Стоит ли использовать жидкостное охлаждение для домашнего использования?

19.05.2023

Привет, Хабр! Сегодня мы решили затеять небольшой разговор про охлаждение. Оно, конечно, нужно любому компьютеру. Но если мы говорим про высокопроизводительные инсталляции и разогнанные процессоры, возникает вопрос — не стоит ли использовать жидкостные системы охлаждения? Под катом — разговор про их преимущества и недостатки, а также оценка целесообразности этих сложных решений с учетом имеющихся в наличии экземпляров.

Нужна ли жидкость для охлаждения компьютера? Нужна! Хотя бы потому, что практически любой современный кулер (не считая всякой экзотики типа новых MacBook Air с процессорами Apple Silicon или бесшумных Сhromebook) фактически использует жидкость для отвода тепла от процессора. И если на нем имеются трубочки — значит вы уже (ура!) счастливый обладатель в каком-то смысле жидкостной системы охлаждения.

Кулер — это не просто вентилятор. Он охлаждает процессор не только воздушным потоком

Устройство среднестатистического кулера выглядит следующим образом:

теплосъёмная площадка, которой он прижимается к крышке процессора
тепловые трубки, отводящие нагрев от процессора
ребра радиатора, рассеивающие тепло
вентилятор, отводящий нагрев от ребер радиатора

В тепловых трубках может быть обычная дистиллированная вода, а может быть и более сложный по своему составу теплоноситель. И хотя в контуре кулера его гораздо меньше, чем в профессиональных системах жидкостного охлаждения, но, как ни крути, он там есть.

Внутри трубки большинства кулеров имеют пористую структуру. Это нужно для циркуляции охлаждающей жидкости. В них создаётся пониженное давление, и теплоноситель закипает при меньших, чем 100 градусов, температурах, а затем поднимается по трубкам вверх в виде пара. Наверху она охлаждается благодаря работе рёбер радиатора и вентилятора, конденсируется, а затем стекает вниз к теплосъёмной площадке, забирает тепло у процессора и, закипая, снова повторяет свой цикл.

Кулер или СЖО: отличия

Главный компонент, на бытовом уровне отличающий настоящие СЖО от кулеров, это, конечно, помпа, перекачивающая теплоноситель (которого, кстати, больше) по контуру. Испарения в такой системе нет. Поэтому нет необходимости делать трубки СЖО металлическими (хотя бывают и такие, но больше для красоты) и пористыми как у кулеров. У жидкостных систем они чаще всего гладкие изнутри и выполнены из акрила, поликарбоната или силикона.

При этом остальные компоненты у кулеров и СЖО совпадают: теплосъёмник, упомянутая ранее помпа, радиатор, который отдает тепло во вне, и вентиляторы, которые отгоняют нагретый воздух от установки.

Кстати, говорить о полной бесшумности СЖО не приходится. Они шумят и зачастую довольно сильно. Всё зависит от количества вентиляторов. Чем их больше, тем более шумно будет работать установка. Если вы раскочегарили процессор оверклокингом, и система охлаждения работает на пределе своих возможностей, будьте готовы пусть не к аэродромному, но всё-таки ощутимому жужжанию даже с СЖО.

Что лучше для игр: кулер или СЖО

В конце прошлого года мы публиковали подборку оптимальных сочетаний процессоров и видеокарт. Там в числе прочего мы затронули тему ресурсопотребления в играх и объяснили, почему для большинства игр производительность ЦПУ имеет меньшее значение, чем графика. Если в двух словах, то всё сводится к графикоориентированности современных ААА-тайтлов. Они нагружают не столько процессор, сколько видеокарту.

В играх больше всего ресурсов расходует видеокарта, а не процессор

Даже на максимальных настройках основная нагрузка приходится на графическую часть. Все эти спецэффекты, тени, блики, сложные анимации, трассировка лучшей требуют в первую очередь большого ресурса видеокарты. По этой же причине, кстати, нет смысла использовать передовые процессоры i9 в игровых компьютерах. Переплата за них будет немалой, а вот практической пользы от этого скорее всего вы не почувствуете. Если только не используете свой ПК в том числе для инженерных расчетов.

Но вернемся к кулерам. Основной характеристикой, на которую предлагают ориентироваться производители, является рассеиваемая мощность (РМ).

