Охлаждение на Пельтье. Переходим в минус. Часть 4.

Настало время продолжить эксперименты с системой охлаждения на базе элементов пельтье.

Повторяться о том как эта вся магия работает, куда девается тепло оставляя холод я не буду, всё это есть в прошлых частях.

Часть 1

Часть 2

Часть 3

В прошлой серии удалось самые простые тесты пройти на частоте 5,5 ГГц.

Puper Pi 5.5 ГГц

И сейчас предлагаю незамедлительно продолжать поход в глубины холода. 

Как будем улучшать результаты?

А дальше путь будет несколько читерный. Я вообще считаю, что сухой лёд, жидкий азот и прочие штуки — это читы, так как не ты этот холод получил, не тебе и присваивать заслуги этого холода.

К этим же читам я отношу и зимний разгон, то есть использование благоприятных для разгона окружающих условий.

И тут надо вспомнить одно важное отличие систем на пельтье против фрионок. Фреонки довольно слабо реагируют на изменение комнатной температуры, так как итоговые значения зависят от физических параметров хладагента и ниже, чем это возможно для хладагента фреона не сможет снижать температуры.

Пельте такие проблемы не знакомы. На каждый градус снижения температуры окружающей среды — будет на один градус падать и температура как холодного, так и горячего контура.

Прошлые части были летом, когда у меня была дома жара в 23 — 27 градусов. Сейчас у меня дома не холоднее.

Тем не менее есть возможность использовать забортный воздух, что мы и будем делать в этой статье. И эти читы — временная мера, следующим летом уже без окружающего холода будем при помощи пельте добивать тех же температур, что будут зимой, а следующей зимой к более мощному холоду от пельтье опять появится зимний холод.

Планы на будущее

Но это планы уже на несколько лет вперёд, а пока что надо подготовиться к зимнему разгону плюс пельтье.

Но для начала я решил, что нужно перед реальной зимой потренироваться в умеренно холодную осеннюю погоду, чтобы понимать с какими проблемами я столкнусь и сталкиваться с ними не тогда когда дубеют на морозе руки.

Подготовка системы охлаждения к минусовым температурам

Кроме того надо саму систему охлаждения подготовить к работе на морозе.

В частности надо заменить теплоноситель на такой, который без проблем выдержит -30…-40 градусов, которые будут в разгар зимы в холодном контуре системы охлаждения.

Ещё в первой части про пельтье я сказал, что скорее всего буду использовать в качестве теплоносителя пропиленгликоль. Это безопасное для человека вещество. В 70% концентрации в растворах пропиленгликоля с водой достигается наименьшая температура кристаллообразования, и начинается этот процесс от -65 градусов. В общем — жижа в целом подходящая. Есть и минусы, и о них чуть позже.

Немного погуглив про применение этого вещества оказалось, что его в промышленных объёмах уже в 70% концентрации продают как теплоноситель с добавлением антикоррозионных присадок, которые так же нейтральны к резине и пластику, кроме того пропиленгликоль сам по себе имеет антисептические свойства, то есть жижа не начнёт цвести внутри трубок к чему склонна вода. Естественно теплоносители на основе пропиленгликоля дороже, чем на основе метилового спирта, но за безвредность вещества я думаю, стоит переплатить, учитывая, что я при работе с ним буду его проливать куда-то, а так же при сливе и заливе жидкости я в любом случае буду дышать парами теплоносителя. 

В общем — купил я готовую жижу для систем отопления. 10 литров стоили около 1200 рублей. В общем — не так уж и дорого. Внутри там пропиленгликоль, вода, антикоррозионные присадки, всякие пеногасители и краситель.

Недостатки теплоносителя

Во первых его сложно купить. В Москве эти жижи я находил только в большой таре. В итоге пришлось заказывать из Екатеринбурга СДЭКом, и то это 10 литровая баклажка.

После применения осталось около 9 литров жидкости

Второй недостаток — жижа эта более густая, чем обычная вода. То есть для пропиленгликоля нужны более мощные помпы. тут в 70% растворе густота уже не такая высокая.

В холодный контур я залил концентрат как он есть, то есть с началом кристаллообразования на -65 градусов.

