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Mort aux idées préconçues sur le watercooling ! - Page 5/6

Rédigé par David D. - 09/05/2003
Catégorie : Watercooling



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Refroidir en passif est-ce réalisable ?

On vient de voir que le refroidissement passif par convection naturelle n'est pas un moyen très efficace pour dissiper une forte puissance puisque le coefficient d'échange h est très faible. C'est pour cela que les températures d'eau dans un système passif sont assez élevées : il faut compenser un h petit par un delta de température plus important pour avoir l'équilibre (équation de convection). Malheureusement, cette température d'eau va dépasser quasiment tout le temps la valeur limite conseillée par le fabricant de la pompe (35 °C pour les MaxiJet) et donc engendrer des perfs pas très bonnes. Tout est dépendant encore une fois de la puissance à évacuer... Le refroidissement totalement passif se faisant uniquement pour une question de silence et non pour les performances.

Un radiateur de type BIX ou BM n'est pas très efficace pour évacuer en passif car il existe des conditions à respecter, sur les écarts entre les ailettes par exemple, pour avoir l'efficacité maximale (h maximum). L'air qui est chauffée entre les ailettes a du mal à circuler car tout est trop confiné, résultat ça évacue mal et la température de l'eau est obligée de grimper pour obtenir une meilleure dissipation.

L'un des moyens qui se révèle assez efficace pour les puissances faibles à moyennes est l'utilisation d'une couronne de cuivre recuit. Elle se présente sous la forme d'une bobine de 15 à 20 m de longueur enroulée en cercles de 40 cm de diamètre pour un diamètre de tube 10/12 en général. Une fois enroulée ça ne prends pas trop de place.

Une couronne de 10 à 15 m permet d'avoir une surface mouillée en contact avec l'eau bien plus grande que celle dans un radiateur classique et une surface à l'air aussi grande que la surface totale d'ailettes sur un radiateur type BM. La géométrie est donc bonne pour permettre un échange correct de la chaleur.

Voici une étude rapide sur les puissances dissipables par un tube de 0 à 25 m de longueur d'un diamètre 10/12 (parois 1 mm) en fonction du coefficient h (entre atmosphère totalement calme h = 5 et légère ventilation h = 10) et du delta eau/air. On suppose que le tube est soumis à un h constant sur toute sa surface externe. On approxime la température de la paroi externe en disant qu'elle est égale à celle de l'eau à une position donnée, l'épaisseur de cuivre étant faible et la conductivité thermique du cuivre élevée, l'approximation est valable. La température de l'eau varie bien sûr tout le long du tuyau au fur et à mesure qu'elle échange sa chaleur.

On obtient le profil de baisse de température en fonction de la longueur du tuyau ce qui nous permet ensuite de calculer l'énergie perdue par cette baisse de chaleur. L'eau arrive soit 10, 15 ou 20 °C au dessus de T°air à l'entrée du tube (plus c'est chaud plus on dissipera de puissance).

La baisse entre l'entrée et la sortie est suffisamment faible pour prendre une température moyenne égale à (T°entrée+T°sortie)/2 et calculer la puissance qui est dissipée suivant la longueur du tube. Ce n'est qu'un ordre d'idée de toute façon qui est donné ici :

Les puissances dissipées sont relativement faibles (28 W pour 10 m avec h = 5 et un delta de 15 °C). Ici nous sommes dans le cas idéal d'un tube soumis à un h constant sur toute la surface, ce qui n'est pas tout à fait le cas si la spirale est enroulée, posée quelque part, suivant son orientation, l'espace entre les spires, etc.

Certains ont essayé ce système et les différences relevées entre eau et air sont plutôt de l'ordre de 20 à 25 °C (10 m de couronne diamètre 10int) pour un XP1800+ et une Geforce Ti4200. On voit donc bien que l'on atteint, et même on dépasse, les recommandations constructeurs pour la pompe. S'il fait 20 °C dans la pièce, l'eau sera vers 40 à 45 °C et le processeur vers les 55 à 60 °C ce qui peut être acceptable si l'on souhaite le silence. Par contre en été, s'il fait 30 °C le processeur se retrouvera vers les 70 °C et il est certain que la stabilité du système va en pâtir à cause de la surchauffe ! Une très légère ventilation (courant d'air, ventilateur en 3 V) permet d'améliorer sensiblement l'efficacité de la couronne en augmentant h, l'eau peut alors perdre 10-15 °C facilement pour le même test cité ci-dessus (réalisé en vrai).

On pourrait se dire "Pourquoi ne pas augmenter la longueur de la couronne à 25 m pour dissiper plus ?". Et bien d'une part le prix commence à devenir élevé (plus de 60 € soit le prix de 3 BM), le volume occupé ainsi que le poids (31 kg pour 25 m de 10/12) et d'autre part le débit va diminuer de plus en plus à cause de la perte de charge occasionnée par le tuyau, diminuant encore plus les performances du système... En calculant les pertes de charges dans le tube, on obtient pour 25 m droit en 10int + Eheim 1048 un débit d'environ 150 L/h. Si on a 10m droit en 10int + Eheim 1048 ça nous donne environ 250 L/h. Il existe une longueur pour laquelle le système est le plus performant avec la plus petite résistance thermique globale, encore faut-il la trouver...

Il existe également des tubes spéciaux qui permettent d'améliorer l'échange thermique en augmentant la surface disponible avec des tubes à ailettes et pour augmenter le brassage à l'intérieur avec des perturbateurs de différentes natures pour augmenter le transfert, l'enroulement devient par contre impossible à mon avis :

Donc selon moi, le passif pur est à réserver aux puissances modérées (petit serveur par exemple) pour respecter les contraintes liées à la pompe et à la stabilité du système, ou alors le fan de silence qui ne tient pas trop compte des performances et tant que ça marche c'est bon ! Un BM jupé même très peu ventilé sera aussi performant, et même plus, pour une place et un coût moindre. A vous de voir...

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