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Kit Asetek KT12A-L20 - Page 8/10

Rédigé par David D. - 13/06/2004
Catégorie : Watercooling



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Influence de la ventilation sur l'écart eau/air

L'un des enjeux majeur du watercooling est le silence de fonctionnement suivi des performances. On va donc tester plusieurs configurations pour voir comment le Bi Pro réagit face à différentes ventilations associées à un certain niveau de bruit. Entre performance pure et silence de fonctionnement il y aura un choix à faire car les 2 sont en général difficilement conciliables.

Avant de commencer, je dois avouer que j'ai été surpris par la capacité du Bi Pro à tenir une charge de 75 W environ à un delta eau/air de 4 à 6 °C, je m'attendais à pire. Attention ça n'est pas pour autant exceptionnel ! Je parle dans le cas du CPU seul car je n'ai pas de GPU dernier cri pour lui faire encaisser un maximum de puissance mais on va pouvoir l'estimer quand même. On va voir que si on pousse un peu le CPU le radiateur devient vite l'un des facteurs limitants et il va le devenir encore plus rapidement si vous avez un GPU et un chipset en plus à refroidir. Il faudra alors songer à un radiateur plus grand pour réduire l'écart eau/air et éviter d'avoir de l'eau très chaude à l'équilibre.

Les comparatifs vont se faire entre le Sunon fourni et 2 Evercool 12025M12S donnés pour 80 cfm max et 2.83 mmH20 de pression statique maximale. Autrement dit, les Evercool ont beaucoup moins de pression disponible que le Sunon car ils ne font que 25 mm d'épaisseur contre 38 mm pour le Sunon (+ forme des pales). Les Evercool vont donc avoir plus de mal à faire passer un certain débit d'air au travers des ailettes et le débit final sera plus faible. Une mise en sandwich, c'est à dire un qui aspire et l'autre qui souffle (appelé push-pull), leur permettra d'ajouter leur pression respective et de faciliter le passage du débit d'air à travers le radiateur, le débit maximum théorique restant toujours de 80 cfm. On obtient ainsi un ventilateur équivalent plus puissant que le Sunon. La température de l'air est prise à 1 cm des pales du ventilateur qui aspire avec la même sonde qui sert pour l'eau pour éviter les décalages. On obtient ceci :

Premièrement, en 12 V le Sunon est performant mais également très (trop) bruyant et fait perdre tout le bénéfice du silence au watercooling. Son passage en 7 V se traduit par une perte de 2 à 3 °C sur la température de l'eau en Full suivant la puissance mais avec un bruit très fortement réduit mais pas inaudible pour autant. On remarquera que la différence entre le soufflage et l'aspiration au travers du Bi Pro est ici quasiment nulle donc on peut le mettre comme on veut suivant ses facilités de montage. Dernière précision, j'ai constaté que la mise en aspiration du Sunon générait un peu moins de bruit que le soufflage, c'est toujours bon à prendre.

Les 2 Evercool en sandwich procurent le delta eau/air le plus faible en 12 V avec un bruit équivalent à celui du Sunon. Ils sont aussi légèrement meilleurs que le Sunon en 7 V quand on les fait tourner en 5 V mais ils sont quasiment inaudibles cette fois ! Un Evercool tout seul sera légèrement moins bon que le Sunon à tension identique car il développe moins de pression et donc moins de débit d'air mais j'ai oublié de le mesurer...

Une chose intéressante à voir est l'écart pour l'air entre l'entrée et la sortie des ailettes car suivant comment vous placez votre radiateur la température interne de la tour va varier. Pour 3.4 GHz à 1.81 V en Full avec le Sunon en 7 V, l'air est réchauffé de 7.8 °C à la traversée du radiateur. Cet écart diminue si l'on ventile plus évidemment mais la puissance dissipée dans l'air est toujours la même car on ne fait que réchauffer un plus gros volume d'air avec une même quantité d'énergie donc sa température moyenne diminue. On ne peut donc pas prédire la température interne de la tour car ça dépendra de votre ventilation et de tout le reste du PC. L'une des meilleures solutions est quand même d'aspirer à l'extérieur et de rejeter l'air réchauffé dans la tour car ça a moins d'importance. La situation idéale est d'aspirer à l'extérieur et de refouler dehors sans passer par la tour grâce à un système de jupes mais ça prend un peu de place.

