Raffreddamento a liquido: tutto ciò che devi sapere

I sistemi di raffreddamento a liquido sono sempre più una richiesta non solo per gli appassionati di giocatori, ma anche per gli utenti meno esperti e gli appassionati di modding. Nonostante siano considerati più decorativi di un dissipatore di calore, questi sono generalmente sistemi di raffreddamento molto migliori rispetto ai dissipatori di calore.

In questo articolo vedremo tutto ciò che devi sapere su questo componente PC. Forse ti convinciamo che averne uno offre buoni vantaggi nel caso in cui abbiamo un computer potente.

Che cos'è il raffreddamento a liquido e come funziona

Sapremo tutti o abbiamo mai visto il nostro dispositivo di raffreddamento della CPU, un blocco di alluminio con una ventola in cima. Bene come questo, un sistema di raffreddamento a liquido serve a rimuovere il calore dal processore, e non solo da questo, ma anche da altri hardware come la scheda grafica, RAM o VRM.

Intendiamoci, la base operativa è abbastanza diversa da un dissipatore d'aria. Questi sistemi sono costituiti da un circuito chiuso di acqua distillata o qualsiasi altro liquido che può essere utilizzato. Questo liquido rimane in continuo movimento grazie a una pompa o un serbatoio dotato di una pompa in modo che attraversi i diversi blocchi installati sull'hardware da refrigerare. A sua volta, il liquido caldo passa attraverso quello che è essenzialmente un dissipatore di calore a forma di radiatore, più o meno grande, dotato di ventole. In questo modo, il liquido si raffredda di nuovo, ripetendo il ciclo indefinitamente mentre la nostra attrezzatura è in funzione.

Proprio come in un dissipatore di calore, il sistema di raffreddamento a liquido si basa su due principi di termodinamica per funzionare e un terzo della meccanica dei fluidi.

• Conduzione: la conduzione è il fenomeno con cui un corpo solido più caldo passa il suo calore a uno più freddo che è in contatto con esso. Ciò si verifica tra il blocco di raffreddamento o il blocco di raffreddamento e la CPU, l'IHS del processore passa il calore al blocco attraverso il quale il fluido passerà quindi al raffreddamento. Convezione: la convezione è un altro fenomeno di trasferimento di calore che si verifica solo in fluidi, acqua, aria o vapore. In questo caso, la convezione agisce sull'acqua in movimento nel circuito. Da un lato, il blocco CPU trasferisce il calore al fluido, aumentandone la temperatura, e dall'altro lato, il radiatore rimuove questo calore attraverso i suoi canali e le alette immerse in un flusso d'aria generato dalle ventole. Flusso laminare: i fluidi hanno due tipi di regime di movimento, laminare e turbolento. In questo caso si intende sempre che il flusso sia laminare, più ordinato e che sia in grado di assorbire più calore per convezione.

Misure e magnitudini

Dopo i fondamenti dell'operazione, è conveniente sapere quali sono le dimensioni che dovremmo sapere sui componenti del raffreddamento a liquido. Come per i fan o i dissipatori di calore, ci saranno componenti sempre più buoni.

• Rumore: la pompa è un elemento che ha un motore, quindi genererà anche rumore durante il funzionamento. Si misura in dBA. RPM: come i fan, una pompa avrà le sue rivoluzioni al minuto. Inoltre, hanno sempre il controllo PWM o analogico. Flusso: il flusso del fluido viene misurato in L / h (litri all'ora), maggiore è questo, maggiore sarà la capacità di raffreddamento del sistema. Pressione: la pressione è la forza esercitata dal liquido sulle pareti dei tubi e sui componenti di dissipazione. Si misura in bar (bar) Altezza di pompaggio: nei sistemi personalizzati un parametro importante della pompa sarà l'altezza massima alla quale il fluido può essere pompato. In questo modo possiamo assemblare il sistema e garantire che il liquido raggiunga le aree più alte Area e formato del radiatore: la capacità di raffreddamento di un radiatore è determinata dalla massima area coperta, sia in spessore che in lunghezza e larghezza. Si misura in m ² e, meglio è, ovviamente. Conducibilità: tutti i componenti, siano essi fluidi o blocchi, hanno connettività termica, che è la loro capacità di trasportare calore senza resistenza. Si misura in W / m * K (Watt per metro Kelvin). L'idea è che questa conducibilità sia la più alta possibile in ogni elemento. Parametri tipici dei ventilatori: tra i parametri tipici dei ventilatori abbiamo la sua pressione statica, misurata in mmH2O e il suo flusso d'aria, misurato in FCM. Abbiamo tutte queste informazioni nell'articolo dei fan: tutto ciò che devi sapere.

