Vloeistofkoeling - alles wat u moet weten

Vloeistofkoelsystemen zijn in toenemende mate een claim, niet alleen voor gamerenthousiasten, maar ook voor minder geavanceerde gebruikers en fans van modding. Ondanks dat ze als meer decoratief dan een koellichaam worden gezien, zijn dit over het algemeen veel betere koelsystemen dan koellichamen.

In dit artikel zullen we alles zien wat u moet weten over dit pc-onderdeel. Misschien overtuigen we u dat het hebben van een goede voordelen heeft als we een krachtige computer hebben.

Wat is vloeistofkoeling en hoe werkt het?

We zullen allemaal onze CPU-koeler kennen of ooit hebben gezien, een aluminium blok met een ventilator erop. Op deze manier dient een vloeistofkoelsysteem om de warmte van de processor te verwijderen, en niet alleen hiervan, maar ook van andere hardware zoals de grafische kaart, RAM of VRM.

Let wel, de fundering is heel anders dan een luchtgootsteen. Deze systemen bestaan ​​uit een gesloten circuit van gedestilleerd water of een andere vloeistof die kan worden gebruikt. Deze vloeistof blijft continu in beweging dankzij een pomp of een tank die is voorzien van een pomp, zodat deze door de verschillende blokken gaat die op de te koelen hardware zijn geïnstalleerd. De hete vloeistof gaat op zijn beurt door wat in wezen een radiatorvormig, min of meer groot koellichaam is dat is voorzien van ventilatoren. Op deze manier koelt de vloeistof weer af en herhaalt de cyclus voor onbepaalde tijd terwijl onze apparatuur draait.

Net als in een koellichaam vertrouwt het vloeistofkoelsysteem op twee principes van thermodynamica om te werken, en een derde van vloeistofmechanica.

• Geleiding: geleiding is het fenomeen waarbij een heter, vast lichaam zijn warmte doorgeeft aan een kouder lichaam dat ermee in contact staat. Dit gebeurt tussen het koelblok of het koude blok en de CPU, de IHS van de processor geeft warmte door aan het blok waardoor vloeistof vervolgens zal afkoelen. Convectie: Convectie is een ander fenomeen van warmteoverdracht dat alleen voorkomt in vloeistoffen, water, lucht of stoom. In dit geval werkt convectie op het bewegende water in het circuit. Enerzijds brengt het CPU-blok warmte over naar de vloeistof, waardoor de temperatuur stijgt, en aan de andere kant verwijdert de radiator deze warmte via zijn kanalen en vinnen badend in een luchtstroom die wordt gegenereerd door de ventilatoren. Laminaire stroming: vloeistoffen hebben twee soorten bewegingsregimes, laminair en turbulent. In dit geval is het altijd de bedoeling dat de stroming laminair, ordelijker is en meer in staat is door convectie meer warmte op te nemen.

Metingen en grootheden

Na de grondbeginselen van de operatie, is het handig om te weten wat de grootten zijn die we moeten weten over de componenten van vloeistofkoeling. Net als bij fans of heatsinks zullen er steeds minder goede componenten komen.

