Замена пассивного охлаждения видеокарты на активное

Модернизация систем охлаждения видеокарт

Вступление

Эффективное охлаждение с невысоким уровнем шума необходимо не только для разгона, но и для повседневной эксплуатации видеокарты в штатном режиме.

Определить необходимость замены «стоковой» системы охлаждения можно по следующим критериям:

• Высокая температура ядра (90 градусов по Цельсию и более);
• Зависание при разгоне через несколько минут после запуска ресурсоемкого 3D приложения (перегрев ядра);
• Слишком высокая температура силовых элементов питания, микросхем памяти или платы в целом (определяется по показаниям встроенных датчиков, термопарой мультиметра, или на ощупь сквозь тонкий диэлектрик, например, целлофан);
• Штатная система охлаждения чрезмерно шумит.

реклама

В случае разгона центрального процессора вопрос повышенного тепловыделения легко решается покупкой кулера нужной мощности, благо в современных корпусах серьезных проблем (за исключением экстремально монструозных моделей) с их установкой не возникает. С видеокартами дело обстоит несколько иначе…

Нюансы и проблемы охлаждения видеокарт

Уже долгое время наиболее «прожорливым» элементом ПК являются не центральные процессоры, а видеокарты топовых моделей. Их энергопотребление достигает сотен ватт! Рассеять такое количество тепловой энергии относительно компактной системой охлаждения очень сложно. Именно поэтому при запуске ресурсоемкого 3D приложения мощные графические ускорители заявляют о своем присутствии в системном блоке пронзительным воем, издаваемым кулерами турбинного типа.

Разумеется, многие производители видеокарт стараются оснастить свои продукты эффективными системами охлаждения с невысоким уровнем шума. Такие решения, как правило, заметно сказываются на конечной стоимости продукта – видеокулеры верхнего ценового диапазона уже давно догнали по стоимости своих «центральнопроцессорных» собратьев.

В случае оснащения платы стандартным кулером очень часто возникает желание сменить его на что-то более тихое и эффективное. Но если его процессорный «родич» охлаждает лишь CPU, то система охлаждения (СО) видеокарты должна отводить тепло еще и от микросхем памяти, а также силовых элементов системы питания. Ситуацию усугубляет сильное ограничение массо-габаритных показателей для видеокулеров.

Кроме того, стоит отметить разное расположение крепежных отверстий и изобилие сильно отличающихся друг от друга систем питания не только для разных моделей карт, но и для одних и тех же. Многие производители выпускают видеокарты на так называемом «нереференсном» (нестандартном) дизайне печатной платы. В совокупности все это приводит к невозможности создать универсальную систему охлаждения. Именно поэтому такие модели видеокулеров, как Zalman VF3000, отличаются списком совместимости (в зависимости от него в конце наименования продукта ставится соответствующий буквенный индекс) и сравнительно высокой ценой.

Аналогичная ситуация наблюдается и у других производителей/моделей. Другими словами, замена штатной системы охлаждения видеокарты на другую, выпускаемую серийно, может оказаться не только затратной, но и невозможной для некоторых случаев (преимущественно для видеокарт с двумя GPU).

На данный момент ассортимент видеокулеров очень сильно уступает процессорным. Ситуацию усугубляет узкая совместимость мощных систем охлаждения с видеокартами по крепежу. В комплекте с СО видеокарт, как правило, прилагаются крепежные элементы для относительно небольшого количества моделей. В результате выбор покупателя сводится буквально к одной-двум моделям, доступным в продаже.

При разработке новых систем охлаждения графических ускорителей инженеры наступают на грабли, которые сами себе и подложили под ноги при проектировании видеокарт: слишком большое количество разных типоразмеров между крепежными отверстиями возле GPU и отсутствие каких-либо стандартов на охлаждение микросхем памяти и системы питания сильно усложняет процесс создания универсальной СО.