Tipi di raffreddamento a liquido

Nel mercato possiamo trovare principalmente due tipi di raffreddamento a liquido, sistemi all-in-one e sistemi personalizzati.

I sistemi All-in-one o AIO sono fondamentalmente circuiti che sono già completamente assemblati dal produttore con tutto il necessario per l'installazione e il funzionamento. In generale, sono molto più economici di quelli che vedremo, anche se saranno in grado di raffreddare il processore solo grazie a un singolo blocco con una pompa integrata, un radiatore e i suoi tubi installati in modo fisso e il fluido già introdotto.

Il secondo tipo di refrigerazione a liquido è quello personalizzato o personalizzato, che scartando capiremo che dovremo assemblare noi stessi pezzo per pezzo. In essi, i componenti vengono tutti separatamente e nella quantità che abbiamo ordinato. Ad esempio 3 metri di tubo, due blocchi freddi, un serbatoio, due radiatori, ecc. In questo modo il circuito si adatta perfettamente al nostro telaio, con i componenti che vogliamo raffreddare e con il design che riteniamo appropriato. Questi sistemi personalizzati dispongono di blocchi per raffreddare anche memorie RAM o dischi rigidi VRM.

C'è ancora un terzo metodo di raffreddamento a liquido che è l' immersione. Qui ciò che viene fatto è immergere tutti i componenti elettronici all'interno di un contenitore con un fluido che non conduce l'elettricità. Questi fluidi sono generalmente oli, che non hanno conducibilità elettrica. In essi, un sistema di pompaggio mantiene il liquido in movimento in modo che la convezione sia più efficace.

Componenti del raffreddamento a liquido

Diamo un'occhiata più da vicino ai diversi componenti coinvolti nel raffreddamento a liquido. In generale, tutti i sistemi sono basati sugli stessi componenti, sebbene possiamo vedere alcune varianti o un numero maggiore di alcuni di essi.

Liquido di raffreddamento

Il fluido di raffreddamento è l'elemento responsabile del trasporto dell'energia termica dai componenti al radiatore. Normalmente un fluido con buona conduttività e media viscosità dovrebbe essere usato per evitare flussi turbolenti. Il produttore più illustre di fluidi di raffreddamento è Mayhems, che ha una vasta gamma di liquidi per la refrigerazione personalizzata, sebbene fornisca anche altre marche come Corsair con il suo Hydro X.

I fluidi più comunemente usati sono normalmente derivati ​​dal glicole etilenico o semplicemente glicole. Questo è un composto chimico organico a base di ossido di etilene, quindi è sicuramente tossico. Si presenta con una viscosità superiore rispetto all'acqua, essendo incolore e inodore, motivo per cui vengono normalmente aggiunti additivi coloranti per aiutare a differenziarlo dall'acqua. Questo composto viene miscelato con acqua distillata o altri integratori per formare la miscela e avere un punto di ebollizione di 197 ⁰C lo rende ideale per il liquido di raffreddamento, l'auto o questi sistemi che vediamo.

Tuttavia, nei sistemi all-in-one, il fluido normalmente utilizzato è acqua distillata o acqua pura, che ha buone prestazioni termiche e non è elettricamente conduttiva.

Pompa e serbatoio

La pompa è l'elemento che fa muovere il liquido in tutto il circuito, se non fosse possibile trasportare calore dai componenti elettronici al radiatore. Nei sistemi all-in-one questa pompa si trova normalmente direttamente nel blocco freddo, al fine di semplificare il circuito e ottimizzare lo spazio occupato. In questi sistemi, cambiare il fluido è un po 'più complicato poiché dobbiamo purificare bene il sistema in modo che non vi sia aria all'interno che peggiori la circolazione.

D'altra parte, nei sistemi personalizzati alleviano questo problema di spurgo del sistema per mezzo di un serbatoio che integra la pompa. Diciamo che è come il vaso di espansione delle auto, un elemento che contiene una grande quantità di fluido a pressione ambiente dove cade dall'alto e dal basso, una pompa lo mette di nuovo in moto. Ciò impedisce anche al circuito di aumentare di pressione a causa dell'espansione del fluido dovuta alla temperatura.