• Lawaai: de pomp is een element dat een motor heeft, dus hij zal ook geluid produceren tijdens bedrijf. Het wordt gemeten in dBA. RPM: Net als ventilatoren heeft een pomp een bepaald toerental per minuut. Bovendien hebben ze altijd PWM- of analoge besturing. Flow: de vloeistofstroom wordt gemeten in L / h (liter per uur), hoe hoger dit is, hoe meer koelcapaciteit het systeem zal hebben. Druk: Druk is de kracht die wordt uitgeoefend door de vloeistof op de wanden van de buizen en dissipatiecomponenten. Het wordt gemeten in bar (bars) Pomphoogte: in aangepaste systemen is een belangrijke parameter van de pomp de maximale hoogte waarop de vloeistof kan worden gepompt. Op deze manier kunnen we het systeem monteren en ervoor zorgen dat de vloeistof de hoogste gebieden bereikt.Oppervlak en formaat van de radiator: het koelvermogen van een radiator wordt bepaald door het maximale gebied dat het beslaat, zowel in dikte als in lengte en breedte. Het wordt gemeten in m ², en hoe meer, hoe beter natuurlijk. Geleidbaarheid: alle componenten, of ze nu vloeibaar of geblokkeerd zijn, hebben thermische connectiviteit, wat hun vermogen is om warmte zonder weerstand te transporteren. Het wordt gemeten in W / m * K (watt per Kelvin-meter). Het idee is dat deze geleidbaarheid in elk element de hoogst mogelijke is. Typische parameters van ventilatoren: onder de typische parameters van ventilatoren hebben we de statische druk, gemeten in mmH2O en de luchtstroom, gemeten in FCM. We hebben al deze informatie in het fans-artikel: alles wat je moet weten.

Soorten vloeistofkoeling

In de markt vinden we voornamelijk twee soorten vloeistofkoeling, alles-in-één systemen en maatwerksystemen.

All-in-one of AIO-systemen zijn in feite circuits die al volledig door de fabrikant zijn geassembleerd met alles wat nodig is om te installeren en te bedienen. Over het algemeen zijn ze veel goedkoper dan de volgende die we zullen zien, hoewel ze de processor alleen kunnen koelen dankzij een enkel blok met een geïntegreerde pomp, een radiator en de buizen die op een vaste manier zijn geïnstalleerd en de reeds geïntroduceerde vloeistof.

Het tweede type vloeistofkoeling is de gepersonaliseerde of aangepaste, die we bij het weggooien zullen begrijpen dat we deze zelf stuk voor stuk moeten monteren. Daarin komen de componenten allemaal afzonderlijk en in de hoeveelheid die we hebben besteld. Bijvoorbeeld 3 meter buis, twee koelblokken, een tank, twee radiatoren, etc. Op deze manier past het circuit zich perfect aan ons chassis aan, met de componenten die we willen koelen en met het ontwerp dat we passend achten. Deze aangepaste systemen bevatten blokken om zelfs VRM RAM-geheugens of harde schijven te koelen.

Er is nog een derde methode voor vloeistofkoeling, namelijk onderdompeling. Hier wordt gedaan om alle elektronische componenten in een container onder te dompelen met een vloeistof die geen elektriciteit geleidt. Deze vloeistoffen zijn over het algemeen oliën, die geen elektrische geleidbaarheid hebben. Daarin houdt een pompsysteem de vloeistof in beweging, zodat convectie effectiever is.

Componenten van vloeistofkoeling

Laten we de verschillende componenten van vloeistofkoeling eens nader bekijken. Over het algemeen zijn alle systemen gebaseerd op dezelfde componenten, hoewel we bepaalde varianten of een groter aantal van sommige kunnen zien.

Koelvloeistof

De koelvloeistof is het element dat de thermische energie van de componenten naar de radiator voert. Normaal gesproken moet een vloeistof met goede geleidbaarheid en gemiddelde viscositeit worden gebruikt om turbulente stroming te voorkomen. De meest vooraanstaande fabrikant van koelvloeistoffen is Mayhems, dat een breed scala aan vloeistoffen heeft voor aangepaste koeling, hoewel het ook andere merken zoals Corsair levert met zijn Hydro X.

De meest gebruikte vloeistoffen zijn normaal gesproken afgeleid van ethyleenglycol of gewoon glycol. Dit is een organische chemische verbinding gemaakt van ethyleenoxide, dus het is zeker giftig. Het wordt aangeboden met een hogere viscositeit dan water, omdat het kleur- en geurloos is, daarom worden kleuradditieven normaal gesproken toegevoegd om het te onderscheiden van water. Deze verbinding wordt gemengd met gedestilleerd water of andere supplementen om het mengsel te vormen, en met een kookpunt van 197 ⁰C is het ideaal voor koelvloeistof, auto of deze systemen die we zien.

