[85kimeruccio]

SISTEMA CON PIU RADIATORI

Come detto pocanzi, con l'evoluzione di un sistema, la potenza dei componenti da dissipare tramite l'acqua puo diventare molta. a questo punto un semplice radiatore piccolo puo essere restrittivo e allora si puo decidere di almpiare il sistema aggiungendo un radiatore o direttamente sostituendo codesto con un più grosso e prestante.
Aggiungere un radiatore, usarne due o tre magari piccoli, certe volte è inutile; poichè si occuperebbe spazio per "nulla". l'unica situazione che può essere presa in considerazione per l'uso di piu radiatori, è quella nel caso in cui ci sia veramente poco spazio per usare un raddiatore più grosso.
Nel caso si usino due o piu radiatori, vale il caso dei sistemi a piu pompe; cioe', calibrazione della potenza, dei flussi e delle portate, per rendere il sistema piu prestante.
Anche qua non c'è una regola fissa, ma tutto il sistema va studiato e modificato in base alle propie esigenze e sempre ai propi soldi.


COSTRUZIONE DELLA VASCA

In particolari casi le vasche prefabbricate o altri prodotti adattati nel nostro sistema possono non bastare, magari per problemi di spazio, allora il nostro spirito da modder verrà fuori..
La vasca possiamo costruirla, anche se non è un'impresa titanica, sarà lo stesso una cosa difficoltosa, poichè le altre vaske in commercio (appositamente studiate per noi) sono a tenuta stagna, e noi una volta costruita dovremmo CATEGORICAMENTE studiare un modo per rendere la vasca a tenuta stagna.
Le strade piu veloci e migliori sono quelle di studiare una vasca gia buona per questo scopo, magari con dei piccoli incastri per i lati o nella peggior parte dei casi la siliconatura degli spazi d'incastro.
è un lavoro molto lungo da fare poichè la vasca può essere sicura solo dopo svariati test (esterni dal case ovviamente, magari in una vasca da bagno con della carta per vedere meglio le perdite) di molte ore.
La costruzione di una vasca non ha regole fisse. solo la nostra anualità e la nostra fantasia possono essere dei limiti. i materiali da NON usare possono essere solo quelli che possono avere problemi e reazioni con il rame; percio l'alluminio in primis.
Vanno benissimo le vasche in plexiglass, ovviamente dimensionato alla pressione dell'aqua;
perciò almeno di 6mm, meglio 8-9mm.
Come possiamo vedere queste sono vaschette semplci da cui possiamo prendere spunto.
cercando nei vari siti (come questo forum) si possono trovare molte guide utili per la loro realizzazione.
Ci sono molte altre cose secondarie alla vasketta, ke sono icuramente molto utili nel caso volessimo raggiungere stadi di insonorizzazione molto elevati. possono esserci utili delle ventose sul fondo esterno per rendere più stabile la nostra vasca e per assorbire quelle piccole vibrazioni delle pompe, o magari puo essere utile l'uso di uno strato di neoprene magari sotto le pompe, direttamente all'interno della vasca per assorbire ulteriormente quelle vibrazioni delle nostre pompe.




INTEGRAZIONE DELL'IMPIANTO DEL PC

La cosa che la maggior parte di noi cerca in un impianto, è l'integrazione.
Un utente che possiede un big tower o magari vuole realizzare una waterstation esterna non ha di questi problemi poichè lo spazio a disposizione è molto, ma gli utenti che possiedono un htcp o magari un middle tower, dove lo spazio nn regna sovrano, avranno non pochi problemi.
Qua solo la nostra fantasia ci pone dei limiti, possiamo tagliare e modificare a nostro piacimento il nostro case per poter integrare nel migliore dei casi in nostro impianto.

