Охлаждение мини-ПК это отдельная и большая тема. А охлаждение игровых миников — это серьезная проблема!
В наших конструкциях мы стараемся использовать доступные, эффективные и компактные решения, представленные на рынке. К сожалению, их не так много как хотелось бы, а те что имеются, обладают теми или иными недостатками.
А что если попробовать сделать кулер мечты своими руками? Нужны ли для этого высокие технологии или можно обойтись доступными решениями? Сколько это будет стоить?
Мы решили попробовать ответить на эти вопросы в меру наших способностей и возможностей. Подробнее смотрите в ролике.
Тех кто досмотрит до конца ждет приятный сюрприз! В конце ролика будут условия предновогоднего розыгрыша призов среди подписчиков нашего канала. Так что смотрите и обязательно подписывайтесь!
Введение
Компактные игровые компьютеры, которые мы создаем в нашей лаборатории требуют особого внимания к системе охлаждения.
Малый объем внутреннего пространства приводит к тому, что воздух внутри корпуса быстро нагревается горячим процессором. Возникают две задачи охлаждения.
Первая — отвести тепло от процессора, и вторая — вывести нагретый воздух за пределы корпуса.
В больших корпусах эти задачи обычно решаются отдельными системами, а вот в маленьких, для экономии места, нам приходится эти функции совмещать в одном устройстве, создавая контролируемые воздушные потоки. При этом холодный воздух забирается снаружи корпуса, подается на кулер процессора и уже нагретый выводится за пределы корпуса, одновременно создавая тягу для оттока тепла от остальных элементов.
Задачу нам помогают решить две модели кулеров, которые мы выбрали по соотношению цена-качество.
Прежде всего это кулер-турбина «Металфиш» Z22. Толщиной 22 миллиметра. Кулер выпускается в двух вариантах: цельнолитой алюминиевый с рассеиваемой мощностью до 65 Вт и на тепловых трубках с медным радиатором, который справляется с 90 Ваттами.
Основное достоинство этой модели — полностью управляемый воздушный поток. Сверху происходит забор воздуха, который далее отводится лишь в одном направлении, и может быть легко выведен наружу.
Вес кулера составляет внушительные 220 грамм.
Кулер хорош всем и даже его цену (около 1,5 тысяч) нельзя назвать чрезмерной. Но, иногда хочется и дешевле и компактнее. А еще, турбинка может показаться чуть шумноватой.
И тут на выручку приходит еще одно универсальное решение. Вот такой кулер продается под различными брендами и стоит в 3 раза дешевле Металфиша.
Толщина кулера составляет всего 16 миллиметров, а вес около 90 трамм.
Использование такого кулера требует дополнительных усилий по организации воздушного потока. Так, холодный воздух снаружи желательно подвести прямо к крыльчатке вентилятора, используя подходящий воздуховод. Обычно мы печатаем его на 3D-принтере сразу вместе с корпусом. Кроме того боковины вентилятора не должны закрываться какими либо элементами, например шлейфами. Иначе горячий воздух может снова попадать на вход вентилятора.
С этими оговорками и тот и другой вариант кулера вполне справляются со своими задачами. По качеству охлаждения нас больше устраивает Металфиш, а по цене и толщине — вариант номер 2. Вот именно отсюда появилось желание создать компромиссное решение — с полным контролем воздушных потоков как у Металфиша, но толщиной 16...17 миллиметров и чуть дешевле по цене.
Идея и используемые детали
Для реализации идеи мы решили использовать готовый алюминиевый радиатор с Алиэкспресс размерами 90 на 90 и толщиной 16 миллиметров.
Для того, чтобы беспечить необходимый подъем радиатора над уровнем деталей платы решено было использовать медную подошву толщиной 2 мм.
А вот для отвода тепла мы решили использовать две компактные 30-миллиметровые турбинки, заглубив их на высоту ребер радиатора.