In all-in-one systemen is de normaal gebruikte vloeistof echter gedestilleerd water of zuiver water, dat goede thermische prestaties heeft en niet elektrisch geleidend is.

Pomp en tank

De pomp is het element dat ervoor zorgt dat de vloeistof door het circuit beweegt, als het niet mogelijk is om warmte van de elektronische componenten naar de radiator te transporteren. In all-in-one systemen bevindt deze pomp zich normaal gesproken direct in het koude blok, om het circuit te vereenvoudigen en de ingenomen ruimte te optimaliseren. In deze systemen is het verversen van de vloeistof een beetje ingewikkelder omdat we het systeem goed moeten zuiveren zodat er geen lucht in zit die de circulatie verslechtert.

Aan de andere kant verlichten ze in systemen op maat dit probleem van het zuiveren van het systeem door middel van een tank die de pomp integreert. Laten we zeggen dat het lijkt op de expansietank van auto's, een element dat bij omgevingsdruk een grote hoeveelheid vloeistof bevat waar het van boven en onder naar beneden valt, een pomp zet het weer in beweging. Dit voorkomt ook dat het circuit in druk toeneemt als gevolg van de uitzetting van de vloeistof als gevolg van de temperatuur.

Op de markt hebben we in principe twee soorten pompen voor koeling: de D5 en de DDC met verschillende varianten. D5-pompen zijn over het algemeen groter, hoewel het motordraaisysteem in wezen hetzelfde is op beide. Een motor met de as rustend op de basis waar hij roteert, die de magneten hebben die gedwongen worden te roteren door de wikkelingen of spoelen die in een onafhankelijke kamer zijn geplaatst, zodat ze niet nat worden.

Omdat hij groter is, heeft de D5 meer stroming en een lager volume, hoewel de vloeistofdruk lager is. Deze pompen worden doorgaans gebruikt in aangepaste systeemtanks. DDC's daarentegen met kleinere, compactere pompen die vloeistof met hogere druk verplaatsen. DDC's worden meestal gebruikt voor alles-in-één systemen die op het koude blok zijn gebouwd.

Koude blokken

De koelblokken of koelplaten zijn de elementen die direct op de te koelen elektronische componenten worden gemonteerd. Deze blokken kunnen zeer verschillende vormen en uitvoeringen hebben, hoewel het een constante is dat ze van koper of aluminium zijn gemaakt. Het zijn de twee meest gebruikte metalen, de eerste met een geleidbaarheid tussen 372 en 385 W / mK, afhankelijk van de zuiverheid, en de tweede met 237 W / mK. Het is duidelijk dat hoe hoger de geleidbaarheid, hoe beter de keuze zal zijn, dus het is duidelijk dat koper de beste optie is qua lengte, omdat het alleen wordt overtroffen door zilver en duurdere verbindingen om te vervaardigen.

Deze blokken hebben een solide basis die contact maakt met de IHS van de CPU of GPU, terwijl intern een groot aantal kanalen de vloeistof door het metaal laat stromen om warmte op te vangen. De blokken van all-in-one systemen zijn wat complexer, omdat ze daar de pomp integreren. Sommigen van hen hebben zelfs zelfs vinnen en ventilatoren om een ​​deel van de warmte al rechtstreeks van de basis zelf te verwijderen, waardoor het werk dat de radiator moet doen wordt verlicht.

Het goede ding is dat de fabrikanten blokken beschikbaar stellen die compatibel zijn met RAM-geheugen, met de VRM's van de moederborden, bijvoorbeeld de Asus Maximus XI Formula, of voor SSD- of HDD-opslageenheden. De mogelijkheden zijn enorm.