Come possiamo vedere dalle foto molti utenti decidono di mettere il radiatore sul tetto per motivi prestazionali, ma molti altri non hanno spazio percio possono decidere di inserilo direttamente sotto i dischi fissi tra il frontale e la lamiera del case.
Il radiatore dovrebbe essere la cosa piu difficile da integrare date le sue dimensioni.
L'altra cosa che puo creare problemi nella nostra integrazione potrebbe essere la vasca.
moltissimi utenti (anzi quasi tutti) che integrano, la mettono sotto i dischi fissi, propio in quello spazio vuoto a destra della scheda madre. lì di spazio c'è n'è molto, percio non ci dovrebbero essere grossi problemi.
Nella vasca si mette la pompa, e via!!!
Molti ultimamente stanno passando all'esclusione della vasca studiando un sistema alternativo e nemmeno troppo complicato. percio lo spazio per integrarla diventa ancora meno, meglio!!!
Altra cosa, sono i tubi; li dipende dal nostro case, dalla nostra manualità e dalla nostra fantasia. Non è difficile, basta solo ragionare un attimo su quello che vogliamo fare e studiare
un percorso ben definito.
Concludo nel dire che, anche se con un sistema completo tutte le parti del nostro pc sono raffreddate, dobbiamo avere lo stesso un ricambio d'aria nel nostro case, poichè è possibile ke alcune parti particolari non si raffreddino abbastaza (mosfet o altri componenti minuscoli).




COLLEGAMENTO DEI COMPONENTI

Una volta che abbiamo pronti tutti i componenti dobbiamo collegarli tra loro tramite i tubi.
A seconda del tipo di sistema adottato e all'integrazione che dovremmo farne nel case dobbiamo prestare attenzione ad alcuni particolari. Si è visto che la lunghezza dei tubi non ha influenza
sulle prestazioni (in linea di massima) ma ciò che conta è evitare strozzature e curve troppo angolate (e magari sbalzi di altezza troppo elevati). Per strozzature si intende il tubo che in alcuni casi puo schiacciarsi (per motivi di varia natura) e quindi diminuire il flusso del liquido. Anche le curve con angolature molto strette possono diminuire la portata d'acqua e cosi compromettere un po le prestazioni. Quindi potremmo far fare ai nostri tubi percorsi magari piu lunghi piuttosto che curve angolate o articolate per raggiungere i componenti. E' buona norma anche utilizzare delle fascette Stringicavo (consigliate in plastica piuttosto che in ferro per evitare possibili danneggiamenti ai tubi) per assicurare meglio la tenuta del tubo sui raccordi dei vari componenti. Un ulteriore consiglio è quello di utilizzare delle molle attorno ai tubi per evitare appunto strozzature e deformazioni del tubo dovute a curve strette.
Il primo riempimento è quello più critico. Innanzi tutto riempiamo lentamente aiutandoci con un imbuto la vaschetta a pompa spenta (evitare di accendere la pompa senza liquido), poi accendiamola qualche secondo fino a che non entra tutta l’acqua nei tubi e nei vari accessori, poi spegniamo nuovamente e riempiamo ancora, riaccendiamo e, a pompa accesa, rabbocchiamo fino al livello desiderato. E’ bene non riempire fino all’orlo poiché l’acqua scaldandosi aumenta leggermente di volume e potrebbe forzare il coperchio o addirittura perdere, lasciamo quindi circa 15-25 mm dall’orlo della vaschetta.
Quando colleghiamo i tubi ai dispositivi preoccupiamoci di lasciare i raccordi in posizione laterale avendo cura di tenere il raccordo d’entrata in basso e quello di uscita in alto, questo ci permette di far uscire rapidamente e con facilità le bolle che restano nel WB e nel radiatore.
Se le bolle dovessero finire nella pompa sarà bene scuoterla sia da spenta che da accesa per farle fuoriuscire altrimenti potrebbe vibrare in modo anomalo facendo parecchio rumore.
E’ bene anche scuotere il radiatore poiché la presenza di bolle all’interno ne diminuisce le prestazioni.




LE PORTATE

Ecco le piattaforme del test:



Le pompe usate erano tre e di portate diverse: due hydor seltz (L25II e L35II) e una Sicce Idra.

I test sono stati fatti travasando l'acqua da un secchio all'altro, mettendo uno dei due secchi su una bilancia e misurando variazioni di peso pari a 4 litri:
in questo modo si sono allungati i tempi di test (quindi rendendo trascurabile l'errore di qualche centesimo di secondo nel premere il cronometro) ed si sono evitati i transitori (la fase in cui il liquido inizialmente accelera nei tubi) facendo partire la misurazione con la portata a regime.

In ogni test si sono usati tubi di mandata da 12mm, lungo 60cm dalla pompa all'impianto, e da 12mm, lungo 70cm dall'impianto al secchio di raccolta/misura.