А в горячий контур я залил теплоноситель уже разбавив его где-то на треть водой. Такая жидкость уже куда менее вязкая, но температура кристаллообразования уже где-то чуть ниже -30 градусов. В общем — разбавил так чтобы зимой контур не замерзал и чтобы это было с запасом.

Ну и самый главный недостаток этой жижи в том, что она имеет более низкую теплоемкость и более низкую теплопроводность, чем вода. В общем-то как и все другие теплоносители.

То есть с одним и тем же процессорным водоблоком — разница по температурам между холодным контуром и крышкой процессора будет выше с пропиленгликолем из-за его более низкой теплопроводности. Кроме того низкая теплоёмкость будет уменьшать время тестов. В текущей конфигурации пельтье может из контура выводить 200 Ватт тепла. И только накопленное отсутствие тепла в холодном контуре позволит проходить тесты длительностью в минуту или несколько минут при тепловом потоке выше 200 Ватт от процессора.

Естественно я хотел на практике проверить влияние смены теплоносителя но сделать это не вышло.

Влияние смены теплоносителя на эффективность системы

Сделать я это хотел просто на холостую запустив вначале систему до замены жидкости, а потом после замены.

Но даже в случае до замены, когда я проводил сравнения я заметил, что разница температур меньше, чем была весной и летом.

Ранее разница была 19 градусов между холодным контуром и окружающей средой, а сейчас составила всего около 15,5 градусов. То есть градуса 4 уже за полгода куда-то делись.

Я решил что причина — забитые микроканалы водоблоков. Всё таки не надо забывать что в системе 13 водоблоков.

Каждый элемент Пельтье собран в бутерброд из водоблоков. 6 элементов — 12 водоблоков+водоблок на процессор

И естественно это бы не повлияло на сравнение, так как чистить я их не собирался, а для разных теплоносителей забиты бы они были бы одинаково, а значит сравнивать результаты было бы можно.

Но после слива старой жидкости и заливки нового теплоносителя и столкнулся с тем, что уж очень плохо его гоняла помпа. Я понимал, что она будет его гонять хуже, но не до той степени, что я получил в реальности. В общем — я стал искать изъяны в системе и обнаружил, что в трёх местах трубки пережало. Произошло это под теплоизоляцией.

Соответственно пришлось снять теплоизоляцию и устранить дефекты. После устранения недостатков контура — циркуляция жидкости стала нормальной, то есть я не заметил особых отличий от обычной воды.

В горячем контуре разбавленный теплоноситель так же нормально заправился в систему.

Проведя тесты с новым теплоносителем я получил разницу между окружающей средой и холодным контуром около 15 градусов.

То есть это примерно на 4 градуса хуже, чем с водой с полностью новым контуром, чистыми микроканалами и не поврежёднной теплоизоляцией. Точно определить кто тут сильнее виноват сложно, но в любом случае — несколько градусов от смены теплоносителя я точно потерял. Но особого выбора нет, вода лучше, но она просто замёрзнет.

Новая плата для тестов системы охлаждения

Планировалось, что ещё будет заменена материнская плата на более приспособленную к поставленным задачам. В этом мне помогли Asus, предоставив для экспериментов плату ROG MAXIMUS XI GENE.

Естественно удалось за 10 минут разгона памяти достигнуть новых личных рекордов производительности, ну и испытывая систему пельтье ещё в квартире на тех же частотах, но с лучшей памятью я обновил собственный рекорд в сенбенч Р15 на частоте 5,3 ГГц получив 2360 баллов.

Ну и в целом — у платы много всяких интересных функций, в том числе и читы при загрузке.

И мне стало предельно ясно как люди на низких напряжениях, но огромных частотах делают скриншоты в CPU-z, потому что на плате есть хардверный переключатель состояний процессора. Можно загрузиться на 800 МГц, запустить CPU-z, а потом переключателем на плате перейти на настройки биоса и на супер нестабильной системе сделать скриншот.

В общем — доверие к людям у меня поубавилось.

Естественно пришлось и снять пин мод с процессора, так как раньше он работал на плате с чипсетом Z170.

Ну и естественно основная задача проведенных работ была — отработка всех действий в умеренном холоде и выявление возможных проблем.

