“水冷也发烧”系列教程(二)——拆解水冷

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编者按:MOD玩家在组建自己的水冷系统时,考虑的重点当然是水冷头、水泵、散热排、水箱、水管等。下面我们就对这些主要组件逐一进行分析,让大家彻底玩好水冷。

一、水冷头

1.如何衡量水冷头性能

不同的水冷头,由于设计形式的不同,在不同的流量下,它们的性能是不相同的(通常是随着流量增加性能增强)。不少国外网站对许多水冷头的特性做了详尽测试,并给出了相应的热阻/流量曲线图(见图1,纵轴为热阻,横轴为流量)或温差/流量曲线图(见图2,纵轴为温差,横轴为流量),这些曲线图反映了水冷头在不同流量下的表现。以LR Storm G5水冷头为例,当流量小于1G/m(加仑/分)时,它的温差在8.6℃~10.4℃之间;当流量大于1G/m后,温差在逐步缩小,这说明随着系统流量的增加,Storm G5的性能也提高了。

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图1
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图2

注:根据公式CPU单位时间发热量=(水冷头进出水温之差)×单位时间的水流量×水的比热(约为4.2焦/千克·℃)可知,当CPU的发热量确定后,水流量就决定了水冷头进出水的温差,这就是水冷头在宏观上可以由流量决定其性能的原因。其中温差Delta T=满载时的核心温度-室温;热阻=水冷头进出水的温差/发热功率。

2.水冷头选择要点

大家应根据实际需求选择适合自己的水冷头,片面追求水冷系统的不平衡性(比如高性能水冷头配备流量不高的水泵)往往难以达到预期的效果。追求性价比的玩家可以采用国内目前比较普遍的铜柱型水道或平行型水冷头,这类产品对流量不敏感且性能适中,如果搭配水泵和水管时能降低一些要求,整体成本可节省不小。比如,XSPC这种入门级水冷套件就采用了平行型水道设计的水冷头(图3);

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图3

对注重水冷性能的发烧玩家来说,那些在高流量下表现出色的喷射型水冷头自然是首选,像Alpahcool NexXxos、Swiftech Storm G4(图4)等品牌都有相关产品。当然,这类水冷头要充分发挥性能,最好配备动力大的水泵、高效率的散热排和大内径水管。

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图4

此外,对于那些对流量敏感的水冷头而言,1G/m的流量(相当于每分钟3.8L的流量)是一个分水岭,如果系统流量能确保达到1G/m,这类产品的性能才能完全发挥出来。而要实现这一点,水泵和水管就必须合理挑选了。通常,4分水管(内径12.7mm)是一个不错的选择,因为大内径水管可以降低水路的流阻,使水流更顺畅,甚至在系统有较多水冷头(比如SLI双显卡水冷)的情况下依然可以保证高于1G/m的流量。

二、散热排

1.影响散热排性能的因素

如果说水冷头的流量决定了从热源带走热量的速度,那么散热排(图5)的优劣就决定了整套水冷系统的散热能力。在国外,玩家一般是以单位时间散发的热功率来衡量散热排的性能,理论上散热排性能与散热表面积几乎呈正比例提升(实际应用中的表现没有那么明显)。散热排主要有80.X系列和120.X系列(X表示散热排单面安装的风扇个数),其中80.1/80.2、120.1/120.2/120.3是常见的产品,少数厂商也推出了90.X和160.X的特殊产品。

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图5

除尺寸外,影响散热排性能的另一个关键因素是结构。和早期的高水阻串管式散热排相比,现在的散热排基本采用了扁管并联水路设计,这种产品具备更低的水阻,同时高密度的折片式鳍片直接焊接在高导热的水路上,散热效率更高。不少国外著名水冷设备都采用了折片式散热排,如Thermo Chill、Hwlabs的产品。

2.散热排选择要点

发烧玩家在选用高流量水冷头的同时,最好能搭配大尺寸的120.3的大型高效率散热排,比如Thermal Chill或BlackIce等品牌的产品。对于追求性价比的中端玩家来说,不应在散热排上省钱,做工优良的120.2散热排无疑是理想选择,然后再选用对流量要求低一点的水冷头,并搭配参数略低的国产水泵和小直径PU管,整体成本肯定可控制在千元以内,而且整体性能与发烧级产品不会有很大差距。

三、水泵

1.水泵的种类

目前市场上适用于水冷的水泵主要有两种:一种是非专用泵,如饲养水族用的鱼缸泵(水族泵)。水族泵在水冷中的应用颇为广泛,半数中低档组装水冷都会采用这类产品,如国内用户常用的海利和ATMAN水泵都是不错的选择,而深受高端玩家喜爱的EHEIM(图6)、Hydor也是水族泵。另一种是参数合适的工业用水泵,这类产品也慢慢被玩家们采用,如一些车用、工业用的小尺寸磁悬浮水泵就比较受欢迎,代表品牌有Iwaki、西山等。