On peut maintenant évaluer l'importance que le radiateur a dans l'écart total de température entre le CPU et l'air. En intégrant une partie des relevés dans le tableau ci-dessous on aura la part de responsabilité du radiateur dans la performance du circuit. La seule puissance dissipée est celle du processeur donc ces résultats seront une valeur par défaut car il faudrait ajouter la hausse de température due au chipset et au GPU dans l'écart eau/air :

Température absolue du CPU = Ecart CPU/eau + Ecart eau/air + Température ambiante

Vers 125 W, le radiateur compte déjà pour 33% de l'écart total, ce qui n'est pas négligeable ! Imaginez maintenant qu'on y ajoute un GPU qui dissipe 50 W et un chipset qui dissipe 15 W. Avec çà le radiateur va vite arriver à près de 50 % de responsabilité avec une eau bien plus chaude que l'air ambiant. On peut estimer à 4-8 °C en plus sur la température de l'eau si l'on ajoute un GPU dernière génération et un chipset overclocké, suivant la ventilation. De bons waterblocks c'est bien, un bon radiateur c'est encore mieux ! Dans un usage normal sans overclocking trop prononcé le Bi Pro suffira si c'est le silence que vous recherchez en priorité.

Pour voir le gain possible avec un autre radiateur, on utilise un simili de BIX2, 2 fois plus long et 2 fois plus épais que le Bi Pro avec les 2 Evercool montés en aspiration sur une petite jupe :

On fait un comparatif sur un même montage et à haute puissance dissipée car c'est là que la différence se fera le plus sentir. On obtient les écarts suivants entre l'eau et l'air :

Logiquement le "BIX2 like" est plus performant que le Bi Pro du fait d'une surface d'ailettes bien plus grande. Le point fort c'est qu'on obtient des performances équivalentes en 5 V par rapport au Sunon en 12 V mais dans un silence quasi royal ! Réduire cet écart devient de plus en plus difficile car le radiateur a une certaine résistance thermique inhérente à sa conception et même si on ventile beaucoup au bout d'un moment on ne gagne presque plus rien. Si l'on veut améliorer le transfert, il faut avoir un débit d'eau plus grand dans le radiateur et un débit d'air plus grand également. Le débit d'eau plus élevé améliorera la résistance de convection dans les tubes plats en brassant plus le mélange et le débit d'air plus soutenu maintiendra les ailettes le plus proche possible de la température ambiante (elles sont toujours plus chaudes). Néanmoins, le gain obtenu avec un débit d'eau accru est plus faible qu'avec une grosse ventilation. On aurait pu améliorer l'écart obtenu avec le "BIX2 like" en utilisant des ventilateurs disposant d'une plus grosse pression statique (2 Sunon auraient été très bien) car le radiateur empêche fortement l'air de passer du fait de son épaisseur et les Evercool sont assez limites, surtout en 5 V. On pourrait mettre 4 ventilateurs en push-pull pour améliorer tout l'ensemble sans être vraiment plus bruyant.

Les écarts relevés sont comparables aux valeurs issues des travaux de Bill Adams sur les radiateurs Thermochill si l'on prends le 120.2 en comparaison. Il deviendra de toute façon de plus en plus difficile de tendre vers un écart nul sans avoir recours à des radiateurs très encombrants et fortement ventilés. Il existe des radiateurs à microstructures qui devraient permettre de diminuer la résistance thermique (moins de métal, structure très fine) et d'avoir un transfert plus efficace dans un espace réduit mais ce n'est pas encore assez développé. Encore une fois il faut donc faire des compromis si l'on veut du silence ! Un radiateur du type BIX serait le bienvenu dans ce kit car ses dimensions sont les mêmes que le Bi Pro sauf qu'il est un peu plus épais et performant donc ça ne changerait rien à l'intégration du kit.

Et enfin, une chose toute simple à faire sans se ruiner consiste à faire une jupe pour le Bi Pro afin d'augmenter un peu l'efficacité de la ventilation. On peut la faire de toute pièce (carton, métal) ou alors prendre une carcasse de ventilateur mort pour en faire une très proprement en l'intercalant entre le radiateur et le ventilateur. On gagnera un peu en silence et en performances !

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