В результате некий гипотетически существующий видеокулер, который можно установить на разные модели, должен оснащаться излишне большим количеством не только крепежных элементов, но и радиаторов для силовых элементов питания. Вызывает недоумение столь долгое отсутствие стандарта расположения крепежных отверстий на месте системы питания карты. Без них очень сложно закрепить радиатор с требуемой площадью поверхности. Нехватка последней компенсируется либо повышенным обдувом, что сильно увеличивает шумность, либо вынуждает делать радиатор цельным по принципу «full-cover», что еще сильнее ограничивает универсальность системы охлаждения и вызывает необходимость применения толстых термопрокладок, значительно снижающих эффективность теплоотдачи.

реклама

На форумах постоянно возникают вопросы в стиле «станет ли этот кулер на мою видеокарту?». Исчерпывающий ответ удается получить не всегда. И в данный момент нет предпосылок к тому, что ситуация вскоре существенно изменится к лучшему — даже столь элементарная вещь, как разъем для подключения вентилятора СО, долгие годы почему-то различалась на разных моделях видеокарт.

Из-за этого при покупке таких систем охлаждения, как Zalman VF700, VF900, VF1000 и им подобных, приходилось подключать их к прилагаемым в комплекте регуляторам Zalman Fan Mate или же самостоятельно изготавливать переходник питания. В первом случае пользователь лишался такой полезной функции, как автоматическая регулировка скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры, а во втором – тратил свое время на переходники и оплачивал не нужный ему регулятор питания.

Опытные оверклокеры, не желающие тратиться на довольно дорогую серийную систему охлаждения видеокарты, которую еще нужно найти в комплекте с необходимым крепежом, устанавливают на ядро карты относительно недорогой кулер от центрального процессора (может подойти и кулер из BOX-комплекта или оставшийся не у дел после апгрейда). На микросхемы памяти и элементы питания подойдут небольшие радиаторы, продающиеся в наборах.

К сожалению, этот вариант сегодня не является легко доступным из-за размеров и конструкции современных кулеров. К преимуществам такого подхода следует отнести достаточно высокую эффективность и низкую стоимость. К недостаткам – громоздкость процессорных кулеров, сложность выполнения крепежа, проблематичность охлаждения силовых элементов системы питания карты. С преимуществами все понятно. Но насколько значимы недостатки?

Для ответа на этот вопрос было решено попробовать установить три модели процессорных кулеров на несколько разных видеокарт.

Участники тестирования

Встречайте участников эксперимента.

• Zalman CPNS-7000AlCu;
• Боксовый кулер от процессора Intel Q6600;
• Scythe Samurai ZZ;
• Arctic Cooling Accelero XTREME Plus.

По типу крепежа процессорные кулеры можно разделить на две категории: использующие backplate (устанавливается с тыловой стороны материнской платы) с болтами или разного рода защелки, крепящиеся к пластиковой рамке материнской платы или посредством отверстий в последней.

«Болтовые» кулеры оснащаются разными крепежными элементами для каждого поддерживаемого процессорного разъема – это может упростить задачу монтажа такой системы охлаждения на видеокарту.

Кулеры на защелках проще всего поставить на карту, предварительно просверлив в их днище в нужных местах отверстия или применив длинные шпильки с резьбой. Далее с помощью саморезов выполняется резьба, а непосредственно при монтаже под шляпки винтов (или тех же саморезов) устанавливаются упругие прокладки и шайбы. При этом конструкция радиатора таких СО может сильно различаться – в некоторых случаях проще всего вкрутить четыре шурупа требуемой длины в межреберное пространство. Выделить какую-либо конструкцию, установка которой на видеокарту была бы проще других невозможно – все зависит от конкретного случая.

Методика тестирования

Перед тестированием для каждого из процессорных кулеров изготавливался и испытывался на надежность крепеж подо все видеокарты, на которые можно было установить данную СО. Далее выполнялась примерка видеокарты с модернизированной системой охлаждения сперва на открытом стенде, а затем, если проблем выявлено не было, в собранном ПК.

