Arrefecimento por líquido - tudo o que precisa de saber

Os sistemas de refrigeração líquida são cada vez mais uma reivindicação não apenas dos entusiastas de jogadores, mas também de usuários menos avançados e fãs de modding. Apesar de serem vistos como mais decorativos que um dissipador de calor, geralmente são sistemas de refrigeração muito melhores do que os dissipadores de calor.

Neste artigo, veremos tudo o que você precisa saber sobre este componente do PC. Talvez possamos convencê-lo de que ter um oferece boas vantagens, caso tenhamos um computador poderoso.

O que é resfriamento líquido e como ele funciona

Todos nós saberemos ou já vimos nosso cooler de CPU, um bloco de alumínio com uma ventoinha no topo. Bem assim, um sistema de refrigeração líquida serve para remover o calor do processador, e não apenas disso, mas também de outros hardwares, como a placa de vídeo, RAM ou VRM.

Lembre-se, a base operacional é bem diferente de um dissipador de ar. Estes sistemas são constituídos por um circuito fechado de água destilada ou qualquer outro líquido que possa ser utilizado. Esse líquido permanece em movimento contínuo, graças a uma bomba ou a um tanque equipado com uma bomba, de modo que ele passa pelos diferentes blocos instalados no hardware a ser refrigerado. Por sua vez, o líquido quente passa através do que é essencialmente um dissipador de calor em forma de radiador, mais ou menos grande, fornecido com ventiladores. Dessa forma, o líquido esfria novamente, repetindo o ciclo indefinidamente enquanto nosso equipamento está funcionando.

Assim como em um dissipador de calor, o sistema de refrigeração líquida depende de dois princípios da termodinâmica para funcionar, e um terço da mecânica dos fluidos.

• Condução: condução é o fenômeno pelo qual um corpo sólido mais quente passa seu calor para um corpo mais frio que está em contato com ele. Isso ocorre entre o bloco de resfriamento ou o bloco frio e a CPU, o IHS do processador passa calor para o bloco através do qual o fluido passa para esfriar. Convecção: Convecção é outro fenômeno de transferência de calor que ocorre apenas em fluidos, água, ar ou vapor. Nesse caso, a convecção atua na água em movimento no circuito. Por um lado, o bloco da CPU transfere calor para o fluido, aumentando sua temperatura e, por outro lado, o radiador remove esse calor por seus canais e aletas banhados em uma corrente de ar gerada pelos ventiladores. Fluxo laminar: Os fluidos têm dois tipos de regime de movimento, laminar e turbulento. Neste caso, pretende - se sempre que o fluxo seja laminar, mais ordenado e que seja capaz de absorver mais calor por convecção.

Medições e magnitudes

Após os fundamentos da operação, é conveniente saber quais são as magnitudes que devemos saber sobre os componentes do resfriamento de líquidos. Tal como acontece com os ventiladores ou dissipadores de calor, haverá mais e menos bons componentes.

• Ruído: a bomba é um elemento que possui um motor, portanto também gera ruído ao operar. É medido em dBA. RPM: Como os fãs, uma bomba terá certas rotações por minuto. Além disso, eles sempre têm controle PWM ou analógico. Fluxo: o fluxo de fluido é medido em L / h (litros por hora), quanto maior, maior a capacidade de refrigeração do sistema. Pressão: Pressão é a força exercida pelo líquido nas paredes dos tubos e componentes de dissipação. É medido em bar (barras) Altura do bombeamento: em sistemas personalizados, um parâmetro importante da bomba será a altura máxima na qual o fluido pode ser bombeado. Desta forma, podemos montar o sistema e garantir que o líquido atinja as áreas mais altas.Área e formato do radiador: a capacidade de refrigeração de um radiador é determinada pela área máxima que ele cobre, tanto em espessura quanto em comprimento e largura. É medido em m ², e quanto mais, melhor, é claro. Condutividade: todos os componentes, sejam eles fluidos ou blocos, possuem conectividade térmica, que é sua capacidade de transportar calor sem resistência. É medido em W / m * K (Watts por Kelvin Meter). A ideia é que essa condutividade seja a mais alta possível em cada elemento. Parâmetros típicos dos ventiladores: entre os parâmetros típicos dos ventiladores, temos sua pressão estática, medida em mmH2O e seu fluxo de ar, medido em FCM. Temos todas essas informações no artigo dos fãs: tudo o que você precisa saber.

