Ledningar för vattenkylning

Det traditionella och mest praktiska valet för vattenkylning är helt vanlig plastslang. De är enkla att anpassa till rätt längd, relativt lätta att rengöra och man kan se i dem om vattnet i systemet bör bytas ut. Dessutom kan man använda färgat kylvatten för att få en intressant look för sitt system. Plastslangar kan medfölja i kit eller köpas i byggvaruhandel, och vilken tjocklek du behöver för ditt kylsystem anges i dess instruktioner. Man kan också använda gummislang, silikonslang, eller vilken annan typ av slang som helst så länge den följer de dimensioner som krävs av systemet.

Något som är något mer visuellt intressant är faktiska rör för vattenkylning. Dessa kan bestå av både glas eller metaller. De är svårare att hantera då de till sin natur inte är flexibla likt slangar och måste planeras mer detaljerat kring datorns övriga komponenter. Det går att utforma kylsystem med rör av alla möjliga material, men tänk på att inte kombinera vissa metaller såsom mässing med aluminium, då kontakt mellan dessa i kombination med vatten orsakar korrosion vilket leder till läckage. Det vill du absolut inte orsaka genom dålig planering. Det enklaste sättet att undvika den typen av korrosion är att använda rördelar och anslutningar av samma material så långt det går och att undvika att använda aluminium i kombination med andra metaller för ditt kylsystem så långt det går, eller använda uteslutande aluminium. Orsaken till korrosionen som kan uppstå mellan olika metaller är deras relativa elektriska potential, vilket om denna skillnad är för stor kan orsaka i stort sett vad som sker i ett batteri, där elektroner vandrar från den ena metallen till den andra och orsakar oxidation och reduktion. Dessa reaktioner påverkar metallens strukturella integritet, liksom rost gör för järn, så det är något du absolut vill undvika i ditt kylvattensystem.

Oavsett om du väljer slangar eller rör till ditt kylsystem är det viktigt att anslutningarna är täta, så se till att använda packningar av god kvalitet i rätt storlek när det hela monteras. Dra samtidigt inte åt för hårt så att eventuella plastdetaljer spricker, utan använd sunt förnuft.

När kylsystemet ska fyllas med vatten måste det köras separat från resten av datorns system i ett dygn så att det finns tid att upptäcka eventuella stora eller små läckor och åtgärda dessa utan att de andra komponenterna har skadats av kortslutning. En bra idé är också att lägga ut papper i botten av chassit så att det är enkelt att se var dessa eventuella läckor är.

Kyla servrar med självdrag

Ett rum med många servrar eller datorer blir snabbt varmt och för att de tekniska prylarna inte ska bli överhettade krävs det att det finns en bra kylning för systemen. Att kyla ner en vanlig persondator kräver inte lika mycket energi som en hel datorcentral men även en enda dator blir varm, vilket du säkert har märkt på din egen dator ibland.

[IMAGE=cnkvoocHKFMV.jpg]

Ett forskarteam från Rise SICS North bedriver forskning i Luleå på hur man kan minska energiåtgången när det gäller att kyla ner dataservrar och datacentraler. De har kommit på några fiffiga lösningar som i framtiden skulle kunna halvera energiåtgången för kylning av data. I en tid där el och energi är ett stort samtalsämne och miljötänket gör sig gällande är det viktigt att komma på lösningar även för tekniken, och inte bara för gemene mans villauppvärmning, stadens elnät eller för företagen.

Har du ett företag kanske du vill hitta en bra lokal, och din nästa lokal eller kontor kan du hitta med hjälp av Workaround som förmedlar kontor och lokaler. Surfa in på deras hemsida och ta en titt själv, du får dessutom hjälp med förhandling om hyra och utvärdering. Kan det bli enklare? Ska du ha lokalen till datacentral kan du dessutom behöva fundera på kylningen, så åter till den aktuella forskningen.

Använda självdrag

Vad forskarna har funderat över är om det går att kyla datorerna med hjälp av självdrag och en skorsten. Detta innebär att servrarna byggs ovanpå varandra och i en cirkel så att de skapar varm luft inuti cirkeln, bakom sig. Denna luft kommer att stiga upp genom skorstenen och vidare bort och det skapas då ett undertryck i rummet som kommer att suga in svalare luft i mekaniken som då kyls.