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图6

此外,像Laing等厂商也开发了专为水冷或其他特殊需求开发的水泵,相比水族泵,这类产品除了有合适的参数外,往往具备了更小的体积,同时噪音和发热方面也控制得不错。目前最热门的水泵是Laing D5和DDC(图7),其中Laing DDC不但具备了420L/h、3.7等较高参数,而且体积也很小,它是准系统或一些特殊环境配备水冷的首选。

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图7

2.水泵选择要点

如果配备了高流量要求的水冷头,那水泵更应该讲究。对于高端玩家来说,价格高达800元的Laing氏水泵绝对是性能追求的极致,高流量、高扬程的水泵搭配大型散热排所带来的性能提升无疑是发烧友最需要的。当然,追求性价比的玩家可以选择参数合适的国产水族泵或磁隔离水泵,这类产品的售价往往不到100元,不过选用扬程1m~2m、流量不小于500L/h(升/小时)的产品也够用了。

四、水箱

在水冷系统中,水箱是一个便于注水的容器。目前的水箱产品大致分为三类:第一类是针对特别型号的水泵开发的水泵一体型水箱,这是水箱中最方便、体积控制得最好的产品,如ALPAHcool专为Laing DDC设计的水箱(图8)。这类产品目前多由国外厂商研发,且仅为部分经典水泵配套生产,造价比国产的水箱昂贵得多。

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图8

第二类是为水族用潜水泵开发的内置泵式水箱,这是国内目前比较流行的产品,如水冷王制作的AT-105水箱(图9),采用内置水泵的工作方式,不但便宜,而且安静、方便。不过这类产品是目前水箱中体积最大的一类。

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图9

第三类是外置型水箱,目前流行的管式水箱(图10)就属于这一类。不少外置型水箱已较好地解决了水水箱占用空间和摆放问题,水箱的布置更灵活、美观,如ALPAHcool、Danger Den等品牌的光驱位水箱,以及Swiftech的新型MICRO水箱等。

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图10

玩家可以根据自己需要来选择水箱,不过要特别注意的是,必须根据自用水泵的特性和水冷空间的布置来选择产品。

五、水管和水嘴

1.水管

在水冷系统中,选择水管的关键是考虑系统流量、水管易用性和安全性。目前用于水冷的水管有来自空压设备的PU、PV管,工业用钢丝内套管、医用硅胶管及太空管(图11)。选择水管时应该考虑水管的材质和管壁厚度,水管直径越大、管壁厚度越厚,管子打折的可能系数就越小(打折会造成水循环阻碍)。一般来说,质地柔软的PU、硅胶材质水管容易弯曲,对于组建水冷系统很有帮助。

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图11

目前我们以内径来计量水管,国内一般以毫米为单位。而国外产品进入国内后,英制水管算法也开始被国内玩家所接受,如我们常说的1分管的内径为3.175mm;4分管是指内径12.7mm的水管。对高性价比水冷系统来说,内径8mm的水管显然是不错的选择,而12.7mm的水管很适合于发烧级水冷产品。

2.水嘴

水嘴是水冷头、水泵、水箱、散热排和水管连接的接口,它的尺寸和结构在很大程度上决定了我们选用的水管类型,目前水冷中流行的三种水嘴分别是宝塔水嘴、快拧水嘴(螺丝紧锁水嘴)以及快插水嘴(空压插口)。

对于不少套装水冷所采用的快插水嘴(图12)和快拧水嘴(图13),它们都适合用在管径不大的场合,其中快插水嘴最适合质地较硬的、内径为6mm~8mm的PV空压管,而快拧水嘴则可用于PV水管和小直径的软质硅胶管。不过,快插水嘴的内密封结构决定了它不能用于软质水管,而快拧水嘴的螺丝口对水管管壁的限制也无法用于大直径水管。

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图12
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图13

对于前文提到的发烧玩家喜欢用4分水管的情况,快拧和快插水嘴显然力不从心,而以安全性和高通用性见长的宝塔水嘴(图14)却是大直径水管的绝配,尤其是以柔软度闻名的太空管和硅胶管都非常适合宝塔水嘴。

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图14

六、总结

文中我们一直强调,在不同的需求下,水冷组合也应有所不同。因为水冷系统的每一个组件并不是简单的堆砌,而是根据玩家的需要,合理地整合在一起,什么样的性能要求配什么规格的散热排,哪种结构的水冷头配多少推力的水泵、具体的流量要求配多大管径的水管、不同的水管应选择不同的水嘴等等。我们希望通过本文能让玩家掌握一些水冷设备选用方面的窍门,使大家在搭建水冷系统时事半功倍。