Si è mantenenuta l'altezza del pelo libero dell'acqua dei due secchi mediamente alla stessa quota, in modo da prendere in considerazione solo la perdita di carico che si ha nell'impianto e non quella dovuta al salto tra ingresso ed uscita dell'impianto di prova (che è assente nei nostri impianti).

Ogni test è stato ripetuto per 5+2 volte, in modo da conservare i 5 risultati intermedi ed eliminare i due valori estremi.

Prima i test sulla portata libera (c'era 1,5mt di tubo da 12mm) delle 3 pompe e sulla portata in condizione di tubo 70cm + flauto:



Poi i test sono passati sui waterblock in possesso, per misurare la portata dei singoli:



Successivamente testato il tutto montando l'impianto in serie, aggiungendo un componente per volta:



Poi si sono condotti dei test sulle portate del flauto a vuoto, con le diverse pompe.
In questo test ed in quello successivo, date le elevate portate totali, credo che una delle strozzature principali sia introdotta dal tubo di alimentazione da 12, misura limitata dal fatto di voler utilizzare i raccordi rapidi.
Tuttavia si vede che, utilizzando varie pompe, (quindi variando la portata) le percentuali di portata dei vari rami variano di poco.
Infine attaccati a ciascun ramo il suo waterblock (come sono nella foto del parallelo).





Se sommate le portate dei singoli rami non ottenete la portata totale indicata: ciò perché per misurare i vari rami, si ha messo all'uscita dei wb degli spezzoni di tubo tutti uguali che scaricavano nel secchio di partenza o in quello di arrivo a seconda di cosa stessi misurando.
La portata totale invece è misurata all'uscita del flauto di ritorno, con il suo bel pezzo di tubo d'uscita da 12, lungo 70 cm.

La disposizione dei wb non è quella che logicamente si dovrebbe avere per ottimizzare le portate in modo che decrescano passando da CPU>VGA>NB, ma ho disposto i rami in modo che i tubi fossero in ordine e corti.
Tuttavia dai test si vede che la portata è maggiormente influenzata dalla strozzatura creata dalla tipologia dei wb che non dalla posizione che hanno i tubi di alimentazione sul flauto

Purtroppo non si sono potuti fare test con dei radiatori, nè con altre pompe o wb.

La seltz L35II che è stata usata era affetta (come molte, credo) del difetto di partire con un senso di rotazione "random". Quando parte contro-verso, la pompa è molto più rumorosa, quindi si riesce a capire cosa stia succedendo.
Ovviamente i numeri che sono stati presentato sono RELATIVI, e servono per capire cosa cambia, aggiungendo un componente in serie o disponendo in parallelo l'impianto, o ancora cosa succede cambiando pompa, per valutare se conviene la spesa o sacrificare il silenzio.

NON prendete questi valori come assoluti, NON fate confronti con i dati dichiarati dai costruttori, che certamente hanno metodologie diverse e strumenti di test diversi. Oltretutto sui Wb sono stati montati dei raccordi rapidi che strozzano qualcosina in più rispetto ai classici portagomma.

Le immagini parlano da sole..