Ett krux med detta är att det tar en stund innan servrarna blir tillräckligt varma för att kunna producera värme som är tillräckligt varm för att luften ska stiga, och under tiden behövs kylfläktar som ändå kyler mekaniken. Det pågår även funderingar kring hur den varma luften ska kunna återanvändas, eller i alla fall värmen i luften. Det finns ventilationssystem med värmeåtervinning, och detta är något som forskarna tittar på för att kunna lösa biten med serverkylningen.

Energimyndigheten har gått in och sponsrat forskningsprojektet med över 3 miljoner kronor och förhoppningen är att det i framtiden ska gå att minimera kylningen med kylfläktarna och på det viset spara både pengar och energi.

Redan idag finns det flera exempel på spillvärme från datacentraler som kopplas in i fjärrvärmenätet men visionen är att kunna använda värmeåtervinningen till mer än det. Luften är ungefär 35 grader varm så den hade fungerat bra i växthus eller på andra ställen som behöver en högre temperatur. Vi får se vad framtiden har i beredskap, men en sak är säker. Datorvärlden har bara sett början ännu…

Att installera vattenkylning för en processor

Först måste du fundera på om du behöver vattenkylning över huvud taget. För de flesta datoranvändare är en kylfläns och fläkt fullt tillräckliga för att hålla din processor tillräckligt sval. Tänker du däremot överklocka din dator kommer vattenkylning att vara nödvändigt.

Du måste också fundera på om det finns plats i chassit, utan att slangarna böjs för snävt, vilket kan hindra vattenflödet och därmed systemets effektivitet. Mät och planera ut ditt vattenkylsystem i förväg för att undvika sådana enkla men frustrerande problem. Ta sedan ut alla komponenterna ur chassit så att du har plats att jobba.

Montera processorblocket på samma sätt som du skulle göra med en kylfläns för luftkylning, genom att först applicera lämplig mängd kylpasta (inte så mycket att det flyter ut runt kanten när blocket fästs, men tillräckligt för att täcka hela kontaktytan i ett tunt lager) och därefter fästa processorblocket som måste vara kompatibelt med sockeln. Det kan finnas en skyddande plastfilm på processorblocket, så glöm inte att ta bort denna innan installation.

Om du köper ett kit med en reservoar kan du behöva installera pumpen inuti denna om detta inte är gjort i förväg. Följ instruktionerna som medföljer kittet för att göra detta korrekt. Montera sedan reservoaren på dess fäste, som kan dubbla som kylfläns hos vissa tillverkare.

Skölj ur din nya radiator för att försäkra dig om att den är ren och fri från partiklar ifrån tillverkningen. Du kan installera en eller flera, beroende på hur effektiv kylning som kommer krävas av din maskin. Fläktarna kan fästas inuti eller utanpå chassit beroende på modell.

Installera sedan alla datorkomponenterna igen. Fäst eller placera vattenreservoaren på lämplig plats och kontrollera att alla anslutningar är åtdragna och täta innan du installerar vattenslangarna. Låt gärna slangarna vara lite längre än först beräknat eftersom det är lättare att kapa av från en slang som är för lång än att behöva en helt ny lång bit. Fäst slangarnas anslutningar noggrant. Försäkra dig om vilka kopplingar som är inlopp och utlopp och anslut sedan slangarna mellan delarna som ska kylas, radiatorn och reservoaren/pumpen.

Tjuvkoppling av nätaggregatet kan vara nödvändigt för att fylla och testa kylsystemet. Du kan tjuvkoppla nätaggregatet med bara ett gem eller en bit av en kabel som är avskalad i båda ändarna. Se till att nätaggregatets strömsladd INTE är ansluten innan du börjar. Du måste ansluta nätaggregatets vanligtvis gröna (eller om de inte är färgkodade, kabel nummer 14 på en 20-stiftskontakt eller 16 på en 24-stiftskontakt) “Power on”-sladd till en av grundkontakterna. Tydligare instruktioner finns via länken. Därefter kan du ansluta strömmen och slå på nätaggregatet. Då ska det starta och du kan köra enstaka komponenter såsom kylsystemet.