Во всех случаях (включая тестирование «стоковых» систем охлаждения) применялась термопаста КПТ-8 производства ОАО «Химтек». С обратной стороны платы устанавливались две термопары от цифровых мультиметров DT-838: ТП1 возле центра ядра и ТП2 в районе системы питания карты.

реклама

Монтаж термопары выполнялся следующим образом: в нужном месте наклеивался кусочек двустороннего термоскотча, на него наносилась капля термопасты, в нее погружался сам датчик и закреплялся сверху полоской обычного канцелярского скотча. Для обеспечения неподвижности термопар в момент снятия/установки СО провода закреплялись на видеокартах через угловые отверстия в плате с помощью изолированной проволочной скрутки. Установленные термопары оставались неподвижными до тех пор, пока карта не была полностью протестирована с каждой системой охлаждения.

Места установки термодатчиков приведены на фотографиях (GTX 550, GTX 460 и GTX 480 соответственно:

Возле ядер видеокарт всегда устанавливалась одна и та же термопара, подключенная к одному и тому же мультиметру. Другими словами, связки «место установки – термопара – мультиметр» оставались неизменными для всех вариантов.

Тестирование выполнялось на стенде, собранном в корпусе Chieftec BH-01B-B-B с открытой боковой стенкой при температуре воздуха в помещении 28°С. Видеокарты прогревались программой MSI Kombustor, основанной на программной коде Furmark, при полноэкранном режиме с разрешением 1920х1200 и сглаживании 16x MSAA. Значения температур фиксировались после того, как в течение десяти минут не происходило никаких изменений показаний.

Контроль температур осуществлялся программами MSI Kombustor и MSI Afterburner, а также цифровыми мультиметрами DT-838. С учетом погрешности мультиметров и не высокого качества термопар, к температурным показателям ТП1 и ТП2 следует относиться как к ориентировочным. Больший интерес будет представлять относительная разница между вариантами систем охлаждения.

По окончании тестирования каждой системы охлаждения она демонтировалась и производился контроль формы отпечатка термопасты – это важный показатель хорошего теплового контакта между поверхностью GPU и низом радиатора.

Уровень шума замерялся шумомером AR814. С учетом его погрешности в 1.5 дБ (в диапазоне от 30 дБ) полученные данные являются ориентировочными, как и в случае с температурными данными. Замер шумности системы охлаждения видеокарт производился с предварительной остановкой вентилятора процессорного кулера. Дополнительные два вентилятора типоразмерами 120х120х25 и 92х92х25 мм работали от напряжения +5 В и хоть сколько-нибудь значительного влияния не оказывали.

GeForce GTX 480 при тестировании со штатной системой охлаждения («full-cover» ватерблок) охлаждалась с помощью помпы-фонтана ViaAqua электрической мощностью 33 Вт (1800 л/ч) и радиатора-печи от ГАЗ 3110, продуваемого двумя вентиляторами типоразмера 120х120х25 мм, работающими при напряжении +7 В.

Воздушные системы охлаждения тестировались в двух режимах:

• Для «стоковых» кулеров скорость вращения вентилятора «авто»; для процессорных с помощью Zalman Fan Mate выставлялся комфортный уровень шума (чтобы СО видеокарты своим шумом не выделялась на фоне всей системы в целом).
• Для «стоковых» кулеров с помощью программы MSI AfterBurner скорость вращения вентилятора устанавливалась на уровне 100%, для процессорных тоже самое выполнялось с помощью Zalman Fan Mate.

Установка процессорных кулеров на видеокарты

Для установки процессорного кулера на видеокарту обычно применяют болты или шурупы – все зависит от конструкции радиатора. Из инструментов и материалов могут понадобиться: плоскогубцы, отвертка, кусачки, медная проволока диаметром около 1 мм, упругие прокладки (например, сантехнические для бытовых водосмесителей, то есть для обычных кранов), «болгарка» с диском по металлу. Могут пригодиться даже сварочный аппарат и токарный станок – настоящий оверклокер не остановится ни перед чем.

