Goed, het beloofde verhaaltje. Het zal wel een beetje warrig zijn, maargoed. Als je iets
niet snapt: gewoon nog een keer lezen.
De nr. 1 factor die de performance van een waterblok of luchtkoeler bepaalt, is het effectieve contactoppervlak met de koelvloeistof of lucht. Het probleem is alleen, dat
de warmtegeleiding van koper zodanig slecht is, dat er een behoorlijk tempverschil ontstaat tussen de onderkant van de heatplate, en de bovenkant van de koelvinnen.
Dit is te verbeteren door materialen te gebruiken met en betere warmtegeleiding, zoals zilver, Cusil of koolstofcomposieten. Maar er is ook nog een andere manier die bijna instant transport van warmte garandeert: namelijk de heatpipe. Dit principe word
ook gebruikt in notebooks en zware koellichamen voor elektronica om met weinig materiaal toch veel warmte te kunnen transporteren. Een tweede voordeel van de heatpipe
is dat metaal->vloeistof warmtetransport veel efficienter is als de vloeistof kookt, dan wanneer de vloeistof alleen maar langsstroomt.
De heatpipe werkt als volgt: een pijp, gedeelteljk gevuld met een vloeistof die bij de gewenste temps kookt, word aan een kant verwarmd. Hierdoor gaat de vloeistof in de pijp koken, en de druk neemt toe. Door de toegeomen druk, zal de damp op de koelere delen van de pijp condenseren,
waar het de warmte weer afstaat. De gecondenseerde vloeistof loopt door zwaartekracht weer terug, en de kringloop is rond. Een beetje summiere beschrijving, maar op het inet is wel meer te vinden over heatpipes.
Nu, in dit ontwerp word de heatpipe gebruikt om snel warmte van de core te transporteren naar een setje kleine koelvinnetjes, die met water of lucht gekoeld worden. Doordat de heatpipe de hitte 'meteen' verdeelt over een veel groter oppervlak, in plaats van dat de hitte eerst
'traag' door het koper heen moet sijpelen, kan een hogere efficiency bereikt worden.
De constructie:
De baseplate word gemaakt uit 5mm dik koper met eventueel een paar pinnetjes erin om het oppervlak nog wat te vergroten. Zo heel belangrijk is het niet: de warmteafgifte aan de heatpipevloeistof is een stuk efficienter dan aan langsstromende vloeistof in een conventioneel ontwerp.
In de baseplate kunnen de 4 gaten geboord worden voor montage op een AMD mobo. Overigens is 5mm een compromis. Een dunnere plaat zal ietsje beter presteren, maar is ook zwakker, waardoor hij minder strak aangetrokken kan worden.
De heatpipe word geconstrueerd uit een 32-40mm koperen of messing leiding-eindkap. Hierin word een stuk buis van 15mm gesoldeerd, welke ook afgesloten word met een eindkap. Hierin word een ventiel of dun (ca. 5mm) zachtkoperen buisje gemonteerd dat gebruikt word voor het vullen van de heatpipe.
Als laatste word de 22mm pijp met eindkap en aansluitingen, of grote koelvinnen gemonteerd. Dit zorgt ervoor dat water of lucht langs de heatpipe kan stromen. Eventueel kunnen er nog oppervlakte vergrotende maatregelen gebruikt worden, zoals koperen vinnetjes tussen de 15mm pijp en 22mm pijp.
De constructie van het geheel is door een hobbyist met een ijzerzaag, boormachine en gasbrander goed te doen. De heatpipe moet bij voorkeur met hardsoldeer in elkaar gezet worden omdat hardsoldeer beter gasdicht is dan zachtsoldeer.
En dan: het moeilijkste gedeelte: het vullen van de heatpipe. Als de apparatuur aanwezig is, is het mogelijk om de heatpipe eerst vacuum te zuigen, en vervolgens te vullen met R134a, propaan, butaan of koudespray. Meestal zal de apparatuur er niet zijn, en moet er iets anders
verzonnen worden. Een mogelijke andere, zeer efficiente vulling is water onder onderdruk. Zoals misschien bekend, is de temperatuur waarbij water kookt afhankelijk van de absolute druk. Bij 1013 millibar kookt water bij 100 graden. Bij 10 millibar kookt water al bij 4 graden. Maar een vacuumpomp is ook niet overal aanwezig. Om toch een goede vulling te krijgen met water, kunnen we het als volgt aanpakken:
- We maken het vulventiel van een centimeter of 2 dunne koperen pijp. Zeg 5mm.
- We vullen de hele heatpipe met uitgekookt gedestilleerd water. Het uitkoken verdrijft eventueel opgeloste gassen. De heatpipe moet tot de rand toe vol zitten met water, er moet zo min mogelijk lucht aanwezig zijn. Dan gaan we de baseplate rustig verwarmen, zodanig dat het water in de heatpipe gaat koken. Dit laten we doorgaan totdat het waterpeil zover gezakt is dat er alleen nog wat water in de koperen kap staat, niet meer in de 15mm buis. (dit is hoorbaar!) Op dat moment gaan we nog minder verwarmen, knijpen we het 5mm pijpje stevig dicht, en leggen er bliksemsnel een soldeerlaagje overheen om de afsluiting definitief te maken. (als je een 5mm pijpje goed
dichtknijpt, dan zit-ie eigenlijk al echt dicht, en kun je solderen zonder last te hebben van
ontsnappend gas). Als het vulpijpje dichtgesoldeerd zit, is de heatpipe gevuld. Op het moment dat de temp daalt, daalt ook de druk doordat de waterdamp in de heatpipe condenseert. En doordat er al geen lucht aanwezig was in de pijp (we hadden 'm helemaal met water gevuld),
is er nu ook geen lucht aanwezig.
Nouja, dat was het verhaaltje