Совершенно нормально встретить в продаже кулер с РМ в районе 200-250 Вт. Однако это не означает, что если заявленная производителем рассеиваемая мощность охлада перекрывает энергопотребление процессора, его можно брать в сетап. По факту эти ватты могут оказаться тупой синтетикой. В реальности же показатель РМ у него скорее всего будет меньше. В интернете советуют выбирать охлад так, чтобы рассеиваемая им мощность была раза в полтора-два больше, чем энергопотребление процессора. Но на самом деле такие советы являются скрытой рекламой СЖО, потому что найти кулер с рассеиваемой мощностью в 400-450 Вт не так-то просто.

В первую очередь надо отталкиваться от энергопотребления процессора. Оно измеряется в ваттах и от него зависит, сколько ресурсов требуется камню, чтобы выйти на требуемый уровень производительности. Оцените, сколько Вт он выдаёт в разных сценариях. Для этого сравните показатели в бенчмарках, которые довольно эффективно симулируют высокую нагрузку, и стресс-тестах, а также в играх, и, если будет возможность, то ещё и оцените энергопотребление после разгона.

Разные процессоры имеют разное энергопотребление. Причём значения, указанные в характеристиках, скорее всего, будут в меньшую сторону отличаться от реальных показателей даже без разгона.

Энергопотребление процессоров в играх

Но, даже если мы возьмём для сравнения i9-11900K, i9-10900 и Ryzen 9-5900X и запустим на них что-то вроде Shadow of the Tomb Raider, то вряд ли выжмем из них больше 150 Вт. В бенчмарках показатели будут уже выше, вплотную приближаясь к 200 Вт.

Важно: энергопотребление — это не то же самое, что TDP. В современных процессорах эти показатели могут не совпадать. Поэтому ориентироваться только на TDP при выборе системы охлаждения неправильно. Реальное энергопотребление под нагрузкой почти всегда будет выше заявленного производителем тепловыделения.

Процессоры вроде Threadripper предназначены отнюдь не для игр

Кулеры, рассеиваемая мощность которых перекрывает показатели энергопотребления даже топовых процессоров, существуют. В основном это класс супер-кулеров. Их принято отличать от обычных по площади радиатора и диаметру и количеству теплотрубок: 3-4 трубки, как правило, рассчитаны на отвод до 150-160 Вт тепла. Такие вряд ли подойдут мощным процессорам. 6-8 трубок и больше обычно ставят на кулеры с РМ в районе 250 Вт. Будет лучше, если их диаметр будет минимум 6 мм, а ещё лучше — 8.

Как выбрать кулер для ПК

Теплотрубки всегда проходят по теплосъёмной площадке, которая контактирует с крышкой процессора. Но они могут иметь как открытый монтаж, так и скрытый. Трубки с прямым контактом обычно хуже прилегают к крышке процессора из-за естественных неровностей, а крайние трубки располагаются дальше непосредственно от кристалла, из-за чего снижается эффективность отвода тепла.

Этот недостаток частично нивелируется использованием термопасты (лучше брать с максимальной теплопроводностью), но будет лучше, если теплосъёмник будет зеркальным. Поэтому обращайте внимание даже на такую, казалось бы, мелочь. Иногда она может сыграть колоссальную роль.

У кулеров с трубками скрытого монтажа они запаиваются внутрь теплосъёмника. Она ровная, без заусенцев и благодаря своей целостности лучше аккумулирует тепло, даже если её не отполировали до зеркального блеска. Поэтому независимо от размеров кристалла, который почти всегда намного меньше крышки, она будет справляться с охлаждением лучше.

Радиатор тоже имеет большое значение. У супер-кулеров его площадь может достигать 11000-12000 кв. см. Но от этого увеличатся и его физические размеры плюс вес. Некоторые особо эффективные кулеры могут оказаться слишком тяжёлыми — настолько, что рискуют продавить своим весом материнскую плату. В таких случаях не обойтись без бэкплейта, который примет основную нагрузку на себя. Кроме того, есть риск, что из-за габаритов кулера не закроется крышка системника. Так что повнимательнее.

Большое значение для эффективности отвода тепла имеют следующие факторы:

расположение комплектующих внутри компьютера
температура в помещении
качество термопасты
соотношение размеров кристалла и размеров крышки

А как же материалы? Безусловно, коэффициент теплопроводности у меди будет выше. Он составляет около 400 Вт/(м*К), тогда как у алюминия этот показатель примерно вдвое ниже.

