо самостоятельному соединению всех проводов в один.

Данная система не идеальна и имеет свои достоинства и недостатки ⇒

Плюсы и минусы

Она дает вам 100% решение проблемы перегрева любой видеокарты

Дешево в изготовлении

Гибкость эксплуатации. Можно задействовать любые вентиляторы и регулировать их мощность

В некоторых случаях, собственный вентилятор видеокарты можно снять

Хорошо охлаждает память и VRM

Занимает много места. Необходимо ставить через слот, так чтобы потоки воздуха не мешали работе собственного вентилятора

Могут возникнуть сложности с подключением вентиляторов

Если не охота заморачиваться, то можно купить похожее устройство на Алишке. Модификаций таких охлаждающих устройств множество.

Так же данную систему можно модернизировать для крепления сверху видеокарты

. Это потребует достаточно широкого корпуса, но работает не хуже бокового варианта. Подобные системы так же есть на алиэкспресс.

Для владельцев мощных видеокарт, особенно имеющих турбинную систему охлаждения, советую заменить на Arctic Accelero Xtreme 3

или 4 версию.

Составляющие элементы, инструменты и материалы для сборки СЖОК

Подберём необходимый набор для жидкостного охлаждения центрального процессора компьютера. В состав СЖОК войдут:

• водяной блок;
• радиатор;
• два вентилятора;
• помпа;
• шланги;
• фитинги;
• резервуар для жидкости;
• сама жидкость (в контур можно залить дистиллированную воду или тосол).

Все составляющие системы жидкостного охлаждения можно приобрести в интернет-магазине по соответствующему запросу.

Некоторые узлы и детали, например, водяной блок, радиатор, фитинги, резервуар, можно изготовить самостоятельно. Однако вам, вероятно, придётся заказывать токарные и фрезерные работы. В результате может получиться так, что СЖОК обойдётся дороже, чем если бы вы её приобрели готовой.

Наиболее приемлемым и наименее затратным вариантом будет приобрести основные узлы и детали, после чего самостоятельно монтировать систему. В этом случае достаточно иметь базовый набор слесарного инструмента для выполнения всех необходимых работ.

Виды охлаждения видеокарт

Основными способами борьбы с перегревом видеокарт сейчас являются ⇒

• Воздушное
• Жидкостное (водяное)

Это те виды охлаждения, которые активно применяются в компьютерах обычных пользователей.

Так же существуют фреоновые и иммерсионные (охлаждение электронных компонентов погружением в специальную жидкость) системы. Первые применяют энтузиасты, вторые используют в мощных серверах. Сегодня иммерсионные технологии развиваются активными темпами и возможно за ними будущее.

В рамках данной статьи, я подробно расскажу только о воздушном охлаждении, так как практики использования водянок у меня нет, да и широкого применения они в нашей стране не получили из-за дороговизны и сложностей эксплуатации.

Определяем параметры штатной системы охлаждения

Если видеокарта эксплуатируется в жестких условиях, охлаждение должно быть всегда эффективным. Нам необходимо понять, в каких пределах поддерживает температура родной вентилятор. Первоначально смотрим температуру при минимальной нагрузке, но после включения должно пройти хотя бы 10-15 минут, чтобы температура устаканилась. Используем программу TechPowerUp GPU-Z — это бесплатная программа, предназначенная для отображения технической информации о видеоадаптере, работающая под управлением ОС Microsoft Windows. Скачать программу можно с официального сайта https://www.techpowerup.com/gpuz/

Нас интересует GPU Temperature — температура графического процессора. На скриншоте видно, что при минимальной нагрузке с родным вентилятором GPU нагревается до 44 ℃. Средняя скорость вращения вентилятора составляет 1180 оборотов в минуту (об/мин).

Корпус компьютера закрыт, а корпусные вентиляторы отключены. Это сделано для того, чтобы получить максимально «горячие» данные. Температура в помещении 27 ℃.

Теперь нам необходимо хорошенько разогреть графический процессор. Для этой цели воспользуемся программой FurMark (официальный сайт программы). Некоторые русскоязычные пользователи называют эту программу «Мохнатый бублик», скоро узнаете почему