Každý, kto kedy staval počítač, sa stretol s dilemou výberu chladenia. Otázka „vzduch alebo voda?“ trápi ľudí už roky a nie je sa čomu diviť. Chladenie je základ, bez ktorého môže procesor zhorieť rýchlejšie, než stihnete zareagovať. Vodné chladenie sa stáva čoraz populárnejším riešením v rôznych aplikáciách, od herných počítačov po priemyselné stroje. Jeho hlavným cieľom je efektívne znižovať teplotu komponentov, aby sa zabezpečila ich dlhšia životnosť a lepší výkon.
Vzduchové chladenie: Klasika a spoľahlivosť
Klasické vzduchové chladenie je geniálne jednoduché. Procesor sa zahreje, teplo prejde základňou chladiča a putuje tepelnými trubičkami do rebier. Tam na to fúkajú ventilátory a teplo mizne do vzduchu. Chladič je namontovaný na procesore a vstrebáva jeho teplo, ktoré cestuje tepelnými rúrkami do radiátora chladiča, kde vetráky teplo ochladzujú. Najväčšia výhoda je spoľahlivosť. Vzduchový chladič jednoducho funguje roky a roky. Jedinou pohyblivou časťou sú ventilátory, a tie sa dajú vymeniť. Celý systém je taký jednoduchý, že sa na ňom prakticky nič nemôže pokaziť.
Vodné chladenie: Moderné riešenie pre výkon a estetiku
Vodné chladenie je už trochu iná liga. Používa sa hlavne v počítačoch, ktorých sa počíta s veľkým výkonom (pretaktovania). Pri kvalitných zostavách prináša vodné chladenie oveľa lepší výkon ako ostatné typy chladenia. Ďalšou výhodou vodného chladenia je tichá prevádzka. Pri správnom prevedení môže mať počítač s vodným chladením aj dizajnovú stránku na oživenie v miestnosti.
S väčšou cenou vodného chladenia prichádza aj vizuálny bonus. Či už v podobe celkového vzhľadu, kedy AIO vyzerá viac moderne, tak aj to, že množstvo vodných blokov má dizajnové ozdoby v podobe skla s logom výrobcu, RGB, alebo dokonca aj displeja. AIO systémy pôsobia viac high-tech a v presklenej skrini vyzerajú lepšie. Napriek mnohým výhodám existujú aj nevyhnutné nevýhody, ktoré treba zvážiť, ako je možnosť úniku kvapaliny pri nesprávnej inštalácii, nutnosť údržby a vyššie obstarávacie náklady.
Typy vodného chladenia: AIO vs. Custom Loop
Existujú dva hlavné typy vodného chladenia. Najčastejšie vodné chladenie (AIO) sa skladá z radiátora, pumpy, hadičiek, v ktorých koluje voda, vodného bloku, ktorý sa montuje na procesor a vetrákov, ktoré chladia radiátor a vypúšťajú teplo von. All-in-One (AIO) systémy kúpite hotové, a custom loop - to si staviate sami z jednotlivých komponentov.
Pre väčšinu ľudí sú AIO jasná voľba. Custom loop je skôr pre fanatikov a ľudí, ktorí chcú absolútny výkon a sú ochotní za to zaplatiť aj časom na údržbu. AIO chladiče vypĺňajú dieru na trhu čo do obstarávacej ceny medzi hi-endovými vzduchovými chladičmi (okolo 2 500 Sk) a plnohodnotným vodným chladením (začínajúc od 15 000 Sk).
- Základné vzduchové chladiče zoženiete už od pár stoviek.
- Výkonné kusy ako Noctua alebo Be Quiet stoja okolo 2-3 tisíc korún.
- AIO chladiče začínajú okolo 2000 korún a idú pokojne do 5-6 tisíc za prémiové kusy s RGB a displejom.
- Pokiaľ chcete naozaj poriadneho custom vodníka, pripravte si minimálne 15 tisíc. V eurách sa custom vodník na mieru pohybuje od 500 až do 2000€.