Турбинки не содержат в себе регулятор оборотов, поэтому для этих целей мы используем наш адаптер, о котором мы рассказывали некоторое время назад.
Как срезать пластины
Первая трудность, с которой пришлось столкнуться — как удалить пластины с места установки радиаторов.
Самый простой вариант, который пришел в голову — установить радиатор в промышленный фрезерный станок и аккуратно сделать это концевой фрезой. Но от этого варианта было решено отказаться, чтобы не получить массу упреков в недоступности использованной технологии.
Тогда мы решили попробовать рассверлить пластины у основания,использовав медную пластину как направляющую для сверла, а затем выломать ослабленные пластины.
Но, на практике все оказалось еще проще! Медная пластина не нужна. Достаточно направлять сверло под небольшим углом к основанию радиатора, чтобы оно шло параллельно его плоскости.
То есть все, что нужно, это дрель или шуруповерт, поскольку работать следует на низких оборотах во избежании увязания сверла в алюминии, который имеет достаточно низкую температуру плавления.
Сверло имеет диаметр 2,5 мм.
При выполнении этой операции лучше защитить плоскость радиатора хотя бы скотчем, во избежании появления на ней царапин от стружки.
Дальше необходимо прорезать удаляемые пластины до основания. Для этих целей используем небольшой отрезной круг, углубляя прорезь в несколько проходов.
В конце, выламываем пластины расшатывая их небольшими узкогубцами.
Получилось довольно грубо.
Довести поверхность до приемлемого состояния и убрать заусенцы можно либо при помощи точильного камня либо при помощи алмазной фрезы.
Камнем можно выполнить площадные работы, а фрезой провести тонкую шлифовку и выравнивание отдельных пластин.
На финише производим зачистку поверхности при помощи шкурки. Трехсотое зерно будет в самый раз.
Остатки алюминиевой пыли смахиваем кисточкой, после чего заготовку можно промыть под проточной водой и хорошенько высушить феном.
Примерка
Пробуем примерить по месту все детали конструкции.
Турбинки размещаются нормально.
Подошва теплосъемника будет крепится по центру конструкции четырьмя винтами М3 с потайными головками.
Разметка подошвы
По углам радиатора на расстоянии 75 миллиметров высверливаются отверстия под крепления к материнской плате. Вокруг них пластины удаляются тем же способом, что и ранее. Только отрезать их кругом не получится. Для этих целей можно использовать сверло или как сделали мы - тонкую алмазную фрезу.
Кстати, на Али комплект пружинных креплений радиатора стоит около 400 рублей. Дешевле будет купить набор в одном из сетевых компьютеных магазинов.
Размечаем отверстия под подошву. Засверливаем отверстия сверлом на 2,5, на котором установлен ограничитель из изоленты.
В отверстиях нарезаем резьбу метчиком M3.
Отверстия в подошве зенкуем сверлом M6, для того, чтобы утопить винты крепления подошвы. Иначе они будут мешать установке кулера на сокет.
Для устранения микроцарапин основание радиатора и медную подошву отполируем с использованием пасты ГОИ.
Окончательная сборка
Все готово для окончательной сборки нашей конструкции.
Прежде всего, крепим турбинки при помощи винтов М2,5.
Теперь устанавливаем медную подошву.
Предварительно на основание радиатора наносим термопасту и размазываем ее тонким слоем. Термопасту использовали ту, которая была под руками. А под руками оказалось не очень эффективная HY-610. Посмотрим, что удасться выжать из нее.
Вообще это не очень хорошо — отводить тепло через два слоя термопасты, но для эксперимента оставим пока такой вариант.
Сам теплосъемник крепим при помощи 4-х винтов M3. Винты короткие, общей высотой 5 мм. В продаже таких коротких мы не нашли, поэтому отрезали от винтов большей длинны.
