SpaceCool vannkjøling

Lars Bjerke

Publisert 3. juni 2000

Aktiv prosessorkjøling i form av peltier-elementer har i det siste blitt mer og mer populært blant overklokkere, en kjølemetode bl.a. representert i Swiftechs gigant MC1000. Den kjøleren er også et veldig godt eksempel på peltierkjølernes største ulempe, størrelse. Ettersom kjøleelementene selv trekker mye strøm og dermed utvikler ekstra varme, kreves massive kjøleribber og vifter. Det er her SpaceCool kommer inn med sin vannkjølingsteknikk, som i tillegg til å frigi etterlengtet plass i maskinen også gir andre ytelsesmessige fordeler.

SpaceCool er et kjølesystem satt sammen av norske Space Computers (takk til dem for utlån av utstyret) som også er eneleverandør av systemet. Som nevnt benytter det seg av den effektive Peltier-kjølingen og vannkjøling for å kvitte seg med varmen, to metoder som fungerer svært godt sammen. Prisen for samlet system er kr. 1672,-, men du kan spare 250,- hvis du dropper peltier-elementet og 150,- hvis du bruker egen pumpe.

Peltier-delen
Jeg har ingen planer om å kjede dere med en lang utgreiing om Peltier-effekten, det eneste vi overklokkere trenger å vite er at den 40x40x4mm store plata blir kald på den ene sida og varm på den andre når vi sender strøm gjennom den. Elementene finnes i flere forskjellige effektivitetsgrader, det som følger med i SpaceCool oppgir å kunne transportere vekk 80W varme fra prosessoren din. Det bør være nok selv til de fleste Athloner, men man må også være obs på at den trekker 6 ampére ved 12V fra strømforsyningen. Elementet produseres av Supercool.

Vannkjølingsdelen
består av en aluminium waterjacket/kjølekappe på prosessoren, en viftekjølt radiator, og en pumpe nedsunket i en vannbeholder. Poenget her er at vannet tar opp varmen fra prosessoren og peltierelementet gjennom kjølekanalene i kjølekappa, og sirkulerer videre gjennom radiatoren hvor det avgir varmen til lufta. Lufta passerer i god fart gjennom radiatoren takket være de kraftige viftene. Enkelt, ikke sant? Dette utstyret er produsert av Senfu International, med unntak av vannpumpa.

Det er mange fordeler med å bruke vannkjøling fremfor luftkjøling. En ganske innlysende fordel er, som jeg nevnte i innledningen, at du ikke trenger å fylle halve kabinettet med kjøleribbe og vifter for å holde prosessoren kald. Du trenger faktisk svært få vifter i kabinettet ditt i det hele tatt, ettersom vannsirkulasjonen sørger for å transportere all prosessorvarmen UT av kabinettet.

Den kanskje største fordelen vann har over luft er varmekapasiteten og varme-ledningsevnen, de fleste av oss har vel opplevd at kaldt vann kjøler mye mer effektivt enn kald luft. Det er grunnen til at vannkjøling er veldig effektivt selv om "kjøleribba" er en brøkdel av størrelsen til vanlige kjøleribber. Det hjelper jo allikevel lite om ikke vannet er kaldt, og med mindre man kobler maskina til springen er varmen nødt til å distribueres ut i lufta til slutt.

Det er der radiatoren kommer inn i bildet. I og med at det er vannslanger vi har med å gjøre, kan nemlig prosessen med å overføre varmen til lufta foregå hvor som helst, og utstyret er dermed ikke avhengig av å være lite nok til å få plass på hovedkortet. Senfu-radiatoren i dette systemet er f.eks. 100x105x155mm stor og kjøles av to 80mm vifter, godt og vel i overkant av vanlige kjølere. I tillegg kan man plassere radiatoren der temperaturen er lavest, f.eks. ved siden av en lufteventil eller i et kjøleskap :-)

Klikk for større bilder

I pakka fra Space Computers lå radiatoren med tilbehør i original Senfu-eske, det samme gjorde kjølekappa. Peltier-element, vannpumpe og tre meter vannslange lå sammen i en separat eske. I radiatoresken var det i tillegg til radiatoren m/vifter fire små gummiføtter og en liten bruksanvisning. Det var også lagt med en rull gjengetape som tetningmateriale hvis man vil bruke uoriginal slange.

I esken med kjølekappa var det massevis av smådeler, stort sett bolter og muttere til festing på SlotA (AMD Athlon) og Slot1 prosessorer. På Slot-prosessorer festes nemlig ei ganske stor plate på oversiden av kjøleren for å holde den fast. Det fulgte også med en liten skrutrekker til boltene, en liten million metallclips (bl.a. til socket370-festing), ekstra pakning til kjølekappa og en liten boks med termopasta.

Noe jeg ble litt imponert over var at Senfu hadde lagt ved isolasjonsmateriale sammen med kjølekappa, to 9x100cm remser av 2mm selvklebende skumgummi. Senfu nevner i bruksanvisningen at dette kan brukes til å isolere slanger, koblinger m.m. hvis noe av utstyret kjøles til under romtemperatur, og er helt nødvendig for isolering av peltier-elementet. Som dere kan se av bildet under danner det seg nemlig store mengder rim rundt et peltier-element om det ikke isoleres skikkelig, noe som ikke er spesielt sunt når det smelter og drypper ned i elektronikken...

