Сложный путь к бесшумному компьютеру

Идея полностью бесшумного компьютера донимала меня давно. Пыль, шум, возможность выхода из строя кулеров — все это напрягало.

Была самоделка водяного охлаждения, которая охлаждала ЦП, видяху, мост, мосфиты, БП — в общем все, и выводила на большой радиатор (печку от машины) где вся мощность сдувалась двумя тихими 140мм кулерами. Пыль почти не беспокоила, т.к. радиатор находился за пределами корпуса, шум тоже — но хотелось большего. Абсолютной тишины. Отсутствия кулеров. И, желательно, большой мощности.

Прогнав в голове возможные варианты конструкции, вдохновившись опытом строителей подобных корпусов, приступил к начальным исследованиям. Первоначально предполагалось использовать процессор i7 3770k, видеокарту gtx660ti и ssd накопитель. TDP в сумме превышал 220 ватт, что строило в воображении корпус на 35-40 килограмм с необходимой площадью 2 квадратных метра. Немного позже я узнал, что TDP это максимальное тепловыделение, по сути пик, который обязана выдержать система охлаждения. Реальное потребление системы оказалось около 180 ватт.

Часть тепла выдает и блок питания, но мне удалось найти с максимальным, до 88% кпд. Это termaltake TR-2 600W. Причем указанная мощность — продолжительная, что мне более чем подходило.

После выбора и закупки комплектующих был выбран и источник тепловых трубок — знаменитый Thermaltake Big Typhoon. Теплоотводы должны были быть распределены таким образом, чтобы отводить тепло на максимум площади, площадь видеокарты при этом была бы больше чем процессора, а блоку питания оставалось бы совсем чуть чуть. Так как корпус планировалось собрать, используя 6 вертикальных профилей -радиаторов и 6 «крышек» из этого же профиля, процессору доставалось бы два профиля и две верхних крышки, а видеокарте — три профиля и три нижних крышки.

Итак, железо закуплено, пустились во все тяжкие.

В конторе, рядом с местом, где я работаю, продавался этот замечательный профиль. Не силумин, отличная теплопроводность и внешний вид. Были заказаны 6 профилей длиной 300мм и 6 «крышек» 150мм.

Была куплена фреза для обработки дерева, для скругления крышек.



Острый край скруглен.



На ЧПУ станке в «крышках»проделаны пазы, которые бы являлись продолжением основного профиля.



Начинаем подгонку железа.



Теплоотвод процессора и видеокарты. Подгонка комплектующих.





… и почти все дружно летит в ведро.

Дело в том, что по своей натуре я идеалист, а изначальная цель была поставлена — сделать относительно простую в повторении конструкцию, а не что то уникальное. На изготовление и закрепление теплоотводов видеокарты было потрачено слишком много времени, все выглядело слишком… топорно, чтоли, и уж точно не технологично. Поэтому было решено — черт с ним, будем ВСЕ переделывать, благо толком то ничего и не сделано :-) К тому же в этот момент не запустилась материнская плата, неизвестно почему — и было решено заменить её на подобную по типоразмеру, более современную и под другой процессор, 4го поколения. А этот проц сохранить для будущей медиа системы.

Итак, идеология поменялась. Если раньше использовались трубки 6мм от Big Typhoon и они паялись на основания, то сейчас это — Termaltake Contac 39, никакой пайки — тот же direct contact. Извлекать трубки одно удовольствие — распилил основание, разогнул, вынул трубки, снял ребра. Big Typhoon же пока не «разденешь» — не распаяешь, ребра отводят тепло. Плюсик в технологичность.

Блок отвода тепла с видеокарты. Он состоит из двух половинок — сверху и снизу видеокарты, между половинками — теплопроводная резина. Тепло с нижней половинки переходит на тепловые трубки, а они отводят тепло на два блока — один для нижней, другой для боковой стенки радиатора. Для улучшения теплоотвода с процессора в центр пластины заклеен медный сердечник. Всего используются четыре тепловые трубки.







Теплоотвод для процессора. Было решено отказаться от «паука» трубок для процессора, и обойтись двумя. На коробке с кулером было написано — до 180 ватт, одна трубка сможет провести 55-60 ватт.



Для материнской платы теплоотвод сделан так же как для видеокарты: «ванна», в которую укладывается теплопроводная резина, и сверху прикручивается плата. Потом эта «ванна» прикручивается к радиатору.

Все поверхности были выведены на фрезерном станке, и отшлифованы.

