Le watercooling et ses secrets

Dans le domaine de l’informatique, la course à la puissance est de mise. Que ce soit au niveau des processeurs, des cartes graphiques ou de la mémoire, les configurations deviennent de plus en plus gourmandes en énergie et de ce fait demande un refroidissement des composants de plus en plus efficace. En cette matière, deux idées ont fait leur chemin : L’AIRCOOLING C’est le système le plus fréquemment utilisé, le refroidissement des composants se fait par un apport d’air généré par des ventilateurs. Ces derniers sont positionnés sur des radiateurs chargés de la dissipation thermique. C’est notamment le cas pour le processeur et les cartes graphiques. Dans la plupart des cas, d’autres ventilateurs sont adjoints directement sur le boitier, ces derniers sont placés en aspiration et en extraction pour créer un circuit d’air cohérent. La multiplication de ces ventilateurs n’est pas sans conséquence puisque, selon la taille de ceux-ci, ils génèreront forcément une nuisance sonore qui deviendra fatigante à la longue. LE WATERCOOLING Le refroidissement par eau se démocratise de plus en plus, ce système représente une évolution en matière de refroidissement en utilisant l’eau comme échangeur calorifique. Les composants nécessitant un refroidissement intensif voient leur couple « radiateur-ventilateur » remplacé par des waterblocks. Ceux-ci sont composés d’une base qui peut être en cuivre, en argent ou même plaquée or, avec des micros sillons permettant le passage du liquide. Nous avons donc choisi cette seconde solution qui présente quelques avantages : Meilleur refroidissement des composants : D’une manière générale, l’eau absorbe mieux la chaleur que l’air. Le fait que le waterblock soit directement en contact avec le processeur (CPU ou GPU) favorise encore plus l’échange thermique. Réduction des nuisances sonores : Le bruit provient essentiellement des ventilateurs présents dans le PC. La technique watercooling présente l’avantage de n’utiliser qu’un (ou plusieurs) ventilateur placé sur le radiateur selon la taille de celui-ci. Sachant que la surface du radiateur est plus importante que celui d’un système air cooling, l’efficacité du refroidissement n’en sera que meilleure pour une même quantité d’air apportée. Possibilité d’overclocking : L’Overclooking consiste à surcadencer le processeur en augmentant parfois son voltage. Ceci n’est pas sans conséquence sur la chaleur produite par ce dernier. Le refroidissement par eau permettra de meilleures performances là où l’air cooling connait ses limites. LE WATERCOOLING COMMENT CA MARCHE ? Le watercooling consiste à faire circuler un liquide caloporteur à travers les différents composants en un circuit fermé. Pour ce faire une pompe propulsera l’eau vers le (ou les) waterblocks pour ensuite être dirigée vers le radiateur chargé de la refroidir pour être ensuite renvoyée à la pompe. Comme annoncé en préambule, les solutions watercooling se veulent à la portée de tous et bon nombre de constructeurs présentent des systèmes sous forme de kits. Pour notre part, nous avons opté pour l’achat de pièces séparées. Afin d’expliquer ce choix, voici un récapitulatif des avantages et inconvénients que présentent ces deux formules : LES KITS PRET A L’EMPLOI Ce type de produit est très en vogue en ce moment, il s’adresse plus particulièrement à ceux qui veulent débuter dans le watercooling et qui souhaitent se faciliter l’intégration du système dans leur PC. Trois catégories se distinguent en matière de kits prêt à l’emploi : Les kits pré-montés : AVANTAGES INCONVENIENTS Facilité de montage : Les composants sont déjà pré-montés et le liquide déjà mis. Il ne reste plus qu’à fixer les divers éléments. Evolutivité : Une fois ce type de kits acheté, il devient difficile de watercooler d’autres composants supplémentaires par la suite. Coût : Commercialisé pour une centaine d’euros environ, l’investissement permet de faire ses premiers pas en matière de watercooling. Performances : Commercialisé « à bas prix », les éléments proposés sont souvent d’entrée de gamme. Il n’est pas rare d’obtenir des performances de refroidissement équivalentes avec un ventirad traditionnel . Compatibilité avec le processeur : Ces kits sont fournis avec les attaches waterblock pour tous sockets. Spécificité de la marque : La marque utilise bien souvent des embouts et tuyaux avec un diamètre non standard. Intégration : De format souvent miniaturisé, ces kits ne nécessitent pas d’espace important pour être installés. Les kits externes : AVANTAGES INCONVENIENTS Facilité de montage : Les composants sont déjà assemblés dans une watercase. Le problème de la