SERIE E PARALLELO

Esistono due tipologie di circuiti per i sistemi a liquido, in serie, ed in parallelo.
Nel primo caso in pratica tutti i componenti del sistema sono disposti uno di seguito all’altro, per esempio avendo una vaschetta con la pompa, un wb per cpu, un wb per gpu e un radiatore, avremo questa disposizione: Dalla vaschetta parte un tubo (dall’uscita della pompa) che arriva al wb cpu, da qui’ si arriva al wb gpu, quindi nel radiatore infine si ritorna nella vaschetta, l’ordine dei componenti non e’ molto importante, o meglio si potrebbe pensare di mettere prima il radiatore in modo da mandare acqua fresca sui wb, in realta’ data la velocita’ dell’acqua le differenze sarebbero minime.
Nel caso di un sistema in parallelo, l’idea e’ quella di sdoppiare il circuito in due rami, questo per vari motivi, sicuramente per riuscire a sfruttare meglio le pompe visto che queste non sono certo state pensate per i sistemi a liquido, specie se si tratta di circuiti molto lunghi, per questo si potrebbero avere anche problemi di usura per la pompa, invece andando a creare in maniera opportuna due rami, e’ quasi come raddoppiare la portata del circuito, sforzando in questo modo di meno la pompa. L’importante e’ usare degli sdoppiatori di flusso opportuni, in pratica lo sdoppiatore deve avere un ingresso con una sezione almeno doppia rispetto alle sezioni dei due rami uscenti, in questo modo in ogni punto del circuito vi e’ la stessa sezione, per esempio dalla pompa attacco un tubo da 18mm di diametro interno, quindi arrivo nello sdoppiatore, che avra’ anche lui un diametro di 18mm interno, quindi con sezione pari a 3.141x9^2=254mm^2, ogni ramo potra’ avere una sezione pari a 254/2=127mm^2, cioe’ un diametro interno di 12.72mm, in questo senso anche se ho due rami sommando la loro sezione ottengo la sezione di uscita dalla pompa, e’ sbagliato prendere delle Y con i tre rami di sezione uguale, si avranno delle portate ridotte, proprio perche’ avro’ una strozzatura, nell’entrata allo sdoppiatore, in pratica e’ come strozzare un tubo fino a farlo diventare di meta’ sezione, e’ ovvio che non e’ una cosa buona.
Per lo stesso ragionamento e’ ovvio che nel momento in cui si deve ritornare in vasca bisogna utilizzare lo stesso tipo di Y oppure usare due rientri separati in vasca, uno per ogni ramo.
In commercio si trovano vari tipi di Y alle quali e’ possibile cambiare i raccordi, e’ anche possibile per chi ha un po’ di praticita’, farsi lo sdoppiatore saldando del tubo di rame, questa sarebbe la cosa migliore visto che si potrebbe scegliere la misura piu’ appropriata al nostro sistema.



In questo modo e’ possibile distribuire i componenti nei due rami, attenzione pero’ che l’acqua segue sempre la via con meno resistenza, cioe’ e’ facile avere i due rami sbilanciati, con portate diverse specie se i componenti hanno raccordi di sezione differenze, per esempio non e’ una buona idea mettere sullo stesso ramo un wb cpu con raccordi da 12mm interni e un radiatore con raccordi da 8mm interni, la portata sara’ sicuramente limitata dai raccordi piu’ piccoli, allo stesso modo se il wb ha raccordi da 10mm interni ed e’ solo su di un ramo, mentre il radiatore con raccordi da 14mm e’ sull’altro ramo, e’ facile avere basse portate sul ramo del wb cpu, l’acqua andra’ sul ramo con meno resistenza.
Usare un sistema in parallelo e’ sempre consigliabile, certo aumenta la complessita’ del sistema, specie se si vuole fare le cose per bene, aumentano il numero di tubi all’interno del pc, magari per sistemi composti da pochi elementi, solo un wb e un radiatore e’ possibile usare il tutto in serie, usando piu’ componenti diventa necessario sdoppiare il flusso, per avere un sistema ottimizzato ed efficiente.

Per altre informazioni più dettagliate vi rimandiamno alla sezioni sopra (In particolare raccordi e sdoppiatori).




LA DISPOSIZIONE DEI PEZZI - L'ERRORE PIU' COMUNE:
APPENDICE SULLA TEORIA DEL RAFFREDDAMENTO A LIQUIDO

Ogni componente del nostro circuito ha una portata massima differente. Ciò è molto importante per poter capire in quale ordine e come disporre ogni elemento.
Generalmente, dalla portata maggiore alla minore, possiamo individuare un elenco di questo tipo:

1)waterblock vga
2)waterblock chipset (o viceversa, spesso sono quasi uguali)
3)radiatore
4)waterblock cpu.