Tipos de refrigeração líquida

No mercado, podemos encontrar principalmente dois tipos de refrigeração líquida, sistemas tudo-em-um e sistemas personalizados.

Os sistemas tudo-em-um ou AIO são basicamente circuitos que já estão completamente montados pelo fabricante com tudo o que é necessário para instalar e operar. Em geral, são muito mais baratos que os seguintes que veremos, embora só sejam capazes de resfriar o processador graças a um único bloco com uma bomba integrada, um radiador e seus tubos instalados de maneira fixa e o fluido já introduzido.

O segundo tipo de refrigeração líquida é o personalizado ou personalizado, que por descarte entenderemos que teremos que montá-lo, peça por peça. Neles, os componentes são todos separados e na quantidade que solicitamos. Por exemplo, 3 metros de tubo, dois blocos frios, um tanque, dois radiadores, etc. Dessa forma, o circuito se adapta perfeitamente ao nosso chassi, com os componentes que queremos resfriar e com o design que consideramos apropriado. Esses sistemas personalizados apresentam blocos para resfriar até memórias RAM VRM ou discos rígidos.

Ainda existe um terceiro método de resfriamento líquido que é a imersão. Aqui, o que é feito é mergulhar todos os componentes eletrônicos dentro de um recipiente com um fluido que não é condutor de eletricidade. Esses fluidos geralmente são óleos, que não possuem condutividade elétrica. Neles, um sistema de bombeamento mantém o líquido em movimento para que a convecção seja mais eficaz.

Componentes de refrigeração líquida

Vamos dar uma olhada nos diferentes componentes envolvidos no resfriamento de líquidos. Em geral, todos os sistemas são baseados nos mesmos componentes, embora possamos ver certas variantes ou um número maior de algumas delas.

Fluido de refrigeração

O fluido de resfriamento é o elemento encarregado de transportar a energia térmica dos componentes para o radiador. Normalmente, um fluido com boa condutividade e viscosidade média deve ser usado para evitar fluxo turbulento. O fabricante mais distinto de fluidos de refrigeração é a Mayhems, que possui uma ampla variedade de líquidos para refrigeração personalizada, embora também forneça outras marcas como a Corsair com o Hydro X.

Os fluidos mais comumente usados são normalmente derivados de etileno glicol, ou simplesmente glicol. Este é um composto químico orgânico feito de óxido de etileno, portanto é certamente tóxico. Apresenta-se com uma viscosidade mais alta que a água, sendo incolor e inodoro, razão pela qual os aditivos de cor são normalmente adicionados para ajudar a diferenciá-lo da água. Este composto é misturado com água destilada ou outros suplementos para formar a mistura e, com um ponto de ebulição de 197 ° C, é ideal para refrigerantes, automóveis ou esses sistemas que vemos.

No entanto, em sistemas multifuncionais, o fluido normalmente usado é água destilada ou água pura, com bom desempenho térmico e não é eletricamente condutora.

Bomba e tanque

A bomba é o elemento que faz o líquido se mover por todo o circuito, se não for possível transportar calor dos componentes eletrônicos para o radiador. Nos sistemas multifuncionais, essa bomba normalmente está localizada diretamente no bloco frio, a fim de simplificar o circuito e otimizar o espaço ocupado. Nesses sistemas, trocar o fluido é um pouco mais complicado, pois precisamos purgar bem o sistema para que não haja ar interno que agrave a circulação.

Por outro lado, em sistemas personalizados, eles aliviam esse problema de purgar o sistema por meio de um tanque que integra a bomba. Digamos que é como o tanque de expansão de carros, um elemento que contém uma grande quantidade de fluido à pressão ambiente, onde cai de cima e de baixo, uma bomba o coloca em movimento novamente. Isso também impede que o circuito aumente a pressão devido à expansão do fluido devido à temperatura.

