Mijn waterkoeling project

Maart 2003: mijn oude PC was al bijna drie jaar oud. Wat ooit begonnen was als een Pentium II op 266 MHz met 64 MB, een Intel i740 videokaart (de eerste AGP 2x kaart!) gecombineerd met een Voodoo I 3D kaart en 2x 3200 MB harddisk ruimte, was uitgegroeid naar een Pentium III op 650 MHz, 512 MB geheugen, een GeForce 2 GTS en totaal 34 GB aan HD ruimte. Ondanks dat mijn moederbord was uitgerust met de beste chipset ooit gemaakt, Intel's BX chipset, is drie jaar een eeuwigheid. Het werd dus tijd voor een algehele vernieuwing. Mijn oog was gevallen op een nieuwe, veelbelovende chipset van SIS: de 655 en een moederboard van Gigabyte: de GA-8SQ800 Ultra. Maar alleen nieuwe onderdelen was niet genoeg, ik wilde nog meer. In plaats van koeling door ventilatoren wilde ik waterkoeling inbouwen.

Waterkoeling heeft als voordeel dat het geruisloos is en bovendien veel efficiŽnter de warmte kan afvoeren. De huidige componenten in de PC verstoken een hoop meer vermogen en produceren daardoor ook een hoop warmte. Om dat af te voeren heb je een combinatie van een groot koelblok en een flinke ventilator nodig (liefst meerdere). Uiteraard maakt dat een hoop herrie en dat maakt e.e.a. minder geschikt om je PC langdurig te gebruiken. Waterkoeling is echter niet goedkoop. Uiteraard kun je proberen te besparen door een goedkopere pomp te gebruiken, zelf je koelblokken te maken en een oude radiator van de sloop te gebruiken.

De pomp heb ik geprobeerd, maar zoals je vererop kunt lezen was dat geen succes. En voor het zelf maken van de koelblokken ontbrak het mijn aan het juiste gereedschap en de kennis. En voor de radiator geldt eigenlijk hetzelfde. Ze hebben vaak andere aansluitingen en vereisen een hoop werk. Bovendien loop je altijd een risico als je tweedehands spullen gebruikt. Ik heb er dus voor gekozen om alles nieuw (en speciaal voor de PC gemaakt) te kopen. Met alles erop en eraan praat je ongeveer over €350,-.

Op deze pagina is een fotoverslag te vinden van de upgrade naar de nieuwe computer en vervolgens de inbouw van de waterkoeling. Klik op een foto om een grotere versie in een nieuw venster te zien. Ik hoop dat je net zoveel plezier hebt met het lezen van deze pagina, als ik had met het bouwen van mijn PC :-) Mocht je vragen of opmerkingen hebben, stuur me dan gerust een e-mail.

Deze pagina is ook in het Engels te bewonderen. This page is also available in English.

 

De oude PC, een Intel Pentium III 650 @ 728 MHz, kijk voor de volledige specificaties hier of hier. Met 7 fans (2 case fans, 2 in de PSU, 2 CPU HSF en 1 op de video kaart) en twee 7200 rpm hard drives maakt hij best een hoop herrie. Close-up van het moederboard en de kabel wirwar. Met name de SCSI kabel is een doorn in het oog. Ik heb zelf ooit de tweede fan (van mijn allereerste koeler) op de CPU koeler aangebracht.

De onderdelen komen van Danger Den en heb ik in Amerika gekocht toen ik daar voor 5 weken was (heeft me heel wat duiten bespaard!)
- Maze 3 CPU block
- Z-chip block
- Radeon 9000/9700 pro block
- Hydor L30 1200 l/u pomp (110V, te gebruiken in combinatie met spanningsomvormer voor gebruik op 220V)
- Black ice xtreme radiator
- 3 m Tygon R-3603 slang (12 mm binnen, 18 mm buiten maat)
- Water wetter (verlaagd oppervlaktespanning, voorkomt corrosie en algen groei)
- Artic Silver III koelpasta
- 12 slangklemmen en 2 koperen fittings (voor mijn zelf te bouwen reservoir)
Alle onderdelen hebben een 1/2" of 12 mm aansluiting

De bedoeling is dat de pomp, radiator en reservoir buiten de kast geplaatst gaan worden. Hiervoor heb ik een klein tafeltje gemaakt, welke achter de kast geplaatst zal worden. Hier is dat te zien in mijn eerste zgn. "natte test". Deze opstelling heeft 24 uur gedraaid om te kijken naar zaken als lekkage, lawaai en warmteontwikkeling.

