23 octobre 2021

Comparatif de pompes II – Page 14

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Comparatif de pompes II – Page 14/18Rédigé par David D. – 21/09/2005
Catégorie : Watercooling

« Page précédente 1 – Introduction2 – Note informative sur la Laing DDC3 – AquaXtreme 50Z-DC124 – AquaXtreme 150Z-DC125 – Dangerden D5 / Laing D56 – Dangerden CSP-MAG7 – Asetek Waterchill Xtreme8 – Comparaison des encombrements9 – Pressions statiques maximales10 – Courbes de pompes11 – Puissances hydrauliques12 – Débits obtenus dans des circuits exemples13 – Consommations électriques14 – Puissances dissipées dans l’eau15 – Nuisances sonores et électromagnétiques16 – Fonctionnements et incidences sonores sur les Laing D4 et D517 – Choix d’une pompe sur le plan thermique18 – Conclusions Page suivante »
Puissances dissipées dans l’eau

Une pompe rejette plus ou moins de chaleur dans le flux d’eau qui la traverse, cet échange lui permettant de rester à une température de fonctionnement correcte notamment. On peut déjà affirmer qu’elle ne rejettera jamais plus que ce qu’elle consomme évidemment, ce qui met une limite haute à environ 15 W pour les pompes les plus utilisées.

On va mesurer l’augmentation de température d’un volume d’eau connu précisément, ici 1533 g, brassé sans cesse dans une enceinte isolée de 50 g en plastique servant de calorimètre. Connaissant la vitesse de montée en température du volume d’eau homogénéisé, on peut estimer la puissance dissipée dans l’eau par la pompe soumise à une restriction simulant un circuit moyen. Pour réduire les transferts de chaleur avec l’extérieur (même s’ils sont infimes ici), on commence les mesures lorsque l’eau est à 0,5 °C sous la température ambiante jusqu’à avoir 0,5 °C de plus que la température ambiante et on met des tuyaux ultra courts (5 à 10 cm). Avant cela, on laisse la pompe et l’eau fraîche monter en température pendant près de 1 heure jusqu’à atteindre les conditions requises pour démarrer les mesures. On n’oublie pas de mesurer également la puissance électrique absorbée lors des tests.

Cette puissance thermique sera la somme de la puissance introduite sous forme de chaleur par ce qui chauffe dans le compartiment moteur (bobines, électronique, frottements divers) et de la puissance hydraulique qui se dégrade en chaleur à cause des pertes de charge. Plus le volume d’eau met de temps à monter en température, moins la pompe dissipe de chaleur et inversement. Les dissipations sont directement comparables, car les conditions de mesures sont identiques. Plus la pente sur le graphique suivant est raide, moins la pompe dissipe de chaleur dans l’eau, car il faut plus de temps pour réchauffer le volume d’eau.

On obtient des évolutions bien linéaires puisque le volume d’eau emmagasine constamment une même quantité de chaleur sans échanger avec l’extérieur. La pente de ces droites représente l’emmagasinement d’une certaine quantité d’énergie (en joules) sur un temps donné (en secondes), autrement dit c’est une puissance (joules par seconde). Le volume qui capte cette énergie est le système eau + enceinte dont on connaît les capacités calorifiques et les masses. On a Cpeau = 4179 J/kg et pour le plastique une capacité moyenne de 1000 J/kg. Le rapport entre les masses et les capacités calorifiques étant très largement en faveur de l’eau, l’erreur sur les valeurs du plastique ne change donc rien au résultat, on peut le négliger.

Il reste alors à appliquer une égalité énergétique simple : Q = M x Cp x dT, pour en tirer la puissance dissipée Q.

Dissipation dans l’eau (W) Puissance consommée (W) Ratio
AquaXtreme 50Z 8,0 12,0 66 %
AquaXtreme 150Z 23,2 38,9 60 %
Waterchill @ 3000 tr/min 6,4 8,8 73 %
Dangerden D4 12,7 17,9 71 %
Dangerden D5 #5 12,8 18,6 69 %
Dangerden CSP-MAG 6,6 8,0 82 %
Eheim 1046 3,9 4,8 80 %
Eheim 1048 6,0 9,2 65 %
Laing DDC 5,7 10,2 56 %

Le ratio est le rapport entre les deux puissances pour connaître la part de puissance qui part dans l’eau. De manière globale, une pompe externe rejette donc 60 à 80 % de ce qu’elle consomme dans le circuit de watercooling, le reste s’en allant par le carter de la pompe. Cela nous donne une plage de puissances dissipées dans l’eau de 4 à 13 W environ pour les pompes courantes, ce qui est finalement peu.

Le découplage entre la tête et le corps de pompe des AquaXtreme leur permet d’être parmi les pompes les moins dissipatrices avec ~60 %. On aurait pu penser avoir encore moins vu le peu de surface de contact, mais ce n’est pas le cas. Pour la AquaXtreme 150Z, c’est quand même près de 25 W dissipés dans l’eau, tout le temps, qui sont à évacuer par le radiateur en plus du processeur + GPU + chipset si on refroidit la totale. Ce n’est pas tout à fait négligeable pour un radiateur simple, on le verra.

Les Laing D4 et D5 ont une dissipation identique, car elles ont une même mécanique et une même consommation électrique. Une petite différence de 15 % apparaît néanmoins avec la DDC. On peut surement relier ça au fait que la partie en contact avec les bobinages sur les D4 et D5 est en inox alors que la DDC est entièrement en plastique, ce qui limite la conduction entre les 2 milieux. La Laing DDC cumule les avantages, car elle se retrouve ici la moins dissipatrice en pourcentage parmi le panel proposé.

La CSP-MAG est la plus dissipatrice avec 82 % du fait de sa forme interne, car le moteur est complètement entouré d’eau. On constate d’ailleurs que la partie externe en aluminium ne chauffe pas du tout. Voilà une amélioration notable par rapport aux CSP750 qui avaient tendance à chauffer beaucoup à cause de leur moteur complètement isolé de l’eau et enfermé dans la cage d’aluminium. On finit avec les pompes de type aquarium, Eheim et Waterchill, qui sont moyennes à ce niveau et qui oscillent entre 65 et 80 %, rien de spécial à dire. Mine de rien, une pompe externe dissipe quand même une très grosse partie de sa puissance dans le circuit.

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