- Ak chcete niečo naozaj výnimočné s chladením grafiky, poriadne vodné chladenie, ktoré má chladiť výkonnú grafickú kartu s procesorom a má tiež nejako vyzerať, vychádza rádovo o desiatky tisíc vyššie.
Poslednú dobu sa snažia výrobcovia inovovať a už aj AIO chladiče prichádzajú ako modulárne, t.j. je ich možné rozšíriť. Napríklad spoločnosť Alphacool, jedna z lídrov v oblasti chladenia, nedávno predstavila svoje AiO riešenie, ktoré využíva bežne predajnú DC-LT pumpu, prípadne Fractal Design so sériou Kelvin.
Kľúčové komponenty vodného chladenia
Hlavné súčasti systému vodného chladenia zahŕňajú vodné bloky, radiátory, čerpadlá, expanzné nádoby a hadice s fitinkami. Každý z týchto komponentov zohráva kľúčovú úlohu vo funkčnosti celého systému.
Vodné bloky (CPU a GPU)
Vodné bloky slúžia na odvod stratového tepla z procesora a ďalších zdrojov produkujúcich teplo. Všeobecne možno neodporučiť bloky alebo radiátory vyrobené z hliníka, okrem prípadu, keď je celý vodný okruh z hliníka a bez medených súčastí. Medzi kvalitné bloky na CPU s perfektným pomerom cena / výkon patria EK Water block EK-Supremacy MX v peknom dizajne s medenou základňou, materiál topu bloku sa potom líši v jednotlivých verziách. Špičkové vodné bloky sú Watercool Heatkiller IV, EK Water Blocks EK-Supremacy EVO, Aqua Computer Kryos XT HighFlow a Koolance CPU-380.
Pri blokoch na grafickú kartu sa musíme rozhodnúť, či chceme tzv. Full cover blok, tzn. blok chladiaci jadro grafickej karty aj jej pamäte a napäťové regulátory, alebo či postačí blok na jadro. Full cover bloky sú pre grafickú kartu lepšie, ale tiež sú podstatne drahším riešením. Navyše sú kompatibilné väčšinou len s jedným modelom grafických kariet.
Radiátory
Radiátory zabezpečujú odvod tepla z kvapaliny do okolia. Pri pasívnych radiátoroch sa teplo odvádza samovoľným prúdením vzduchu. Tieto výmenníky tepla sú spravidla veľké, ťažké a nemožno s nimi dosiahnuť žiadnych zázračných teplôt, ak vlastníte PC s vyšším výkonom. Pokiaľ ale preferujete úplné ticho, je to dobrá voľba. Posledné modely pasívnych radiátorov, ale kombinujú možnosť inštalovať v prípade potreby aj ventilátory.
U aktívnych radiátorov používame väčšinou ventilátory o rozmere 120x120 mm, alebo 140x140 mm, ktoré sú v súčasnej dobe najviac rozšírené a pri relatívne nízkych otáčkach produkujú dostatočné množstvo vzduchu postačujúce na prefúknutie lamiel radiátora. Na našom trhu sa môžeme stretnúť s radiátormi vyrobenými pre jeden až deväť ventilátorov, bežne sa používajú radiátory pre jeden až tri ventilátory. Ak vlastníme výkonné čerpadlo, môžeme zapojiť do okruhu väčšie množstvo radiátorov a výkon znásobiť. Lamely radiátorov sú vyrábané z ocele, hliníka alebo medi.
Ideálnymi radiátormi sú dnes výrobky firmy Alphacool s názvami ST30 (30mm), XT45 (45mm) a UT60 (60mm). Jednotlivé verzie sa líšia hrúbkou radiátora a vyrábajú sa pre 120mm, 140mm, alebo aj 180mm ventilátory. Pri výbere ventilátorov musíte taktiež sledovať statický tlak, ktorý je dôležitý, pretože v opačnom prípade neprefúknete radiátor. Pri osádzaní ventilátorov sa využívajú 3 spôsoby - push, pull a push/pull.