E' logico dedurre che per ottenere una portata globale di buon livello, cosa fondamentale se si utilizzano impianti made in italy, bisogna attenersi a quest'ordine per progettare la sequenza dei vari componenti del nostro circuito.
In un ipotetico sistema montato in serie, l'ordine dei pezzi dovrebbe quindi essere quello riportato.
Stesso discorso vale anche per impianti in parallelo, dove possiamo trovare su qualche ramo magari più di un componente, che va quindi ordinato nella giusta sequenza.
Da tenere in conto che più il radiatore è grande, minore è la sua portata. Non è quindi detto che un radiatore a 3 ventole abbia portata superiore ad un waterblock cpu. L'unico sistema affidabile, oltre all'attenersi ad eventuali dati tecnici riportati dai produttori, è quello di sperimentare empiricamente. O chiedere consiglio in questa guida.
Sostanzialmente, ciò che si vuole trasmettere è di non aver paura a mettere in fondo alla catena il waterblock cpu col timore che l'acqua che arriva sia troppo calda e non raffreddi abbastanza il processore. Bisogna infatti superare la convinzione che la cosa più importante sia la temperatura locale prima-dopo waterblock dell'acqua, e capire che l'obiettivo è raggiungere l'equilibrio termico* più favorevole.
Se un sistema richiede alte portate, dategli le alte portate, pazienza se l'acqua che arriva alla cpu è a 24.5°C invece di 24°C perchè proviene dal wb della vga.
Sì, perchè la differenza di temperatura tra il prima e dopo un waterblock si misura in decimi di grado, talmente è irrisoria. Questo semplicemente perchè nel circuito l'acqua gira molto velocemente, e non si ferma in un waterblock come fosse una vasca di decantazione ad assorbire tutto il calore possibile. E non fa in tempo a divenire così calda.

E ALLORA PERCHE' RAFFREDDARE L'ACQUA? QUAL E' IL VERO SCOPO DI UN RAFFREDDAMENTO A LIQUIDO?
L'acqua non è il co2 (ma và?!). In impianti di raffreddamento estremi dove si utilizza il gas (sotto forma di co2 o azoto liquido), circola sempre un refrigerante che, essendo freddissimo, assorbe tantissimo calore dalla fonte (ossia dai processori, tramite i waterblocks) in quegli istanti che attraversa lo scambiatore di calore stesso. Perciò l'obiettivo è far arrivare il refrigerante il più freddo possibile per assorbire la maggior quantità di calore possibile.
Con l' h2o questo succede solo nei primi minuti che l'impianto è acceso. In seguito le temperature di acqua e wb si stabilizzano, fino a raggiungere il fantomatico equilibrio*, dove i due corpi acquistano e cedono la stessa quantità di calore, mantenendo invariata la propria temperatura.
Giunti a questo punto si capisce come sia ininfluente la temperatura locale dell'acqua che arriva al wb, poichè la quantità di calore che assorbirà dipenderà interamente dalla temperatura totale del circuito. Ricordate infatti che l'acqua stessa, nelle diverse parti del circuito, è sempre un'unico corpo che, per le leggi fisiche, scambia calore al suo interno fino ad arrivare prima di tutto al proprio equilibrio.
La funzione generale del liquido non è tanto quella di abbassare la temperatura dei processori, quanto mantenere mediamente basso l'aumento di temperatura, e lenta la progressione della stessa all'aumentare delle frequenze. Quindi il processore ci mette di più a scaldarsi e il delta di temperatura è in ogni caso minore.
Questo perchè l'acqua assorbe (dal wb) e rilascia (grazie al radiatore) moltissimo calore molto lentamente. Ripensando al concetto di scambio termico sopracitato, si deduce che tale comportamento dell'acqua allunga i tempi necessari al raggiungimento del nuovo equilibrio richiesto con l'aumentare delle frequenze.
In un ipotetico grafico con le ascisse destinate al tempo e le ordinate alla temperatura, l'inserimento di un radiatore nel circuito favorisce lo spostarsi del punto di equilibrio verso destra e verso il basso.

Considerazione finale: l'obiettivo di un efficiente sistema di raffreddamento a liquido per un uso giornaliero non dovrebbe essere principalmente quello di raffreddare la cpu, ma quello di costruire un sistema che assorba nel minor tempo la maggior quantità di calore possibile e che lo ceda altrettanto velocemente e massicciamente, ottimizzando i flussi e la velocità di percorrenza dell'acqua a seconda delle caratteristiche tecniche dei componenti.