Пружинные крепления пропускаются в отверстия по углам радиатора и фиксируются стопорными шайбами Star Lock. Чтобы их снять с покупного изделия пришлось немного повозиться, аккуратно отгибая лепестки тонким ножом. Но, шайбы выдержали! Ни одна не сломалась!
После удаления излишков термопасты и сращивания проводов турбинок получилась вот такая конструкция. Дадим ей название — LeanCool. Ее вес составляет примерно 150 грамм. Это значит, что в нем больше алюминия, чем в китайской модели, что очень хорошо, хотя до Металфиша конечно не дотягиваем.
Тестирование
Тестовый стенд был собран на основе хорошо известной нам промышленной платы DFI SD106-Q170, в которую мы установили процессор Intel Core i5 6500 с теплопакетом в 65 ватт. Как раз подходит для работы в маленьких корпусах.
В первую очередь, проведем тестирование недорогого кулера, с результатами которого будем сравнивать нашу разработку. В ходе тестирования будем использовать максимальные обороты кулера, чтобы регулировка не влияла на получаемый результат. В качестве термоинтерфейса будем использовать самую обычную термопасту КПТ-8. Естественно, более дорогая паста даст лучший результат.
Для тестирования используем утилиту OCCT, которая позволяет выжать из процессора все соки.
Запустим тест процессора и посмотрим на каком уровне температура стабилизируется.
Стабилизация наступила примерно спустя 5 минут теста. Температура кристалла составила 72...73 градуса. Очень неплохо для дешевого кулера и такой же термопасты. Запомним этот результат.
Устанавливаем в стенд кастомный кулер, запускаем и получаем первый сюрприз. На полных оборотах работа LeanCool сопровождается мощным шумом. Это действительно сюрприз, поскольку до установки кулеров громкость их работы была не слишком большой. Видимо играет роль турбулентность воздушного потока.
Запускаем тест и с тревогой, чего уж греха таить, наблюдаем за результатами.
Хорошая новость — температура стабилизировалась! А вот новость не очень хорошая — стабилизация произошла на отметке в 81...82 градуса. ТО есть результат примерно на 9 градусов хуже дешевого китайского кулера при гораздо большем уровне шума.
Доработка
Попробуем разобраться в причинах нашего фиаско.
В первую очередь, посмотрим насколько хорошо кулер прилегает к процессору.
Видно, что плотность термопасты различна в разных областях крышки процессора. Это значит, что поверхность медной подошвы нуждается в выравнивании.
Дальше снимаем саму подошву и изучаем ее прилегание к радиатору.
Видно, что и здесь контакт явно неравномерный.
Теперь сделелаем следующее. Удалим старую и неэффективную термопасту, заменив ее на что-то более приемлемое, а поверхности радиатора и термосъемника попробуем отшлифовать и притереть друг к другу.
Сначала шлифуем при помощи 2000-й нулевки поверхность радиатора. Это был длительный и кропотливый процесс. Показывать его целиком особого смысла нет.
Теперь осуществляем шлифовку-притирку медной подошвы, используя ту же шкурку.
Так же была выполнена и шлифовка обратной стороны.
В качестве промежуточной термопасты используем EverCool NanoDiamond. Она обладает достаточно высокой теплопроводностью (около 12) и при этом вполне доступной ценой.
Собираем и запускаем тест вновь.
Температура растет и спустя 5 минут стабилизируется на уровне примерно 78 градусов. Мы выиграли почти 4 градуса. А это почти победа!
Ну то есть до приемлемого результата еще далеко, но направления дальнейшего инжиниринга понятны:
Во-первых, нужно кардинально улучшить термоинтерфейс между радиатором и медным теплосъемником. Будем думать.
Во-вторых, надо будет заняться вопросами снижения уровня шума. Здесь тоже есть варианты.
А раз есть варианты, работа продолжается и впереди нас ждет LeanCool второй версии.
Видео: https://rutube.ru/video/db17440bdc575f3b461dbcbf9d91f469/
Наша группа ВК: https://vk.com/terrabyte