Klikk for større bilde

Brukerveiledningene som fulgte med radiatoren og kjølekappa var ikke stort å skryte av, men de gjorde nytten. Senfu så ut til å ha printet ut et A4-ark med noen få bilder og monteringsinstruksjoner, for så å legge det i en dårlig kopimaskin; billedkvaliteten var så dårlig at det kunne vært blyanttegninger. Men monteringen er såpass enkel at brukerveiledningene gir god nok veiledning også til nybegynnere.
Veiledningen nevner også hvordan man skal skru sammen selve kjølekappa, noe man ikke trenger å bry seg med ettersom den ligger ferdig montert i esken. Det nevnes også flere tips om hvordan man skal utnytte kjølekappa mer effektivt, bl.a. ved å putte isbiter i vannet eller benytte Peltier (noe SpaceCool gjør), samtidig som det advares om at disse metodene krever at man bruker den vedlagte isolasjonstapen.

Jeg må innrømme at jeg ble alt annet enn imponert da jeg begynte monteringen, alt var jo så smått! Det er litt skuffende å montere en liten firkantet aluminiumskloss på drøyt 4x4x1,5cm (se i forhold til prosessoren) når man er vant til kolossale kjøleribber, men jeg har hørt at man ikke skal skue hunden på hårene. Noe som uroliget meg litt var dimensjonen på vannslangen og slangefestene på radiatoren, innerdiameteren på slangen var ikke mer enn 4mm! Hvis man er villig til å modifisere utgangene på radiatoren litt og kjøpe ny, grøvre slange er det ikke dyrt eller vanskelig å kunne øke kjøleevnen til dette systemet en god del.

Ettersom dette systemet benytter seg av peltier, var isolering av prosessoren det første jeg tenkte på. Første skritt var å skjære ut ei "ramme" av isolasjonstapen som dekker alle kontaktpunkter på framsiden av prosessoren (PPGA Celeron). Isolasjonstapen er akkurat så tykk at den gir god tetning når peltieren og kjølekappa presses på på toppen.

Klikk for større bilder

Neste steg var å ha på litt av termopastaen, prosessoren hadde jeg allerede planslipt ned til bart kobber, for best mulig varmeledning. Space Computers plansliper også kjølekappene til SpaceCool av samme grunn. Etter en liten sjekk (for å finne ut at logo-siden av elementet var kuldesiden) var det bare å sette på peltier-elementet, et nytt lag termopasta, og til slutt kjølekappa. Den holdes på plass med en av de mange medfølgende metallclipsene, som p.g.a. peltierelementets tykkelse må presses på med tang.

Etter en liten prøvekjøring ble jeg klar over at jeg måtte isolere bedre, ettersom det dannet seg rim både rundt kanten av peltier-elementet og på baksiden av SlotKET'en. I begge tilfeller fungerte det veldig bra med passelig store biter av isolasjonstapen.

Klikk for større bilder

Når prosessordelen var ferdig montert og plassert i hovedkortet, var det bare å finne fram den eneste nødvendige delen som ikke er med i SpaceCool-settet: en vannbeholder. Du kan bruke hva som helst så lenge det holder ca. en liter vann eller mer, jeg brukte en toliters isboks som fungerer veldig bra.

Klikk for større bilder

Når plasseringen av de forskjellige elementene var bestemt, var det bare å klippe til passe slangelengder og koble delene sammen. Alle enheter som trenger strøm (radiatorvifter, pumpe og peltier) er forsynt med standard Molex 4pin strømkontakt og passer rett inn i strømforyningen. Ettersom systemet trekker ca. 8 ampére til sammen bør du enten ha veldig kraftig strømforsyning eller skaffe en ekstra, Space Computers selger AT-forsyninger til 235,- til nettopp dette formålet.

Det kan virke som, ettersom monteringsdelen av denne artikkelen er på to sider, at SpaceCool er en halv dags jobb å montere. Det er ikke tilfelle, bare man får pakket ut sakene og bestemmer seg for hvor ting skal være, bør det ikke ta lenger enn en liten halvtime.

Med en viss spenning slo jeg den ekstra strømforsyninga for å fylle systemet med vann, med en viss spenning sier jeg fordi andre tester jeg har lest av Senfu-systemet klager innbitt på vannpumpa. Space Computers var også klar over dette før SpaceCool ble lansert, og har derfor byttet ut Senfu-pumpa med ei Bilge-pumpe, oppgitt til 12,6 liter/min (ikke 7,8 som det står på SpaceCool-sidene) med et strømforbruk på 1,7A/12V. Det har han absolutt gjort rett i, i tillegg til at pumpa var så stillegående at den lett overdøves av viftene fylte den systemet med vann på få sekunder og sørget for god sirkulasjon. Det tok riktignok noen få minutter før alle luftboblene var ute, men det skjer jo bare første gangen.

