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Projeto de Water Cooling

Para os que pretendem efetuar o seu próprio projeto de Water Cooling, existem componentes de diversos Fabricantes no mercado.

O inconveniente desta situação será o custo, o qual será substancialmente maior que as soluções de Kits pré montados. Uma vantagem será a fácil substituição dos componentes que sofram avarias, pois o utilizador conhece o sistema. Outra vantagem será a possibilidade de escolher componentes de diferente fabricantes, podendo optar pela qualidade (que se repercutirá no preço).

Para iniciarmos o projeto, temos de definir que componentes pretendemos arrefecer com água e teremos de analisar se possuímos uma Caixa que permita a montagem de um sistema de Water Cooling.

Os componentes que geram mais calor, são o CPU e a Placa Gráfica, pelo que vamos efetuar uma análise baseada nestes dois componentes.

Partindo do princípio que existe uma Caixa com um correto Sistema de Ventilação, os restantes componentes manterão uma melhor temperatura, pois o CPU e a Placa Gráfica deixarão de dissipar ar para o interior da caixa (ou dissiparão uma quantidade muito reduzida).

Definidos que estão os componentes que vamos arrefecer, vamos começar por projetar o circuito da água. Vamos definir a forma como o CPU e a Placa Gráfica recebem Água Refrigerada e como é devolvida a água aquecida pelos referidos, ou seja, qual o circuito (ou Loop) do líquido. Para definir o Design do circuito, vamos, para já, considerar o Radiador, a Bomba, o Reservatório e as respetivas Tubagens.

Design para Water Cooling, para CPU + Placa Gráfica, Single Loop - Solução 1Water Cooling Single Loop, CPU e Placa Gráfica

 

A Figura acima, mostra uma solução possível para o Design de um projeto de Water Cooling em Single Loop (ou Circuito Único). Analisando o Loop partindo do radiador, temos:

  1. O Líquido, arrefecido, sai do Radiador para o CPU;
  2. O Líquido, ligeiramente aquecido, sai do CPU para a Placa Gráfica;
  3. O líquido, aquecido, sai da Placa Gráfica para a Bomba;
  4. O Líquido, aquecido, sai da Bomba para o Reservatório;
  5. O Líquido, aquecido, sai do Reservatório para o Radiador;
  6. O Líquido vai ser arrefecido no Radiador e recomeça o Loop.

Note que todos os componentes têm um IN e um OUT. A forma correta de ligação é o OUT de um componente ao IN de outro. Se analisarmos o referido circuito, concluímos que:

  • O CPU vai receber Líquido completamente arrefecido e vai transferir o calor para o líquido, aquecendo-o;
  • A Placa Gráfica vai receber líquido ligeiramente aquecido do CPU e vai transferir calor para o líquido, aquecendo-o ainda mais;
  • A Bomba, vai receber o líquido quente e vai enviá-lo para o Reservatório;
  • O Reservatório recebe o Líquido quente que é transferido para o Radiador.

Note que, isto não quer dizer que a Placa Gráfica não seja bem arrefecida e que a Bomba sofra de aquecimento por receber líquido quente, pois o líquido está sempre em circulação.

Não estou a referir que o sistema apresentado não esteja correto, mas o objetivo é obtermos um sistema o mais perfeito e consistente possíveis. Neste contexto, é possível melhorar o circuito, para que o único componente que recebe líquido quente seja o Radiador.

 

Design para Water Cooling, para CPU e CPU, com Single Loop - Solução 2

Water Cooling Single Loop, CPU e Placa Gráfica

Neste caso, alterámos o Loop, de forma a que a Bomba receba Líquido Arrefecido. Analisando o circuito, temos:

  1. O Líquido, arrefecido, sai do Radiador para o Reservatório;
  2. O Líquido, arrefecido, sai do Reservatório para a Bomba;
  3. O Líquido, arrefecido, sai da Bomba para o CPU ;
  4. O Líquido, ligeiramente aquecido, sai do CPU para a Placa Gráfica;
  5. O Líquido, quente, sai da Placa Gráfica para o Radiador;
  6. O Líquido vai ser arrefecido no Radiador e recomeça o Loop.

Note que todos os componentes têm um IN e um OUT. A forma correta de ligação é o OUT de um componente ao IN de outro. Se analisarmos o referido circuito, concluímos que:

  • O Reservatório e a Bomba recebem Líquido arrefecido;
  • O CPU, vai receber Líquido arrefecido e vai transferir o calor para o líquido, aquecendo-o;
  • A Placa Gráfica vai receber líquido aquecido do CPU e vai transferir o calor para o líquido, aquecendo-o ainda mais;

Melhorámos a solução anterior, ao evitarmos que o líquido aquecido passe pela bomba. Mas a Placa Gráfica continua a ser arrefecida com líquido aquecido que sai do CPU.

Como já referimos anteriormente este problema não é crítico, pois o líquido não está estático, ou seja, movimenta-se continuamente. Acresce ainda que o líquido está a dissipar calor também de uma forma contínua, ou seja, o calor dissipa-se pelo líquido.

Garantidamente, a placa gráfica vai ter uma temperatura substancialmente inferior em comparação com o Air Cooling

Em relação à Bomba, esta alteração constitui um pormenor para tornar a solução mais consistente. As Bombas estão preparadas para atingir temperaturas elevadas (veja no manual os requisitos técnicos). Mas, com esta solução vai ter, quase de certeza, uma maior longevidade.

Mas, se pretende um melhor arrefecimento da Placa Gráfica, poderá acrescentar mais um loop, ou seja, mais um radiador (e investir mais um pouco). Vejamos a solução seguinte.

