И вот охлаждение процессора за пять копеек летит прямиком в мусорное ведро. На его место устанавливается массивная «башня», рычащая огромными лопастями вентилятора, словно дикий зверь. Но по прошествии n-ого количества времени и этого становится мало! Тогда по всему системному блоку устанавливается акведук с напорной станцией в виде помпы и промежуточными «остановками» в виде водоблоков. Но, как часто бывает, если дело дошло до СВО, то раньше или позже жажда экстрима даст о себе знать, и чтобы выйти на новый уровень результатов придется применять более экзотическое охлаждение. Одним из таковых по праву считаются системы фазового перехода, или «фреонки».
Роль выбора

Конечно, главным героем экстремального оверклокинга на данный момент является медный стакан с бурлящим азотом, позволяющий охладить «железо» до температуры -196 градусов Цельсия. Рекорды и фантастические цифры получены именно с использованием этого инструмента. Но быстрота испарения криожидкости, стоящей, между прочим, денег, не позволит использовать разогнанный компьютер в режиме 24/7. Чего не скажешь про «фреонку». В зависимости от мощности поршня компрессора можно легко достичь температур порядка -50 единиц Цельсия, коих вполне хватит для серьезного разгона самых горячих частей системы.

Только вот если охлаждение жидким N2 представляет собой постоянное доливание оного в металлическую полость, то система фазового перехода – достаточно сложный механизм с циклическим принципом трансформации хладагента из газа в жидкость и обратно. Поэтому сборка данного агрегата имеет несколько подводных камней, споткнувшись о которые незадачливый энтузиаст может спалить квартиру или загреметь в больницу с отравлением или отправить на тот свет незадачливого покупателя результатов своего кустарного промысла (а ведь в Интернете идет активная торговля самодельными «фреонками»!). И чтобы спустить тебя на грешную землю, мы расскажем, какое это, на самом деле, хлопотное занятие. Предупрежден, значит вооружен!
Общий принцип работы

Если ты внимательно пошаришь в Глобальной Паутине, то сможешь найти достаточно большое количество самодельных «фреонок», среди которых присутствуют достаточно интересные экземпляры как в плане производительности, так и по параметру цены (варианты за 100 баксов – отличный результат). Но как бы ни отличались герои сегодняшней статьи, эталонная модель «оверклокинг машин» – одна и та же. Следовательно, и детали механизма практически одни и те же.

Главными частями классической «фреонки» являются упомянутый ранее компрессор (иногда его называют «конденсором»), фильтр-осушитель, капилляр, испаритель и отводящая трубка, герметично соединяемые между собой клапанами или же сварными медными трубками. Реже в подобных системах встречаются докипатели (устройства, превращающие жидкость в газ) и дополнительные элементы Пельте, устанавливаемые на «камни» разгоняемых девайсов.

Итак, залитый внутрь замкнутой системы фреон пребывает в двух состояниях. Пока охлаждение отключено от питания хладагент витает внутри системы в виде газа под давлением, в пять-десять раз превышающим атмосферное. Стоит подать питание на компрессор, как нагнетаемый поршнем пар хладагента начинает повышать давление в сторону конденсатора. Из-за возникающих сил трения его трубки нагреваются, поэтому их (трубки) изгибают, как правило, змейкой и пропускают через металлические пластины радиатора. Именно в конденсоре газообразный фреон совершает фазовый переход и, охлаждаясь согласно второму закону термодинамики, превращается в жидкость.

Обычно жидкому хладагенту помогают перемещаться силы тяжести, для чего трубку для выхода криовещества располагают снизу (относительно горизонтального расположения ПК). В результате получается избежать возникновения пузырьков газа, не превратившихся по каким-либо причинам в жидкость. Туда же подсоединяют один конец фильтра – цилиндра, из названия которого видно, что он служит для задерживания мельчайших примесей и полного испарения (читай – осушения) жидкости. Из школьного курса физики все знают, что газ легче жидкости, поэтому очиститель располагают так, чтобы на его выходе был исключительно «мокрый» фреон, перетекающий через капиллярную трубку в испаритель, напоминающий не что иное, как водоблок, но с несколькими «башнями» или ступенями.

По прохождении данного отрезка пути хладагент, забравший тепло от «железа», превращается в газ (для чего в конструкции присутствует отводящая трубка и, иногда, докипатель) и поступает обратно в компрессор для дальнейшего повторения этапа фазового перехода. И так продолжается постоянно, пока фильтр не засорится до края, либо фреон вследствие процессов диффузии и разгерметизации не испарится до критического уровня. Не стоит забывать, что вместе с фазовым веществом весь путь волшебных физических превращений фреона проходит и масло, без которого работа устройства просто невозможна.
Компрессор

Начать же практическую часть статьи стоит с компрессора – сердца любой системы фреонового охлаждения. Найти сей агрегат довольно просто. Вышедших из строя холодильников и воздушных кондиционеров – полным полно. Лично у вашего покорного слуги в университетском общежитии выкидывается по нескольку «морозильных ящиков» в год :). А в ремонтных мастерских подобного добра навалом. Так вот, поиском вслепую лучше не заниматься. Перед покупкой или поиском рассчитывай, сколько ватт выделяет «железо», которое ты собираешься охладить, и сколько сможет охладить сам нагнетатель. Обычно на «брюшке» бочонкообразного устройства пишут сразу несколько зависимостей тепловыделения – хладопроизводительности, то есть нагрузки, которую способен выдержать поршень. Так, при одной мощности будет одна температура, а при другой, естественно, градусы изменятся. Обычно на отечественных компрессорах указывают от трех до пяти показателей градус-ватт.