När nivån i reservoaren minskar, fyll på tills den slutar sjunka då detta innebär att systemet är fyllt. Låt det hela cirkulera i minst ett dygn för att kunna upptäcka eventuella läckage innan de andra datordelarna monteras. Lägg gärna papper i botten av datorn för att spåra mindre läckor. När testkörningen är klar är du redo att använda din dator som vanligt!

Förbyggt eller hemmabyggt vattenkylningssystem?

Många tillverkare av processorer, grafikkort och andra viktiga datordelar tillverkar också färdigbyggda vattenkylningssystem för dessa komponenter. Det finns också företag som är särskilt inriktade på att skapa tillbehör såsom kylsystem snarare än egna datorkomponenter som tillhandahåller färdigbyggda system. Är det värt investeringen att skaffa ett färdigbyggt eller bygga ditt eget vattenkylningssystem från ett kit eller kanske separata delar?

Mestadels handlar det om hur mycket arbete du vill lägga ner på projektet och hur mycket kustomisering du vill göra, men färdigbyggda processorkylare är vanligtvis något billigare. De färdigbyggda systemen handlar mestadels om processorkylning och har mycket lite möjlighet till självuttryck, om man inte räknar med deras frekvent närvarande RGB-funktioner. Om du bygger ihop ditt eget system har du friheten att välja att även kyla andra komponenter såsom grafikkortet genom samma kylningskrets, och även vilken färg du vill ha på kylvattnet. Monteringen av ett färdigt system är mycket enklare och kräver i stort sett samma kompetens som att installera ett luftkylningssystem, medan ett kit eller separata delar kräver mer arbete. Ett kit inkluderar ofta redan en radiator och reservoar, medan redan slutna system inte ger utrymme för lika mycket vatten att cirkulera.

Det beror alltså på vilken kylkapacitet din dator kräver, hur mycket frihet du vill ha med layouten och din motivation till bygget.

Industrilokaler på vita duken

I filmens värld är inspelningsplatser minst lika viktiga som karaktärerna för att handlingen ska lyfta. Miljöerna och framför allt lokalerna har förmågan att skapa fantastiska utrymmen som aldrig tidigare skådats samtidigt som de på ett mycket kusligt sätt kan spegla starka känslor som fruktan, rädsla och spänning. Framför allt industrilokaler är populära bland filmregissörer, inte minst när det gäller skräck och science fiction-genren. Helst ska lokalerna vara övergivna och ju mer slitna desto bättre. Den som istället vill renovera upp en gammal industrilokal till ett fantastiskt boende hittar prisvärda fönster hos Nettofönster på https://nettofonster.se/ samt dörrar i olika utföranden. I denna artikel ska vi titta närmare på industrilokaler i ett antal välkända filmer.

Industrikomplex

Stora varuhus, metallfabriker, sågverk, laboratorier, kärnkraftverk, sjukhus, tvätterier och slakterier får nytt liv i filmens värld och blir skådeplats för skrämmande upplevelser såväl som futuristiska landskap. Dessa kulisser kan med hjälp av ljussättning skapa en atmosfär som förstärker filmens budskap. Skuggorna, spindelnäten, de övergivna och kalla stålytorna, smutsiga kakelväggar och gamla industrifläktar bygger tillsammans med handlingen upp en känsla som kan stanna kvar hos tittaren långt efter att filmen tagit slut.

Flugan

Filmen Flugan från 1986 är ett ypperligt exempel på hur ett laboratorium används för att experimentera med teleportering. Forskaren Seth Brundle är en smått galen vetenskapsman som håller på att ta fram en maskin för att förflytta levande materia. På fyllan tycker han att det är en god idé att använda sig själv som försöksobjekt. Han hade dock inte räknat med att en fluga råkade befinna sig i maskinen samtidigt som han tryckte på knappen. Flugans DNA blandas med hans egen och experimentet tar en illavarslande vändning när han sakta börjar förvandlas till en fluga. Han klättrar runt på väggarna i det stora laboratoriet medan kroppen sakta förändras.