Sul mercato abbiamo fondamentalmente due tipi di pompe per la refrigerazione: la D5 e la DDC con diverse varianti. Le pompe D5 sono generalmente più grandi, sebbene il sistema di rotazione del motore sia sostanzialmente lo stesso su entrambi. Un motore con l'asse appoggiato sulla base dove ruota, che ha i magneti che sono costretti a ruotare dagli avvolgimenti o dalle bobine posizionati in una camera indipendente in modo da non bagnarsi.

Essendo più grande, il D5 ha più flusso e volume più basso, sebbene la pressione del fluido sia più bassa. Queste pompe sono generalmente utilizzate in serbatoi di sistema personalizzati. Al contrario, i DDC con pompe più piccole e compatte che spostano il fluido a una pressione più elevata. I DDC vengono generalmente utilizzati per i sistemi all-in-one integrati nel blocco freddo.

Cold Blocks

I blocchi freddi o le piastre di raffreddamento sono gli elementi che vengono installati direttamente sui componenti elettronici che devono essere raffreddati. Questi blocchi possono avere forme e design molto diversi, anche se è costante che siano realizzati in rame o alluminio. Sono i due metalli più utilizzati, il primo con una conduttività compresa tra 372 e 385 W / mK a seconda della sua purezza, e il secondo con 237 W / mK. Ovviamente, maggiore è la conduttività, migliore sarà la scelta, quindi è evidente che il rame è la migliore opzione in lunghezza, poiché è superato solo dall'argento e dai composti più costosi da produrre.

Questi blocchi hanno una solida base che entra in contatto con IHS della CPU o GPU, mentre internamente, un gran numero di canali passa il liquido attraverso il metallo per raccogliere il calore. I blocchi di sistemi all-in-one sono in qualche modo più complessi, poiché integrano la pompa lì. Inoltre, alcuni di essi hanno anche alette e ventole per rimuovere parte del calore già direttamente dalla base stessa, alleviando così il lavoro che il radiatore deve fare.

La cosa buona è che i produttori mettono a disposizione degli utenti blocchi compatibili con la memoria RAM, con i VRM delle schede madri, ad esempio la formula Asus Maximus XI, o per unità di archiviazione SSD o HDD. Le possibilità sono enormi.

Pasta termica

Ma ovviamente, tra la CPU e il blocco deve esserci un componente che migliora il trasferimento di calore, e questa sarà la pasta termica. Il suo funzionamento, l'applicazione e le caratteristiche saranno esattamente le stesse dei normali dissipatori di calore, migliorando il contatto tra il blocco e la CPU.

radiatore

Il radiatore o lo scambiatore è il componente responsabile dell'invio del calore che trasporta il liquido nell'ambiente. Il suo funzionamento è esattamente uguale a qualsiasi altro radiatore per auto o aria condizionata, è una grande superficie sempre costruita in alluminio dotata di un gran numero di canali attraverso i quali circola acqua calda sotto forma di una serpentina. A loro volta, questi canali sono collegati tra loro da un sistema molto denso di sottili alette in alluminio che distribuiscono il calore su tutta la superficie.

Un radiatore non può funzionare correttamente senza un sistema di ventilazione forzata, quindi i ventilatori sono installati sulla sua superficie per generare una corrente d'aria perpendicolare alle alette che raccolgono calore attraverso la convezione. In sostanza, due radiatori di convezione acqua-metallo-aria sono coinvolti in un radiatore.

I radiatori utilizzati nei sistemi di raffreddamento a liquido per PC hanno quasi sempre dimensioni standard, con una larghezza di 120 o 140 mm e lunghezze diverse a seconda del numero di ventole che si adatteranno. Può essere 120, 140, 240, 280, 360 o 420 mm per 1, 2 o 3 ventilatori da 120 mm o 140 mm. Allo stesso modo, gli all-in-one hanno uno spessore standard di 25-27 mm, mentre nei sistemi personalizzati abbiamo blocchi che superano anche i 60 mm per configurazioni estreme.

fan

I ventilatori hanno il compito di fornire la corrente d'aria necessaria per raffreddare il fluido che attraversa il radiatore. Per loro, abbiamo già un articolo in cui spieghiamo in modo molto dettagliato come funziona. Qui, ciò che dobbiamo rispettare sono le sue dimensioni, poiché troviamo quelle di 140 mm e quelle di 120 mm.