Zalman CPNS-7000AlCu

Первым пошел в дело Zalman CPNS 7000AlCu:

Ранее этот кулер долгое время эксплуатировался в нештатных режимах, в результате чего его основная крепежная планка пришла в негодность – пришлось изготавливать новую.

Проще всего использовать медную проволоку диаметром 0,8 или 1 мм, четыре болта диаметром 2,5 или 3 мм (длина не менее 15-25 мм), соответствующие гайки, шайбы и несколько резиновых упругих прокладок.

С помощью плоскогубец и кусачек изготавливаем вот такую деталь:

Для большей надежности в месте скрутки проволоку можно зачистить и после изготовления детали запаять. Но в процессе тестирования недостаточной прочности такого исполнения выявлено не было.

Далее примеряем кулер к видеокарте и выполняем вторую петельку со второй стороны проволоки так, чтобы продетые впоследствии сквозь петельки болтики попали в нужные отверстия вокруг GPU. Не забываем о шайбах, которые нужно установить под шляпки болтов. С обратной стороны карты устанавливаем резиновые прокладки, поверх них снова шайбы, затем гайки и аккуратно затягиваем. Не переусердствуйте. Болты нужно затягивать поочередно по 1-2 оборота, чтобы не допустить перекоса.

GeForce GTX 550 с установленным кулером выглядел следующим образом:

Примеряем видеокарту на открытом стенде:

Радиатор Zalman 7000AlCu своими ребрами перекрывает контакты видеокарты, которыми она устанавливается в слот PCI-E. Аккуратно подгибаем:

С обратной стороны карты крепеж выглядит так:

Этот же кулер аналогичным образом устанавливался на GTX 460.

Единственное отличие – длина проволочной детали. В остальном — все точно так же:

Те же прокладки установлены под шляпки болтов с обратной стороны карты:

Видеокарта без проблем установилась на открытом стенде (равно как и впоследствии на тестовом ПК):

По окончании тестирования был произведен осмотр отпечатка термопасты:

Площадь нижней поверхности радиатора Zalman 7000AlCu немного меньше теплораспределительной крышки ядра. Ничего страшного в этом нет – сам GPU заметно меньше.

Ради эксперимента Zalman 7000AlCu тестировался и на GTX 480:

Видеокарта с этим кулером легко установилась в примерочный стенд:

Да и отпечаток термопасты не вызывал нареканий:

Но результатов тестирования на сводных диаграммах связки GTX 480 + Zalman 7000AlCu вы не увидите – через три минуты работы MSI Kombustor температура ядра достигала 100°С и тестирование было прервано.

Источник

Почему перегревается видеокарта и как ее охладить

В данной статье я расскажу, как охладить видеокарту различными способами и какие из них я использую сам. Так же рассмотрю причины, которые чаще всего вызывают перегрев видеоадаптера.

Современная видеокарта это сложное электронное устройство, и одно из самых дорогих. Она, как и материнская плата, чаще всего выходит из строя. И в 90% случаев это происходит из-за перегрева тех или иных компонентов. Поэтому, вопрос качественного охлаждения видеокарты стоит очень остро, и ему нужно уделить пристальное внимание, чтобы потом не было мучительно больно.

Что нагревает видеокарту?

1. Основным потребителем энергии является видеопроцессор (GPU). По своей сложности, графические чипы сравнялись с самыми современными центральными процессорами. Например, процессор от AMD, Ryzen 9 3900x содержит 19.2 миллионов транзисторов, а в GeForce RTX 2080 Ti их около 18,6 миллионов
2. Следующим элементом по нагреву идет видеопамять. Ее температура зависит от типа, объема и скорости работы
3. Меньше всего тепла выделяют электронные компоненты системы питания (VRM), но их учитывать так же необходимо
4. На общий нагрев видеокарты сильное влияние оказывает окружающая ее среда. Если в системном блоке температура воздуха 50 градусов и более, то охладить видеокарту до приемлемых температур будет непросто.

Любое понижение температуры воздуха в системном блоке, сразу сказывается и на снижении температуры всех компонентов видеокарты.