Resident Evil

Den populära filmserien Resident Evil utspelar sig i en värld där det stora läkemedelsföretaget Capcom har spridit ett virus som får alla som kommer i kontakt med det att förvandlas till människoätande zombies. Miljöerna utspelar sig till största del i gamla laboratorium och övergivna kontorsbyggnader samt på stora sjukhus. Den dystopiska tonen genom hela filmserien är ständigt närvarande när huvudkaraktären Alice, som spelas av Milla Jovovich, försöker hitta ett botemedel och ställa företaget till svars. Miljöerna är mycket läskiga och återspeglar landskap och platser ur de populära tv-spelen med samma namn. De sex filmerna i serien släpptes mellan 2004 och 2016.

Robocop

Filmen Robocop spelades in för första gången 1987 och är själva sinnebilden för industrialisering och science fiction. Genom hela filmen visas otaliga scener i industrikomplex och själva slutscenen i ett övergivet stålverk får publiken att bita på naglarna av nervositet. Slutscenen filmades i ett riktigt stålverk som hade lagts ner några år tidigare i Pittsburgh i USA.

Vad innebär vattenkylning?

Varför kylning?

Många saker i världen behöver kylas av olika anledningar. Ibland har material och ämnen egenskaper som fungerar bäst i vissa temperaturintervaller, och därför krävs kylning av materialet för att få optimala resultat. Det kan vara kylning av ångan i ett kraftverk genom en värmeväxlare eller elektronisk utrustning som kyls med flänsar och fläktar. Luftkylning är i sig vanligt, men mycket mindre effektivt än vattenkylning. Om exempelvis datorutrustning inte har tillräcklig kylning för sin kapacitet kan det skada komponenterna och göra dem oanvändbara, därför är kylningen en viktig del av att planera exempelvis ett datorbygge.

Vatten

Vatten är både grundläggande för allt liv och har intressanta fysikaliska egenskaper. Vätskan har som högst densitet vid 4 grader Celsius och temperaturer både under och över detta har lägre täthet. De flesta känner till att vatten kokar vid 100 grader Celsius under normala tryckförhållanden, men färre känner till hur hög värmekapacitet vatten har. Värmekapacitet innebär hur mycket ett ämne måste hettas upp för att ändra fas, alltså gå från vätska till gas, solid till flytande eller tvärtom. Dess höga värmekapacitet innebär att det krävs mycket energi för att värma upp vatten, vilket i sin tur innebär att det blir ett mycket effektivt kylmedel då det tar värme från ett annat material och denna kan ledas bort genom cirkulation och värmeväxling. Detta är hela den grundläggande filosofin bakom vattenkylning.

Värmeväxlare

Eftersom vi befinner oss i en atmosfär som består av de olika gaserna som utgör luft finns det utmaningar med vattenkylning. Vattnet måste ledas mot en kontaktyta som effektivt överför värmeenergin till vattnet som cirkuleras i slangar, men för att kylningen ska fungera optimalt måste vattnet också kunna göra sig av med denna energi. Detta sker vanligtvis till den omgivande luften. Kontaktytan som värmen leds bort ifrån är mycket mindre än den där vattnet kyls ner igen, vilket sker genom luftcirkulation. Detta är också basen till hur ett kylskåp fungerar, men i dem används olika gaser istället för vatten, eftersom tryckförändringar av en gas skapar temperaturförändringar och därför kan “skapa” kyla. En komponent som är vattenkyld blir aldrig svalare än den omgivande luften för vattnets värmeväxlare.

Termisk konduktivitet

Ett materials förmåga att jämna ut temperatur kallas bland annat för termisk konduktivitet. Vakuum har en mycket dålig termisk konduktivitet, och är alltså isolerande, medan silver har mycket bra både elektrisk och termisk konduktivitet. Denna egenskap är en nyckelfaktor för effektiv kylning, eftersom det möjliggör ledning av värmeenergi från ett material till ett annat. Till exempel är ett datachip tillverkat av kisel inte särskilt bra på att leda bort värmeenergi, men med silverpasta som ett lager mellan chippet och exempelvis en kylfläns av metall kan värmeenergin som chippet genererar snabbt ledas till kylflänsen och det resterande kylsystemet och man kan därmed undvika skador på elektroniken.