A seconda della capacità del nostro telaio e del radiatore, monteremo l'uno o l'altro. Naturalmente tutti i sistemi AIO includono già quelli necessari, ma possiamo ancora fare una configurazione aggiuntiva chiamata Push and Pull. Ciò consiste nel posizionare i ventilatori su entrambi i lati del radiatore, alcuni spingeranno l'aria verso di esso e altri lo raccoglieranno ed espelleranno con maggiore velocità. In realtà non raddoppia il flusso, anche se per radiatori spessi potrebbe valere la pena farlo.

tubi

La parte importante di un sistema di raffreddamento a liquido saranno i tubi, come potremmo ottenere il fluido da un luogo all'altro senza di loro? I tubi, come altri componenti, di solito hanno una sezione standard di 10 mm (3/8 di pollice) o 13 mm (1/2 di pollice) per tubi flessibili e 10 o 14 mm per tubi rigidi.

Nel caso dei sistemi AIO, non dovremmo preoccuparci eccessivamente di essi, poiché sono lunghi tra 40 e 70 cm e vengono completamente assemblati nel sistema. Questi sono quasi sempre fatti di gomma e ricoperti di tessuto o rete di nylon per rinforzarli. Ciò consentirà loro di essere maneggiati in sicurezza senza piegare o dividere.

Qualcosa di diverso sono quelli dei sistemi personalizzati, poiché per cominciare dovremo acquistarli separatamente e con la sezione interna ed esterna compatibile con il resto degli elementi di giunzione. Abbiamo da un lato i tubi flessibili, che di solito sono realizzati in polivinilcloruro (PVC). Se il vantaggio è che sono flessibili e facili da installare, poiché si adattano abbastanza bene alla situazione dell'hardware, anche se attenzione, perché si piegano molto facilmente. D'altra parte, abbiamo tubi rigidi anche costruiti in PVC o polimetilmetacrilato, un composto termoplastico che dovremo riscaldare per dargli la forma corretta. Con quest'ultimo, il risultato delle assemblee è spettacolare.

Raccordi ed elementi di collegamento

E, ultimo ma non meno importante, abbiamo gli elementi di unione che vengono utilizzati solo per i sistemi personalizzati. Gli AIO sono già forniti con tutto ciò che è installato e le articolazioni sono generalmente realizzate a pressione o con manicotti che non possono essere rimossi.

Invece, per montare l'altro sistema avremo bisogno dei raccordi, o dei sindacati sotto forma di gomiti, maniche o divisori per unire i pezzi di cui avevamo bisogno. Questi elementi di giunzione sono normalmente realizzati in ottone, una lega di rame e zinco resistente all'acqua e buona resistenza alla corrosione. Possiamo anche trovarli direttamente in alluminio o rame e, se sono di estrema qualità, in acciaio inossidabile.

Sistema di illuminazione RGB

E, naturalmente, in un sistema di raffreddamento a liquido la presenza dell'illuminazione RGB deve essere una priorità, dal momento che il nostro PC è spettacolare. Infatti, sempre più sistemi includono ventole RGB e anche LED sul blocco pompa. E non parliamo di quelli personalizzati, ad esempio il Corsair Hydro X, che ha RGB in tutti i suoi blocchi di raffreddamento, nel serbatoio e nelle ventole.

La maggior parte sono direttamente gestibili da software o sono altrimenti compatibili con le tecnologie di illuminazione della scheda madre, ad esempio Asus AURA Sync, MSI Mystic Light, Gigabyte RGB Fusion o ASRock Polychrome.

Installazione di un raffreddamento a liquido

Nel caso di questi sistemi, la decisione non è semplice come quella dei pozzi d'aria, poiché più fattori influenzano il tipo di presa a cui sono destinati. In ogni caso, i passaggi da eseguire sono diversi se si tratta di un AIO o di un sistema personalizzato.

AIO

In all-in-one, il compito sarà abbastanza semplice, poiché il sistema viene completamente assemblato dalla fabbrica e dobbiamo solo garantire la compatibilità con il luogo previsto. Questi sono i fattori da considerare:

• Presa CPU: Ovviamente abbiamo bisogno di un blocco compatibile con le nostre apparecchiature, anche se praticamente offrono tutta la gamma di supporto, per AMD e Intel. Solitamente i Threadripper sono di solito esclusi dai sistemi più economici, se ne abbiamo uno, dobbiamo attenerci alle sue specifiche. Compatibilità del telaio: avendo un dissipatore di calore, abbiamo bisogno di spazio sufficiente sul telaio per metterlo. Qui è importante vedere se supporta tale montaggio. Cosa devono essere normalmente 240 o 360 mm con uno spessore minimo di 50 mm essendo ventilatore + radiatore

E la verità è che un po 'di più, se non altro, per vedere se la nostra scheda ha le intestazioni di illuminazione per collegare i fan.

