Donghai X5, универсальный(почти) башенный кулер на тепловых трубках

Под катом — немного истории, теории, обзор и небольшая лабораторная работа.



Когда-то процессоры ПК грелись не сильно и потому вполне могли обходиться без дополнительных средств теплоотвода. Халява закончилась во времена 386-х.


Уже 486-е требовали как минимум радиатора, а ещё лучше — радиатора, снабжённого вентилятором.

Дальше становилось ещё хуже, и в начале 2000-х тепловыделение процессоров упёрлось в способность кулеров это самое тепло от кристалла отводить, та — в эффективную площадь рассеяния тепла, она в свою очередь — в теплопроводность металла и допустимую массу радиатора, а та — в прочность его крепления к процессору(а по сути — в прочность пластмассы, из которой был сделан сокет, потому что кулер крепился именно к нему).

Из создавшейся ситуации выходили по-разному.
Сначала алюминиевые(теплопроводность 209 Вт/(м*К)) радиаторы снабдили медными вставками.

Потом их начали делать целиком из меди.

Медь — второй по теплопроводности металл, проводит тепло в 1,88 раз лучше алюминия(393 Вт(м*К), к сожалению, она при этом ещё и в три с лишним раза тяжелее и плохо обрабатывается). Лучше меди проводит тепло из металлов только серебро(420 Вт/(м*К)), но цена серебряного кулера выходит просто неподъёмной, а с учётом того, что выигрыш уже не почти двухкратный, а примерно 15%-ный относительно меди — ещё и бессмысленной. Хотя отдельные попытки бывали, но об этом позже.
На платформе Intel при этом перенесли крепление кулера с процессорного разъёма на текстолит материнской платы и даже разработали спецификацию форм-фактора BTX(который сложно назвать чем-то кроме попытки передрать конструкцию Apple Power Mac G5 и при этом не нарваться на патентное разбирательство), включавшую специальное крепление для тяжёлых систем охлаждения под названием SRM, но в широкие массы он шагнуть так и не смог.
Ещё лучше серебра проводит тепло алмаз(1000-2600 Вт/(м*К)), но с учётом его хрупкости и стоимости алмазных радиаторов Вы в этой жизни не увидите;). С алмазоподобными плёнками экспериментировала фирма Noctua, и результат экспериментов даже добрался до выставки Computex 2013.

Заявлялось тепловое сопротивление подошвы кулера порядка 500 Вт/(м*К) — на 25% лучше меди — при цене этой самой подошвы порядка 10-20 евро без учёта всего остального кулера. Судя по всему, именно поэтому оно и не взлетело в серии.

Другим решением задачи стало использование тепловых трубок, в которых продольный перенос тепла осуществляется не металлом, а парами жидкости, образующимися в зоне нагрева и конденсирующимися обратно в жидкость в зоне охлаждения, которая попадает в зону нагрева самотёком или за счёт капиллярного покрытия внутренних стенок трубы. Вот тут можно купить для опытов пачку трубок россыпью, а тут — готовый теплосъёмник для процессоров на 115Х.
Кулеры сразу полегчали(в основном) — теперь их снова стало можно делать по большей части из алюминия, а тепло они при этом отводили лучше медных. Порой — даже лучше медных на тепловых трубках.

Третьим решением стали системы жидкостного охлаждения, в которых тепло переносилось потоком жидкости. прокачиваемой насосом, между теплообменниками, в одном из которых она нагревалась, а в другом — охлаждалась. Использование гибких шлангов для их соединения сняло ряд проблем с компоновкой оборудования, а малые размеры и металлоемкость теплообменника, в котором жидкость нагревалась, позволило использовать в нём серебро.


Что позволило получить на таком теплообменнике разность температур всего 21,2К при тепловой мощности 125 Вт и расходе теплоносителя 130 л/ч.
Занимательный факт: даже с использованием тепловых трубок система охлаждения для Power Mac G5 Quad-Core не получилась, и в результате компьютер стал первым серийно выпускавшимся с системой жидкостного охлаждения.

Слава вышла так себе — жидкостный контур часто давал протечки и норовил при этом залить блок питания.

С освоением тонких техпроцессов тепловыделение большинства процессоров съёжилось обратно за отметку 100 ватт, так что необходимость в системах жидкостного охлаждения с принудительной прокачкой теплоносителя сильно ослабла, и они оказались сильно потеснены кулерами на тепловых трубках.
Один из них, PCCooler Donghai X5, мы сегодня и рассмотрим.
Посылку почта Нидерландов доставила за 8 дней.

Упакована коробка была в пакет с подслоем из пупырчатой плёнки, поэтому почти не пострадала.

Сама коробка имеет размеры 170х115х218 мм и изготовлена из гофрокартона. Полиграфия на коробке выполнена в тёмных тонах, на изображение находящегося в ней изделия нанесён глянец.

Сверху коробка снабжена вытяжной полиэтиленовой ручкой для удобства переноски.

Заявлена поддержка платформ Socket 775/115X/AM2/AM2+/AM3/AM3+/FM1/FM2/FM2+. AM4 не поддерживается, но в данный момент он не является широко распространённым, так что это нельзя считать серьёзным недостатком.

