Холодок- cтанция

Воздушные кулеры, дополненные элементом Пельтье, легко устанавливаются, не нуждаясь в корпусах специальной конструкции. Однако для них требуется либо дополнительный блок питания, либо БП компьютера должен иметь такую мощность, чтобы ее хватило и на немалые аппетиты термоэлектрического охладителя.

Системы охлаждения, использующие элемент Пельтье, выпускаются разными фирмами. В качестве примера завершенной конструкции можно привести протестированную нами систему SubZero 4G, которую совместно разработали фирмы Thermaltake и ActiveCool.

К недостаткам элементов Пельтье, прежде всего, следует отнести низкий КПД и высокое энергопотребление. Все тепло попадает внутрь корпуса, поэтому требуются дополнительные меры для его вентиляции. Надежность элементов Пельтье тоже не очень высока. Сама пластинка обладает очень плохой теплопроводностью. Если термоэлектрический модуль по каким-то причинам выйдет из строя, то элемент Пельтье сразу же превращается в керамический теплоизолятор, и процессор, если не принято мер автоматического отключения, скорее всего сгорит. Кроме того, при установке модули Пельтье требуют применения специальных герметизирующих прокладок, так как их холодная сторона при простоях в работе процессора способна конденсировать влагу из окружающего воздуха.

Азотное и углекислотное охлаждение

Что представляет собой система охлаждения, хладагентом в которой служит жидкий азот? Да ничего особенного — основание, выполненное из металла или другого материала с высоким коэффициентом теплопроводности, и припаянную к основанию чашку, в которую наливается жидкий азот. Дальше в дело вступают законы физики, и тепло от более горячего тела (процессора) передается к охлажденной азотом меди. Конечно, это простейший случай, однако он же и самый показательный. Изготовить основание нетрудно, но это, пожалуй, единственная простая операция во всем процессе создания азотной системы охлаждения. Затем начинаются проблемы. Проблема первая — где взять чашку. Конечно, можно и обычным металлическим стаканом обойтись (зарубежные оверклокеры в основном так и делают, им азота не жалко), но потери в этом случае превысят все разумные пределы. Колба от термоса подошла бы, но вот как соединить ее с основанием, не нарушив целостности и при этом обеспечив низкое тепловое сопротивление соединения?

При всем этом сосуд должен быть еще и не очень большим, чтобы влезть в корпус, пусть даже специально модифицированный, а в сосуд небольшого объема придется часто подливать азот. Кроме того, сосуд не должен быть тяжелым, иначе лапки сокета могут сломаться. Кстати, попутно выплывает и еще одна серьезная проблема. Как известно, пластмасса с понижением температуры теряет эластичность. При температуре жидкого азота (около –196 °С) материал, из которого выполнен сокет, настолько хрупок, что вряд ли выдержит даже очень малый вес. Так что придется думать над системой крепления, причем в идеале никак не завязанной на материнскую плату.

Кстати, свои свойства при криотемпературах меняет не только пластмасса, но и полупроводниковые материалы, из которых изготавливается процессор. Конечно, температура в –196 °С для него вряд ли будет достижима (разница между температурой азота и корпуса процессора всегда будет ощутимой, процессор-то постоянно подогревается), однако, если вы сначала установите систему охлаждения и лишь затем запустите компьютер, я не могу дать гарантию, что процессор поведет себя адекватно.

Понятно, что при такой температуре влага из воздуха тотчас же выпадет в осадок, и бороться с этим в данном случае бесполезно. Единственный доступный способ — герметизация процессора и прилегающих частей материнской платы с помощью лаков и герметиков. Тоже трудоемко, но выполнимо. Правда, над системой удаления воды и льда из корпуса все равно надо подумать.

Хранить жидкий азот надо в специальных термосах, называемых сосудами Дьюара, стоимостью примерно 300 долларов штука (трудно, но можно найти бывшие в употреблении, что дешевле). Их понадобится как минимум три — один действующий, два на заправке.

Теперь давайте посчитаем, сколько азота нужно для питания системы. Для простоты расчета примем, что приток тепла из окружающей среды равен нулю (конечно же, так не бывает, на практике вы столкнетесь со значительными потерями хладагента). Для нейтрализации одного ватта тепла, рассеиваемого процессором, потребуется 18 г азота в час, следовательно, средний 50-ваттный Athlon съест за час 900 г (1,125 л) азота. Так что, включая компьютер на шесть часов в сутки, вы будете тратить почти семь литров азота. Это, повторяю, идеализированный минимум, который для получения реалистичного результата надо умножить в лучшем случае на полтора, а то и на два, три и даже пять, если колба плохо изолирована. Литр жидкого азота можно купить (про поиск каналов покупки я умолчу — это отдельная проблема) примерно за 7 рублей. Значит, даже в идеальном случае азотная система обойдется вам в 50 рублей в день, а на практике эта сумма будет существенно больше — около сотни рублей, плюс транспортные расходы, плюс время на привоз-отвоз сосудов Дьюара (за которые, не забудьте, мы уже отдали тысячу долларов). Вы готовы пойти на такие траты?

Вот и выходит, что азотная система — удел больших организаций и тестовых лабораторий, и держать ее дома — верх расточительности. Кстати, мы как раз и являемся тестовой лабораторией и, надеюсь, в ближайшее время сможем собрать такую систему, в чем непременно отчитаемся.

Однако азот не единственное вещество, которое можно использовать для экстремального охлаждения процессоров. Существует еще одно, весьма бюджетное решение, которое позволяет даже в самых что ни на есть домашних условиях достигать очень низких температур. И вы его не раз видели, например когда покупали в палатке мороженое.
Сухой лед представляет собой двуокись углерода, или углекислый газ, охлажденный до –78 °С и не имеющий при атмосферном давлении жидкой фазы, то есть переходящий из газообразного сразу в твердое, сублимированное состояние. Теплота парообразования (называемая в этом случае теплотой сублимации) у двуокиси углерода существенно выше, чем у жидкого азота, и на один ватт тепловой мощности уйдет лишь 11 г углекислоты.

Но главный плюс углекислотной системы охлаждения не в этом. Она гораздо дешевле и проще как в эксплуатации, так и в сборке. Углекислоту легче найти (достаточно договориться с мороженщицей из ближайшего ларька) или купить. Мороки с изоляцией колбы тоже меньше, так как теплопритоки прямо пропорциональны разности температур между окружающей средой и хладагентом. Впрочем, колба уже не обязательна — металлический стакан, обмотанный войлоком, вполне пойдет. Для хранения углекислоты сосуды Дьюара не нужны, хотя, конечно, что-то теплоизолированное крайне желательно.

Принципиальной же для эффективности разгона разницы между –78 и –196 градусами нет, и, если процессор разогнался до какой-то частоты при температуре сухого льда, то вряд ли он разгонится еще больше при температуре жидкого азота.

Да, жидкий азот отдает тепло куда более равномерно, чем большой твердый кусок льда, который соприкасается со стенками на небольшой площади, но эту проблему можно решить, раскрошив куски в ступе и высыпав в стакан. Производится и специальный гранулированный сухой лед, который не надо толочь. Остается, правда, проблема конденсата, но она, как я уже говорил, решается герметизацией.