De prestaties van de pomp waren buitengewoon goed en maakte niet veel herrie, echter de spanningsomvormer werd na enkele uren bijzonder heet. Zo heet dat ik het niet aandurfde de pomp onafgebroken (als ik niet thuis ben) te laten draaien. Ik nam contact op met de importeur, maar hij kon niets voor me doen. Uiteindelijk heb ik toen maar een nieuwe pomp gekocht.

Nadat alle nieuwe onderdelen eindelijk binnen waren kon er begonnen worden met bouwen. We beginnen met het uitbouwen van de oude onderdelen en de grondige schoonmaak van de kast. De kast komt van Curbs, een klein bedrijfje uit Capelle a/d IJssel wat inmiddels helaas failliet is. Heel handig is de moederbord tray die met kaarten en al uit de kast geschoven kan worden.

Ook de drives kunnen eenvoudig uit de kast gehaald worden. Ze zitten op rails die met twee schroeven aan de voorkant van de kast bevestigd worden. Hierna kon de kast en ook de voeding van binnen grondig worden gereinigd.
Ondanks dat ik eerst zonder waterkoeling ga draaien heb ik toch vast de gaten in de kast gemaakt voor de aan- en afvoer van water. Mijn grootste boor is 10 mm, dus vanaf daar moet de slijpsteen er aan te pas komen.

De slijpsteen maakte de boel goed heet en het staal rond de gaten sloeg bruin uit. Om de boel te koelen heb ik het slijpen verder maar in de keuken voortgezet, zodat ik de kast kon koelen onder de kraan.
En zie hier het eindresultaat. Ondanks dat de randen niet scherp waren heb ik om beschadiging van de slang te voorkomen een plastik bescherm randje aangebracht.

Het water was trouwens niet zo goed voor mijn slijpsteen en zoals je kunt zien bleef er weinig van over.
Nadat de voorbereidingen voor de waterkoeling klaar waren, kon het nieuwe moederbord en de overige onderdelen ingebouwd worden. Kijk voor de volledige specificaties van de nieuwe PC hier, hier of hier. In eerste instantie ga ik met de standaard koeling en op standaard snelheden draaien om te kijken of alle componenten goed werken en goed samen werken. Met het verwijderen van de chipset en videokaart koeler vervalt namelijk (officieel ;-) je garantie! Bovendien wilde ik weten hoeveel lawaai en welke temperaturen dit genereert.

 

En dan is het tijd om de waterkoeling in te bouwen. Allereerst gaan we de koelblokken polijsten, of lappen. De koelblokken van Danger Den zijn machinaal gepolijst met schuurpapier met een korrel van 600. Zelfs dan zijn er oneffenheden zoals krassen en putjes en deze zorgen dat de koeling minder efficiŽnt is. Koper is een redelijk zacht metaal wat eenvoudig te polijsten is. Ik heb schuurpapier gebruikt met een korrel van 600, 800, 1200 en 1500.

En hier staan ze alledrie te glimmen, klaar voor gebruik. Overigens is lappen een controversieel onderwerp. Velen denken dat lappen geen of slechts een marginale invloed heeft op de temperatuur, zeker als je ook al koelpasta, b.v. Artic Silver III, gebruikt.

Ik heb er voor gekozen om het wel te doen, gewoon voor de lol. En omdat ik niet heb gekeken wat de temperaturen waren voor en na het lappen, kan ik weinig zeggen of het effect heeft.

Stap 2 is het verwijderen van de CPU koeler en het frame op het moederbord. Door eerst de 4 witte pennetjes te verwijderen kun je eenvoudig aan de onderkant van het moederbord de voetjes inknijpen en het frame van het moederboard afduwen.

Let ook even op de thermal grease, dat na 1 week al zijn sporen achterlaat op de processor. Even schoonpoetsen dus met wat wasbenzine.

De chipset of northbridge koeler laat iets makkelijker los. Alleen even aan de achterkant voorzichtig in de voetjes knijpen en de pinnetjes schieten vanwege de veer zo van het moederbord af. Gedurende de week dat de PC op volle toeren draaide kon ik al zien dat het koelblok niet al vast zat aangezien ik hem lichtjes kon draaien.

Nu de koeler van de 655 chipset af was kon ik eindelijk bevestigen wat ik al met CPU-Z gezien had, er zat een A0 stepping op mijn moederbord en niet een B0. Ik vind trouwens dat er iets teveel ophef wordt gemaakt over het wel of niet ondersteunen van HyperThreading. Ten eerste heb ik een P4 2.8 GHz _zonder_ HT, ten tweede is de ondersteuning voor HT in software op dit moment nul en ten derde komt GigaByte met een bios die HT ondersteuning mogelijk maakt zelfs op een A0 stepping.

