Projekt UDesk: tiché PC zabudované do stolu – dokončení | Kapitola 3
Seznam kapitol
V prvním článku o moddingovém projektu UDesk jsme se zabývali hrubou stavbou. Dnes se podíváme na finální úpravy, systém chlazení, oplétání vodičů zdroje a konečně i na osazení komponent. Vše je opět doplněno různými radami a tipy pro začátečníky i pokročilejší nejen v oblasti tuningu a moddingu PC.
Doposud jsme zvážili poměrně extrémní řešení – pasivně chlazené PC, nebo přemístění počítače do jiných prostor. Každé má své pro a proti, ale požadavky, které si na počítač kladu, nesplňuje ani jedna z těchto variant. Jak dál? Co třeba dát si vodu?
Hned na začátek chci říct, že nadpis této kapitoly je tak trochu oxymóron. Tím, že chladíme vodou, nemusíme nutně snížit hlučnost počítače, ba naopak – přidáváme zdroj vysokých otáček i vibrací: čerpadlo. Ted už vodníkáři vyskakují ze židlí a chystají se oponovat tím, že čerpadla se uloží do pěny, zregulují se otáčky a pak jsou poměrně tichá. Jednoznačně souhlasím, jsou opravdu celkem tichá.
Pokud se podíváte na většinu vodníků, najdeme u nich nemalý počet ventilátorů, které většinou běží soustavně. Bývají na všech možných místech, kde se dá napasovat radiátor vodníka. Řekl bych, že ventilátorů může být v obvykle i dvakrát více než u vzduchem chlazeného PC. Teď uvažte celkovou hlučnost takové konfigurace a seznáte, že vrnící čerpadlo za podobnou zvukovou kulisou lehce zanikne. Co je ale fakt – počítač nebude zdaleka bezhlučný.
Pojďme se podívat na jednotlivé komponenty použitého vodního okruhu a v další kapitole si povíme, jak docílit opravdového ticha!
Komponenty vodního chlazení
Začněme od bloků. Pro CPU byl vyroben vlastní blok nepříliš složité konstrukce s deltou teploty v zátěži kolem 15 °C, u kterého je kladený důraz na nízkou restriktivitu. Grafická karta používá fullcover měděný blok od Aquacomputer, který chladí výborně, ale je restriktivní a jeho vnitřní drážkování má tendenci se zanášet. Na základní desce byl ponechán blok původní. O pohon kapaliny se stará dvojice čerpadel Laing DDC s duálním topem Aquacomputer s modifikovanými PCB pro přímé PWM řízení. Pro rozvod kapaliny jsou použity nástrčné fitinky a silikonové hadice Tygon zajištěné stahovacími pásky. O ochlazování vnitřního prostředí se stará 240mm radiátor s tloušťkou 45 mm. O celkové chlazení se stará vnější výkonný výměník s rozměry 500×500×80 mm. Vše bude představeno dále.
Expanzní nádoba
Expanzní nádoba je velmi důležitým prvkem pořádného vodníka. Ačkoli se to nezdá, významem možná překonává i samotné bloky. Můžete se sami zamyslet nad tím, zda by pro vás byla výhodnější dobře koncipovaná expanzní nádoba, která by umožňovala velmi rychlé napouštění a vypouštění okruhu a tím pádem jeho montáž či demontáž (a nepřímo tak nabídla i vyšší pohodlí při výměně komponent), nebo snížení teploty v zátěži na procesoru z 45°C na 40°C. Pro mě je jasná volba manipulace se systémem chlazení.
Konstrukcí expanzní nádoby jsem si dlouho lámal hlavu. Nejprve jsem ji totiž měl přislíbenou formou sponzoringu, ale z toho sešlo, takže jsem se vrhl na design vlastní. Nevěřili byste, ale sehnat skleněnou nebo akrylátovou (plexisklo) trubku většího průměru je prakticky nemožné, nebo to stojí mnoho tisíc. Nakonec jsem narazil na pěkně provedené vázy z IKEA, které měly válcový tvar a příznivou cenu.