Поэтому имейте в виду, что медные трубки более предпочтительны, чем алюминиевые. У дорогих супер-кулеров в основном используется медь. Но в бюджетном сегменте это редкость. Например, Eurocase делает трубки своих кулеров именно из меди. Важен материал именно трубок, потому что от того, насколько быстро они примут на себя тепло процессора, зависит, насколько быстро тот начнёт охлаждаться. Такие кулеры стоят дороже, но доплатить действительно имеет смысл. К радиаторам, повторюсь, это относится далеко не в первую очередь.

Кстати, к теплосъёмной подошве предъявляются те же требования, что и к теплотрубкам. Она тоже должна быть медной. Пусть с никелевым покрытием, но медной. Не только из-за теплопроводности, но ещё и из-за подверженности алюминия химическим реакциям. Если вы используете не простую термопасту, а жидкий металл в качестве термоинтерфейса, некоторые элементы в его составе могут вступать в реакцию с алюминием и разъедать его.

На Xcom-Shop.ru суперкулеры кстати, часто бывают дешевле

Впрочем, мы отвлеклись. Вернемся сопоставлению традиционных кулеров и СЖО. Для этого возьмем в качестве примера кулер Thermalright SILVER-ARROW-TR4 (а также его версию для любых платформ Thermalright Silver Arrow IB-E-B. Ее, кстати, активно раскупают. Вот конкретно сегодня нет в наличии, но подвезут обязательно). У этого кулера один из самых высоких в этом ценовом сегменте заявленных производителем показателей рассеиваемой мощности — 320 Вт. Кажется, что это много. Но на практике, конечно, он столько не тянет. 170-180 Вт — его потолок в сетапе, например, с AMD Ryzen Threadripper PRO 3955WX. 200-210 Вт эта башня уже не вытянет, как и ее мультиплатформенный собрат, который показан на картинке выше.

Но и разогреть настолько сильно можно далеко не любой процессор. Это должны быть либо современные многоядерные процессоры, либо скальпированные или оверклокнутые процессоры уже из линейки Intel Core i9 9900-11900K в задачах вроде 3D-моделирования или сведения большого количества дорожек одновременно. Но им может не хватит даже заводских СЖО, и, если вы регулярно нагружаете компьютер таким тяжёлым ПО, скорее всего, вам лучше обратить внимание на чиллеры. Подробнее о них мы поговорим в отдельной статье, так что следите за обновлениями. А пока продолжаем.

В играх мощный двухбашенный кулер с парой вентиляторов вроде Silver Arrow IB-E-B будет для вас покупкой из разряда “лучше и не надо”. Даже в ААА-тайтлах его не потребуется разгонять до максимальных оборотов, потому что даже с каким-нибудь i9-9900K вряд ли вы найдёте игру, в которой он нагреется выше 75 градусов. Правда, надо учитывать, что это всё-таки довольно большая штуковина, которая может случайно перекрыть и слоты памяти, и слот PCIe.

В паре с кулером процессоров в среднем нагревается до 80 градусов. Это рабочая температура, которая совсем не вредит кристаллу.

Уж если менее совершенный по большинству показателей Deepcool Assassin III поддерживает его в среднем на 80 градусах в режиме 4,9 ГГц, то очевидно, что более совершенная “серебряная стрела” удержит i9-9900K на более низкой температуре.

СЖО для компьютера

Системы жидкостного охлаждения действительно могут быть более эффективными, чем башенные кулеры. Всё потому, что чисто физически вода имеет лучшую теплопроводность, чем воздух. Поэтому СЖО, у которой теплоносителя гораздо больше и которому не нужно закипать для движения по контуру, могут показывать себя лучше…но не всегда. Когда они хороши:

Когда нужно экстренно охладить резко нагревшийся процессор. Вода быстро заберет лишнее тепло и не позволит ему троттлить;
Когда процессор непрерывно работает на высокой частоте (например, с разгоном) в тяжелых задачах вроде 3D-моделирования, монтажа видео или сведения музыки.

Жидкостные системы охлаждения принято делить на обслуживаемые и необслуживаемые. К первым относятся в основном самосборные или кастомные модели, скомпонованные из отдельных элементов. Их в любой момент можно открыть и почистить, долить теплоноситель либо расширить контур или добавить в конструкцию какие-то детали. Необслуживаемые СЖО — это, как правило, заводские системы, где всё собрано из коробки, а замена жидкости в контуре представляется не самой простой задачей. По этой причине они более надежны с точки зрения безопасности “здесь и сейчас”.

