Golden Orb по-русски

20.11.2000

Введение

  Как вы уже, наверное, поняли, в этой статье речь пойдет о самодельном кулере для процессора. Точнее, о вентиляторе и радиаторе, которые почему-то в экс-СССР называют одним емким английским словом «cooler» (кулер). Сразу же возникает вполне закономерный вопрос — зачем такие сложности, ведь на рынке кулеров великое множество моделей для любых процессоров, от любых производителей (начиная от безымянных китайских и заканчивая мэтрами)? Не нравится нонейм — бери боксовый процессор или ставь на свой ОЕМ Golden Orb, Majesty Cooler и т.д. Сразу же отвечаю на этот справедливый вопрос по пунктам:

• фирменный кулер довольно дорого стоит (а на периферии еще и трудности с его доставкой/покупкой)
• сейчас попадается все больше и больше «ГОрбов» совсем не от знаменитой Thermaltake (http://www.thermaltake.com) — есть риск нарваться на подделку
• навороченные кулеры не всегда подходят по своим размерам для установки в материнскую плату
• «боксовые изделия» зачастую препятствуют охлаждению видеокарты
• ну, и наконец, неужели перевелись на Руси умельцы?! J

  Моя же история проста: стандартный кулер на Slot1 Celeron меня не устраивал, в виду плохого охлаждения. Я сделал свой собственный. После этого появился PPGA Celeron — тут я столкнулся с проблемой нехватки места для установки фирменного кулера от все той же Thermaltake — пришлось дорабатывать самодельный… В результате получился кулер, универсальный для Pentium II, Slot1 Celeron, PPGA Celeron.

Тестовый стенд

  Как я уже сказал, одной из причин такого творчества стала компоновка элементов на материнской плате. Материнская плата Acorp 6BX86 выполнена в формате АТ (dual power), вследствие этого, все на ней располагается довольно близко друг к другу, и установка мощного высокого кулера невозможна — мешает AGP-слот видеокарты. Другой проблемой этой платы оказалось отсутствие аппаратного мониторинга.

  Итак, в качестве испытательного стенда:

• материнская плата Acorp 6BX86 rev 1.2
• процессор Intel Celeron 333A PPGA при Vcore = 2.0 В (стандартное напряжение ядра)
• в качестве теплового интерфейса использовалась кремнийорганическая паста КПТ-8 (теплопроводящий порошок — оксид цинка), поверхности процессора и радиаторов отшлифованы «до зеркального блеска»
• частоты FSB устанавливались с помощью программы SoftFSB v.1.7
• тестирование «на прочность» проводилось в Quake III Arena (1024х768х32 при максимально тяжелых настройках)
• температурные показатели снимались просто рукой (вот она — ложка дегтя!)

Широкий PPGA-кулер

  Итак, высокие кулеры не подходят — был выбран мощный PPGA-кулер по прозванию «Cooler for Celeron PPGA-370 Big SMART (повышенная теплоотдача)». Радиатор литой, выполнен из алюминия; невысокий, но очень широкий и имеющий строение, напоминающее игольчатый радиатор. Напомню, что игольчатый радиатор обладает большей площадью теплоотдачи. Таким образом, при достаточно хорошем отводе тепла от него, обеспечивает процессору эффективное охлаждение. Для примера, посмотрите на старые советские игольчатые радиаторы. Они использовались для отвода тепла (без вентилятора!) от куда более нагреваемых элементов электроники, чем современные процессоры. Куда там современным китайским поделкам до них! Но это в прошлом, вернемся же к нашим баранам. Итак, наш радиатор хоть и не игольчатый, но имеет на ребрах «зазубрины», еще больше увеличивающие его полезную площадь. Вентилятор на радиаторе стоит обыкновенный — аксиальный, на подшипниках качения (ball bearing fun).Размер также стандартен — 50х50 мм. Питание подводится непосредственно с БП компьютера, мониторинг оборотов отсутствует. Производитель — Китай и Со.

  В данном случае нам наиболее интересен радиатор:

Cooler for Celeron PPGA-370 Big SMART (повышенная теплоотдача)

  Попробуем разогнать процессор и посмотрим на это творение (кулер) в работе.

* Возможно, сказывается недостаток напряжения/охлаждения.

  Сразу скажу, что наша цель не «разогнать процессор до упора», а посмотреть, как влияет в той или иной мере охлаждение на разгон. Поэтому поднимать напряжение ядра процессора я не стал, тем более, что это увеличивает нагрев CPU. Здесь хочу отметить, что современные платы позволяют варьировать напряжение, подаваемое на процессор, однако эта операция довольно опасна и может привести к перегреву и даже выходу процессора из строя.

  Теперь немного о «температурном режиме». Нагрев кулера, даже при частоте FSB = 100 Мгц, довольно приличен. Руку держать на радиаторе еще можно, но довольно горячо. При FSB = 105 Мгц температура еще сильней увеличивается и на обратной стороне картриджа уже больше минуты палец держать проблематично — сказывается нагрев.