Заключительный этап — переработка блока питания для работы в пассивном режиме, организация проводки питания и необходимых разъемов — сброс, светодиоды, питание, USB 3.0 на передней панели. С USB пришлось повозится — штатный выкидыш не влезал из за разъема на материнскую плату, разъем был безжалостно срезан и перераспаян.

Заднюю и переднюю стенку сделал с ручками, они же ножки. Т.к. они симметричны, корпус не имеет низа и верха, поставить его можно как угодно.

Под передней стенкой закрепил коробочку из оргстекла — в ней располагается съемный жесткий диск 2.5'', кнопки включения, светодиоды и передний USB 3.0.

Толкатели кнопок сделаны из матового оргстекла.

При пробной сборке сендвича видеокарты была ошибка — не было контакта кристала с медным сердечником, буквально не хватало 0.1мм. Однако, процессор вполне работал без запуска игр, не перегревался и температура держалась около 40-45 градусов! Что говорит о достаточной эффективности охлаждения «через плату» на заднюю стенку.

Поняв, что таким образом можно еще нехило сбить температуру процессора с его знаменитой дебильной термопастой под крышкой (заменить было стремно) было решено отвести часть тепла вниз, на материнскую плату, используя дырку в сокете. Дырка была набита силиконовой тепло-прокладкой, температура перестала скакать и снизилась на 3-5 градусов.

Первое включение и прогоны 3dmark и игр показали результаты немного хуже, чем ожидалось. Температура ядра видяхи поднимается до 75 градусов за 2 часа, и еще на пару градусов в последующее время. Температура процессора при работе без видяхи не поднималась выше 45 градусов. Сам системник при этом был в первом случае- горячий как печь, во втором — чуть теплый. Учитывая, что это вполне нормальная температура для такой видеокарты — вполне неплохо.

Общие габариты корпуса 440х340х140мм с учетом ручек. Напоследок — несколько фото готового корпуса.







Поделиться публикацией

Комментарии 65

    +53
    Короче, батарея-радиатор с функцией вычисления :)
      +3
      Умный дом ведь :)
      +11
      Колёсики надо было предусмотреть.
        0
        Я бы еще в мат покрасил или отполировал
          +3
          Планировалось все анодировать в черный цвет, но потом решил оставить так- получилось не так мрачно, чтоли.
          Красить радиаторы не желательно, к тому же мне изначально понравился цвет черного анода. Очень похоже на графит.
            0
            Дело еще в том, что черный радиатор излучает заметно больше тепла и поэтому работает эффективнее.
            Подробно разобрано в эпизоде mightycarmods: https://www.youtube.com/watch?v=f1QL9veQaNg
            Так что все же советую покрасить в черный.
            У них разница была 38 градусов без краски и 77 в черном цвете, что значительно.
              +2
              Вот ссылка из топового комментария под этим видео: www.youtube.com/watch?v=z_mmmXTbLP0 — инженер объясняет, почему не нужно красить в черный, это только повредит охлаждению.
                0
                А теперь чуть побольше внимания.
                Инженер объясняет, почему не нужно красить ИНТЕРКУЛЛЕР в черный. А мы тут говорим о радиаторе, который не обдувается и который значительно выиграет от увеличения теплового изучения. И в первом и в видео которое ты скидываешь это подтверждается.
                  +3
                  На самом деле вы и правы, и не совсем. Черный цвет действительно увеличивает теплоотдачу в виде лучистой энергии, но для этого необходимо — во первых — максимально открытая внешней среде поверхность, у меня это условие не совсем выполняется из за глубоких пластин радиатора, — во вторых — весьма значительная разница температуры окружающей среды и охлаждаемой поверхности. То есть плюс несомненно есть, но в случае окрашенной поверхности он перебивается низкой теплопроводностью самой краски. Поэтому корпус не окрашен, но анодирован в черный цвет. К слову анодная пленка тоже имеет низкую теплопроводность, но на порядки выше чем у краски.
                  Думаю, если бы у меня был корпус-аквариум с маслом без ребер или с волнистой поверхностью, то окрашивание в черный цвет дало бы хоть как то заметный плюс.
                    0
                    А можно «на пальцах» объяснить, как черный цвет может увеличивать теплоотдачу? Насколько я помню физику, чёрный цвет — это цвет материала, который поглощает видимый свет, и соответственно, его энергию. А это означает, что чёрный радиатор, например, на экране тепловизора будет казаться горячее, но это не потому, что он больше энергии забрал от охлаждаемого девайса, а потому, что он больше энергии получил от внешней среды. И соответственно по законам термодинамики его эффективность теплоотвода должна быть ниже, чем у серебристого, отражающего радиатора.
                      +2
                      Закон излучения Кирхгофа гласит — отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты для равновесного излучения и не зависит от их формы, химического состава и проч.
                        0
                        Да, точно, спасибо. Я уже и забыл. Но наверное, охлаждение излучением для такого радиатора будет незначительным по сравнению с охлаждением за счет теплообмена с воздухом, и им можно будет пренебречь. Пусть он и не обдувается, но конвекционный поток там все равно создается.
                          0
                          Простая оценка при 75 градусах дает почти 400 Ватт на квадратный метр поверхности.
                      0
                      Сделайте Ваш корпус гидроизолированным с 5-ти сторон (кроме задней части например — где все разъемы, с передней USB придется убрать) и закиньте в аквариум с одной стороной торчащей над поверхностью (воды?).
                        0
                        Судя по таблице, прирост эффективности от покраски должен быть очень ощутим (сталь – 0.2 против краски – 0.8).
                          0
                          А работа, конечно, шикарная.
                            +1
                            Снова забываете про теплопроводность, у краски меньше 0.1
                            Конкретно этот радиатор рассчитан на конвективную теплоотдачу, на отдачу в излучение он не рассчитан.
                +1
                Стартап для стран с холодным климатом.
                Ставишь такой сервер-батарею, экономишь на покупке батарей и половину стоимости электричества компенсируют.
                А термостат регулирует нагрузку на сервер :)
                  +16
                  Вы думаете шумный комп хуже грееет?
                    0
                    Шумный — это термофен. Для офиса самое то. Но спать сложно.
                    0
                    Был уже такой стартап ставить стойки серверные в жилых домах и ими отапливать квартиры, не помню чем кончилось. Вот тут например про эту пишут. На гиктаймсе вроде тоже была статья но что-то не нашел.