*Equilibrio termico: in questa sezione della guida si fa più volte riferimento all' "equilibrio termico". Tale espressione viene utilizzata per facilitare e semplificare la comprensione di un discorso articolato, in quanto alle parole "equilibrio termico" più o meno tutti sono in grado di attribuire un concetto comprensibile, individuabile come "momento in cui la temperatura dei due corpi si stabilizza grazie alle reciproche influenze". In realtà lo stabilizzarsi delle temperature che avviene nel nostro circuito non è tecnicamente il raggiungimento dell'equilibrio termico. A livello macroscopico si può fraintendere a quel modo il fenomeno, ma fisicamente non è così.
Infatti, all'equilibrio termico due corpi raggiungono un momento di inerzia nel quale non vi è scambio di energia ne per irraggiamento ne per conduzione ne per convezione. In un impianto, quando si "stabilizza" la situazione, vi è al contrario un continuo trasferimento di energia. L'equilibrio è quindi propriamente detto dinamico, e non termico, benchè apparentemente il fenomeno presenti le caratteristiche di entrambi gli equilibri.


XTREME COOLING
LE CELLE DI PELTIER
SottoTitolo: L'evoluzione del raffreddamento

Le celle di Peltier o TEC vengono usate per abbassare la temperatura al di sotto di quella ambiente, il funzionamento si basa su principi fisici molto complessi, ci limitiamo nel dire che vengono usati due tipi di materiali, il tipo N e il tipo P, questi sono collegati in maniera opportuna, nel momento in cui si fa’ passare la corrente la cella funziona da pompa di calore, cioè il calore di un lato (che si raffredda) viene fatto passare sull’altro lato che quindi si riscalda.

I vantaggi delle TEC risiedono nell’assenza di meccanismi o gas, quindi nella praticità d’utilizzo, gli svantaggi riguardano lo scarso rendimento, visto che le celle hanno bisogno di molta corrente, nella necessità di dover adeguatamente raffreddare il lato caldo della TEC, e nei problemi di formazione della condensa che si possono presentare.
La cella andrà scelta adeguatamente, uno dei valori di targa e’ il Qmax, cioe’ la massima potenza in watt che e’ possibile spostare da lato freddo a lato caldo, una peltier quindi da 226w, riesce appunto a spostare 226w, ovvio che se la mia cpu produce 120w non posso di certo usare una cella da 100w, altro dato e’ la dTmax, cioe’ la massima differenza in gradi tra lato caldo e lato freddo.
Tutti questi valori sono relativi alla tensione di targa della cella che di solito e’ pari a 15volt, quindi andando ad alimentare la cella a 12v bisognera’ rivedere i dati.
Una cella da 226w assorbe a 15V ben 24A, e’ quindi fondamentale la scelta di un ottimo alimentatore da 550w, oppure un secondo alimentatore da usare solo per la cella, anche se la scelta migliore e’ sicuramente quella di prendere un alimentatore dedicato, che garantisca la possibilita’ di variare il voltaggio.
E’ bene munirsi di radiatori molto efficienti ed altrettanto efficienti ventole, perche’ la temperatura del lato freddo dipende dalla temperatura del lato caldo, appunto la dTmax, e sul lato caldo si scaricano sia la potenza della cpu, per esempio 100w, ma anche la potenza della TEC che non e’ 226w, ma 15V x 24A, cioe’ 360w circa, quindi un totale di 460w da dissipare (a 15V), questo perche’ il rendimento non e’ massimo, per avere un Qmax pari a 226, la peltier ne spende 360w.
E’ necessario usare un coldplate, cioe’ un blocco di rame sul lato freddo della peltier, in questo modo il calore della cpu si diffonde nel coldplate.
Esso fa’ lavorare meglio la cella, mettere direttamente la cpu a contatto con la cella vuol dire far lavorare solo i punti di contatto, visto che le facce della cella sono fatte da materiale non termoconduttivo, E’ bene studiare un sistema di fissaggio adeguato, che blocchi waterblock, peltier e coldplate, infatti la cella funziona meglio se si applica una certa pressione. In commercio esistono wb con peltier gia’ integrate, o sistemi di integrazione, comunque e’ possibile usare le celle con ogni waterblock, ovviamente la cosa e’ piu’ difficoltosa.
Infine arrivati a questo punto, ci manca solo la coibentazione di tutte le parti che possono raggiungere la temperatura di rugiada, e quindi sulle quali si puo’ formare condensa:
tutto il gruppo waterblock, peltier, coldplate, sotto la cpu, dietro il socket nel retro della mobo ecc.

E con questa piccola "citazione" alle celle di peltier, chiudo la parentesi sui sistemi di Wc Extreme..
Ovvio che noi con il nostro semplice sistema, non avremo mai bisogno di una TEC.... a meno che.... vogliamo esagerare.