Hier het moederbord zonder CPU koeler frame en schoongepoetste chipset.

 

Bevestigings materiaal voor de CPU koelblok.

En het bevestigingsmateriaal voor zowel de videokaart en chipset blok De plastic busjes passen niet door de gaten in mijn moederboard, dus ik heb ze met een stanley mesje in tweeŽn gesneden. Zodoende kan ik toch moertje - ringetje - moederbord - ringetje - moertje doen. Ik weet niet waarom er 6 i.p.v. 4 moertjes bij geleverd worden.

En zo ziet het koelblokbevestigingsmateriaal er uit als het is bevestigt op moederbord.
De videokaart koeler werkt hetzelfde als de CPU koeler. Twee pennetjes eruit wippen en vervolgens voorzichtig aan de achterkant knijpen. Als je dan heel voorzichtig een beetje wrikt komt de koeler zo los. Gebruikt nooit teveel kracht, de kans op beschadiging is groot. Als hij echt niet los wil kun je het beste de kaart in een antistatisch zakje een klein uurtje in de vriezer leggen. De koelpasta wordt dan broos en de koeler komt makkelijker los.

Blinde paniek, het koelblok past niet! De eerste grote tegenslag, het aansluitstuk steekt zo ver uit dat het op de condensatoren rust. Na een stuk van de hoek te hebben afgeveild is het een minder maar nog steeds een probleem. Tijd om te improviseren.

N.b. de foto is enigszins onscherp.


Artic Silver III koelpasta op de GPU core.

Note: pas nadat de waterkoeling was ingebouwd ben ik er op gewezen dat ik veels te veel koelpasta gebruikt had. Artic Silver heeft een uitgebreide guide on-line staan hoe je koelpasta aan moet brengen. Deze guide kun je hier vinden.

De vijf koperen plaatjes worden op de GPU geplaatst en een nieuwe (te dikke!) laag koel pasta.

Nu we weten wat precies waar komt kan de slang op maat worden gesneden.


Om de slang soepel over de aansluitpunten te laten glijden kun je het beste even het uiteinde kort in wat kokend water houden.

Het GPU koelblok met aangesloten slangen en slangklemmen.
Vervolgens het GPU koelblok erop, stevig aandraaien en klaar! Duidelijk te zien is dat de spacer groot genoeg is om het koelbok niet meer op de condensatoren te laten rusten.

  Koelpasta op de chipset core.
En vervolgens de slang op het chipsetkoelblok aanbrengen en dan bevestigen op het moederbord. Koelpasta is inmiddels ook al op de CPU aangebracht.

Je begrijpt het inmiddels wel: passen, meten, op maat snijden, slang verhitten en aanbrengen, slangklem erop, klaar. Na wat gevogel en wat geduld is de hele kring aangesloten.

Tijdens de natte test bleek dat als je op een bepaalde plek op de pomp drukte, de ratel minder was die het produceerde. Door nu een aantal ti-raps en een gummetje aan te brengen kon ik precies op die plek druk uitoefenen en het irritante geluid reduceren.

All done, detail
Close-up van de binnenkant van de PC, alles is naar tevredenheid netjes aangesloten. De slang is met een wand van 3 mm vrij stug en wordt nergens dicht geknepen, ondanks de soms scherpe bochten die gemaakt worden.

Moment suprŤme, het in werking stellen van de waterkoeling! :-)

Om er zeker van te zijn dat alles lekvrij is moet je de waterkoeling ruime tijd laten draaien zonder de PC aan te zetten om eventuele kortsluiting te voorkomen. Beter nog is om alles buiten de PC te laten draaien, of eerst het moederbord uit de kast te halen, maar dat was me te veel werk. Ik had bovendien groot vertrouwen gekregen in de slangklemmen tijdens de natte test.

 

Flinke luchtbellen in het systeem, met name bij de uitvoer van de videokaart. Het reservoir helpt enorm met het uit het systeem halen van lucht, omdat de pomp altijd wordt voorzien van luchtbel vrij water, maar er zit de eerste keer natuurlijk veel lucht in de slangen zelf.