                    Ну и вот например
                    Кроме того, мы реализовали с местными властями, так сказать для души, проект по рекуперации тепла. Установив теплообменники в месте выброса отработанного горячего воздуха, мы нагреваем теплоноситель и передаем его в городскую систему теплоснабжения. Для муниципалитета доводить подогретую таким образом воду тепловыми насосами до необходимой температуры оказалось дешевле, чем строить дополнительную котельную для новых районов города.

                    habrahabr.ru/company/yandex/blog/258823
                    0
                    Кажется неустойчивым к падению.
                      0
                      Ну не знаю. Он весьма тяжелый, и достаточно тяжелый БП находится снизу. Материнка с кучей трубок тоже снизу. Должен быть достаточно-устойчивым
                        0
                        Так действительно кажется, но чтобы его опрокинуть нужно приложить усилие в несколько раз больше по сравнению с обычным системником. Вес его порядка 20 килограмм, основной вес приходится на видеокарту, хотя я его ставил и так и так — разницы в устойчивости не заметил. Устойчивость обеспечивается за счет веса, но если бы сделал меньше скругления на «ручках» — был бы еще устойчивее…
                        +12
                        Маньяк вы, батенька.
                          +19
                          Шикарно! Вот таким должен быть новый Mac Pro.
                          P.S. Вы случаем не из Челябинска?
                            +1
                            Только не из профилей, а обязательно цельнофрезерованным из алюминиевого сляба.
                              +5
                              А компоненты внутри размещать как кораблики в бутылке — через USB порт.
                                0
                                детали через USB порт засовывать, а через второй порт — паяльник :)
                            0
                            Что мешало просто взять для видео одну или пару Palit GTX 750 Ti KalmX 2 GB, пассивный БП да и проц пассивно охлаждать тоже не проблема. И поставить на вдув бесшумные(для человека) вентиляторы?
                            От того что вы метала больше добавите думаете лучше охлаждаться будет? Есть куча кулеров типа Scythe Susano, но от этого они лучше не становятся.
                              0
                              Собственно, так и делают. Минусы тут тоже есть — громоздкий корпус, пыль опять таки… бесшумные кулеры начинаются от 180мм и больше. Явный плюс — такая система гораздо проще.