place au sein du PC ne se pose pas puisque cette watercase est externe à celui-ci. Coût : Les kits watercooling externes sont les plus onéreux des kits sur le marché. Evolutivité : L’ajout de composants supplémentaires à watercooler est possible. Intégration : La watercase est externe, les composants à watercooler sont à l’intérieur du PC : Le passage des tuyaux reliant le tout peut s’avérer délicat. Performances : Les composants sont en général de bonne facture mais les performances de refroidissement restent néanmoins, dans la plupart des cas, au deçà d’un kit interne. Transport : Transporter son PC avec un kit externe n’est pas chose facile puisqu’il faut transporter la watercase avec le PC. Design : Les watercase ne se cache plus et les constructeurs l’ont bien compris Sécurité : Bien souvent la watercase contenant la pompe est alimenteé par courant 220 V. A moins de la laisser branchée constamment, le risque d’oubli de l’allumer constitue un véritable danger pour votre processeur. Les kits internes : AVANTAGES INCONVENIENTS Performances : Des éléments de même marque sont regroupés dans un kit. Les performances seront alors liées à la qualité de ces derniers. Performances : Des éléments de même marque sont regroupés dans un kit. Les performances seront alors liées à la qualité de ces derniers. Coût : Il est bien souvent plus économique d’acheter les éléments de même marque dans un kit que de les acheter séparément. Coût : Les marques qui jouissent d’une bonne notoriété pourrait être tentées de faire payer leur renommée. Compatibilité des éléments : Les composants du kit étant de même marque, aucun souci de compatibilité ne sera à déplorer. Intégration : Il faut toujours avoir à l’esprit la place dont on dispose dans son boitier : certains éléments du kit ne trouveront pas forcément leur place. LES ELEMENTS SEPARES : Devant la profusion de tous ces kits, il est tout à fait légitime de se demander pourquoi choisir d’acheter son système watercooling élément par élément ? Tout comme précédemment, regardons les avantages et inconvénients de ce choix. AVANTAGES INCONVENIENTS Adapté aux besoins : Le fait d’acheter des éléments séparés permet de répondre spécifiquement aux critères que vous avez déterminés. Choix difficile : Devant la multitude de composants watercooling, il est important de prendre son temps et d’étudier les caractéristiques de chacun. Coût : L’achat d’éléments séparés permet de faire jouer la concurrence tant au niveau des marques que des boutiques. Cohérence du système : Contrairement aux kits prêt à l’emploi, le fait d’acheter des éléments de marque différente oblige de vérifier s’ils sont compatibles entre eux. Performance : Acheter éléments par élément permet de sélectionner les meilleurs composants de chaque marque pour des performances optimales. Complexité du montage : Les kits offrent une notice de montage, en achetant les éléments séparés celle-ci fait cruellement défaut et quelques connaissances sont nécessaires. Ces précisions étant faites, voici les composants que nous avons sélectionnés pour intégrer notre solution watercooling au sein d’un boitier THERMALTAKE XASER II. Ce dernier comporte cinq ventilateurs de 80 mm d’origine auquel il conviendra d’ ajouter les deux ventilateurs de notre carte graphique ASUS 9800 Pro, le ventirad de notre Pentium 4 Prescott 3.0 Ghz et les deux ventilateurs de l’alimentation. L’objectif principal de ce projet est la baisse confortable des nuisances sonores générées par les 10 ventilateurs que comporte notre configuration tout en préservant un bon refroidissement du processeur et de la carte graphique. Voici donc notre choix : Radiateur NOISE ISOLATOR Glacial micro : Ce modèle à structure acier possède des ailettes en cuivre à bonne capacité de dissipation. Il peut recevoir un ou deux ventilateurs de 80 mm. ALPHACOOL NexXxos XP Silver - avec fixation socket 478 : Nouveau Waterblock avec système "vertical channels design" et canaux à 90° d'angle pour un transfert thermique efficace. La platine est parfaitement plane et polie, l'ensemble est en cuivre et le top plaqué nickel renforce les capacités de dissipation thermique. ALPHACOOL NexXxos - WB Nvidia (2/3/6600) & ATI (X8x0/X1600) : Waterblock Cuivre & Plexi pour Cartes vidéo Geforce I,II, III & Radeon 8500,9xxx-9700-9800/Pro & X800 à technologie Micro-channel. Pompe + Réservoir - AGB-EHEIM 600 STATION - 600L/h immergée - 12V + Carte format PCI : D’un encombrement réduit (peut se loger dans des baies 3"1/2), ce réservoir en polycarbonate avec Top Plexi contient une pompe compacte Eheim 600 l/h possédant un système anti-bulles d'air amélioré. Une fois immergée lorsque le