Переход на холод

В целом — предполагалось перенести компьютер в несколько заходов, чтобы собрать всё на балконе, плату используя подручные средства перевернуть так чтобы конденсат с системы охлаждения не капал на плату а сливался вниз, в общем главное чтобы не на железо.

Монитор, клавиатуру и мышку планировалось разместить внутри квартиры для комфортной работы.

ВСЁ ПОШЛО НЕ ПО ПЛАНУ

Во первых самое неудачное время для помирания выбрала карта видеокзахвата (её видно на фото выше). Она у меня уже давно работала со сбоями, и периодически отваливался видеовывод. То есть карта пишет, но на вывод даёт слишком слабый сигнал и на мониторе он иногда пропадает и со временем этот эффект становился всё чаще и чаще. Думаю и монитор в этом отчасти виноват, так как он старый и контакты окисляются и всё такое. Но суть в том, что пережатые окном провода, плюс холод, плюс перепады абсолютной влажности и картинка передаваться на экран перестала в принципе.

Компьютер работает
Картинки нет

И первый вывод из эксперимента заключается в том, что к зиме мне надо либо заменить монитор, либо карту захвата.

Закончились ли на этом проблемы? Как бы ни так. Следующей на очереди была материнская плата.

У неё есть какие-то непереносимости к какому-то моему железу. В целом. Суть в том, что когда я первый раз собрал с ней компьютер, то плата нормально запустилась, но при втором включении при загрузке плата останавливалась с пост кодом А2. В целом — это не так чтобы нормально, но бывает, что возникают какие-то взаимные непереносимости железа, в добавок, чем плата сложнее — тем больше проблем. Вообще надежность любой системы падает с увеличением количества элементов в этой системе. Материнки тут не исключение.

Когда плата первый раз выдала код А2

Но видя какую-то непереносимость первый раз я просто разобрал систему, сбросил BIOS и по одному компоненту собирал в надежде выявить проблему. Но в итоге весь компьютер у меня собрался так как и был, но уже без проблем с запуском.

В общем — я решил, что это разовые взбрыкания у платы, и вдобавок плату мне прислали без батарейки, то есть она несколько месяцев была в коматозе, так что ещё может быть были проблемы и из-за этого, а не какие-то непереносимости помешали, так как дальше плата без проблем работала ещё около недели. В том числе и с отключением питания, для смены системы охлаждения. В общем — ничего не предвещало беды. Но второй запуск системы на балконе опять привёл к загрузке до пост кода А2.

Не опять, а — снова.

Тут то мне вспомнилась армия и сдача нормативов по неполной разборке и сборке автомата, проходившей для меня в зимнее время на свежем воздухе. Только тут это всё надо было делать с компьютером.

Однако в этот раз сброс биоса на разобранном компьютере не помог. Я даже на всякий случай в том числе снял и систему охлаждения, так как система охлаждения подключена к блоку питания, а он хоть и выключен был, но остатки в конденсаторах и прочие неведомые придуманные несуществующие процессы могли повлиять не не сброс биоса. Ну сами знаете, три минуты постоять с вытащенной батарейкой, попрыгать на одной ноге ударяя в бубуен головой. Всё вот этого, ну только на свежем воздухе.

В общем — после нескольких сборок и разборок компьютера — я решил прекратить попытки, так как дело шло к сумеркам, а в темноте снимать сложно, и вдобавок это был последний день без осадков. В общем — нужно было добиться сведений о работоспособности пельтье в холоде, не замёрзнут ли помпы может быть у них уже сейчас развалиться пластиковая крыльчатка? не сломаются ли, задубев, дешёвые шланги с алиэкспресса и тому подобные вещи. Естественно нужно было понять — сохраняется ли дельта температур между холодным контуром и окружающим воздухом при снижении температуры окружающего воздуха.

Продолжаем тесты в «холостую»

Поэтому было принято решение погонять вначале просто почти в холостую, к материнской плате система охлаждения была прикручена, но плата лежала в поскоде А2. Естественно и тут не обошлось без проблем. На этот раз проблем не значительных. В общем — оказалось, что при переходе в минус — у термодатчика в холодном контуре или у блока вывода температур возникают какие-то проблемы с нелинейностями.