Čerpadlá (Pumpa)
Čerpadlo (pumpa) zabezpečuje cirkuláciu kvapaliny v systéme. Studenú vodu z expanznej nádrže ženie čerpadlo do vodných blokov. Vodné bloky odoberajú teplo z komponentov a odovzdávajú ich vode. Následne je táto voda odosielaná do radiátora, kde odovzdáva teplo prostrediu a takto ochladená voda sa vracia späť do expanznej nádoby. Kolobeh pokračuje stále dookola. Pri výbere čerpadla je vhodné vybrať čerpadlo, ktoré pracuje s 12 V. Pri výbere pumpy dbajte na jej výkon a vztlak. Slabšie DC-LT pumpy si väčšinou poradia s menším vztlakom a menším okruhom, väčšine ľudí budú stačiť. Výkonné pumpy D5 sú vhodné pre veľké okruhy. Môžete dokonca uvažovať aj o dvojici púmp, pričom jedna slúži ako záložná.
Na trhu existuje mnoho čerpadiel od rôznych výrobcov, ktorá sa líšia výkonom aj cenou. Medzi užívateľmi sú najviac obľúbené čerpadlá Laing. Pumpy Laing sa môžu pochváliť svojimi malými rozmermi, prevádzkou na 12V, veľkou výtlačnou výškou, skvelým prietokom a veľkou tvrdosťou. Laing DDC pumpy odporúčame kombinovať s niektorým z alternatívnych TOPov - buď v plexi, alebo acetal verzii. S takýmto topom má potom pumpa lepšie prevádzkové (tvrdosť) vlastnosti a je tichšia. Rovnako v prípade Laing DDC Plus pumpy (18W verzia) odporúčame pumpu, resp. jej telo chladiť špeciálnym, kovovým obalom, ktorý slúži ako chladič. Laing D5 pumpy patria medzi najkvalitnejšie s extra nízkou možnosťou poruchy, skvelým výkonom, možnosťou plynulej regulácie na zadnej strane tela pumpy. Netrpia prehrievaním elektroniky ako v prípade DDC verzií Laing. Pri kúpe Laing D5 je nutné zakúpiť TOP, bez ktorého pumpa nefunguje.
Expanzné nádoby
Expanzná nádoba zabezpečuje dostatok vody a slúži na ukladanie prebytočnej kvapaliny. Expanzné nádoby sa predávajú v rôznych prevedeniach. Najčastejšie predávaným typom sú expanzné nádoby klasického valcového typu. Následne sú tiež populárne expanzné nádoby do 5,25" pozícií, pričom podľa modelu zaberajú maximálne 2x 5,25" pozície. Samozrejme existujú rôzne iné mikro expanzné nádoby, vhodné do špeciálnych projektov. Obľúbenou značkou expanzných nádob sú EK Water Blocks EK-RES vo veľkostiach 100, 150, 250 a 400 mm. Najmenšie sa hodia skôr k okruhom so slabším čerpadlom. Pre silnejšie čerpadlá odporúčame expanznú nádobu s väčšou dĺžkou, s ktorou je zavodňovanie príjemnejšie. Veľkosť 250 mm je univerzálna a hodí sa pre všetky pumpy.
S umiestnením expanznej nádoby je ďalej spojená otázka, kam ju umiestniť. Je vhodné voliť expanznú nádobu, do ktorej je možné umiestniť rovno aj pumpu, ušetríte tým miesto. Máte na výber klasické valcovité nádobky alebo 3,5“ do šasi na mechaniky. Pri prvej menovanej sa stretneme s problémom umiestnenia. Niektoré nadrozmerné skrinky umožňujú inštaláciu pumpy rovno na radiátor (horizontálna poloha), teda v prípade, že nekolidujú s košom na disky či pre mechaniky. Výpustný ventil (nie je potrebný) umiestňujte výlučne na najspodnejšie miesto v systéme. Pre začiatočníkov je výborné riešenie 3,5“ expanzná nádoba s jednou či dokonca dvoma DC-LT pumpami.