Такие СЖО сразу проектируются так, чтобы там было попросту нечему течь. Их контур герметичен, из-за чего риск протечки сводится к минимуму. Тем не менее, они тоже текут. Это случается нечасто, но причиной тому может быть не только заводской брак, но и внешние факторы, влияющие на СЖО в процессе эксплуатации. Поэтому для заводских систем большое значение имеет гарантия.

Большинство производителей дают гарантию только на саму систему. Если она протекает по независящим от вас причинам, ее скорее всего без проблем заменят на новую. Но, если СЖО зальет другие компоненты и они выйдут из строя, стоимость их ремонта вам никто не компенсирует. Безусловную гарантию предоставляет очень небольшое число производителей. Бывает даже так, что она действует только в отношении определенных моделей, поэтому уточняйте, что называется, по месту.

Одним из недостатков систем жидкостного охлаждения принято считать необходимость регулярной замены теплоносителя. Для этого приходится разбирать весь контур, сливать оттуда жидкость, а потом заливать свежую, стравливая попутно из системы воздух. Умельцы проводят такие манипуляции в домашних условиях, но для простых пользователей существуют специальные сервисные центры.

Если СЖО необслуживаемая, то замена жидкости в ней может быть сопряжена с определёнными трудностями. Например, вы рискуете потерять гарантию либо нарушить герметичность всего контура, и тогда протечки не избежать. Известна масса случаев, когда люди пользовались такими системами без обслуживания и горя не знали. Но со временем теплоноситель неизменно теряет свои свойства, а всем механизмам начинает требоваться смазка. В результате СЖО может завоздушиться, начать хуже охлаждать процессор, а осадок, выпадающий со временем, — забивать каналы.

Что лучше: кулер или СЖО

Но обслужить систему — это полбеды. Иногда гораздо сложнее добиться от них результата, превосходящего кулеры. Если ваша цель — снизить температуру процессора с 80 градусов до 65, а заодно украсить внутрянку своего компьютера, никаких проблем. Берите заводскую СЖО с двумя-тремя секциями, устанавливайте её внутрь ПК и радуйтесь. Но, если вы ищете средство охлаждения для оверклокнутого Threadripper или Ryzen с поддержкой PBO (Precision Boost Overdrive), которые умеют разгоняться автоматически, перед вами стоит сложная задача по выбору правильной системы.

Температура процессора с СЖО в среднем на 12-14 градусов ниже, чем при использовании кулера. Но что это даёт?

Использовать односекционные СЖО с радиатором 120 мм смысла нет вообще никакого. Тут неважен даже производитель, конкретная модель и частота и толщина оребрения. 240-е версии при прочих равных лучше справятся с охлаждением, но какой-нибудь суперкулер вроде Noctua NH-D15 или его аналог в лице “серебряной стрелы” может оказаться даже лучше. Это хорошо видно на таблице ниже:

Суперкулер Noctua NH-D15S держит температуру лучше, чем СЖО Adata XPG Levante 240 мм даже на максимальных оборотах

Кстати, обратите внимание на разницу температур. Даже у Deepcool GS Castle 360EX с 360-мм радиатором она выше, чем у флагманского кулера Noctua. Да, это большой двухбашенник с парой вентиляторов, да и по цене они сопоставимы. Но в контексте температур это очень показательный момент, который доказывает эффективность обычных кулеров.

Если ваш процессор поддерживает механизм авторазгона или вы оверклокнули его сами (не из праздного, само собой, интереса, а из практической необходимости), скорее всего это что-то очень мощное вроде упомянутого ранее Threadripper или его более современные аналоги. Но обычно такие камни не работают по одиночке, и им в пару чаще всего устанавливают видеокарты с внушительным запасом производительности. Охладить такой сетап заводской трёхсекционной СЖО не выйдет. Ему потребуется кастомная сборка, составленная из пары 360-мм радиаторов. Так отвод тепла будет проходить более эффективно. Заводские необслуживаемые модели сюда не подойдут.

Но, конечно, заводские СЖО тоже могут показывать себя очень эффективными. Иногда даже слишком, поддерживая температуру ниже рабочих пределов процессора. Это хорошо видно по отзывам, которые покупатели оставляют на тематических форумах. Другое дело, что люди зачастую ставят эти СЖО в пару к совсем слабым процессорам, которым водяной охлад в принципе не нужен.