Vattenkylare

En vattenkylare fungerar genom att ha ett slutet system av slangar där vatten cirkulerar och för bort överskottsvärme. Materialvalen är mycket viktiga, då det ofta handlar om att kyla elektronik, som man definitivt inte vill utsätta för potentiella vätskeläckage. Även kombinationen av vilka material som är värmeledande och vilka som är isolerande är viktigt. Några system har också vattenreservoarer medan andra inte har detta, det varierar mellan olika tillverkare och modeller av vattenkylningssystem.

Processor

En processor består av en kombination av halvledare såsom kisel och elektriskt högkonduktiva metaller och är det datorchip som utför majoriteten av alla beräkningar som en dator kräver för att fungera. Den är därför den datorkomponent som blir varmast och därmed också behöver effektivast kylning. En processors temperatur behöver hållas inom ett visst intervall för optimal funktion och därför är det bäst om kylsystemet har en funktion för att känna av komponentens temperatur så att det automatiskt kan justera fläkt- och pumphastigheterna. Det finns också komponenter för vattenkylning av grafikkort.

Kontakten med processorn

Första fasen av vattenkylning av en dator är att överföra värmeenergin från processorn till vattnet i kylsystemet. Detta görs genom att först applicera kylpasta för att skapa tät kontakt mellan processorn och den kontaktplatta som är fäst till kylsystemets slangar. Denna platta består av metall, ofta koppar eftersom denna är en relativt billig metall med hög värmekonduktivitet, som är i direkt kontakt med vattnet inuti kylsystemet och därigenom överför värmen från processorn till vattnet.

Kylfläktarnas roll

Nästa steg är att cirkulera vattnet och leda det genom ytterligare en värmeväxlare så att värmeenergin kan överföras till kringluften. Detta sker ofta genom tunna slangar, eller en radiator, monterade på baksidan av en serie fläktar. Slangens skillnad i tjocklek mellan när den går mellan processorn och fläktarna där vattnet kyls gör så att mer “yta” exponeras för luftströmmen som fläktarna skapar och därför kyls någorlunda effektivt (för att vara luftkylning). Materialet som de tunnare slangarna består av bör också vara effektivt värmeledande för att optimera kylningseffekten.

Reservoar eller ej

Det kylda vattnet kan sedan antingen ledas till en reservoar eller cirkuleras tillbaka direkt till processorn, beroende på systemets design. En reservoar kan hjälpa till att reducera mängden luft i kylsystemet när det installeras och utgör också lite av en buffert då det finns mer kylt vatten tillgängligt vid värmespikar i systemet som kan ske vid högintensiva processer. Färdigmonterade vattenkylningssystem saknar ofta reservoar eftersom de redan i fabriken kan göras helt luftfria.

Kylpasta

En viktig komponent som är lätt att förbise om man aldrig har monterat ett kylsystem tidigare är kylpasta. Om man missar denna detalj kan en processor överhettas även om den används som vanligt och inte är överklockad. Kylpasta bildar ett värmeledande lager mellan processorn och kylelementet på molekylär nivå, så att överföringen blir många gånger effektivare än om kontaktytan bestod av en ojämn variation av lager av luft och direktkontakt. Det är alltså ett mycket viktigt steg i processormontering.

Kylpasta kan ha olika baser såsom silikon, olja av något slag eller polymerer, och många tillverkare är något hemlighetsfulla med sina sammansättningar och ger bara vaga beskrivningar av dessa. Det finns också i en bred variation av konsistenser, från tjock pasta till lättflytande. Prisklassen kan någorlunda påvisa kvaliteten på kylpastan.

I bästa fall anges ett värde för dess kapacitet, vilket visas som W/mK, och ju högre värde desto bättre värmeledningsförmåga. Det högsta värdet som observerades vid informationsinsamlingen till denna artikel var 11 W/mK och den minsta angivna var 0,9, men den högsta kapaciteten krävs bara för högintensivt användande av högkapacitetssystem. För de flesta räcker det med en kylpasta i medelprisklassen.