Самодельный кулер

  Озадачившись результатом охлаждения, я решил сконструировать свой собственный кулер. Простой (без всяких наворотов, вроде элементов Пельтье и прочего) и дешевый. Для этих целей отлично подошел кулер от Pentium II (в прайс-листе он назывался «Cooler for Pentium II SMART (с регулятором напряжения)»). Радиатор на нем также выполнен из алюминия с помощью литья; он невысокий, но длинный (по сравнению с предыдущим рассмотренным кулером для Celeron). Имеет «зазубрины» на ребрах. Последние, по своей структуре, скорее пластины, чем «иглы». На радиаторе, в центре, расположен аксиальный, 50х50 мм, вентилятор «ball bearing». Трех проводное питание подводится к разъемам материнской платы, соответственно, присутствует мониторинг вращения вентилятора. Производитель — Китай и Со.

  Крепление данного вентилятора не предусматривает его для использования с процессорами Celeron. Поэтому, в нем были высверлены два отверстия, диаметром ~ 10 мм, для крепления на PPGA-процессор. Так как площадь поверхности радиатора увеличилась примерно в 1.8 раза, в сравнение с «широким для PPGA», то я принял решение добавить второй вентилятор. Родной вентилятор был смещен в бок, а рядом с ним был установлен такой же (рисунок ниже). Кроме того, было задействовано крепление от рассмотренного выше стандартного PPGA-кулера — для этого и были проделаны отверстия в 1 см. Отверстия сверлим по центру радиатора, с обратной стороны (радиатор кладем ребрами вниз). Расстояние между отверстиями и их диаметр вычисляются после замеров защелки-крепления.

Схема модернизации «for Celeron PPGA-370»

  После такой модернизации, кулер отлично становится на PPGA-процессор, либо на переходник Slot1-PPGA. Для владельцев Slot1-Celeron замечу, что просверлив вместо 2-х больших отверстий 4-ре маленькие и имея на руках крепление от «родного» кулера, вы с успехом можете использовать данную конструкцию... Результаты тестирования:

* Возможно, сказывается недостаток напряжения/охлаждения.

  «Температурный режим»:

• FSB = 100 Мгц — радиатор еле теплый
• FSB = 103 Мгц — радиатор теплый, но температура даже на ощупь ниже, чем с «широким» при частоте 100 Мгц
• FSB = 105 Мгц — радиатор довольно горячий, но руку можно держать без риска обжечься

  Разница между двумя приведенными системами охлаждения видна невооруженным взглядом — во втором случае охлаждение гораздо лучше! Чем же это объясняется? Все элементарно:

• примерно 1.8 раза увеличена площадь радиатора;
• в 2 раза увеличен воздушный поток нагнетаемого воздуха;
• соотношение «количество ребер/мощность воздушного потока» (n/P_blast) оптимально, на мой взгляд

  Теперь, чуть подробней о составляющих успеха. С площадью, я думаю всем все понятно — чем она выше, тем эффективней теплопередача «радиатор — окружающая среда». Что касается воздушного потока — эффективность пропеллера можно охарактеризовать так:

CFM = LPFM * S_blast

где:
CFM — (от англ. Cubic Feet per Minute) количество кубических футов, нагнетаемых вентилятором за минуту;
LPFM — (от англ. Linear Feet Per Minute) линейная скорость потока воздуха в минуту (в футах);
S_blast — (от англ. blast — поток воздуха) площадь потока воздуха.

  В нашем случае, Sblast увеличена ровно в два раза (2 вентилятора вместо одного), соответственно и CFM (количество нагнетаемого воздуха) увеличилось в 2 раза. Скорость потока воздуха, в нашем случае — константа, вентиляторы абсолютно одинаковы по размеру/количеству оборотов.

  И последний штрих — оптимальное соотношение «количество ребер/мощность воздушного потока». Рассмотрим две крайности:

1. Количество ребер радиатора велико, зазоры между ними небольшие/маленькие.
   В данном случае имеем большую S_blast и маленький CFM (для данной площади). То есть, говоря простым языком, у нас не будет хватать мощности вентилятора для того, чтобы охладить всю эту груду металла (радиатор). Дело усугубляется тем, что при малых зазорах между ребрами, у нас происходит «застой» теплого воздуха, т.к. скорость прохождения нагретых воздушных масс теряется за счет частокола ребер.
2. Количество ребер радиатора мало, зазоры между ними большие.
   Прямо противоположный случай — маленькая площадь поверхности (S_blast) и большой поток воздуха (CFM). Здесь просто гуляют ветра «в коридорах» на поверхности радиатора, у которого в данном примере присутствует плохая теплоотдача.