Na het toevoegen van WaterWetter zijn de luchtbellen binnen 3 seconden uit het systeem verdwenen. WaterWetter verlaagt de oppervlaktespanning (de kracht in het grensvlak tussen vloeistof en lucht) en, populair gezegd, maakt het water 'natter'.
Nu de waterkoeling vrolijk staat te pruttelen maar de PC nog uit staat constateer ik een tweede probleem. Dat waterkoeling ten koste gaat van een PCI slot is bekend. Gigabyte heeft tijdens het ontwerpen van dit moederbord hier al handig op ingespeeld. Het firewire kaartje is zo gemaakt dat het het afdekplaatje direct naast het AGP slot gebruikt. De Danger Den Radeon koeler is echter groter dan gemiddeld (en zeker nu met 5 extra plaatjes koper), zodat zowel het koelblok als de moer in de weg zitten.

Tijd dus om het soldeerstation erbij te pakken en opnieuw te improviseren. De firewire connector heeft 24 pinnen, een standaard floppy connector 34. De onderlinge pin afstand is in ieder geval hetzelfde, dus heb ik een oude floppy kabel op maat geknipt en gebruikt om de connector van de kaart te 'verlengen'.
Solderen direct op de connector van de kaart was erg lastig, dus besloot ik de kabel maar op de achterkant van de kaart te solderen.

De kabel is lang genoeg om over andere, eventueel in de PC aanwezige PCI kaarten, geleidt te worden.

En hier is het systeem helemaal klaar, inclusief firewire kaartje.

De slang van het CPU blok naar het GPU blok stak iets te ver uit en gaf problemen bij het installeren en verwijderen van het zijpaneel. Vandaar dat ik de zachte kant van een stuk je klittenband heb aangebracht op de slang om e.e.a. eenvoudiger te laten geleiden.

En hier is de hele opstelling in volle werking. De eerste keer dat ik mijn PC aanzette begon hij als een gek te piepen en ik schrok me een hoedje. Bleek dat ik de power connector op de videokaart vergeten was aan te sluiten. De Ati 9500 Pro protesteert dan luid. Afgezien hiervan draait de boel zonder enige problemen en naar volle tevredenheid!

 

Epiloog:

De Hydor pomp leek een goedkoop alternatief voor Eheim. Echter de 50 Hz brom en de ratel, die steeds luider werd, was enorm storend. Zeker bij een opstelling als deze, waar de pomp buiten de kast staat. Uiteindelijk heb ik de Hydor om kunnen ruilen voor een Eheim 1048 bij de winkel waar ik hem gekocht had. Met slechts de halve capaciteit (600 l/u i.p.v. 1200 l/u) duurde het een minuut of 10 voor alle luchtbelletjes uit het systeem waren. Op de koeling heeft het echter geen enkele invloed! En de Eheim is zo stil, dat ik moet voelen of hij het nog wel doet. Heerlijk! :-) Ook wordt hij een stuk minder warm dan de Hydor.

Ik moet zeggen dat dit het leukste project tot nu toe geweest is. Met alleen de voorpret (lezen, beslissen wat en hoe je het wilt hebben en dan uiteindelijk kopen) ben ik alleen al maanden zoet geweest. Het bouwen zelf was natuurlijk ook erg leuk. En de resultaten zijn er ook naar: het ziet er netjes uit en de prestaties zijn buitengewoon goed. Idle blijft de boel tussen de 25 en 28 graden en als hij heel hard aan het werk is komt hij nooit hoger dan 35 graden. Ik ben alleen een beetje teleurgesteld in de overklok. Mijn P4 2800 komt niet hoger dan 3207 MHz (FSB 153).

Waterkoeling is meer dan alleen een alternatieve manier van koelen. Het is niet iets wat je zomaar even doet. Maar met enige handigheid, goed gereedschap en een gezonde dosis geduld kom je een heel eind. Het helpt ook als je je vragen kwijt kunt bij anderen die ervaring hebben met waterkoeling. Voor mij was the gathering of tweakers, het tech forum van tweakers.net een onuitputtelijke bron van informatie en inspiratie, waarvoor hartelijk dank!


Wijze lessen:

- Bezuinig niet, zeker niet op kleine dingen. Goedkoop is duurkoop.
- Wees voorbereid op 'onvoorziene uitdagingen'
- Denk goed na voor je doet. Als je het niet zeker weet, doe het dan niet.
- Lezen, lezen, lezen. Kijk goed rond op internet, er is een hoop informatie beschikbaar.
- Je bent nooit klaar, er is altijd nog meer te tweaken ;-)

De waterkoeling draait nu lekker, maar ondanks dat de boel een stuk stiller geworden is vind ik toch dat er teveel herrie uit de kast komt. De HD's produceren een hoop warmte en met een lagere luchtcirculatie (minder fans) in de kast gaan de ventilatoren in de voeding na verloop van tijd een stuk harder draaien.

Volgende project? Geluidsisolatie? Waterkoeling uitbreiden naar de HD's toe? ... Wie weet.