réservoir est rempli, la pompe se fait extrêmement discrète. La carte PCI permet un démarrage de la pompe couplé avec la mise sous tension du PC. Embout 8mm droit - filetage 1/4 - auto-serrant en métal - tuyau 8/10, Embout Métal Droit 1/8" pour tuyau 8mm, Embout 8mm coudé - filetage 1/4 - auto-serrant en métal - tuyau 8/10 Sonde de température pour tuyau 8-10 Tuyau 8x10 - semi-rigide PUR – transparent Liquide de protection anti-corrosion réactif aux UV VERT 1 litre COOLER MASTER - 10 radiateurs pour mémoires de carte graphique Avant d'entreprendre la moinde chose il faut déterminer les meilleurs emplacements pour la pompe et le radiateur. Notre boitier offre une place suffisante pour loger ces derniers sans demander de modifications particulières. La pompe est installée au bas du boitier contre la face avant tandis que le radiateur est placé en haut à l'arriére, à la place d'un ventilateur d'extraction. Le radiateur trouve naturellement sa place sans aucune modification Emplacement pour la pompe Préparation du boitier. L'ensemble des ventilateurs est enlevé ainsi que les cartes PCI et le ventirad du processeur. Un petit dépoussiérage est fait en même temps. Seul subsiste un ventilateur devant la cage des disques durs. Mise en place du radiateur. La seconde étape consiste à fixer le radiateur en lieu et place du ventilateur d’extraction. L’opération s’avère plus complexe que prévue, notre XASER II, doté à l’origine de supports à clips pour les ventilateurs, ne propose pas de trous en adéquation avec ceux du radiateur. Il faut donc « tricher » un peu avec l'aide de rondelles mais l'opération est simple et ne réclame tout au plus qu'une dizaine de minutes. Une fois fixés, nous mettons les embouts correspondants. Mise en place du Waterblock. Le processeur est enlevé de son socket pour être correctement nettoyé. Une légère couche de pâte thermique est appliquée et le processeur replacé dans son logement (utilisez une carte de visite pour étaler en fine couche la pâte thermique). L’installation du waterblock se fait aisément puisque ce dernier utilise le système de rétention de la carte-mère. L'opération est simple, sans difficulté il faut juste bien observer l'orientation du waterblock (In/Out) afin de le faire correspondre avec ceux de la pompe. Il est obligatoire de monter les embouts sur le waterblock avant de fixer celui-ci définitivement sur le socket. Nous mettons ensuite la plaque de fixation et serrons doucement l'ensemble à l'aide d'une vis en son centre venant appuyer sur le Waterblock. Mise en place du waterblock sur la carte graphique Notre carte graphique est pourvue d'un système de refroidissement d'origine. Il est composé de deux blocs de part et d'autre de la carte assurant le refroidissement du GPU et de la mémoire. Celui ci doit être, bien sûr, entièrement enlevé pour installer notre waterblock. L'opération est très simple, il suffit juste de dévisser quatre vis. Chaque module mémoire est entièrement nettoyé ainsi que le GPU. L'installation du waterblock s'avère délicate. L’absence de schéma de montage nous demande un petit temps de reflexion pour assembler les différents éléments de visserie. Nous mettons une fine couche de pâte thermique sur le GPU, le waterblock se pose en diagonale sur ce dernier afin d'utiliser les trous d'origine de la Radeon 9800 pro. Le trio joint, ressort et vis viennent prendre place de chaque côté du waterblock et est serré gràce à des vis à mains à l'arrière de la carte (ne pas oublier de mettre les joints pour ne pas abîmer le PCB de la carte graphique). Nous mettons les embouts en place ainsi que les radiateurs en aluminium sur les modules mémoires. Afin d'optimiser le refroidissement de ces derniers, il convient de les mettre tous dans le même sens. Mise en place des tuyaux. Il ne reste plus qu’à relier chaque composant à l’aide des tuyaux et d’inclure la pompe à notre système. La seule précaution à prendre est de respecter le sens de circulation du liquide au travers des différents éléments. Nous commencons par le waterblock CPU et le radiateur. Puis le waterblock GPU. Il faut calculer correctement la longueur de chaque tuyaux afin d'avoir un peu de réserve tout en évitant la possibilité de les couder. Reste à présent à les relier à la pompe. Avant de la fixer, il est préférable de tester le système avec la pompe à l'exterieur du boitier. Il est nécessaire de mettre en marche le circuit de façon à chasser les bulles d’air et de faire le complément de liquide si besoin est. Surtout cette démarche permet de vérifier si nous n'avons pas de fuite. Notez qu'il est possible et conseillé de démarrer la pompe de façon autonome grâce à un bloc