 

Design para Water Cooling , para CPU e Placa Gráfica, com Dual Loop - Solução 3

Water Cooling, CPU e Placa Gráfica, Dual Loop

No Dual Loop é acrescentado mais um Radiador. O objetivo é ter arrefecimento intermédio no circuito. Analisando o circuito, temos:

  1. O Líquido, Arrefecido, sai do Radiador Maior para o Reservatório;
  2. O Líquido, Arrefecido, sai do Reservatório para a Bomba;
  3. O líquido, Arrefecido, sai da Bomba para a Placa Gráfica;
  4. O Líquido, Aquecido, sai da Placa Gráfica para o Radiador Pequeno;
  5. O Líquido Arrefecido, sai do Radiador pequeno para o CPU ;
  6. O Líquido, Quente, sai do CPU para o Radiador Maior;
  7. O Líquido vai ser arrefecido no Radiador e recomeça o Loop.

Note que todos os componentes têm um IN e um OUT. A forma correta de ligação é o OUT de um componente ao IN de outro. Se analisarmos o referido circuito, concluímos que:

  • O Reservatório e a Bomba recebem Líquido arrefecido;
  • O CPU e a Placa Gráfica recebem Líquido Arrefecido;
  • Ou seja, todos os componentes recebem Líquido arrefecido, com excepção óbvia dos Radiadores, mas essa é a sua função (dissipar o calor e arrefecer o líquido).

Na minha perspetiva este sistema é o mais consistente, para arrefecer o CPU e a Placa Gráfica. Se pretende arrefecer apenas o CPU, utilize a Solução 2. Poderia alterar o circuito, para que o CPU recebesse Líquido do Radiador maior, mas o facto é relativamente indiferente. É nítido que a inclusão de dois Radiadores vai manter o líquido "fresco" ao chegar aos componentes.

Digo relativamente, porque embora seja nítido que o Radiador Maior tem maior poder de arrefecimento que o mais pequeno, para decidirmos o que vamos ligar a quê, dependerá do contexto.

Analisando num contexto, se o utilizador dá um uso intensivo à Placa Gráfica e esta é "potente", o aquecimento maior será da Placa. Esta situação ocorre com o uso de aplicações gráficas "pesadas", como por exemplo Jogos. Neste caso, a atividade do CPU é reduzida em relação à Placa Gráfica, que tem uma utilização intensiva. Logicamente, a Placa Gráfica deveria de receber o Loop do Radiador Grande, pois vai aquecer mais do que o CPU .

Outro contexto, é se o utilizador dá um uso intensivo ao CPU, por exemplo em cálculos matemáticos complexos, ou se está a processar muitas aplicações em simultâneo, a melhor solução será a apresentada, pois o CPU vai aquecer mais que a Placa Gráfica.

E ainda outro contexto, é se a máquina vai funcionar sempre "nos limites". Não é lógico e é desnecessário colocar um Radiador Grande ao invés de um Pequeno, pois o líquido no circuito nunca vai atingir temperaturas tais que aqueçam ao invés de arrefecer. Não esqueça que o líquido está a circular permanentemente a uma velocidade elevada.

Não podemos estar a alterar permanentemente o Loop, para o Sistema estar 100% consistente. E como em Sistemas o "100%" não existe, deveremos utilizar a lógica que mais se adequa ao nosso sistema.

Com a Solução apresentada, garantidamente não vai ter problemas de aquecimento, mesmo efetuando Overclock ao CPU ou Placa Gráfica (nos limites do razoável, claro).

Instalação do Sistema na Caixa do Computador

Na Caixa do computador, o objetivo é manter um Sistema de Ventilação de Pressão Positiva, de forma a que o ar quente seja substituído por Ar Frio de forma constante.

A teoria diz que o "Ar Quente Sobe". Neste contexto, a admissão de ar frio deve de ser feita na base e à frente da Caixa e a exaustão de ar quente na traseira e topo Caixa.

A Figura mostra uma solução consistente para a montagem do Sistema mencionado na Solução 3.

Sistema Water Cooling Caixa PressÃo Positiva

Conforme pode constatar, o planeamento de um sistema de Water Cooling necessita de uma análise à Caixa onde a vai montar. A Caixa da Figura está construída para que seja compatível com Sistemas de Water Cooling, permitindo colocar um Radiador no Topo a outro na traseira, sem que colida com componentes da Motherboard.

Mas, nem todas as Caixas são compatíveis com Sistemas de Water Cooling, pelo que terá de ter o facto em atenção. Por exemplo, uma Caixa em que a Fonte de Alimentação seja montada no Topo, não poderá receber um Radiador no mesmo local.

Como pode verificar, foi mantida uma Pressão Positiva na Caixa. A admissão de ar é efetuada na base e a exaustão no Topo. Acresce ainda que esta Caixa tem a Caixa em que a Fonte de Alimentação na Base em compartimento isolado, recebendo ar e expelindo-o sem que entre na Caixa.

O Sistema de Arrefecimento apresentado, é um Sistema misto de Air Cooling / Water Cooling. O Water Cooling vai permitir que os componentes "mais quentes" não expilam ar quente para o interior. O Air Cooling vai permitir uma correta circulação de ar no interior, eliminando o calor emitido pelos restantes componentes. Uma Caixa com este sistema terá uma temperatura interna que variará dos 20 aos 30 graus, dependendo da temperatura exterior.

 

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Autor: José JR Crispim
Publicado em: Junho de 2013

Nota: se verificar alguma incorreção no presente artigo ou pretender acrescentar algo mais, pode enviar-me um e-Mail. Publicarei a correção e colocarei o autor da mesma.

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