Внутри коробки находится картонный ложемент, упакованный в полиэтиленовый пакет для защиты от влаги. Сам ложемент по фактуре здорово напоминает подложку для яиц;)

В ложементе находится собранный кулер, пакетик с аксессуарами и пакетик с силикагелем.


В пакетике с аксессуарами находится буклет-инструкция по установке, крепёжная рамка, четыре пластиковых штыря и шприц с термопастой.

Для его содержимого заявлены содержание целых 25% серебра, тепловое сопротивление не более 0,06 К/Вт и теплопроводность более 7,5 Вт/(м*К). Для сравнения — теплопроводность пасты КПТ-8 составляет 0,65-1 Вт/(м*К) в зависимости от температуры.

Шприц облеплен этикеткой, не дающей видеть остаток содержимого, на самом деле он заполнен примерно наполовину.

Сам кулер состоит из 40 алюминиевых пластин толщиной 0,3 мм, насаженных с интервалами в 2 мм на 5 медных тепловых трубок диаметром 6 мм. Этот пакет обдувается одним вентилятором размера 120х120х25 мм. Вентилятор сделан из дымчатой пластмассы и крепится к радиатору парой проволочных скоб. Он поддерживает управление частотой вращения с помощью сигнала PWM.

Основание кулера выполнено по технологии прямого контакта — трубки впрессованы в подошву и затем обработаны до плоской поверхности. До установки на основание наклеена защитная пластиковая плёнка. Не забудьте её снять перед сборкой.

Так как трубки не перекрывают всю площадь основания и оставляют возможность соприкосновения алюминиевой подошвы с крышкой процессора, то применение жидкометаллических термоинтерфейсов типа Coollaboratory Liquid Pro/Ultra или ЖМ-6 с этим кулером не допускается.
Потому что алюминий эта смесь сжирает чуть ли не со свистом:

На основании заметны следы фрезы.

Отпечаток термопасты на основании после его установки на зеркало, на мой взгляд, достаточно ровный.

Крепление кулера очень напоминает крепёжные скобы времён Socket 370/462. Только в те времена сразу предусматривались выемки для прижатия этих скоб отвёрткой. а тут их нет — ставить кулер придётся голыми руками. С учётом того, что оно ещё и довольно тугое — пытаться ставить его на уже установленную в корпус плату не советую, её лучше оттуда достать. Кстати, в отличие от CoolerMaster TX3 оно не даёт возможности ставить кулер поперёк разъёма.

На платформы AMD кулер ставится сходу, а вот для его установки на Intel нужно предварительно использовать прилагаемую в комплекте рамку.
Она ставится на материнскую плату и защёлкивается в четырёх крепёжных отверстиях.

При этом зажимной рычаг разъёма упирается в рамку и замена процессора без её снятия будет невозможна.

После чего защёлки рамки расклиниваются изнутри имеющимися в комплекте поставки пластиковыми штырями.

И за её наружные выступы зацепляются крепления самого кулера.

При этом может блокироваться ближний к процессору слот оперативной памяти.

Верхняя часть кулера закрыта чёрной пластиковой накладкой, закреплённой четырьмя саморезами.

Под ней находятся верхние концы тепловых трубок

В принципе, эту накладку можно снять и уменьшить высоту кулера на пару миллиметров, но он и так помещается даже в Codegen-образные корпуса полной шириной 180 мм. Впритык, но помещается;)

Для начала подключим кулер к лабораторному блоку питания и будем плавно повышать на нём напряжение от 0 до 12В с шагом 0,1В. При этом будем контролировать потребляемый им ток по индикатору DPS3005 и записывать его значения в таблицу.

При этом начиная с напряжения 2,9В начинают светиться 4 синих светодиода, расположенных на статоре вентилятора, а с напряжения 3,2В вентилятор начинает вращаться. До напряжения 9,5В он, на мой слух, практически бесшумен.
Для измерения частоты вращения подключим его к материнской плате через регулятор TITAN TTC-SC01, будем его плавно вращать, смотреть показания тахометра в BIOS и заносить их в ту же таблицу.

При этом она приобретёт вот такой вид.

Забьём эти данные в Excel и построим пару графиков — «напряжение-потребляемый ток» и «напряжение-частота вращения».


Дальнейшее тестирование проведём на процессоре AMD X4-760K с заявленным TDP 100 Вт.

Для сравнения в нём будет участвовать боксовый кулер от AMD, снабжённый четырьмя тепловыми трубками. В качестве термопасты будем использовать КПТ-8, а в качестве источника данных о температуре — утилиту EasyTune6 из комплекта поставки материнской платы. Нагрузку на процессор создадим при помощи программы S&M 1.9.1. Замеры производились на открытом стенде.
Температура воздуха в помещении замерялась термометром ТМ8 и составила 25 градусов.

Результаты представлены на следующих диаграммах:


Вывод: с точки зрения тепловых показателей кулер можно считать хорошим. Несколько портят впечатление не совсем удачная конструкция крепления к материнской плате и неизвестный срок службы вентилятора, но едва ли в рамках данной стоимости можно сделать вентилятор лучше — 120-мм Noctua на подшипниках MagLev сам по себе стоит около 20$.
Если кулер не планируется снимать и ставить в собранном системном блоке — можно брать.
Продолжение следует.