                              Согласен, такой вариант, мягко говоря, не лишен недостатков — его сложно апгрейдить, он тяжелый, действительно мощную систему не тянет. Цель была сделать компактную и достаточно эффективную систему.
                              Количество металла тоже играет роль — буферную, все таки пока он достаточно хорошо прогреется пройдет часа полтора-два. Суть здесь в другом — вертикально расположенные ребра создают весьма сильный конвекционный поток, который работает не хуже любого кулера. Открытые пространству поверхности позволяют — хоть и не значительно — излучать тепло напрямую.
                              Была еще одна цель — академический интерес. На практике проверить насколько хорошо работает конвекционное охлаждение, насколько эффективны тепловые трубки, как лучше распределить компоненты для более эффективного теплоотвода.
                                0
                                Ну да повышение общей теплоёмкости хорошо. Но имхо проще собрать систему бесшумную, а потом провести доп трубки от кулеров к корпусу.
                                С другой стороны сейчас троттлинг начинается от 100 градусов. И на таких температурах разници с окружающей средой, даже без доп трубок хороший корпус будет впитывать, а потом и рассеивать тепло наружу.
                                А по размерам, по картинке, не понятен итоговый размер.
                                  0
                                  После сборки и проверки возникла мысль — подключить напрямую к ядру видеокарты еще одну трубку от ноутбука, с кулером, и заставить включаться при повышении температуры корпуса выше 60 градусов. Но это к следующему апгрейду. Когда выпустят действительно эффективную видеокарту.

                                  440х340х140мм — размеры указаны, но если субъективно — он уже стандартного системника в полтора раза, такой же по высоте и короче примерно на 10-15см.
                                  0
                                  Обязательно проверяйте, как работает блок питания в таком режиме.
                                  Я делал полностью пассивный БП — примерно так же — большой радиатор с редкими рёбрами. На нём все активные компоненты (как я тогда думал) — транзисторы и диодные сборки.
                                  Блок питания отпахал лет 5 в таком виде, но потом сдох. Очень сильно прегревались внутренние компоненты — силовой трансформатор и конденсаторы. У транса аж лак или пластик какой-то по бокам вспучился. Я его трогал (ещё когда БП работал) — обжигался. То есть — это не 70 градусов, а ближе к 100.
                                  Естественно, соседство с такой горячей деталью не делало ничего хорошего и конденсаторам вокруг, и текстолиту. Всё со временем пришло в негодность.
                                  При этом радиатор был чуть тёплый =) тепло от транзисторов отводилось идеально.
                                  Потрогайте транс — возможно, будет иметь смысл и на него влепить теплоотвод.
                                    0
                                    Спасибо за предупреждение!
                                    Я тоже подумал — БП вещь в компе не последняя, и тоже будет греться не хило. Изначально был выбран termaltake tr2 за действительно большую эффективность. В ходе испытаний это подтвердилось — транзисторы моста почти не грелись, транзисторы выпрямительные а так же диоды грелись значительно, но рука еще терпела, трансформатор и дроссели грелись примерно так же. Конденсаторы, вернее конденсатор, как ни странно не грелся. Было решено все равно всё вывести на корпус через термопрокладку, еще к этому через термопрокладку тепло выводилось через выводы элементов на обратную сторону радиатора.
                                  0
                                  750Ti не становятся в Sli, Nvidia запретила.
                                    0
                                    О как даже не знал что такое бывает. Всю жизнь как то на AMD хотя может и там такое есть в бюджетных моделях.
                                  +5
                                  Присоединяюсь — выглядит шикарно. Хотя сначала я думал, что вы все это хозяйство, того, в ванну с жидкостью.

                                  Монументальность конструкции прямо требует на бок табличку с указанием количества бойцов для переноски и звания офицера, призванного со всей тщательностью контролировать процесс.
                                    0
                                    Респект и уважуха за проделанную работу!
                                    Однако если бы передо мной встала проблема сделать бесшумный компьютер, я бы взял что-то готовое типа этого и уже его допиливал
                                    Zalman TNN300
                                      +1
                                      Боюсь даже представить цену вопроса, но возникла шальная мысль поискать радиатор отопления с нужным пространством внутри. Ну и залить платы маслом, конечно, ибо с термотрубками уж слишком много возни.
                                        0
                                        Если с маслом, то внешние рёбра не нужны, достаточно просто ящик железный или даже аквариум. Масло хорошо переносит тепло, а учитывая его объём, то теплоёмкость и внешняя площадь рассеивания позволит не бояться перегрева
                                          0
                                          Интересно, жив ли еще тот стенд в аквариуме с подсолнечным маслом?)
                                          +1
                                          Такой вариант обдумывался, но боюсь что в этом случае проблем больше. Реакция масла и изоляторов конденсаторов, крайне низкая теплопроводность масла — потребуется отдельный радиатор на видеокарту и процессор. Не любое масло подойдет. Но мысль здравая, если действительно найти такой радиатор… Но боюсь что придется его делать, а это дополнительные проблемы с герметизацией.
                                          Цена вопроса — где то 6000 за профиль, 3000 за доноры трубок и еще 2000 на листовой алюминий.
                                          Видел подобные корпуса-радиаторы, там умельцы делали в медных теплоотводах отверстия под трубки, паяли их, гнули… Вот где действительно много возни, мне кажется :-)
                                          +1
                                          > и почти все дружно летит в ведро.