Koelpasta

Maar natuurlijk moet er tussen de CPU en het blok een component zijn die de warmteoverdracht verbetert, en dit zal de koelpasta zijn. De werking, toepassing en kenmerken zijn exact hetzelfde als bij normale heatsinks, waardoor het contact tussen het blok en de CPU wordt verbeterd.

Radiator

De radiator of wisselaar is het onderdeel dat verantwoordelijk is voor het verzenden van de warmte die de vloeistof naar de omgeving transporteert. De werking is precies hetzelfde als elke andere autoradiator of airconditioning, het is een groot oppervlak dat altijd in aluminium is gebouwd en is voorzien van een groot aantal kanalen waardoor warm water circuleert in de vorm van een spoel. Deze kanalen zijn op hun beurt met elkaar verbonden door een zeer dicht systeem van dunne aluminium lamellen die warmte over het oppervlak verdelen.

Een radiator kan niet goed werken zonder een geforceerd ventilatiesysteem, dus ventilatoren worden op het oppervlak geïnstalleerd om een ​​luchtstroom te genereren die loodrecht op de lamellen staat en die warmte door convectie verzamelt. In wezen zijn er twee water-metaal-lucht convectie-uitwisselingen betrokken bij een radiator.

De radiatoren die worden gebruikt in pc-vloeistofkoelingssystemen hebben bijna altijd een gestandaardiseerde maat, met een breedte van 120 of 140 mm en verschillende lengtes afhankelijk van het aantal ventilatoren dat we gaan monteren. Het kan 120, 140, 240, 280, 360 of 420 mm zijn voor 1, 2 of 3 120 mm of 140 mm ventilatoren. Evenzo hebben de all-in-ones een standaarddikte van 25-27 mm, terwijl we in aangepaste systemen blokken hebben die zelfs 60 mm overschrijden voor extreme configuraties.

Fans

De ventilatoren zorgen voor de nodige luchtstroom om de vloeistof die door de radiator stroomt te koelen. Voor hen hebben we al een artikel waarin we heel gedetailleerd uitleggen hoe het werkt. Hier moeten we bij blijven zijn de afmetingen, aangezien we die van 140 mm en die van 120 mm vinden.

Afhankelijk van de capaciteit van ons chassis en de radiator monteren we de ene of de andere. Natuurlijk bevatten alle AIO-systemen al de nodige, maar we kunnen nog steeds een extra configuratie doen, genaamd Push and Pull. Dat bestaat uit het plaatsen van ventilatoren aan beide zijden van de radiator, sommigen zullen de lucht ernaartoe duwen, en anderen zullen het verzamelen en het met grotere snelheid afvoeren. Het verdubbelt de stroom niet echt, hoewel het voor dikke radiatoren de moeite waard is om te doen.

Buizen

Het belangrijkste onderdeel van een vloeistofkoelsysteem zijn de buizen, hoe kunnen we de vloeistof zonder deze van de ene plaats naar de andere brengen? Buizen hebben, net als andere componenten, meestal een standaarddoorsnede van 10 mm (3/8 inch) of 13 mm (1/2 inch) voor flexibele buizen en 10 of 14 mm voor stijve buizen .

In het geval van AIO-systemen hoeven we ons daar niet al te veel zorgen over te maken, aangezien ze tussen de 40 en 70 cm lang zijn en volledig gemonteerd in het systeem worden geleverd. Deze zijn bijna altijd gemaakt van rubber en bedekt met textiel of nylon gaas om ze te versterken. Hierdoor kunnen ze veilig worden gehanteerd zonder te buigen of splijten.

Iets anders zijn die van de op maat gemaakte systemen, want om te beginnen zullen we ze apart moeten kopen en met het binnen- en buitendeel compatibel met de rest van de verbindingselementen. We hebben enerzijds de flexibele buizen, die meestal zijn gemaakt van Polyvinylchloride (PVC). Het voordeel is dat ze flexibel en gemakkelijk te installeren zijn, omdat ze zich vrij goed aanpassen aan de situatie van de hardware, maar pas op, omdat ze heel gemakkelijk opvouwen. Aan de andere kant hebben we stijve buizen die ook zijn gebouwd in PVC of polymethylmethacrylaat, een thermoplastische verbinding die we moeten verwarmen om het de juiste vorm te geven. Bij deze laatste is het resultaat van de assemblages spectaculair.

