Система криогенного охлаждения Asetek Vapochill

Холодильная установка

Самое время перейти к "сердцу" Vapochill, холодильном агрегате, установленном в верхней части корпуса. Итак, прежде всего, объясним, почему холодильный агрегат расположен в верхней части корпуса, а не в нижней, как, например, в компьютерах Kryotech. Дело в том, что при работе холодильник выделяет большое количество тепла. А так как тёплый воздух имеет свойство подниматься вверх, то чтобы предотвратить излишнее нагревание компонентов компьютера, имеет смысл установить агрегат в верхней части корпуса, рядом с вентиляционными отверстиями.

Но что же представляет собой этот холодильник? И как он работает?

Итак, холодильная установка состоит из компрессора мощностью 35 Вт, питающегося от постоянного тока напряжением 12В и служащего для перекачки фреона, использующегося здесь в качестве охлаждающего тела, блока электроники, управляющей компрессором, радиатора для охлаждения фреона, 90мм вентилятора, обдувающего радиатор и компрессор холодным воздухом, и эвапоратора. Всё это укреплено на стальном основании с использованием резиновых антивибрационных подушечек.

Принцип действия Vapochill такой же, как и у любого домашнего холодильника, или морозильника. Вся разница в том, что компрессор Vapochill работает на протяжении всего времени, пока включен компьютер, а не отключается, как в морозильнике.

Рассмотрим холодильник более подробно. В качестве охлаждающего тела, как я уже упоминал, используется фреон 134, газ, способный при изменении объёма поглощать большое количество тепла и понижать температуру до очень низких значений. Перекачивается фреон с помощью 35 ваттного компрессора, выкрашенного в чёрный цвет. От компрессора отходит трубка, обшитая толстым слоём изолирующего материала, не допускающего попадания конденсата на токоведущие части компьютера и предотвращающего касание холодных стенок трубки каких-либо элементов компьютера. По этой трубке фреон перекачивается в эвапоратор, или, говоря по-русски, испаритель, где при его испарении происходит резкое понижение температуры. Испаритель находится на конце ведущей от компрессора трубки и представляет собой медную прямоугольную пластинку размером со спичечный коробок, внутри которой имеется небольшое пространство для охлаждающего газа. Такой же испаритель имеется и в любом холодильнике, только в нашем случае он имеет существенно меньший размер, потому что в холодильнике, или морозильнике испаритель охлаждает воздух камеры, где находятся продукты, а в Vapochill пластинка эвапоратора прилегает непосредственно к поверхности ядра процессора. А так как она имеет сравнительно небольшие размеры, то температура её поверхности достигает -15^оС.

После испарения пары фреона поднимаются по той же трубке обратно и попадают в компрессор, который закачивает их в радиатор, где газ охлаждается и конденсируется. Затем фреон, уже в виде жидкости снова попадает в компрессор и круг повторяется.

Конструкция радиатора напоминает автомобильный, или радиатор от водяного кулера. Охлаждаемый газ, или жидкость проходит по толстым медным трубкам, на которых приварены десятки тонких алюминиевых листов, выполняющих роль рёбер. Достаточно большой вентилятор, имеющий диаметр 90мм, гонит воздух по направлению к компрессору, помогая, таким образом, ещё больше охладить фреон и немного охладить компрессор.

Посмотрим на холодильный агрегат Vapochill с другой стороны. Здесь мы видим фильтр, по которому проходит фреон и блок электроники, управляющей компрессором. От блока электроники отходят несколько проводов, одни из которых подсоединяются к блоку питания, другие заканчиваются клеммами. Прежде всего, стоит сказать про те, что подсоединяются к блоку питания. Так как Vapochill использует постоянный ток напряжением 12В, то агрегат подсоединяется к блоку питания компьютера через Pass-through PC-plug коннектор, то есть, холодильник не занимает розетки. Для чего служат четыре провода, заканчивающиеся клеммами, мы рассмотрим чуть ниже.

Теперь стоит сказать про блок электроники, управляющий компрессором. Теоретически, в нём нет ничего сложного. Никаких таких функций, за которые его можно было бы прозвать блоком электроники он не представляет. Парочка транзисторов внутри корпуса посажены на весьма массивный радиатор, видный с левой стороны блока электроники. Другое дело - перемычки на этом блоке. С их помощью можно изменять частоту вращения и потребляемою мощность компрессора. Для изменения этих величин достаточно изменить величину сопротивления, замыкающего перемычки. К сожалению, мы не смогли измерить величину этого сопротивления, но по нашим подозрениям компрессор изначально работает на максимальную мощность.

Но действительно ли для каждого процессора агрегат Vapochill сможет поддерживать постоянную температуру? Нет! И закон сохранения энергии этому помеха. Дело в том, что на холостом ходу температура испарителя достигает -15^оС. Но стоит нам подсоединить к эвапоратору процессор, который потребляет энергию, да к тому же ещё и сильно греется, как температура испарителя поползёт вверх. И чем больше тепла будет рассеивать процессор, тем сложнее будет системе Vapochill отводить его, и тем выше будет температура на поверхности процессора. Для примера приведём диаграмму, на которой изображена зависимость температуры испарителя от мощности процессора.

Как видим из диаграммы, температура испарителя очень сильно зависит от мощности процессора. Современные процессоры имеют тепловыделение на уровне 40-50 Вт, а значит их температура в рабочем режиме составит порядка -4^оС. Сравнивая её с 50-60 ^оС понимаешь преимущества VapoChill. Но из диаграммы также видно, что температура фреона в компрессоре всегда ниже температуры испарителя. И это позволит нам в дальнейшем поднять производительность Vapochill почти в два раза.

Такой сложный агрегат, как Vapochill представляет собой не что иное, как обычную холодильную установку, напоминающую ту, что находится в домашних морозильниках. Да и компрессор, установленный в холодильном агрегате также используется в автомобильных и переносных холодильниках.