                                          http://www.youtube.com/watch?v=7IjddSh_VUI
                                            0
                                            Это прекрасно!

                                            А какой мощности у вас шпиндель на фрезерном станке?
                                            И сколько по времени делалась вся необходимая фрезеровка (суммарно)?
                                              0
                                              Очень сложные вопросы :-) Боюсь точно не отвечу.
                                              Изготовление теплоотводящих блоков для видеокарты, БП, процессора- примерно 8 часов времени ЧПУ станка.
                                              Пропиливание пазов в крышках радиаторного профиля, чтобы слиться с профилем боковым — еще 6 часов, по часу на каждую.
                                              Ручная фрезеровка скругления крышек — примерно 3 часа.
                                              Если вы о мощности шпинделя ручного фрезерного станочка — это 750 ватт, вот станочек www.vseinstrumenti.ru/stanki/frezernye/po_metallu/jet/jmd-x1_50000025m
                                              Кстати мощности явно не хватало, иногда срабатывала защита по перегрузке.

                                              Если о мощности шпинделя чпу станка, то это водоохлаждаемый китайский шпиндель на 2200 ватт.
                                                0
                                                Спасибо за развернутый ответ.
                                                Интересовала мощность шпинделя станка с ЧПУ.
                                                0
                                                1,5-2 кВт вполне хватит для работы с алюминием, если с подачей не переусердствовать.
                                                  0
                                                  Выжимаю до 1.6мм заглубления при подаче 2.2 метра в минуту фрезой 12мм при оборотах 22 тыс.
                                                  Если сож пожирнее сделать, можно и шибче, но мне торопится некуда :-)
                                                0
                                                Молодец! Настоящее гикпорно! Не сарказм…
                                                  +1
                                                  На зиму самое то.
                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                      0
                                                      Техническая сторона вопроса на высоте!
                                                      Очень интересно за сколько времени вы сможете повторить создание такого корпуса?
                                                      И сколько денег ушло на все, кроме комплектующих?

                                                      зы Ручки шикарны!
                                                        0
                                                        Интересно, до сих пор нет пластичного материала, типа пластилина, термопроводного, чтобы из него «лепить» радиаторы под доступный объем?
                                                        Т.е. нечто промежуточное между жесткими металлами и маслом в аквариуме. Чтобы и не требовалась металлообработка и чтобы избежать геморроя с жидкостями…
                                                          0
                                                          Для этого и изобрели термотрубки. Можете изогнуть их как угодно.
                                                            0
                                                            Основная цель — мгновенное и равномерное распределение тепла с маленького пятачка на площадь на порядки большую — может выполнится только тепловыми трубками. Их теплопроводность не измерить ничем, даже если взять 5ти метровую тепловую трубку и нагреть один конец — другой нагреется так же мгновенно.
                                                            Сомневаюсь, что изобретут такие материалы. То что сейчас есть — токопроводящая нить для 3д принтера — она проводит тепло не лучше масла. И уж конечно его не распределяет.
                                                            Даже сам радиаторный профиль прогревается не равномерно. Как только достану термограф — обязательно покажу…
                                                            0
                                                            V2 будет из меди? :)
                                                              +1
                                                              Боюсь дорого :-) Уж лучше получше продумать теплоотводы, чтобы вся площадь была задействована.
                                                              Может быть откажусь от тепловых трубок в пользу воды. Обычные медные трубки гораздо дешевле тепловых, их удобнее гнуть да и нет ограничений на размер и форму.
                                                              0
                                                              Тоже такой хочу. Автор, есть желание продавать корпуса?
                                                                0
                                                                Не уверен что будут покупатели, все таки подавляющее большинство довольно готовыми решениями. А штучное изделие все таки дороже.
                                                                  0
                                                                  Какая примерно цена у «штучного» изделия?
                                                                    0
                                                                    думаю, с учетом рубля к доллару, порядка 50-60 тыс.
                                                                      0
                                                                      Это цена корпуса или с начинкой?
                                                                        +1
                                                                        за все. Теперь уже 70 :-)
                                                                0
                                                                У меня тоже бесшумный компьютер — он стоит в коридоре, кабеля в щель под дверью пустил

                                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.