Hadice a fitinky (spojky)
Hadice na vodné chladenie sú kritickou súčasťou systému, pretože prenášajú chladiacu kvapalinu medzi rôznymi komponentmi. Pri výbere hadice je dôležité zohľadniť požiadavky na teplotu, tlak a chemickú stabilitu.
Typy hadíc podľa materiálu a vlastností:
- Soft tubing (mäkké hadice):
- PVC (polyvinylchlorid) hadice: Sú cenovo dostupné a vynikajú jednoduchou manipuláciou a výbornou ohybnosťou. Ich nevýhodou je veľká tvrdosť a zlá manipulácia pri tvorbe oblúkov, ako aj možnosť zafarbenia do žlta (niekedy spôsobené mikročasticami z mosadzných vodných blokov, inokedy vlastnosťou hadice).
- PUR (polyuretán) hadice: Vhodné sú hadice vyrobené z polyuretánu, ktoré sú dostatočne ohybné a vyrábajú sa aj v rôznych farebných verziách.
- Tygon hadice: Oplatí sa investovať a kúpiť hadice lepšie (Tygon), ktoré sa krásne tvarujú a zalomia sa až v extrémnych prípadoch. Ich nevýhodou je obstarávacia cena a fakt, že časom stráca svoju priezračnosť a môžu aj šednúť (pretože sú určené do čistého laboratórneho prostredia).
- Primochill Advanced a EK Water Blocks EK-Tube ZMT: Najlepšími hadicami sú aktuálne modely výrobcu Primochill - Primochill Advanced hadice, prípadne kvalitné EPDM EK Water Blocks EK-Tube ZMT hadice, ktoré neobsahujú tzv. "plastifikátory", ktoré môžu spôsobovať zafarbenie.
- Hard tubing (pevné hadice): Ak ste zruční alebo si trúfate, môžete skúsiť rovno hard tubing.
- Akrylové hadice a PETG: V prípade PETG/akrylu si rovno pripravte aj teplovzdušnú pištoľ na ohýbanie hadíc, bez toho to nejde. Niektorí výrobcovia ponúkajú aj jednoduché kity na ohýbanie hadíc a meranie uhlov. Výhodou tvrdých a pevných materiálov je ich schopnosť držať tvary. Bohužiaľ ani tieto hadice neobíde problém zafarbovania, aj keď je výrazne pomalší.
- Brass (mosadzné tyčinky): Ponúkajú veľmi elegantný a odolný vzhľad.
Rozmery hadíc a fitinky:
Hadice sa vyrábajú v rôznych veľkostiach, od 8 / 6mm cez 10 / 8mm, 11 / 8mm až napríklad po 19 / 13mm. Prvé číslo určuje vonkajší priemer hadice, druhé číslo určuje vnútorný priemer hadice. Od závislosti vybraného fittingu je potrebné aj vybrať hadice s rovnakým priemerom.
Výber hadíc je spojený s výberom fitiniek - teda spojok. Nemôžeme vybrať fitinky pre PVC hadice a kúpiť akrylové trubice. V Európe existujú dve normy fitiniek (fitting), respektíve závitov. Dnes v podstate iné závity ako G1/4" nepoznáme, no existujú aj polovičné 1/8" závity, ktoré používajú skôr ázijskí výrobcovia ako Thermaltake alebo Zalman. Väčšina kvalitných výrobcov používa 1/4" závity, pretože príliš neobmedzujú prietok vody v okruhu. Vhodné je použiť typ s prevlečnou maticou.
Okrem toho môžete sledovať aj tzv. male/male, female/female a male/female fitinky a spojky. Tie vám zjednodušia montáž rýchlospojok, pretože nemusíte použiť veľké množstvo fitiniek. Rýchlospojka umožňuje rýchle rozpojenie a demontáž či rozšírenie systému bez kompletného vypustenia kvapaliny z okruhu. Ak chcete napríklad zapojiť rýchlospojku priamo na radiátor, potrebujete fitinku pre radiátor, následne hadicu a ďalšie dve fitinky pre rýchlospojku. S adaptérom male/male dokážete pripojiť rýchlospojku priamo na radiátor, následne vám stačí už len jedna fitinka.