Den viktigaste ingrediensen är ämnet som leder värmeenergin. Detta är ofta en metalloxid, men kan också vara så simpelt som kol. I flera kylpastor anges zinkoxid som huvudingrediens medan andra anger silver och det finns också en med nanodiamantpartiklar. Det är inte ovanligt med nanopartiklar eller olika materialmatriser som ska leda värmeenergin. Vad som verkar allra mest effektivt är partiklar av kol och diamant (eftersom dessa är samma sak på atomnivå) och pastor baserade på detta är inte drastiskt mycket dyrare än andra.

Fläktar

Kylfläktar är grunden till nästan all kylning, dessvärre även vattenkylning. Detta eftersom även kylvattenslingan måste kylas med någon slags värmeväxling och luftcirkulation helt enkelt är den enklaste metoden för detta. Luftkylning är mindre effektivt än vattenkylning eftersom luft har mycket sämre värmeledningsförmåga än vatten, delvis eftersom det är en gas och delvis för att vatten har mycket hög värmekapacitet och därför kan absorbera mycket värmeenergi.

En fläkt är utformad med ett flertal blad som är lätt böjda, runt en central axel. Bladen har denna form för att skapa en tryckskillnad mellan översidan och undersidan, vilket orsakar luftrörelse kring och igenom fläkten. Den ökade luftrörelsen gör att mer värmeenergi kan ledas bort. En fläkt är dock begränsad i sin effekt om den inte kombineras med en kylfläns, ett block av något värmeledande material med en mängd kammar ovanpå. Dessa upphöjningar ökar kylflänsens yta som kan exponeras för den cirkulerande luften och därför leda bort värmen från ett annat objekt. Samma princip gäller för en radiator för vattenkylning.

Fläktar kan ha många olika extrafinesser såsom temperaturmätare som ökar deras rotationshastighet och därmed kylningseffekt. Detta kan lätt observeras i datorer som har varit igång en stund och börjar bli mycket varma, om datormodellen och fläkten har denna systemskyddande funktion.

Att kyla en processor

Processorn är en grundläggande komponent i nästan all elektronik eftersom den utför de mest komplicerade och viktigaste uträkningarna. En processor består av halvledare, vanligtvis kisel, i kombination med högkonduktiva metaller som tillsammans ger kapaciteten för de nödvändiga algoritmerna genom att elektroner hoppar mellan olika energilägen inuti kiselkristallerna. Denna process kräver mycket energi, och liksom vid alla energiöverföringar kommer del av energiflödet att orsaka viss värmeutsöndring eftersom detta är i stort sett oundvikligt.

På grund av att kisel inte är någon särskilt bra värmeledare stannar värmeenergin kvar i chippet och kan skadas av detta, om inte denna leds bort på något sätt. Ju starkare processor desto mer energi används i dess uträkningar och därmed utsöndrar de också mer värme. Detta är anledningen till att vattenkylning kan vara en bra idé för högkapacitetssystem i superdatorer eller gamingriggar.

Processorns temperatur ska absolut inte överstiga 110 grader Celsius eftersom systemet då lätt tar skada, bör inte vara högre än 100 grader vid intensiv användning, och ska helst hållas kring 70 grader rent generellt.

För att effektivt leda bort processorns överskottsvärme krävs flera steg.

  • Första steget är kylpasta som ska täcka dess yta (men samtidigt inte användas allt för mycket) som kommer att bilda ett lager mellan processorn och processorblocket för att undvika luftspalter, eftersom dessa minskar kylsystemets effektivitet. Kylpasta finns i många former och konsistenser, och du behöver bara köpa en dyrare om du har ett högkapacitetssystem att kyla. Läs mer om kylpastor i vår artikel om detta.
  • Andra steget är ett processorblock som är kompatibelt med sockeln som processorn sitter i på moderkortet och alltså kan fästas ovanpå processorn. Detta består vanligtvis av någon slags kylfläns i kombination med antingen en fläkt eller vattenbehållare.
  • Fyll resten av kylsystemet och läckagekontrollera detta efter anvisningarna i våra andra artiklar.
  • Montera resten av datorkomponenterna
  • Klart!