ثبت نام در سایت بازیابی رمز عبور
جمعه ۹ تیر ۱۳۹۶

مقدمه

واتر کولینگ | واتر کولینگ چیست؟ | قسمت اول | نظریه واتر کولینگ تعمیم یافته

 

قسمت دوم

توان طراحی حرارتی و دلتا تی

در واتر کولینگ همیشه سوالاتی تخصصی زیادی مطرح می شود از جمله حداقل سطح رادیاتور مورد نیاز برای لوپ باز. اما مهمترین عامل دلتا تی[i]، می باشد. در دلتا مهمترین عامل، مقایسه دمای محیط پیرامون[ii] با دمای بار[iii] خنک کننده لوپ است. اگر دمای هوای اتاق شما ۲۷ درجه سانتیگراد باشد، دمای خنک کننده زیر بار، ۳۴ درجه باشد، دلتای تی تقریبی ۷ درجه سانتی گراد خواهد بود. فرض کنید پردازنده زیر بار ۱۰۰٪ بوده که بوسیله لوپ خنک می شود. اساسا دلتا تی مشتق ریاضی دمای اتاق شما، نرخ جریان[iv]، گرمای منتشر شده (توان طراحی حرارتی[v] لوپ به وات ضرب در بار ۸۵٪) و توانایی رادیاتور برای انتشار گرما (برحسب وات) براساس فن های مورد استفاده در لوپ می باشد.

راهنمایی:  گوگل به عنوان بهترین دوست شما برای یافتن توان طراحی حرارتی اجزای یک لوپ می باشد.

نکته: باید توان طراحی حرارتی سخت افزارهایی را که می خواهید در واتر کولینگ خنک کنید مشخص کنید.

 

مثال ۱: توان طراحی حرارتی برای پردازنده Intel Core i9-7900X

همانطور که در سایت اینتل مشاهده می کنید، برای پردازنده Intel Core i9-7900X، توان حرارتی ۱۴۰ وات مشخص گردیده است.

مثال ۲: توان طراحی حرارتی کارت گرافیگی Nvidia GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition

همانطوری که می بینید کارت Nvidia GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition از توان طراحی حرارتی ۲۵۰ وات برخوردار می باشد.

در نظر بگیرید که می خواهید از ست آپ SLI استفاده کنید، در این حالت باید توان طراحی حرارتی کلیه کارت ها را حساب کنید.

برای کانفیگ بالا، پردازنده Intel Core i9-7900X در بار ۱۰۰٪ توان طراحی حرارتی ۱۴۰ وات و SLI دو کارت گرافیکی Nvidia GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition در بار ۱۰۰٪‌ برای هر کارت توان حرارتی ۲۵۰ وات و در مجموع این سه قطعه ۶۴۰ وات به شکل گرما تولید می کنند.

با توجه به اینکه مصرف انرژی آنقدر بهینه نخواهد بود که سیستم این مقدار گرما را در ۱۰۰٪‌ بار ایجاد کند، این فرض بسیار امنی خواهد بود که شما حتی ۸۵٪ الی ۹۰٪ توان طراحی حرارتی را برای قطعات سیستم خود لحاظ کنید (در ضمن در محاسبه حداقل وات مورد نیاز پاور سیستم، این محاسبات بسیار کارآمد خواهند بود. البته در کنار این قطعات، بایستی وات مورد نیاز مادربورد، فن ها، هارد دیسک ها و سایر اجزاء را نیز مورد محاسبه قرار گیرد.). از فایل اکسل ذیل برای انجام محاسبات مرتبط با توان طراحی حرارتی و حداقل سطح رادیاتور مورد نیاز استفاده کنید.

-> فایل محاسبات توان طراحی حرارتی و حداقل سایز رادیاتور <-

برای بیش از ۱ کارت گرافیک، بایستی توان طراحی حرارتی (TDP) هر کدام اضافه گردد. برای محاسبه فقط ولتاژ TDP اورکلاک سی پی یو، فقط بخش CPU محاسبه کننده را اصلاح کنید. همچنین فراموش نکنید که برای پمپ هایی همانند D5 که خودشان توسط لوپ خنک می شوند، لازم است برای TDP کل، ۳۰-۱۵ وات را هم برای پمپ در نظر بگیرید. اگر قطعات دیگری همانند رم یا مادربورد نیز توسط لوپ خنک می گردد، توان طراحی حرارتی آنها را نیز در لوپ باید لحاظ گردد. اگر CPU اورکلاک شده محاسبات ذیل را انجام دهید و یا به فایل اکسل مراجعه کنید. رادیاتور گرمای تولید شده بر حسب وات را براساس متغییر های ۱. نرخ جریان لوپ، ۲. فن مورد استفاده و ۳. سرعت/ قدرت آنها منتشر میکند. لازم است نوع دلتا تی را به طور تقریبی تعیین کنید.