Teď už jenom zbývá vymyslet, jak nádobu utěsnit. Z fotek by měl být patrný základní princip. Nejde totiž o nic jiného, než o přimáčknutí kulatého hrdla do silikonového těsnění. Dno expanzní nádoby je z kombinace novoplastu (PVC) a texgumoidu (tkanina slisovaná s lepidlem), do kterých je vyfrézována drážka, a v ní je vytvarovaný silikonový kroužek jako těsnění. Výsledek je perfektně funkční, tlaková zkouška na 6 barů prošla bez problémů.
Expanzní nádoba v celé své kráse včetně montážního úchytu a desky pro upevnění čerpadla.
U expanzní nádoby je potřeba myslet i na její významnou funkci, která nemusí být na první pohled zřejmá. Jedná se v podstatě o zásobník vody pro čerpadlo. Z toho vyplývá, že čerpadlo by mělo být napojené přímo na spodní vývod expanzní nádoby a současně co nejblíže a také níže než je její gravitační poloha. Prostě a jednoduše tak, aby voda z nádoby do čerpadla tekla samospádem. Významně se tak usnadní zavodňování okruhu.
Propojovací deska
Projekt UDesk využívá techniky rozvodu kapaliny pomocí speciální propojovací desky. Ta je vyrobena z Novoplastu. Některé části okruhu jsou pomocí tohoto systému paralelizovány, jiné jsou v sérii (paralelně jsou: disky a deska, sériově: expa, čerpadla, CPU, GK, vnitřní a vnější radiátor). Výroba tohoto dílu byla jednou z velkých výzev a taky dala pořádně zabrat. Původní plán byl použít plexisklo, které by mohlo být efektně podsvícené. Frézování do něj (v mých skoro až tragických podmínkách) je obtížné, plexi se lehce láme, štípe a také se taví. I když se mi podařilo tyto problémy překonat, největší komplikací bylo lepení jednotlivých vrstev plexiskla.
Proč lepení? Kdybych měl CNC, tak bych tam nadělal drážky na O-kroužky, ale bez něj je to nemožné. Takže nezbývá nic jiného než lepení, respektive chemické svařování. Jak to (ne)funguje? Plexisklo se dá leptat pomocí některých ředidel jako je toluen nebo aceton. Jednoduše se naleptají obě lepené strany a pak se prostě k sobě přiloží. U malých dílů je tak možné vytvořit velice pevný spoj a ještě levně. U větších dílů dochází k změnám vnitřního pnutí a plexisklo při odpařování ředidla praská. Řešením je použití speciálních lepidel přímo na plexisklo, ale ty jsem u nás nesehnal a čekat, než dorazí ze zahraničí, jsem si nemohl dovolit. Navíc jsou celkem drahá.
Takže nakonec jsem šáhl po novoplastu, ten se obrábí velice snadno a hlavně se dá chemicky svařovat speciálním lepidlem, které koupíte v běžných řemeslných potřebách. Nevýhodou tohoto řešení je to, že není průhledné jak plexisklo. Na druhou stranu je mnohem odolnější proti praskání.
Tichý výkon!
Už u předchozího projektu UCase jsem za nejsnazší způsob ztišení celého počítače považoval izolaci všech komponent od okolí. Zvolil jsem tehdy variantu odhlučnění všech součástí najednou z důvodu jednodušší výměny a udržování. Izolace jako taková přináší i další významnou výhodu – žádný prach. Tento aspekt doceňuji čím dál tím víc. Není nad to otevřít skříň po roce provozu a podívat se na komponenty naleštěné jak z továrny a cítit stejnou „vůni“, jako když je vybalíte z krabice.
Ještě zpět ke ztišení skrze izolované prostředí. Ani to není po stránce bezhlučnosti dokonalé řešení. Přes izolaci se totiž stejně přenášejí vibrace, což je v podstatě zvuk. Není to tedy nulová hlučnost, nicméně je to obrovský rozdíl. Pokud už navíc uvnitř skříně použijete tiché komponenty, tak vně není slyšet vůbec nic.