d'alimentation légérement modifié. En cas de fuite, le PC étant non relié au secteur, le matériel est protégé. (Pour plus de détails sur cette technique direction le forum ) Après avoir laissé tourner notre système watercooling pendant une heure, aucune fuite n’est déplorée et toutes les bulles d’air sont capturées par l’airtrap : la pompe peut donc intégrer sa place dans la tour. Elle est fixée à l'aide de rizans et une fine couche de mousse est placée sous celle ci pour amortir les vibrations. Notre système watercooling est opérationnel ! Il ne reste plus qu’à regarder ses performances. Protocole du test de refroidissement : Nous avons relevé les températures du processeur, du GPU de la carte graphique ainsi que le chipset de la carte mère sur une période d’une 20 minutes pendant un burn CPU et GPU. Les deux logiciels utilisés sont CPU Burn_in version 1.01 que vous pouvez télécharger ici et 3DMark 2006 qui est disponible là. Ensuite nous laissons pendant 10 minutes le PC sans activité et nous reprenons des mesures. La température du GPU est prise directement avec un Thermométre infrarouge en tenant compte de l'émissivité de la surface métallique du système de refroidissement de la carte graphique. La valeur retenue est une moyenne de plusieurs relevés sur la surface de contact entre le GPU et le radiateur. Pour les températures du CPU et du chipset, nous avons utilisé le logiciel Everest 2.5. Protocole du test de nuisances sonores : Nous avons utilisé un sonomètre de classe de précision 2 répondant à la norme EN 60 651. Posé sur un pied, il est placé à 45 cm de la porte latéral gauche du PC; cette dernière ayant été retirée bien-sûr. L'ensemble des mesures est fait trois fois au cours de chaque burn CPU et GPU. La pièce accuse une nuisance sonore de 40,7 dBa PC éteint. Résultats. Au repos le watercooling permet de gagner 4 °C pour le processeur et 3,8°C pour la carte graphique. Le chipset accuse quant à lui une augmentation de 11 °C. L'explication vient du fait que le boitier est démunie de l'ensemble de ses ventilateurs. Le flux d'air généré par les ventilateurs avant et arrière n'existe plus. Possédant un système de refroidissement passif, le radiateur du chipset n' a plus le moyen d'améliorer son refroidissement. Lors de nos tests intensifs du processeur, les températures grimpent rapidement pour frôler les 60 ° en aircooling. Le ventilateur géré par la carte mère augmente sa vitesse et un bruit désagréable apparaît. Le watercooling permet ici de gagner quelques dégrés ne depassant jamais les 58 °C pour le CPU et 49 °C pour le GPU. Le chipset se stabilise au alentour de 42 °C. Aucune défaillance du PC est observée. La pompe, au toucher, est plus chaude ce qui est rassurant. Le transfert thermique de chaque Waterblock fonctionne correctement. Les résultats des nuisances sonores sont très explicites. En clair, le watercooling est inaudible. Seul le sifflement des disques durs permet de savoir si le PC est allumé. Le système est tellement silencieux qu'il en est déconcertant. Dans un doute passager, il a été nécessaire d'allumer l'écran pour être certain que le PC avait fini de charger Windows XP. De tels résultats sont vraiment impressionnants sachant que les températures CPU et GPU sont meilleures qu'en aircooling. Avant de clore ce dossier, voici quelques photos et une petite vidéo de l'intérieur du boitier avec la mise en place d'un néon. Le liquide de refroidissement devient vert Fluo offrant ainsi un visuel assez agréable. . Nous n'avons pas résisté à vous faire une petite vidéo montrant les principaux composants lorsque le système est en fonctionnement. Nous avons atteint les deux objectifs que nous nous étions fixés, à savoir une diminution des nuisances sonores ainsi qu’un bon refroidissement de la carte graphique et du processeur. Au niveau de la nuisance sonore, cette solution offre des performances inégalables avec un sytème d'aircooling. Toutefois ceci a un coût : 250 euros environ pour notre configuration. Il nous aura fallu 3H00 pour intégrer notre système. Les principales difficultés de montage résident en l’absence de notice due à notre choix d’acheter les éléments séparément. Globalement, il est possible pour tout à chacun de « monter » son propre système watercooling dès lors que l’on s'organise un minimum. La plupart des composants d’un PC peuvent être refroidis par cette technique. Il est ainsi possible de concevoir un PC unique, racé, possédant un refroidissement peu banal au look sympa et aux capacités de silence vraiment très intéressantes. Nous tenons à remercier Lionel pour son accueil.

Jerome G

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