محاسبه توان طراحی حرارتی لوپ بر حسب وات
(بار سی پی یو بر حسب وات + بار سی پی یو بر حسب وات + بار GPU برحسب وات + پمپ بر حسب وات) * ۰٫۸۵ = تخمین توان طراحی حرارتی
(CPU watts @load + GPU watts @load + GPU watts @load+ pump watts) * 0.85 = تخمین توان طراحی حرارتی

به عنوان مثال برای رادیاتور XSPC RX360، با توجه به کل توان طراحی حرارتی ۸۵۳ واتی، می خواهیم بدانیم آیا یک رادیاتور برای لوپ کافی است و یا باید به فکر رادیاتور دیگر باشیم؟

با توجه به این نمودار، ما متوجه میشویم حداکثر مقدار گرمایی که این رادیاتور می تواند با استفاده از فن هایی با ۲۸۰۰ دور منتشر کند تقریبا ۵۵۵ وات است. می توان نتیجه بهتری را در سناریوی کششی | فشاری[vi] بدست میاورد اما این استراتژی نویز بیشتری تولید می کند. ممکن است بتوانید دلتای ۲۰-۱۲ درجه را حاصل کنید ولی باید نویز بالا را نیز تحمل کنید. در این سناریو به آستانه انتشار حرارت برای این رادیاتور نزدیک می شویم. حتی زمانیکه به معادله محاسبه TDP توجه کنید:

(۵۸۳w + ۲۰w) * ۵۱۲ Watts = ۰.۸۵

با توجه به نمودار بالا متوجه می شوید که لیستی از فن های متفاوت در گوشه سمت چپ وجود دارد: که زاویه گراف و دلتای دما را تعیین می کند. هنگامیکه گرما را بر حسب وات به لوپ اضافه می کنید سرعت فن با دلتای تی ارتباط عکس دارد. هر چه گرمای بیشتری تولید شود، پراکنده سازی آن از لوپ اهمیت پیدا می کند و فن ها به انجام این هدف کمک می کنند. اگر به دمای واقعی روی خط گرافها در نقاط تعیین شده (تقریبا ۳۰۰ وات بار و پیرامون ۵۵۵ وات) توجه کنید، مشاهده خواهید کرد که سرعت و چرخش فن، پراکنده سازی گرما را ممکن می سازد. به هر حال، هر چه به راست پیش برویم (و بالای گراف برویم) متوجه خواهید شد که دلتا تی افزایش پیدا میکند. زیر ۵ درجه، به طور باورنکردنی خوب است، ۱۰ درجه خیلی خوب است و حتی ۱۵ درجه دلتای خوبی به شمار می رود. اگر بخواهیم لوپی را در با دلتای ۱۰ درجه پیاده سازی کنیم، به طور بالقوه به استفاده از دو رادیاتور PE360 برای حفظ بار گرما زیر ۳۰۰ وات نیاز داریم که با فن های که با دور ۶۰۰ الی ۲۸۰۰ (فشاری[vii] | کششی[viii] | فشاری | کششی) کار کنند. فرض کنید که توان طراحی حرارتی و دلتای تی محاسباتی خیلی دقیق نباشد! اما یادگیری آن و درک نحوه عملکرد آنها، در واتر کولینگ بی نهایت اهمیت دارد. GPU های اورکلاک شده برای محاسبه TDP مشکل زا هستند اما بسیاری از افراد، ۵۰ الی ۱۰۰ وات به ازای هر GPU برآورد می کنند که به شدت به نحوه اورکلاک شدن و ولتاژ مورد نیاز برای رسیدن به سرعت کلاک مورد نظر وابسته است. محاسبه ولتاژ اورکلاک CPU اندکی خسته کننده است. به هر حال در اینجا محاسبات زیادی برای کمک به اورکلاک CPU و برآورد TDP وجود دارد.