Thermaltake AIO TH360 ARGB Sync — хорошая СЖО за свои деньги, температура по сравнению с башней от Noctua NH-D15 упала на 10 градусов, теперь при стресс-тесте с разгоном до 5Ггц мой i9 9900k греется максимум до 76 градусов в закрытом корпусе. Порадовала rgb подсветка, выглядит достойно.

Охлаждает i7-10700k, термопасту использовал ту, что была в комплекте, а 40-минутном стресс-тесте температура не поднялась даже до 50 градусов, до этого на такой же проц ставил башню Zalman 10x, и температура в том же стресс-тесте — 70 градусов.

Звучит, в общем, интересно, но уверены ли вы, что вся ваша работа с компьютером состоит из стресс-тестов? А есть ли сценарии, в которых требуется поддерживать температуру процессора строго на уровне в 53 градуса и ни десятой долей выше? Ответы на эти вопросы, полагаю, вы дадите и без моей подсказки.

Что выгоднее: кулер или СЖО

Цены на СЖО — это ещё один фактор, который играет не в их пользу. В большинстве своём они выше, чем на сопоставимые по эффективности охлаждения модели супер-кулеров. Если мы берём трёхсекционку, то следует рассчитывать как минимум на 12000 рублей и даже больше. Причём единой политики ценообразования на этом рынке как будто нет. Нередко цена возрастает в зависимости от наличия ARGB-подсветки.

Например, GIGABYTE AORUS WATERFORCE X 360 с RGB-подсветкой стоит более 22000 рублей. Много это или мало, решает каждый сам. Но тут мы имеем хотя бы известный бренд, гарантию и хорошие отзывы.

Но вот сопоставимая по характеристикам СЖО MSI MAG CORELIQUID C360 с радиатором аналогичного размера, подсветкой и прочими примочками оценивается почти вдвое дешевле. Чудеса.

Делает ли высокая цена СЖО хуже? Конечно, нет. В конце концов, напрямую на эффективность охлаждения это никак не влияет. Зато влияет размещение. И из-за внушительных габаритов к расположению модулей СЖО внутри корпуса гораздо больше требований, нежели к кулерам.

Чтобы они демонстрировали максимальную эффективность, нужно, чтобы воздушные потоки свободно циркулировали внутри корпуса, а тёплый воздух имел возможность выхода. Поэтому устанавливать СЖО спереди не стоит. Это нужно делать либо на задней крышке, либо наверху. Но такая возможность есть далеко не у всех.

Кулер в этом плане может быть не сильно удобнее, поскольку сегодня производители, кажется, достигли пика своих возможностей и больше не могут наращивать площадь их радиаторов, повышая эффективность охлаждения. Поэтому для рабочих компьютеров других альтернатив СЖО действительно может и не быть. Но в контексте игр красоты в них больше, чем практической пользы.

Вместо выводов предлагаю ключевые тезисы, которые позволят вам лучше определиться с выбором:

Воздушное охлаждение априори будет менее эффективным, если вы используете в паре с ним мощный или оверклокнутый процессор.
Кулеры с большими радиаторами, парой вентиляторов и большим количеством теплотрубок могут иметь очень высокую эффективность охлаждения в паре с обычными процессорами, используемыми в играх. Обратите внимание на суперкулеры Noctua, Thermalright и некоторые решения be quiet!
Кулеры не текут, в отличие от систем жидкостного охлаждения, и проблем с их обслуживанием намного-намного меньше.
Лучше, чтобы кулеры имели максимально возможную площадь радиатора, медные теплотрубки толщиной 6-8 мм и зеркально гладкую теплосъёмную поверхность.
Кулеры могут не справиться со скальпированными и разогнанными i9. Но смысл в этом есть только на рабочих компьютерах с по-настоящему высокими нагрузками — там без СЖО не обойтись.
Покупать СЖО в пару к Ryzen7 или i7 бессмысленно чуть менее, чем полностью.
На рынке почти нет игр, которым бы требовался оверклокинг процессоров вроде i9, так что и смысла охлаждать их водянками тоже нет.
Для работы лучше не брать одно- или двухсекционные водянки. Лучше, если это будет 3 секции, а лучше — кастомная модификация 2×3.
Кулеры в среднем стоят дешевле, чем системы жидкостного охлаждения, особенно, если речь идёт о самосборных модификациях с открытым контуром, которые ещё дороже коробочных, а обслуживать их проще.