Chladiaca kvapalina
Súčasťou vodného okruhu je aj samotná kvapalina. Dnes je najlepšie používať už vopred namiešané náplne, ktoré obsahujú okrem špičkovo filtrovanej vody, resp. destilovanej vody, aj všetky potrebné inhibítory na ochranu vodného okruhu pred riasami a inými nečistotami. Tieto náplne sa predávajú s obsahom 1L až 5L. Prevedenia kvapalín sú rôzne - od bežných, transparentných a farebných variácií sú v ponuke aj špeciálne nepriehľadné pastelové typy, ako aj špeciálne typy určené výhradne do okruhov určených na prezentáciu a kratší čas. Do niektorých typov predpripravených kvapalín je možné dolievať farebné zložky, t.j. farbu na dosiahnutie vami požadovanej farby. Po napustení systému je nutné ho odvzdušniť.
Výkon a hlučnosť: Porovnanie
Pokiaľ budeme za vodné chladenie považovať chladenie na mieru (custom loop), potenciál k vyššiemu chladiacemu výkonu určite existuje. Ak však chceme porovnať vzduchové chladiče s All-in-One (AIO) vodnými okruhmi, odpoveď tkvie čisto v rozdieloch dvoch konkrétnych modelov. Všeobecne platí, že veľký vzduchový chladič dokáže konkurovať menšiemu AIO. 240mm AIO chladič nie je automaticky lepší ako kvalitný vzduchový chladič za polovičnú cenu. Naopak veľký 360mm AIO už vzduchové chladenie prevyšuje. Vodný chladič obvykle ponúka vyšší chladiaci výkon, najmä pri použití veľkých radiátorov, a tiež rovnomernejšiu prevádzku ventilátorov vďaka tepelnej zotrvačnosti vody. Voda má väčšiu tepelnú kapacitu ako vzduch, takže dokáže lepšie vyrovnávať špičky zaťaženia.
Čo sa týka hlučnosti, vodné chladenie je často lepšie. Väčšie radiátory dokážu chladiť pri nižších otáčkach ventilátorov, a nižšie otáčky znamenajú menej hluku. U AIO musíte často ladiť krivky ventilátorov a pumpy, inak to môže byť hlučnejšie ako vzduch.
Inštalácia, kompatibilita a údržba
Vzduchové chladiče vyhrávajú v jednoduchosti inštalácie. Priskrutkujete, zapojíte a hotovo. Nevýhoda? Vzduchové chladenie zaberá viac miesta na základnej doske, čo môže spôsobiť problémy s presahovaním až k slotom RAM a usporiadaniu káblov. AIO má opačný problém. Aj napriek tomu, že AIO je celkovo väčšie ako vzduchové chladenie, tak na základnej doske zaberá miesto len vodný blok, ktorý je veľmi často malý a eliminuje sa tým problém, kedy vzduchové chladenie môže byť natoľko veľké, že zasahuje k RAM slotom. Musíte ale vyriešiť, kam dáte radiátor.
V spoľahlivosti vzduch jasne víťazí. Výhoda vzduchových chladičov tkvie predovšetkým v absencii pumpy, ktorá býva tou najporuchovejšou časťou AIO chladičov. Vzduchový chladič prakticky nemá ako zlyhať. Ventilátory sa občas rozbijú, ale to sa stáva aj pri AIO. Vodné chladenie má viac komponentov, takže viac vecí sa môže pokaziť (pumpa, tesnenie, ventilátory). Z dlhodobého hľadiska si vodný chladič vyžaduje viac servisnej pozornosti, pretože každých pár rokov musíte dopĺňať chladiacu kvapalinu. U custom loopov je údržba ešte náročnejšia, vodný okruh je potrebné zavodniť, odvzdušniť a čas od času dolievať kvapalinu (podľa typu okruhu cca raz za štvrť roka) a tiež najlepšie cca raz za rok až dva vymeniť (opäť podľa typu okruhu a použitých komponentov a kvapaliny).