No mercado, basicamente temos dois tipos de bombas para refrigeração: a D5 e a DDC com diferentes variantes. As bombas D5 são geralmente maiores, embora o sistema de rotação do motor seja essencialmente o mesmo em ambas. Um motor com o eixo apoiado na base onde gira, os ímãs que são forçados a girar pelos enrolamentos ou bobinas colocados em uma câmara independente para que não se molhem.

Sendo maior, o D5 tem mais fluxo e menor volume, embora a pressão do fluido seja menor. Essas bombas são normalmente usadas em tanques de sistema personalizados. Por outro lado, os DDCs com bombas menores e mais compactas que movem o fluido a uma pressão mais alta. Os DDCs geralmente são usados ​​para sistemas all-in-one criados no bloco de frio.

Blocos frios

Os blocos frios ou placas de resfriamento são os elementos que são instalados diretamente nos componentes eletrônicos que devem ser resfriados. Esses blocos podem ter formas e desenhos muito diferentes, embora seja constante que sejam feitos de cobre ou alumínio. São os dois metais mais amplamente utilizados, o primeiro com condutividade entre 372 e 385 W / mK, dependendo de sua pureza, e o segundo com 237 W / mK. Obviamente, quanto maior a condutividade, melhor será a escolha; portanto, é evidente que o cobre é a melhor opção em comprimento, pois é superado apenas pela prata e compostos mais caros para fabricar.

Esses blocos têm uma base sólida que faz contato com o IHS da CPU ou GPU, enquanto internamente, um grande número de canais passa o líquido pelo metal para coletar calor. Os blocos dos sistemas multifuncionais são um pouco mais complexos, pois integram a bomba no local. Além disso, alguns deles têm aletas e ventiladores para remover parte do calor já diretamente da própria base, aliviando o trabalho que o radiador deve realizar.

O bom é que os fabricantes disponibilizam ao usuário blocos compatíveis com memória RAM, com os VRMs das placas-mãe, por exemplo, o Asus Maximus XI Formula, ou para unidades de armazenamento SSD ou HDD. As possibilidades são enormes.

Pasta térmica

Mas é claro que, entre a CPU e o bloco, deve haver um componente que melhore a transferência de calor, e essa será a pasta térmica. Sua operação, aplicação e características serão exatamente as mesmas dos dissipadores de calor normais, melhorando o contato entre o bloco e a CPU.

Radiador

O radiador ou trocador é o componente encarregado de enviar o calor que transporta o líquido para o ambiente. Seu funcionamento é exatamente o mesmo que qualquer outro radiador de carro ou ar condicionado; é uma grande superfície sempre construída em alumínio com um grande número de canais através dos quais a água quente circula na forma de uma bobina. Por sua vez, esses canais são interligados por um sistema muito denso de finas aletas de alumínio que distribuem o calor por toda a superfície.

Um radiador não pode funcionar adequadamente sem um sistema de ventilação forçada; portanto, os ventiladores são instalados em sua superfície para gerar uma corrente de ar perpendicular às aletas que coletam calor por convecção. Essencialmente, duas trocas de convecção água-metal-ar estão envolvidas em um radiador.

Os radiadores usados ​​nos sistemas de refrigeração líquida de PCs são quase sempre de tamanho padronizado, com uma largura de 120 ou 140 mm e comprimentos diferentes, dependendo do número de ventiladores nos quais vamos instalar. Pode ser 120, 140, 240, 280, 360 ou 420mm para ventiladores de 1, 2 ou 3 de 120 mm ou 140 mm. Da mesma forma, as multifuncionais têm uma espessura padrão de 25 a 27 mm, enquanto que em sistemas personalizados, temos blocos que excedem até 60 mm para configurações extremas.

Fãs

Os ventiladores são responsáveis ​​por fornecer a corrente de ar necessária para resfriar o fluido que passa pelo radiador. Para eles, já temos um artigo em que explicamos de maneira muito detalhada como funciona. Aqui, temos que ficar com suas dimensões, pois encontramos as de 140 mm e as de 120 mm.

