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ULTX : Too Much And Too Xtreme - Page 4/7

Rédigé par David D. & Stephen M. - 22/07/2004
Catégorie : Extreme-Cooling



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ULTX 1 : Caisson d'essais

Le caisson dans lequel tout le matériel va être enfermé a été réalisé en bois. Il est très résistant (parois de 25 mm) et possède une vitre en plexiglas démontable pour contrôler tout ce qui s'y passe, et notamment l'approvisionnement en LN2. Le plexiglas sera solidement ancré par tout une série d'équerres afin d'écraser correctement le joint d'étanchéité tout autour.

L'arrivée de LN2 va se faire par un flexible relié au conteneur CPU en amont duquel un tube plongeur est directement immergé dans la bouteille d'azote liquide. Tout ce qui se trouve en dehors du caisson sera recouvert de mousse d'isolation spéciale pour températures extrêmes, puis recouvert par un manchon de mousse pour éviter les pertes thermiques et la condensation. L'aspiration des vapeurs d'azote se fait à l'opposé de l'approvisionnement pour que les vapeurs traversent tout le caisson et refroidissent la totalité de la carte mère. L'ambiance dans l'enceinte va être glaciale !

Deux compresseurs vont se charger d'aspirer tout ça et essayer de maintenir une basse pression dans l'enceinte. Les vapeurs ainsi aspirées vont d'abord passer dans un serpentin plongé dans l'eau pour les réchauffer afin d'éviter tout risque pour les compresseurs qui ne sont pas destinés à de si basses températures. On les préserve car ils serviront de base à un futur projet de cascade de refroidissement. On peut avoir une estimation grossière du volume des vapeurs à refouler hors de l'enceinte en fonction de divers paramètres. La masse molaire du LN2 est de 28 g/mol. Si l'on reprend nos 500 W précédents, on a donc 1 kg de LN2 qui s'évapore en 397 sec soit 9.07 kg/h ou bien encore 323 mol/h qui partent en vapeur. Etant à faible pression, on prend grossièrement l'hypothèse des gaz parfaits et l'on en déduit le volume occupé pour une pression de 0.5 bar par exemple. On obtient donc 4.15 m³/h à évacuer pour maintenir une pression constante dans l'enceinte. La cylindrée des 2 compresseurs permet de dépasser cette valeur sans problèmes (~10 m³/h).

L'un des points intéressant de l'enceinte est le fait qu'on ne manipulera jamais directement le LN2 en le versant dans le conteneur CPU comme tout le monde fait. Ici le remplissage va se faire de manière presque automatique car le LN2 sera aspiré dans le conteneur CPU grâce à la basse pression qui règne dans l'enceinte. On régule tout ça évidemment avec le robinet pour éviter que ça déborde sinon c'est la catastrophe :

Pour prendre des mesures de températures afin d'avoir une idée plus précise du système, des cartes électroniques ont été réalisées par Stephen pour utiliser des thermocouples type K. La carte principale sert notamment à choisir le gain pour que la carte d'acquisition PCI soit en mesure d'avoir un signal exploitable par l'interface programmée également pour l'occasion. Dotée de 8 voies, bon nombre de températures peuvent être enregistrées au cours du temps pour avoir l'évolution générale et voir si des points sont à améliorer :

Le caisson une fois monté ressemble à la photo présentée ci-dessous. On aperçoit le réservoir gris servant de source froide à 0 °C pour pouvoir utiliser les thermocouples et la carte avec toute la connectique sur la façade avant. Malheureusement, l'alimentation symétrique +12 V/-12 V conçue pour tout alimenter a littéralement brûlé 2 secondes après sa mise en route faute d'un dimensionnement suffisant. Résultat, toutes les cartes électroniques et le logiciel codé pour les mesures ne servaient plus à rien et on a décidé de tout retirer... Beaucoup d'heures de travail perdues au final, mais on n'avait pas le temps de refaire une alimentation de toute façon. Les prochaines photos vont donc légèrement différer de celle-ci :

Pour aspirer les vapeurs et dépressuriser le caisson, les 2 compresseurs sont parallélisés. Pour cela on utilise un compresseur hermétique de frigo de 500 W et un compresseur scroll de climatisation de 1750 W :

Le montage du conteneur CPU ne pose aucun souci. Pour garantir une stabilité maximale des tensions, on a décidé de coupler 2 alimentations Morex 550 W en parallèle en prévision de records 3DMark avec des cartes graphiques moddées, donc une consommation totale élevée. On en a, malgré tout, utilisé qu'une seule lors des tests avec les CPU car ça ne consomme pas énormément en Idle et nous n'avons noté aucune variation alarmante des tensions. D'ailleurs j'émets un sérieux doute sur la validité de l'équation couramment utilisé pour calculer la puissance dissipée car à très basse température la résistance globale du processeur diminue et donc la puissance résultante également. L'EPOX 8RDA3+ est également moddée avec un potentiomètre sur le régulateur de tension du Vcore pour pouvoir l'augmenter au delà de 1.85 V jusqu'à des valeurs non recommandables (>2.3 V). Quelques détails de mise en place :

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