  Итак, понятно, что достигая некоего усреднения этих двух крайностей, мы и получаем оптимальный, с данной характеристики, кулер. Посмотрите на конструкцию «ГОрба» и вы поймете, о чем я веду речь.

«Golden Orb»

  Сконструированный нами кулер имеет на борту 2 вентилятора и «коридоры» крестообразной формы, с другой стороны — большая площадь радиатора + «зазубрины» на ребрах сложной формы, как раз для такого потока. Особенно хотелось бы обратить внимание на получаемые коридоры — вентиляторы располагаются так, что ось каждого из них находится на «перекрестке» (см. рисунок). Это обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха в 4 направлениях от каждого пропеллера (обычно, на стандартных кулерах, имеем 2 направления — по ложбине защелки). Ради интереса, я провел детский опыт — взял нитку с грузиком и посмотрел на ее поведение. Она отклонялась больше чем на 60 градусов по указанным направлениям! В случае с первым кулером, она лишь еле двигалась…

  Еще один интересный момент произведения нашего кружка «Умелые руки» — отверстия по 10 мм, просверленные для крепления кулера на PPGA-процессор. Они позволяют воздуху проникать «сквозь» радиатор и охлаждать обратную сторону радиатора.

  Еще раз повторюсь, сказав, что радиатор этот, в действии, практически «холодный» — на мой взгляд, в основном из-за оптимального соотношения площади теплообмена (S радиатора) и мощности охлаждающего потока.

  О цене. Стоит наше изделие порядка 180 рублей (110р. за кулер от P II + 70р. за PPGA-кулер). Для сравнения — настоящий «ГОрб» стоит порядка 13.5-15$ в Москве, на периферии соответственно дороже.

Заводская «двойка»

  Мне могут возразить — «зачем мне что-то там изобретать, если я видел заводской кулер с 2-мя вентиляторами». Наверное, речь идет о «Dual Cooler for Athlon/Pentium II SECC-I SMART (2 вентилятора, с регулятором напряжения)».

Dual Cooler for Athlon/Pentium II SECC-I SMART
(2 вентилятора, с регулятором напряжения)

  Однако, опять же — он не предусмотрен для использования с Socet-370, так что отверстия все равно сверлить придется. По параметрам он практически совпадает с нашим самодельным, за исключением опять же соотношения «количество ребер/мощность воздушного потока» — на радиаторе нет перекрестков, и мы получаем как бы два стандартных кулера PPGA, соединенных между собой. Дальше не трудно додумать мою мысль. Я думаю, что оптимальное соотношение, в данном случае, принесено в жертву универсальности — ведь кулер позиционируется для 2-х совершенно разных процессоров. Как его (оптимальное соотношение) рассчитать, если Pentium II имеет номинальную рассеиваемую мощность 21.5-27.1 Вт, а AMD Athlon — 31-65 Вт.

  Стоит он порядка 140р - дешевле, но надо еще крепление (+ 70р.). Конечно, цены, которыми я оперирую, смешны, но — «порядок есть порядок»!

Выводы

Достоинства:

• На мой взгляд, оптимальное соотношение кулера «радиатор - вентилятор(-ы)»
• Дешевизна «конструктора» (порядка 180р.)
• «Конструктор» обеспечивает хорошее охлаждение, способствующее лучшему разгону CPU
• Легкость в приобретении/конструировании
• Универсальность (подходит для CPU Pentium II, Celeron Slot-1, Celeron PPGA)

Недостатки:

• Повышенный уровень шума (в сравнении с одно-вентиляторным решением)
• Необходимость доработки (2х10мм отверстия для PPGA, 4х5мм отверстия для Slot-1)

  И, уж напоследок, хотелось бы дать эксклюзивный совет по борьбе с пылью (как следствие - и с шумом). Берем обычные женские колготки (можно б/у J) плотности 20-30 ден и вырезаем из них фильтры. Эти фильтры натягиваем и накладываем на вентиляционные отверстия корпуса (в том числе, на отверстия БП) в один слой. Клеим обычным скотчем и получаем фильтры пыли, хорошо пропускающие поток воздуха. В дополнение к этому, они также работают как небольшие шумопоглотители…

  В заключение хотелось бы отметить, что автор не является специалистом в данной области, а его мнение носит субъективный характер. Материал написан с целью предоставить еще один, альтернативный метод охлаждения CPU. Кроме того, автор не несет ответственности за возможные последствия от ваших действий после прочтения этой статьи…

  Успехов!

Игорь Шевченко a.k.a. Bishop (weevil@mail.ru)

Спасибо Павлу Данильченко a.k.a. Quaz(quaz@aaanet.ru)
за ряд полезных замечаний

Большое спасибо Лобачеву Алексею a.k.a. Ley
за повсеместную помощь в подготовке статьи

Отдельное спасибо Ивану Железняку a.k.a. John M.Iron
за помощь в подготовке иллюстративного материала (3D-графика)