Alternatívne metódy chladenia (Heatpipe, Vapor Chamber)
Okrem vzduchového a vodného chladenia existujú aj ďalšie zaujímavé technológie:
Heatpipe
Heatpipe trubica je bezúdržbové zariadenie. Trubica je uzavretá a je v nej vytvorené vákuum. Zvyčajne býva medená. Je naplnená chladiacim médiom, ktorým môže byť voda, alkohol, ortuť, tekuté hélium a iné kvapaliny, ktoré vplyvom tepla menia skupenstvo na plynné. Voľba chladiaceho média závisí na rozsahu teplôt, s ktorými má trubica pracovať.
Princíp činnosti sa zakladá na obehu chladiaceho média. V mieste kontaktu s chladeným povrchom dochádza k odparovaniu kvapaliny, vzniknutý plyn postupuje cez trubicu až ku kondenzátoru (miesto ochladenia, kde plyn kondenzuje späť do kvapalného stavu a tlakom je hnaná opäť k zdroju tepla). Vnútorné steny trubice sú vybavené drobnými čiastočkami kovového prášku, ktorý je k stene trubice zapečený (môžu sa použiť i kovové vlákna alebo opletenie). Vďaka tomu nezáleží na polohe trubíc a kvapalina voľne nesteká, ale vplyvom tlaku pary cirkuluje. Toto chladenie sa používa hlavne v notebookoch, netbookoch, ultrabookoch kde je nedostatok priestoru na klasické druhy chladenia. Teplo z jednotlivých súčiastok sa odvádza k pasívnemu chladiču, ktorý je opatrený ventilátorom. Pri klasických počítačových skriniach slúži heatpipe len ako podporný prvok chladenia, osádza sa do vnútra pasívnych chladičov, ktoré sú orbitované horizontálne a zabezpečujú lepšie odvádzanie tepla do prostredia.
Vapor Chamber (Parná komora)
Parná komora sa používa pri chladení grafických kariet, pracuje na princípe heatpipe, s tým rozdielom, že nepoužíva trubice, ale tvorí celistvú plochu.
Ako si vybrať správne chladenie?
Odpoveď závisí od vašich potrieb. Ak staviate počítač prvýkrát, chcete spoľahlivosť a nechcete sa trápiť, bežte do vzduchu. Kvalitný vzduchový chladič vám vydrží roky a bude chladiť skvele. Ak máte malú skriňu, vysoké RAMky alebo chcete pekný vzhľad, AIO je dobrá voľba. Len počítajte s vyššou cenou a možnými komplikáciami. Custom vodník je pre fanatikov a ľudí, ktorí chcú absolútny výkon a sú ochotní za to zaplatiť aj časom na údržbu.
Pre procesory s TDP okolo 91 - 100W stačia s prehľadom 120mm radiátory s výškou aspoň 45mm. Tieto riešenia budú vo väčšine prípadov dorovnávať najvýkonnejšie vzduchové chladenia, avšak za cenu vyššieho hluku a vyššej ceny. V tomto prípade sú výhodnejšie AiO chladiče, ktoré majú vysoký výkon a hlavne bývajú lacnejšie, avšak dokážete s nimi chladiť výlučne procesor.
Ak chcete vodné chladenie na procesory s TDP 130W (napr. X99, Z79), riešte minimálne jeden 240mm blok s výškou aspoň 45mm, aj keď ten vám nezaručí vždy výkonné chladenie. Osobne sa odporúča siahnuť (ak to dovolí skrinka) rovno po 280mm radiátore alebo dvojici 240mm SLIM v prípade menších skriniek.
V prípade ak to myslíte s chladením skutočne vážne a idete aj do chladenia grafického čipu, tak si rovno zakúpte aspoň dvojicu 280mm alebo jeden 360mm radiátor, netreba zabúdať ani na lepšiu pumpu. V praxi platí, že čím dlhší a vyšší radiátor a zároveň čím viac radiátorov, tým nižšie teploty dostanete. Počiatočná investícia do kvalitného vodného chladenia je pomerne vysoká, odmení sa neporovnateľným tichom a obrovským chladiacim potenciálom oproti vzduchovému chladeniu.