Je jasné, že toto řešení není absolutně bezproblémové. Ztrátové teplo z izolovaného prostředí musíte dostat ven. K tomu poslouží dobré vodní chlazení. Uvnitř se voda ohřeje, venku se ochladí. Princip je jednoduchý. Navíc u tohoto řešení nehrozí kondenzace ani nic podobného – tedy za předpokladu, že nepoužijeme nějakou chladící kompresorovou jednotku, která by generovala teplotu nižší, než je teplota okolí.
První věcí, kterou musíme vyřešit, je ochlazení kapaliny. K tomu se u vodního chlazení běžně používá radiátor (poznámka – termín radiátor, nebo zkráceně rad, používá vodníkářská komunita, pokud byste chtěli pořídit něco podobného v obchodě s klimatizacemi, tak pravděpodobně budete mluvit česky o chladiči, výměníku nebo výparníku). Obvyklé radiátory pro chlazení PC jsou určené pro dva, tři nebo čtyři 120mm nebo 140mm ventilátory. Jenže ty bohužel dosahují slušného výkonu pouze v kombinaci s ventilátory, pro pasivní chlazení se příliš nehodí. Dále existují vetší varianty obvykle až pro 9 ventilátorů. Ty už jsou na tom lépe v pasivním režimu a s použitím ventilátoru uchladí cokoliv.
V tomto projektu jsem ale použil ještě větší radiátor s měděnými trubkami a hliníkovým žebrováním. Oproti dostupným komerčním řešením má dvojnásobnou plochu žebrování a tím se snižuje míra nutnosti ofukovat jej ventilátorem. Nacházíme se však v zeměpisné poloze, ve níž bývají v létě i pořádná vedra, takže ani obří radiátor v pasivním režimu přetaktovaný systém neuchladí. Naštěstí stačí radiátor jen lehce ofukovat, a o to už se postará skupina ventilátorů s automatizovaným spouštěním na základě křivky poměru teploty vody a otáček ventilátoru. Pro bezproblémový chod využívá hystereze.
Expanzní nádoba uchycená na svém místě zabírá celkem dost prostoru, není to totiž žádný prcek. „Prémiový“ průměr vnitřního válce je 80 mm, což je výrazně více, než u nádob, které můžete v obchodě s vodníky běžně pořídit. Má to však nějaké opodstatnění? Samozřejmě že má, a důvodů je dokonce několik. Ten nejpodstatnější je rychlost zavodňování okruhu – místo opakovaného dolévání vody do expy po hltech stačí dolít jednou či dvakrát a systém běží. Druhý pádný důvod je specifický při uložení expy horizontálně, což je pro instalace do stolu typické. U nádob s malým průměrem je problém s tím, že mají nasávací otvor vždy jen pár centimetrů pod hladinou a silnější čerpadla mohou mít tendenci strhávat do okruhu bublinky vzduchu, což je velmi nežádoucí.
Takto vypadá propojovací deska usazená na kostře skříně včetně osazených fitinek. Jak jste si určitě všimli, dva vývody, určené pro chlazení napájecích obvodů desky, jsou zazátkované. To je proto, že ještě nemám správný průměr patřičných koncovek a hadic, abych mohl využít vestavěného chlazení desky.
Chlazení vnitřního prostředí je realizováno pomocí běžného chlazení z vodníka – jde o 240mm radiátor s výškou 45 mm a měděným žebrováním. Co se u této komponenty ukázalo jako komplikace, je uchycení děrovaného krytu. Ten je připevněn do mosazných tyčinek pomocí šroubků se závitem M3. Na opačné straně tyčinky je závit M4, kterým je tyčinka přichycená k radiátoru. Problém byl vyvrtat 2,5mm díru do 4mm tyčinky. Existuje jednoduchý trik. S využitím sloupové vrtačky materiál nevrtáte ale soustružíte. Tyčinku upnete do hlavy vrtačky a samotný vrták do svěráku. Potom je mnohem snazší udržet střed díry při opakované výměně vrtané tyčinky.
Megalomanský radiátor vnějšího chlazení je nutností pro semi-pasivní chlazení přetaktovaných komponent. Trik je v tom, že i takový chladič sice nestačí za všech okolností na plně pasivní režim, ale s vhodnou inteligentní regulací větráků poskytne vždy dostatečný chladící výkon.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