Виды охлаждения видеокарт

Основными способами борьбы с перегревом видеокарт сейчас являются ⇒

Это те виды охлаждения, которые активно применяются в компьютерах обычных пользователей.

Так же существуют фреоновые и иммерсионные (охлаждение электронных компонентов погружением в специальную жидкость) системы. Первые применяют энтузиасты, вторые используют в мощных серверах. Сегодня иммерсионные технологии развиваются активными темпами и возможно за ними будущее.

В рамках данной статьи, я подробно расскажу только о воздушном охлаждении, так как практики использования водянок у меня нет, да и широкого применения они в нашей стране не получили из-за дороговизны и сложностей эксплуатации.

Воздушное охлаждение видеокарт

Можно разделить на ⇒

1. Активное
2. Пассивное

• Для активного охлаждения применяются различные модификации кулеров, радиаторов и вентиляторов
• В пассивном используются только радиаторы.

В обоих вариантах очень активно применяются тепловые трубки . Принцип их работы прост. Специальный газ (легкокипящая жидкость), находящийся в запаянных трубках при поглощении тепла испаряется на горячем конце трубки, и конденсируется на холодном, откуда перемещается обратно на горячий конец. Затем цикл повторяется.

Для качественной организации пассивного охлаждения видеокарты и всех компонентов ПК, требуется продуманная система вентиляции системного блока компьютера. Собрать компьютер с полностью пассивным охлаждением возможно, но дорого и он будет маломощным.

Даже если на видеокарте будет стоят качественный радиатор, в условиях замкнутого пространства корпуса необходимо организовать движение воздуха, так как от радиатора все равно надо куда-то отводить тепло.

Мощный компьютер с пассивным воздушным охлаждением собрать невозможно, так как никакой радиатор без принудительного обдува не справиться с отводом горячего воздуха от видеокарты.

Так же активное охлаждение можно разделить на ⇒

Идет много споров на тему что лучше — турбинное или обычное активное охлаждение. Все зависит от ситуации, но для простого пользователя лучше брать с обычным кулером. В турбине только один плюс — выброс горячего воздуха наружу. Все остальное минусы ⇒

• Большая шумность
• Так как система охлаждения закрыта кожухом, сильно снижается эффективность дополнительного охлаждения видеокарты
• Невозможность использовать в турбине более одного вентилятора.

Так же это начали понимать и разработчики видеокарт. В современных референсных моделях, корпорация NVIDIA отказалась от турбинного охлаждения, в пользу обычного радиатора с тепловыми трубками и двух вентиляторов.

Причины сильного перегрева

1. Забитость пылью радиатора и вентилятора
2. Недостаточная мощность системы охлаждения или выход ее из строя
3. Плохая циркуляция воздуха внутри корпуса ПК
4. Разгон

К симптомам перегрева видяхи я отношу появление на экране различных артефактов (цветных полос, пикселей), зависания изображения или его дерганья, вентилятор постоянно работает в максимальном режиме, температура видеокарты составляет более 80 градусов в играх.

В 80% случаев перегрева видеокарты виноваты сами пользователи. Мало кто следит за своим компьютером, чистит его от пыли, меняет термопасту на процессоре и видеокарте, не уделяется должного внимания охлаждению системного блока, особенно в летнее время.

Как избежать проблем с охлаждением видеокарты еще до начала ее эксплуатации?

• Чем больше компьютерный корпус, тем лучше. Если вы покупаете хороший компьютер, то не надо экономить на корпусе. В меленькой и узкой жестяной банке, в которую вы вставите все свои мощные железки, будет постоянно высокая температура воздуха и им вы никак не охладите свою видеокарту до приемлемого уровня. Не забудьте про дополнительное охлаждение корпуса. Два вентилятора должно быть обязательно. Так же желательно, чтобы с левой стороны корпуса в боковой стенке были отверстия для вентиляции. Если будет возможность установить в них вентиляторы, то еще лучше.
• Выбирайте видеокарту с изначально качественной системой электропитания и охлаждения. Такие бренды, как ASUS, MSI, Gigabyte и некоторые другие выпускают такие модели, но они дороже обычных экземпляров. Можно пойти другим путем, как это сделал я. Покупаете видяху с простеньким охлаждением и делаете еще дополнительный ее обдув сами, но об этом ниже.