Когда термодатчик показывает около нуля — в контуре жидкость около -1 градуса, а когда датчик показывает около -2 градусов, то в контуре уже около -7 … -8 градусов.

ИК пирометры, в силу принципов работы имеют другие погрешности, чем терморезисторы

При -8 градусах окружающий воздух был около 6-7 градусов. То есть дальта температур около 14-15 градусов между холодным контуром и окружающим воздухом как это было и в условиях комнатной температуры. Хотелось бы, конечно, больше. С водой эта дальта была около 19 градусов, но вода бы уже замёрзла.

Ну и уже можно предполагать, что зимой, если поймать -20, то температура холодного контура будет -35. Ну и сразу же скажу, что следующим летом при модернизации системы на пельтье -35 я не получу, а будет скорее всего около -20 при комнатных +20 градусах, а значит следующей зимой будет при минус 20 за окном температура холодного контура примерно -60 градусов.

Планы на будущее

Но всему своё время. Пока что было получено только «-8».

Тесты в новых условиях

Естественно совсем без результатов я не мог оставить новую часть. Плату в быстрые сроки привести к жизни не удалось, так что быстрым темпом я вернул на свой i9 9900k пин мод, и вернулся на Asus Z170i Pro gaming.

Ну и, конечно же, больший холод увеличил стабильность системы, так что на тех настройках на 5,6 ГГц, которые с пельтье в комнатных условиях были нестабильны — пельтье в купе с осенним холодом дали достаточно стабильности для прохождения простых тестов.

И наконец-то в супер пи мне удалось разменять 6 минут.

Хотя на ROG MAXIMUS XI GENE, скорее всего, за счёт лучшего разгона памяти выйти из 6 минут получилось бы и на 5,5 ГГц.

Также можно заметить и по температуре ядер, что термодатчик холодного контура обманывает.

В простое температуры ядер упали до 0 градусов, скорее всего программа не умеет показывать отрицательные значения. И если бы контур был на минус двух градусах, то температуры ядер были бы значительно выше ноля градусов.

Для прохождения серьёзных многопоточных бенчмарков, типа синибенч мне уже было страшно за материнскую плату, я попытался пройти на 5,4 ГГц и в целом — по температуре до предела процессора я не упёрся, зависало всё от нестабильности процессора. Я накидывал по ядрам уже за 1,5 Вольта, но стабильности не хватало для полного прохождения, а токи для этой платы были уже чрезмерно высокие.

Поэтому эти рекорды оставим для следующих видео и для платы которая на такие нагрузки рассчитана.

Кроме того я попытался загрузиться на 5,7 ГГц в систему. Удавалось доходить до окна приветствия, но это всё уже на напряжениях около 1,65 Вольта.

В общем — в итоге решил — что пока эту частоту не трогать, коли на таких температурах она ещё труднодостяжима, а процессор мне ещё и живой пригодиться.

Для вас это часть вышла, к сожалению, не особо зрелищной, да, формально я показал уже и 5,6 ГГц в хоть каких-то тестах, но в целом — это всё на той же плате, и для неё я уже и в прошлый выпуск боялся что-то большее по нагрузкам давать. Для меня же данная итерация — самая полезная со времён первой части. Выявлены были новые проблемы, которые надо решить чтобы двигаться дальше, а так же выявлены места в которых проблем пока не возникло, что для меня большое облегчение. К зиме нужно будет разобраться с тем — какое конкретное действие приводит к остановке загрузки на поскоде А2, чтобы эти действия не делать и не приводить систему к такому, а так же надо разобраться с монитором или картой захвата, термодатчиком в холодном контуре и всякими мелочами типа удлинённой кнопки запуска системы, так как из-за перезапусков мне приходилось покидать тёплую квартиру, что зимой будет проблемой. В остальном всё работало так как и должно было.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

5 3 голоса
Рейтинг статьи

Видео на YouTube канале "Этот компьютер"

Подписаться
Уведомить о
guest
1 Комментарий
Старые
Новые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Павел
Павел
1 месяц назад

Спасибо большое за статью! Очень интересно наблюдать за экспериментами с этой СО!