Fittingen en verbindingselementen

En last but not least hebben we de verbindingselementen die alleen worden gebruikt voor aangepaste systemen. AIO's worden al geleverd met alles geïnstalleerd en de verbindingen worden meestal gemaakt door druk of met hulzen die niet kunnen worden verwijderd.

In plaats daarvan hebben we voor het monteren van het andere systeem de fittingen of vakbonden in de vorm van ellebogen, mouwen of verdelers nodig om de stukken had te verbinden. Deze verbindingselementen zijn normaal gesproken gemaakt van messing, een koper- en zinklegering die bestand zijn tegen water en een goede corrosiebestendigheid. We kunnen ze ook rechtstreeks vinden in aluminium of koper, en als ze van extreme kwaliteit zijn, in roestvrij staal.

RGB-verlichtingssysteem

En natuurlijk moet in een vloeistofkoelsysteem de aanwezigheid van RGB-verlichting een prioriteit zijn, want het gaat erom dat onze pc spectaculair is. Sterker nog, steeds meer systemen bevatten RGB-ventilatoren en ook LED's op het pompblok. En laten we het niet hebben over aangepaste modellen, bijvoorbeeld de Corsair Hydro X, die RGB heeft in al zijn koelblokken, in de tank en in de ventilatoren.

De meeste zijn direct beheerbaar door software of zijn anderszins compatibel met moederbordverlichtingstechnologieën, zoals Asus AURA Sync, MSI Mystic Light, Gigabyte RGB Fusion of ASRock Polychrome.

Installatie van een vloeistofkoeling

In het geval van deze systemen is de beslissing niet zo eenvoudig als die van luchtgootstenen, omdat meer factoren het type stopcontact beïnvloeden waarvoor het is bedoeld. In ieder geval zijn de te nemen stappen anders als het een AIO of een aangepast Systeem is.

AIO

In all-in-ones is de taak vrij eenvoudig, omdat het systeem volledig af fabriek wordt geleverd en we alleen hoeven te zorgen voor compatibiliteit met de plaats waarvoor het is bedoeld. Dit zijn de factoren waarmee u rekening moet houden:

• CPU-aansluiting: Uiteraard hebben we een blok nodig dat compatibel is met onze apparatuur, hoewel praktisch alle het volledige ondersteuningsbereik bieden voor AMD en Intel. Alleen de Threadrippers worden meestal weggelaten op goedkopere systemen, als we er een hebben, moeten we ons houden aan de specificaties ervan. Chassiscompatibiliteit: door een koellichaam te hebben, hebben we voldoende ruimte op het chassis nodig om het te plaatsen. Hier is het belangrijk om te zien of het een dergelijke montage ondersteunt. Wat normaal 240 of 360 mm moet zijn met een minimale dikte van 50 mm als ventilator + radiator

En de waarheid is dat er weinig of niets meer te zien is of ons bord verlichtingskoppen heeft om de fans te verbinden.

Aangepaste koeling

Dit is alweer een andere zaak, omdat we het systeem volledig moeten monteren. Wat het bovengenoemde voor AIO's betreft, bevinden we ons in exact dezelfde omstandigheden, hoewel we natuurlijk moeten zorgen voor de compatibiliteit met andere componenten. Er zijn koude blokken voor verschillende GPU's, bijvoorbeeld Nvidia RTX, GTX etc. en een van deze verzekeringen die we ook in de onze gaan implementeren. Het is erg belangrijk om te weten of het systeem in kwestie blokken heeft die compatibel zijn met onze GPU. Voor referentiemodellen zijn ze bijna altijd beschikbaar, maar voor de door de merken samengestelde grafische kaarten is het ingewikkelder.