محاسبه وات اورکلاک برای پردازنده
OC Wattage = TDP * (OC MHz / Stock MHz) * (OC Vcore / Stock Vcore)^2

 

مثال ۳: محاسبه وات اورکلاک برای پردازنده Intel i7 2600k

سرعت پایه: ۳.۴ گیگا هرتز (۳۴۰۰ مگاهرتز)
ولتاژ هسته پایه: ۱.۲۵ ولت
توان طراحی حرارتی: ۹۵ وات
از میانگین ولتاژ اورکلاک ۱.۳۵ ولت برای رسیدن به ۴.۵ گیگاهرتز (۴۵۰۰ مگاهرتز) استفاده شده است
OC Wattage = TDP x (OC MHz / Stock MHz) x (OC Vcore / Stock Vcore)^2
OC Wattage = 95 x (4500/3400) x (1.35/1.25)^2
OC Wattage = 95 x (1.3235) x (1.08)^2
OC Wattage = 95 x 1.3235 x 1.1664
OC Wattage = 147

محاسبه دلتای تی بدون درک نرخ جریان و محدودیت های لوپ در نرخ جریان اهمیتی ندارد. پمپ واتر کولینگ همیشه اطلاعات مرتبط با نرخ جریان و فشار سر[x] را مشخص می کنند. نرخ جریان عبارت است از حداکثر نرخ آب (معمولا بر حسب گالن در دقیقه یا ساعت (GPM/ GPH) یا لیتر در دقیقه یا ساعت (LPM/ LPH)) است.

نکته: به یاد داشته باشید اگر جریان به “ساعت” لیست می شود اما برای اصلاح آن به دقیقه مطمئن شوید تبدیل در را در واحد زمانی درست انجام دهید.

تبدیل
تعداد خط در دقیقه (LPM) به گالن بر دقیقه (GPM)
لیتر در دقیقه * ۰.۱۶۴۲
گالن بر دقیقه (GPM) به تعداد خط در دقیقه (LPM)
گالن بر دقیقه * ۳.۷۸۵۴
تعداد خط در ساعت (LPH) به تعداد خط در دقیقه (LPM)
لیتر در ساعت تقسیم بر ۶۰
گالن بر ساعت (GPH) به تعداد خط در دقیقه (LPM)
۳.۷۸۵۴ * (۶۰ / گالن بر دقیقه)
تعداد خط در ساعت (LPH) به گالن بر دقیقه (GPM)
۰.۱۶۴۲ * (۶۰ / لیتر در ساعت)

 

افت فشار

افت فشار در اجزا هنگامی اتفاق می افتد که جریان بالاتری از محدوده جریان ورودی|خروجی پمپ در لوپ اتفاق افتد. در کل وقتی تیوب، اتصالات تیوب، بلوک، رادیاتور و غیره به لوپ اضافه گردد این محدودیت ها منجر به افت فشار می شوند. اندازه گیری افت فشار در اجزا در نرخ جریان خاص بوسیله محاسبه تفاوت در فشار ورودی و خروجی هر جزء محاسبه شود. به عنوان مثال، اگر لوپ در ۱.۵ GPM پیاده سازی شود، افت فشار کلی بالاتر است در مقایسه با زمانی که لوپ در ۰.۷۵ GPM پیاده سازی شود. رابطه فشار و نرخ جریان با یکدیگر مستقیم می باشد.

[i] Delta T

[ii] Ambient Air Temps

[iii] Load Temperature

[iv] Flow Rate

[v] Thermal Design Power

[vi] Push|Pull

[vii] Push

[viii] Pull

[x] Head Pressure

دیدگاه های کاربران
دیدگاه کاربران

  1. تست کامنت ریکپچا

  2. به نظر Mr.Amanloo :

    سلام
    مثل همیشه عالی کامل و تخصصی
    خسته نباشید

    • به نظر Machine :
      Machine

      ارادتمند شما. 🙂

      اگر وقت یاری کند این هفته مابقی قسمت ها را نیز بر روی سابت خواهم آورد. 🙂

تمام حقوق برای نوتک محفوط است و هرگونی کپی برداری بدون ذکر منبع ممنوع می باشد و پیگرد قانونی دارد . ( کپی برداری از قالب سایت ممنوع می باشد ) Code and Design By : SajadK