Dependendo da capacidade do nosso chassi e do radiador, montaremos um ou outro. É claro que todos os sistemas AIO já incluem os necessários, mas ainda podemos fazer uma configuração extra chamada Push and Pull. Isso consiste em colocar ventiladores nos dois lados do radiador, alguns empurram o ar em direção a ele e outros o coletam e o expelem com maior velocidade. Realmente não duplica o fluxo, embora valha a pena fazer para radiadores grossos.

Tubos

A parte importante de um sistema de refrigeração líquida serão os tubos. Como poderíamos levar o fluido de um lugar para outro sem eles? Os tubos, como outros componentes, geralmente têm uma seção padrão de 10 mm (3/8 pol.) Ou 13 mm (1/2 pol.) Para tubos flexíveis e 10 ou 14 mm para tubos rígidos.

No caso dos sistemas AIO, não devemos nos preocupar excessivamente com eles, pois eles têm entre 40 e 70 cm de comprimento e são totalmente montados no sistema. Quase sempre são feitos de borracha e cobertos com malha de têxtil ou nylon para reforçá-los. Isso permitirá que eles sejam manuseados com segurança sem dobrar ou rachar.

Algo diferente são os dos sistemas personalizados, pois, para começar, teremos que comprá-los separadamente e com a seção interna e externa compatível com o restante dos elementos de união. Temos, por um lado, os tubos flexíveis, geralmente feitos de cloreto de polivinil (PVC). Se a vantagem é que eles são flexíveis e fáceis de instalar, pois se adaptam muito bem à situação do hardware, embora tenha cuidado, pois se dobra com muita facilidade. Por outro lado, temos tubos rígidos também construídos em PVC ou polimetilmetacrilato, um composto termoplástico que teremos que aquecer para dar a forma adequada. Com o último, o resultado das assembléias é espetacular.

Acessórios e elementos de conexão

E por último, mas não menos importante, temos os elementos de junção que são usados ​​apenas para sistemas personalizados. Os AIOs já vêm com tudo instalado, e as juntas geralmente são feitas por pressão ou com mangas que não podem ser removidas.

Em vez disso, para montar o outro sistema, precisaremos de acessórios ou uniões na forma de cotovelos, mangas ou divisores para unir as peças que possuímos. Estes elementos de união são normalmente feitos de latão, uma liga de cobre e zinco resistente à água e boa resistência à corrosão. Também podemos encontrá-los diretamente em alumínio ou cobre e, se forem de extrema qualidade, em aço inoxidável.

Sistema de iluminação RGB

E, é claro, em um sistema de refrigeração líquida, a presença de iluminação RGB deve ser uma prioridade, pois o PC é espetacular. De fato, mais e mais sistemas incluem ventiladores RGB e também LEDs no bloco da bomba. E não vamos falar sobre os personalizados, por exemplo, o Corsair Hydro X, que tem RGB em todos os seus blocos de refrigeração, no tanque e nos ventiladores.

A maioria é gerenciada diretamente pelo software ou é compatível com as tecnologias de iluminação da placa-mãe, por exemplo, Asus AURA Sync, MSI Mystic Light, Gigabyte RGB Fusion ou ASRock Polychrome.

Instalação de um resfriamento líquido

No caso desses sistemas, a decisão não é tão simples quanto a dos dissipadores de ar, pois mais fatores influenciam o tipo de soquete a que se destina. De qualquer forma, as etapas a serem tomadas são diferentes se for um AIO ou um sistema personalizado.

AIO

Nos multifuncionais, a tarefa será bastante simples, pois o sistema é totalmente montado na fábrica e precisamos apenas garantir a compatibilidade com o local a que se destina. Estes são os fatores a serem considerados:

• Soquete da CPU: obviamente, precisamos de um bloco compatível com o nosso equipamento, embora praticamente todos ofereçam suporte completo para AMD e Intel. Somente os Threadrippers geralmente são deixados de fora em sistemas mais baratos; se tivermos um desses, devemos atender às suas especificações. Compatibilidade do chassi: Com um dissipador de calor, precisamos de espaço suficiente no chassi para colocá-lo. Aqui é importante verificar se ele suporta essa montagem. O que normalmente deve ser de 240 ou 360 mm, com uma espessura mínima de 50 mm, sendo ventilador + radiador

E a verdade é que pouco mais, se é que existe alguma coisa, para ver se nossa placa possui cabeçalhos de iluminação para conectar os fãs.