Выбрав нужный девайс, необходимо проверить его работоспособность. При включении компрессора в сеть на одном конце трубки должно быть давление, а на другом – вакуум. Хорошо, если потенциальная находка располагает пусковым блоком, хотя почти все фреоновые нагнетатели имеют две обмотки, пусковую и рабочую – отличают их по сопротивлению. В рабочей катушке – ток меньше, следовательно, сопротивление большее. Прежде чем включить компрессор, замерь сопротивление на обмотках между контактами и корпусом. Между пуском и общим контактом должно быть минимальное сопротивление, между рабочей обмоткой и общей обмоткой – среднее, а между двумя обмотками – самое большое.

Если между любой обмоткой и корпусом течет ток, то компрессор неисправен. Между любыми контактами и компрессором должен быть обрыв.

Немаловажной частью выбора «сжимателя» газа является использование хладагента и масла. В первом случае в большинстве своем применяют вещество R22 и R404A, кипящие уже при температуре меньше 40 градусов по Цельсию. Не стоит экономить, заливая в компрессор более дешевый газ R250 (ПА – пропан с 10% бутана), как советуют в некоторых форумах, – в случае утечки взорвешь квартиру и себя вместе с нею.

Что касается масла, то тут необходима субстанция, не замерзающая при фазовом переходе и не вступающая в конфликт со смазкой компрессора. Иначе произойдет его коробление (разрушение), заклинивание и скоропостижная гибель. Как правило, на нагнетателе указывают разноцветными кружочками тип масла, пригодного для работы: минерального или синтетического. Обычно масло уже залито в компрессор на заводе – ровно столько, сколько надо. Не забудь про шум, ибо отдельные «индивидуумы» рычат сильнее, чем несколько вместе взятых корпусных вентиляторов.
Конденсатор

Будет просто превосходно, если удастся достать конденсатор от того же устройства, что и компрессор. В таком случае не придется рассчитывать параметры давления и можно быть уверенным, что медные трубки выдержат большое напряжение газа. Если же такой возможности нет, то необходимо выбирать радиатор, выдерживающий давление (в атмосферах) больше, чем на выходе у компрессора. Обычно хватает конденсатора, выдерживающего 15–20 атмосфер. Никто не запрещает создать конденсатор собственноручно, для чего необходимо закупить медную трубку необходимого сечения и плавно изогнуть (предварительно нагрев) «змейкой» по площади ребер радиатора. Для большего охлаждения советуем установить напротив него вентилятор, ибо от конденсируемого газа тепла выделяется будь здоров. В холодильниках обходятся без «карлсонов» за счет того, что площадь охлаждаемого металла достаточно большая и тепловая энергия плавно размещается по всей поверхности системы радиатора.

В нашем же случае большой конденсатор является не совсем эргономичным решением для «фреонки». Не забываем о маленьких хитростях. Выход газа из компрессора необходимо разместить вверху, а впрыск сконденсировавшейся жидкости в полость фильтра… опять вверху! Для этого необходимо припаять кусочек медной трубки и направить вверх, либо специально изогнуть трубку радиатора.
Фильтр-осушитель

Существует правило: чем старее компрессор – тем больше должен быть фильтр. К тому же большой очиститель довольно хорошо держит низкие температуры. Но самое главное – это его расположение. У каждого осушителя для «фреонки» есть выход и вход. Дело в том, что внутри него расположены сетчатые решетки, размер ячеек которых уменьшается по мере протекания жидкости, масла, а вместе с ними и грязи. Следовательно, при неправильном расположении фильтра произойдет моментальный затор, пагубные последствия от которого довольно предсказуемы. Размещать же очиститель стоит наклонно по отношению к земле, чтобы в капиллярную трубку попадали исключительно фреон и масло, а газ конденсировался в верхней части цилиндра.
Капилляр

Большинство обладателей «фреонок» делают ставку на капилляры диаметром 0.7 и 0.8 мм. Но существует очередное правило: чем толще диаметр трубки, тем длиннее она должна быть. Поэтому необходимо рассчитать точную длину капилляра. Если он будет слишком длинным, то температура испарителя окажется недостаточной. В обратной ситуации жидкость может попасть в компрессор, что недопустимо! Длинный капилляр – низкая температура, но и низкая хладопроизводительность, короткий – температура на испарителе выше, но и тепла отводит больше. В поиске оптимальной конфигурации обратись к небольшой утилите hlad, найти которую сможешь на сайте http://overclockers.ru.
Испаритель

Если все перечисленные части системы фазового перехода без особых проблем можно купить в магазине, то испаритель придется либо сделать самому, либо приобрести у когонибудь из оверклокеров.