Da jeg startet maskina, og dermed radiatorviftene, kom lyden... Viftene flytter mye luft, og høres ut som en middels støvsuger. Fordelen er jo selvfølgelig at de sitter på radiatoren, en enhet du kan plassere hvor du vil.

Først er det vel på tide å introdusere overklokkingsofferet mitt:

Celeron 366 PPGA på Abit SlotKET !!!
Abit BE6
128MB PC133 RAM
Matrox G400
Maxtor DiamondMax+ 5120 20GB
div. CD/DVD/brenner

Det høyeste prosessoren min kjører stabilt på med vanlig luftkjøling ("hjemmelagd" 135x80x45mm ribbe med 80mm vifte) er 578MHz (5,5x105) så lenge jeg har kabinettlokket av. Så fort det kommer på plass, må jeg ned til 550MHz (5,5x100) for å være sikker p.g.a. utilstrekkelig kabinettkjøling, noe som gjør 550MHz til reell maksimumshastighet. Jeg driver litt med et vannkjølt peltier-prosjekt selv, som så langt stopper på 660MHz (5,5x120), så det virket som et godt sted å starte :-)

Det skal legges til at slike bus-hastigheter stiller forholdsvis høye krav til resten av utstyret også, og hvis du bruker PPGA Celeron prosessorer (som meg) kan PPGA/Slot1 overgangskort være en stopper. Med FSB noe særlig over 100MHz vil jeg anbefale å bruke de nye FC-PGA-adapterne som er beregnet for 133MHz+ bus-hastigheter, f.eks. Abit's glimrende SlotKET !!! som Space Computers skaffet til denne testen.

Som dere ser fungerte utstyret i alle fall godt nok til å kjøre H. Oda's WinCPUID, som sier 660.22MHz! Det fungerte helt smertefritt selv om jeg kjørte Unreal Tournament i software rendering med Distributed Net's cruncher i bakgrunnen også, men det blei en forholdsvis kortvarig glede. 12 minutter og 44 sekunder, for å være nøyaktig. Da var det bare å gå tilbake til bios'en og prøve litt div. spenninger, men som jeg har erfart før reagerer prosessoren min ganske likt fra 2,1 til 2,3V. Samme hvor mange ganger jeg prøvde tok maskina kvelden etter 5-15 minutter, så 660MHz var akkurat utenfor rekkevidde for meg. Romtemperatur var da ca. 22 grader. Det hadde vært interessant å prøve grøvre slanger/koblinger, jeg har tro på at det kunne hjulpet meg til å nå 660. Med dette systemet har man også mange muligheter til å kjøle vannet ytterligere, men det overlater jeg til andre å eksperimentere med. Jeg skal uansett ikke klage, på 630MHz (5,5x115) gikk maskina som ei klokke.

Nå lurer dere sikkert fælt på hvor kaldt det egentlig ble, men der må jeg dessverre skuffe dere... Som dere ser av Motherboard Monitor klarer ikke den innebygde termosensoren i BE6 å måle temperaturer under 0 grader, og termistoren i termometeret mitt var akkurat for stor til å foreta nøyaktige målinger. Utfra mine tidligere erfaringer med peltier/vannkjøling på denne prosessoren var temperaturen trolig mellom 10 og 15 minusgrader, men det er bare et "educated guess". Rimet som dannet seg vitner i alle fall om at det ble kaldt nok :-).

Rettelse: Jeg ble senere gjort oppmerksom på at feilen som hindret meg i å måle prosessortemperaturen lå i Motherboard Monitor, ikke i hovedkortets termistor. Dette visste jeg dessverre ikke før utstyret var på vei tilbake til Space Computers, og fikk derfor ikke målt temperaturen nøyaktig. Beklager.

Det er sikkert flere av dere som lurer på hvor benchmark-resultatene mine er, men jeg har valgt å ikke ta med noen. Dette er en test av et kjølesystem, og jeg mener at 14,5% økning i prosessorhastighet fra 550MHz til 630MHz sier like mye om kjølesystemet som en uhyggelig mengde benchmarks.

Det finnes to typer overklokkere: de som prøver å skvise ut litt ekstra med det utstyret de har, og de som gjerne betaler det en dyrere prosessor koster for å få ut den samme ytelsen av sitt utstyr. SpaceCool er helt klart laget for den siste gruppa, og konklusjonen må derfor dannes på deres (dvs. mine) prinsipper, enhver "normal" person ville ledd av vannkjøling til PC :-)

Dette tatt i betraktning er vann- og peltierkjøling en veldig god løsning, noe SpaceCool er et godt eksempel på. Selv om det på flere områder virker litt spinkelt, gir det inntrykk av å holde en jevnt høy kvalitet, og det syns jeg er verdt mye. Løsninger som denne er dessverre langt fra billige, men sammenlignet med de få andre lignende systemene jeg har funnet, kommer SpaceCool ganske godt ut av det. 1672 kroner tilsvarer riktignok et ganske stort sprang i prosessorhastighet ved kjøp, men med et slikt kjølesystem beholder du ytelsesøkningen også når du oppgraderer prosessoren. Så fort som prosessorene utvikler seg nå er det kanskje ingen dum investering?