Refrigeração personalizada

Isso já é outra questão, porque temos que montar completamente o sistema. Com relação ao mencionado acima para as OIOs, estamos exatamente nas mesmas condições, embora, é claro, devemos atender à compatibilidade com outros componentes. Existem blocos frios para diferentes GPUs, por exemplo, Nvidia RTX, GTX etc. e um desses sistemas de seguros que vamos implementar também no nosso. Será muito importante saber se o sistema em questão possui blocos compatíveis com nossa GPU. Para modelos de referência, eles estão quase sempre disponíveis, mas para as placas gráficas montadas pelas marcas é mais complicado.

Outro fator importante será a escolha do chassi, pois nem todos permitem a instalação de tanques de bombeamento. Da mesma forma, os tubos flexíveis são mais fáceis de instalar e mais versáteis, mas os tubos rígidos oferecem uma aparência espetacular.

Finalmente, devemos estudar a maneira como projetaremos o circuito, e há várias maneiras que podem ser consideradas padrão:

Bombeamento de água fria:

Pessoalmente, é o que mais gostamos. O esquema do circuito a ser usado será Bomba -> CPU + Bloco GPU -> Radiador -> Tanque -> Bomba. Dessa forma, a água atinge o tanque o mais frio possível após passar pelo radiador para evitar que embaça, se for transparente e RGB. Além disso, ele atravessa os blocos com maior pressão, para que sua eficácia seja melhor.

Bombeamento de água quente:

Este sistema possui um loop Bomba -> Radiador -> CPU + GPU -> Tanque -> Bomba. O bom disso é que parte do calor é dissipativo no próprio tanque, mas o ruim é que, ao passar pelo circuito do radiador, ele perde pressão. Além disso, o calor embaçará o tanque e, se estiverem altas temperaturas, podemos estar com problemas.

Sistema de estágio duplo:

Nesta configuração, introduzimos um segundo radiador no circuito, qualquer que seja a configuração escolhida. Isso pode ser colocado entre os blocos de CPU e GPU ou ser consecutivo com o primeiro radiador.

Manutenção

Estes sistemas requerem, em princípio, a mesma manutenção que os outros componentes. Embora um fator importante seja adicionado, como o líquido, que inevitavelmente desgasta o AIO ou o Custom.

No primeiro caso, é um sistema totalmente fechado, portanto, em princípio, deve permanecer inalterado, mas em alguns sistemas pode ser necessário preenchê-lo após alguns anos, 1, 2 ou 3. Observaremos isso devido ao aumento das temperaturas na componentes a serem resfriados ou ruídos na bomba.

Em sistemas personalizados, o fluido deve ser trocado com mais frequência, 1 ou 2 anos.

Vantagens e desvantagens dos sistemas de refrigeração líquida

Para finalizar, vamos ver quais são as vantagens e desvantagens que esses sistemas de refrigeração nos oferecem em comparação com os sumidouros de ar tradicionais.

Vantagens:

• Sistema mais eficiente para componentes de resfriamento. Orientado a configurações com capacidade de overclock e componentes de alto desempenho. Mais organizado e com menos espaço ocupado na placa. Ao deixar os ventiladores fora da placa, os componentes ficam menos sujos. GPU e até discos rígidos, VRM e RAM, se a placa for compatível Fácil instalação para AIOMs Melhor estética e capacidade de personalização Totalmente adaptável às necessidades do usuário

Desvantagens:

• Eles são mais caros que os dissipadores de calor Precisamos de um chassi compatível. A introdução de líquidos ativa o risco de vazamentos

Conclusão e guia para a melhor refrigeração líquida

Acreditamos que não deixamos nada para trás em relação a esse assunto, pois vimos em profundidade todos os elementos que compõem os sistemas de refrigeração, bem como seus fundamentos operacionais. Deixamos você agora com nosso guia dos melhores líquidos que podemos encontrar no mercado.

Guia para os melhores dissipadores de calor, ventiladores e refrigeração líquida para PC

Você já usou refrigeração líquida? Você acha que vale a pena? AIO ou personalizado?