Refrigerazione personalizzata

Questa è già un'altra questione, perché dobbiamo assemblare completamente il sistema. Per quanto riguarda i suddetti AIO, siamo esattamente nelle stesse condizioni, anche se ovviamente dobbiamo occuparci della compatibilità con altri componenti. Esistono blocchi di freddo per diverse GPU, ad esempio Nvidia RTX, GTX ecc. e uno di questi sistemi assicurativi che implementeremo anche nel nostro. Sarà molto importante sapere se il sistema in questione ha blocchi compatibili con la nostra GPU. Per i modelli di riferimento sono quasi sempre disponibili, ma per le schede grafiche assemblate dai marchi è più complicato.

Un altro fattore importante sarà la scelta del telaio, perché non tutti consentono l'installazione di serbatoi di pompaggio. Allo stesso modo, i tubi flessibili sono più facili da installare e più versatili, ma i tubi rigidi danno un aspetto spettacolare.

Infine, dobbiamo studiare il modo in cui progetteremo il circuito e ci sono diversi modi che possono essere considerati standard:

Pompaggio di acqua fredda:

Personalmente è quello che ci piace di più. Lo schema circuitale da utilizzare sarà Pompa -> CPU + blocco GPU -> Radiatore -> Serbatoio -> Pompa. In questo modo l'acqua raggiunge il serbatoio il più freddo possibile dopo aver attraversato il radiatore per impedirne l'appannamento se è trasparente e RGB. Inoltre, attraversa i blocchi con una pressione maggiore, quindi la sua efficacia sarà migliore.

Pompaggio di acqua calda:

Questo sistema ha una pompa -> Radiatore -> CPU + blocco GPU -> Serbatoio -> Anello pompa. La cosa positiva è che parte del calore è dissipativa nel serbatoio stesso, ma la cosa brutta è che quando passa attraverso il circuito del radiatore perde pressione. Inoltre, il calore appannerà il serbatoio e se sono ad alte temperature potremmo essere nei guai.

Sistema a doppio stadio:

In questa configurazione introduciamo un secondo radiatore nel circuito, qualunque sia la configurazione scelta. Questo può essere posizionato tra i blocchi CPU e GPU o essere consecutivo con il primo radiatore.

manutenzione

Questi sistemi richiedono in linea di principio la stessa manutenzione degli altri componenti. Anche se viene aggiunto un fattore importante come il liquido, che inevitabilmente porta via AIO o Custom.

Nel primo caso, si tratta di un sistema totalmente chiuso, quindi in linea di principio dovrebbe rimanere invariato, ma in alcuni sistemi potrebbe essere necessario riempirlo dopo alcuni anni, 1, 2 o 3. Lo noteremo a causa di un aumento delle temperature nella componenti da raffreddare o rumorosità nella pompa.

Nei sistemi personalizzati, il fluido deve essere sostituito più frequentemente, 1 o 2 anni.

Vantaggi e svantaggi dei sistemi di raffreddamento a liquido

Per finire, vediamo quali sono i vantaggi e gli svantaggi che questi sistemi di raffreddamento ci offrono rispetto ai tradizionali dissipatori d'aria.

vantaggi:

• Sistema più efficiente per i componenti di raffreddamento. Orientato a configurazioni con capacità di overclocking e componenti ad alte prestazioni. Più ordinato e con meno spazio occupato sulla scheda. Avendo le ventole fuori dalla scheda, i componenti si sporcano meno. È possibile raffreddare non solo CPU, ma anche GPU e anche dischi rigidi, VRM e RAM se la scheda è compatibile Installazione semplice per AIOM Migliore estetica e capacità di personalizzazione Completamente adattabile alle esigenze dell'utente

svantaggi:

• Sono più costosi dei dissipatori di calore Abbiamo bisogno di un telaio compatibile L'introduzione di liquidi attiva il rischio di perdite

Conclusione e guida al miglior raffreddamento a liquido

Riteniamo di non aver lasciato nulla alle spalle di questo argomento, dal momento che abbiamo visto in profondità tutti gli elementi che compongono i sistemi di refrigerazione, nonché i loro principi operativi. Vi lasciamo ora con la nostra guida ai migliori liquidi che possiamo trovare sul mercato.

Guida ai migliori dissipatori di calore, ventole e raffreddamento a liquido per PC

Hai mai usato la refrigerazione a liquido? Pensi che ne valga la pena? AIO o personalizzato?