Охлаждение видеокарты своими руками

Ну теперь перейдем к самому интересному — практике уменьшения температуры видеокарты.

Существует множество вариантов, как улучшить охлаждение видеокарты, но я расскажу о самых действенных и недорогих из своей практики. Все мои советы хорошо работают при наличии в компьютере только одной видеокарты. Если их больше, то нужен индивидуальный подход.

Моя история

В начале апреля 2020 года была куплена видеокарта INNO3D GeForce GTX 1650 Super 1590MHz PCI-E 3.0 4096MB 12000MHz 128 bit DVI HDMI DisplayPort HDCP COMPACT V2 Отдал за нее чуть менее 12 тысяч рублей. Охлаждение на ней самое простенькое. Штампованный алюминиевый радиатор + 1 вентилятор. Тепловых трубок нет, хотя в более дорогих моделях я видел, что системы охлаждения имеют по 2 вентилятора и тепловые трубки. Значит оно востребовано и видяха греется порядочно.

До этого мне очень долго исправно служила ASUS GeForce GTX 770 [GTX770-DC2-2GD5] . Покупал ее уже и не помню когда, но примерно за те же деньги, правда доллар тогда был еще по 32 рублика.

Разница в размерах и системах охлаждения двух видеокарт, хотя 1650 на 50% пошустрее.

Компьютерный корпус у меня CHIEFTEC LBX-02B-U3-OP . На левую боковую стенку в нижнее вентиляционное отверстие я поставил 92 мм вентилятор Zalman и подключил его через переходник , уменьшающий подачу тока на вентилятор до 5 Вольт. Переходник шел в комплекте с вентилятором. На 5 Вольтах от работает очень тихо и дует холодным воздухом прямо на видеокарту.

Для старой видяхи этого было достаточно, так как система охлаждения была мощной. На новой видеокарте этого нет, поэтому я сам собрал дополнительное охлаждение на основе двух 92 мм вентиляторов.

Что нам потребуется ⇒

1. Два 92 мм вентилятора
2. Четыре небольших пластиковых стяжки
3. Металлическая планка (заглушка) крепления комплектующих к задней стенки корпуса
4. Металлическая проволока для крепления вентиляторов к заглушке

Вентиляторы берем по бюджету. Менее 92 мм смысла брать нет. Для мощных видеокарт хорошо подойдут, как два 120 мм, так и три 92 мм, в зависимость от ее длины и высоты. Так же смотрим на скорость, шумность и толщину. Желательно, чтобы максимальный уровень шума (дБ) был не более 25 децибел. Мои модели недешевые ( около 800 руб за штуку) Arctic Cooling F9 PWM Rev.2 имеют 23.5 дБ. Если у вас уже есть вентиляторы, но они более оборотистые и шумные, то можно их подключить с понижением напряжения. Как это сделать, можно почитать в статье про вентиляторы.

Скрепляем вентиляторы между собой пластиковыми стяжками.

Далее прикрепляем к вентиляторам металлическую заглушку . Как ее крепить решаете сами, но я просверлил два отверстия в планке снизу и сверху, напротив крепежных отверстий вентилятора и закрепил все это стальной проволокой. До этого вам необходимо точно подобрать высоту крепления планки так, чтобы при установке уже собранного устройства, ваши вентиляторы не висели в воздухе, а лежали на слоте PCI-E.

У вас могут возникнуть проблемы с подключением к питанию этих двух или трех вентиляторов. На моей плате было достаточно коннекторов, поэтому я этого избежал. Тут вам помогут только переходники (разветвители) для подключения вентиляторов , напрямую к блоку питания, либо самостоятельному соединению всех проводов в один.

Данная система не идеальна и имеет свои достоинства и недостатки ⇒

Источник