Een andere belangrijke factor zal de keuze van het chassis zijn, omdat ze niet allemaal de installatie van pomptanks mogelijk maken. Evenzo zijn flexibele buizen gemakkelijker te installeren en veelzijdiger, maar stijve buizen geven een spectaculair uiterlijk.

Ten slotte moeten we de manier bestuderen waarop we het circuit gaan ontwerpen, en er zijn verschillende manieren die als standaard kunnen worden beschouwd:

Koud water pompen:

Persoonlijk is het degene die we het leukst vinden. Het te gebruiken circuitschema is Pump -> CPU + GPU Block -> Radiator -> Tank -> Pump. Op deze manier bereikt het water de tank zo koud mogelijk nadat het door de radiator is gegaan om te voorkomen dat het beslaat als het transparant en RGB is. Bovendien gaat het met hogere druk door de blokken, zodat de effectiviteit beter zal zijn.

Warm water pompen:

Dit systeem heeft een Pump -> Radiator -> CPU + GPU Block -> Tank -> Pump loop. Het goede eraan is dat een deel van de warmte in de tank zelf dissipatief is, maar het slechte is dat het bij het passeren van het radiatorcircuit druk verliest. Ook zal de hitte de tank beslaan en als het hoge temperaturen zijn, kunnen we in de problemen komen.

Dual stage systeem:

In deze configuratie introduceren we een tweede radiator in het circuit, ongeacht de gekozen configuratie. Deze kan tussen de CPU- en GPU-blokken worden geplaatst of achtereenvolgens met de eerste radiator.

Onderhoud

Deze systemen vragen in principe hetzelfde onderhoud als de andere componenten. Hoewel een belangrijke factor wordt toegevoegd, zoals de vloeistof, die onvermijdelijk AIO of Custom wegslijt.

In het eerste geval is het een volledig gesloten systeem, dus het zou in principe ongewijzigd moeten blijven, maar in sommige systemen moet het na een paar jaar, 1, 2 of 3, worden gevuld. We zullen dit merken door een temperatuurstijging in de te koelen componenten of geluid in de pomp.

Bij systemen op maat moet de vloeistof vaker worden ververst, 1 of 2 jaar.

Voor- en nadelen van vloeistofkoelsystemen

Laten we tot slot eens kijken wat de voor- en nadelen zijn die deze koelsystemen ons bieden in vergelijking met traditionele luchtgootstenen.

Voordelen:

• Efficiënter systeem voor het koelen van componenten. Georiënteerd op configuraties met overklokcapaciteit en hoogwaardige componenten. Meer opgeruimd en met minder ruimte op het bord. Door de ventilatoren van het bord te verwijderen, worden de componenten minder vuil. Het is mogelijk om niet alleen de CPU te koelen, maar ook GPU en zelfs harde schijven, VRM en RAM als het bord compatibel is Eenvoudige installatie voor AIOM's Betere esthetiek en aanpassingscapaciteit Volledig aanpasbaar aan gebruikersbehoeften

Nadelen:

• Ze zijn duurder dan koellichamen. We hebben een compatibel chassis nodig. Het inbrengen van vloeistof activeert het risico op lekken

Conclusie en gids voor de beste vloeistofkoeling

Wij zijn van mening dat we met betrekking tot deze kwestie niets hebben achtergelaten, aangezien we alle elementen waaruit de koelsystemen bestaan, evenals hun fundamentele werking, grondig hebben gezien. We laten u nu achter met onze gids voor de beste vloeistoffen die we op de markt kunnen vinden.

Gids voor de beste heatsinks, ventilatoren en vloeistofkoeling voor pc

Heb je ooit vloeibare koeling gebruikt? Denk je dat het het waard is? AIO of aangepast?