По конструкции он сильно напоминает водоблок, только если конструкция водоблока должна обеспечить энергичное перемешивание жидкости, то в испарителе прорезан длинный лабиринт – хладагент должен течь по туннелям достаточно долгое время, дабы отнять максимум тепловой энергии у охлаждаемого «железа».
Отводящая трубка

Для отвода образовавшегося газа обратно в компрессор многие энтузиасты считают допустимым применить резиновый шланг, заправочный или газовый шланги (например, фирмы REFCO), а также гофрированную трубку для газовых плит. Делать мы этого категорически не рекомендуем, так как, например, от холода и перегиба такой шланг может лопнуть, и у тебя полная комната пропана... Закурил, и в рай! Пластиковые шланги травят фреон. Фреон вреден для здоровья и при нагревании может разлагаться на ядовитые газы, например, фосген.

Для отвода газа необходимо использовать обычную медную трубу небольшого диаметра. Металлические комплектующие явно выигрывают в надежности, хотя, конечно, с негибкой медной трубкой тяжело подлезть к процессору и обеспечить хороший прижим испарителя.

Иногда в полости отводящей трубки размещают еще один капилляр, который затем помещают в испаритель. В результате получается выиграть еще пару-тройку градусов при охлаждении «железа».
Сборка

Теперь, когда все части «фреонки» выбраны и приобретены, остается только собрать систему воедино. Сперва необходимо запаять части, для чего нужна газовая горелка. Как правило, выходы компрессора сделаны из стали, так что потребуется расплавить пруток офлюсованного припоя. Разогрев место соединения до состояния красного каления, постепенно наносишь припой и ждешь, пока он равномерно растечется по поверхности шва. Осторожно! Медь и латунь – материалы с большой теплопроводностью, и следует с ними обращаться крайне аккуратно, дабы не обжечься о раскаленный металл.

В момент спаивания «башен» испарителя важно не вращать его в разные стороны, чтобы окалина не попала в лабиринт для охлаждающей жидкости. Материалы наподобие латуни весьма упорно противостоят пайке и требуют для связки флюс, так что придется немного повозиться. Для проверки качества пайки необходимо отпрессовать испаритель, подключив (припаяв) к нему клапан Шредера. Далее надо впустить в деталь немного газа, а само орудие издевательств потопить в ведре с водой. Качественная пайка не даст никаких течей.

Избавиться от вредной для системы и некрасивой для глаза окалины помогут концентраты уксусной, азотной и соляной кислот, а также… продукция компании Coca-Cola :). В случае с пищевыми очистителями потребуется небольшая варка испарителя в кастрюле. Остальные части спаянных деталей легко проверить на вшивость с помощью мыльной водички.
Заправка

На стабильность всей системы охлаждения влияет и количество фреона, перемещающегося «по кругу». Но сначала проводится пробный запуск установки. Для чего с помощью клапана для низкого давления в компрессор заливают немного вещества, удерживая баллон порядка 10 секунд. Как уже сказано выше, надо нанести по швам немного мыльной водицы и запустить систему. Если вдруг нашлась пробоина, то не стоит жадничать, а лучше нанеси поверх слоя припоя еще один. Затем проверить «фреонку» еще раз. Профессионалы же советуют оставить систему фазового перехода часов на 10-12, дабы окончательно убедиться в герметичности агрегата.

После обязательно пробного тест-драйва надо выключить компрессор на линии входа и выкачать весь фреон и воздух. Затем опять подключить баллон с хладагентом к всасывающему штуцеру и включить компрессор. Не спеша, с перерывами в пять минут система заправляется до того момента, пока испаритель не начнет обмерзать, а за ним и отсасывающая трубка. Эталонная «фреонка» вмещает порядка 300-500 грамм охлаждающей жидкости. При идеальной заправке температура испарителя уже через полчаса достигнет как минимум температуры кипения газа, то есть меньше -40 градусов Цельсия.
Изоляция платы

Минусовые температуры, конечно же, чреваты выпадением конденсата на поверхность «железа». Таким образом, просто необходимо заизолировать пространство около испарителя термофлексом. Замерив расстояния между креплением сокета «камня» и транзисторами, отрежь кусок необходимой площади и плотно расположи на материнской плате. Особенно важно заизолировать места в районе ножек процессорного гнезда. Используй термопасту (например, КПТ-8) и промажь процессор сверху и по бокам. С обратной стороны помести такую же заплатку термофлекса, закрепив ее прижимной пластиной.

Остается только плотно присоединить испаритель к процессору устройства с помощью крепежной пластины и винтов (лучше всего сделать точный чертеж и заказать крепеж на производстве).
Вывод

К созданию системы охлаждения на основе фазового перехода стоит отнестись со всей серьезностью. Поиск некоторых элементов может затянуться не на один день. Но спешить и делать все спустя рукава просто опасно. Терпение и трезвая голова в результате окупят все старания и страдания. Пусть в итоге получится не такое красивое устройство, как светящаяся в ультрафиолете водянка, но в твоих руках окажется универсальное средство для разгона «железа», с производительностью которого поспорит лишь медный стакан с бурлящим в нем азотом.