Обзор системы жидкостного охлаждения Cooler Master MasterLiquid ML360 Sub-zero

Паспортные характеристики, комплект поставки и цена

Описание

Поставляется система жидкостного охлаждения Cooler Master MasterLiquid ML360 Sub-zero в большой коробке из среднего по толщине гофрированного картона. На картонной обечайке коробки, оформленной в фирменных цветах, изображен сам продукт, а также перечислены основные особенности и технические характеристики, есть чертежи водоблока, помпы и радиатора с главными размерами. Надписи преимущественно на английском, но некоторые из них продублированы на нескольких языках, включая русский. Для защиты и распределения деталей используются форма и прокладка из вспененного полиэтилена. Аксессуары расфасованы в пластиковые пакеты и упакованы в картонную коробочку. Подошва теплосъемника защищена кожухом из жесткого пластика.

Внутри коробки находится то, что перечислено в таблице выше:

Инструкция по установке — это книжка-гармошка хорошего полиграфического качества. Информация в основном представлена в виде картинок и в переводе не нуждается. На сайте компании есть описание системы, PDF-файлы с описанием системы, инструкцией по установке и ответами на частые вопросы, а также ссылки на нужное ПО.

Система герметичная, заправлена, готова к использованию. Помпа у данной системы выполнена в виде отдельного блока. Предполагается, что она будет устанавливаться на штатные места для крепления вентиляторов типоразмера 120 мм, для чего на помпе закреплен кронштейн с резьбовыми отверстиями и резиновой прокладкой на посадочной плоскости, а в комплект поставки входят два винта М5.

Длина кабеля питания от помпы — 31 см.

Водоблок большой.

Несмотря на габариты, водоблок помещается между радиаторами блока регулятора напряжения и не мешает установке модулей памяти, разве что отходящие шланги будут препятствовать установке модулей с очень высокими радиаторами. Отметим, что ориентация водоблока на системной плате определяется конфигурацией юбки и не может быть изменена.

Водоблок включает в себя герметизирующую юбку (D), медный теплосъемник (C), термоэлектрический преобразователь (элемент Пельтье — B), модуль жидкостного охлаждения этого преобразователя и электронный управляющий модуль (A). Схема с сайта производителя поясняет устройство водоблока:

Питание на элемент Пельтье подается по двум проводам от платы управления. В свою очередь на этой плате есть разъем питания PCI-E на 8 контактов, на который подается 12 В от блока питания ПК. Интерфейсом взаимодействия платы управления с ПК и ПО служит USB, реализованный в виде гнезда Micro-USB. На плоскость теплосъемника, непосредственно прилегающую к крышке процессора, нанесен тонкий слой термопасты.

Поверхность этого контактного участка шлифованная, слегка полированная и почти идеально плоская.

Габариты контактного участка — 31×31 мм. Отметим, что в тестах использовалась качественная термопаста другого производителя. Забегая вперед, продемонстрируем распределение термопасты после завершения всех тестов. На процессоре Intel Core i9-11900K:

И на подошве помпы:

На процессоре Intel Core i9-10900K:

И снова на подошве помпы после теста с этим процессором:

Видно, что в обоих случаях термопаста распределилась очень тонким слоем по всей площади крышки процессора, а ее избытки выдавились за края.

Шланги, кольцом соединяющие водоблок, помпу и радиатор, упругие, но относительно гибкие, они заключены в оплетку из скользкого пластика, внешний диаметр шлангов с оплеткой — примерно 12 мм. Длина шлангов по сегментам с учетом штуцеров: 36 см (водоблок — помпа), 39 см (помпа — радиатор), 33,5 см (радиатор — водоблок). Длины шлангов вполне достаточно для размещения компонентов системы в типичном корпусе так, как это рекомендует производитель: помпа — на передней стенке, радиатор — на верхней.

Радиатор изготовлен из алюминия и снаружи имеет матовое черное относительно стойкое покрытие.

Отметим, что вентиляторы на радиаторе можно закрепить без использования отвертки, так как винты имеют большие головки с накаткой (и в них есть резьбовые отверстия для закрепления радиатора на панели корпуса через вентиляторы). Система в сборе с крепежом имеет массу 2476 г. Крепеж изготовлен в основном из закаленной стали и имеет стойкое гальваническое покрытие. Рамка на обратную сторону системной платы изготовлена из прочного пластика и оснащена стальными резьбовыми гнездами.

Рамка вентилятора изготовлена из прочного черного пластика.

На проушины в углах рамки вентилятора наклеены виброизолирующие резиновые накладки. В несжатом состоянии они выступают примерно на 0,5 мм относительно плоскости рамки. По замыслу разработчиков, это должно обеспечивать виброразвязку вентилятора от места крепления. Однако если прикинуть соотношение массы вентилятора к жесткости накладок, то становится понятно, что резонансная частота конструкции получается очень высокой, то есть практически никакой виброразвязки быть не может. Кроме того, гнезда, куда вворачиваются крепежные винты, являются частью рамки вентилятора, поэтому вибрация от вентилятора через винты без помех передается на радиатор. В итоге такую конструкцию проушин можно рассматривать только в качестве элемента дизайна вентилятора.

Лопасти крыльчатки заключены в кольцо, что может повышать эффективность вентилятора. Вентилятор имеет четырехконтактный разъем (общий, питание, датчик вращения и управление ШИМ) на конце кабеля питания длиной 30 см. Этот кабель заключен в скользкую плетеную оболочку. Согласно легенде, оболочка уменьшает аэродинамическое сопротивление, но принимая во внимание толщину плоского трех/четырехпроводного кабеля внутри этой оболочки и ее внешний диаметр, мы в правдивости этой легенды сильно сомневаемся. Впрочем, оболочка позволит сохранить единый стиль оформления внутреннего убранства корпуса. Оболочка есть и у разветвителя питания вентиляторов и помпы. Длина каждой из четырех веток разветвителя — 30 см, а от разъема для подключения помпы отходит еще одна ветка той же длины с разъемом для подключения к разъему для кулера процессора, что позволяет отслеживать скорость вращения помпы. Согласно задумке производителя, вентиляторы и помпа всегда работают от 12 В на максимальной скорости, а скорость вращения вентиляторов не отслеживается. Впрочем, ничто не мешает пользователю подключить вентиляторы так, как ему хочется. С помпой проделать это сложнее, поскольку разъем на кабеле ее питания отличается от типичного разъема вентиляторов.

Краткое описание технологии Intel Cryo Cooling

Использование элемента Пельтье в процессорных охладителях имеет очень давнюю историю, но массового распространения так и не получило. Возможно, настала очередь попробовать ее возродить на новом уровне развития систем охлаждения. Суть работы элемента Пельтье заключается в том, что при подаче электрической энергии одна сторона этого элемента начинает охлаждаться, а другая — нагреваться, то есть тепловая энергия перекачивается с одной стороны на другую. Поместив холодную сторону на процессор, можно за счет возросшей разницы в температуре улучшить теплопередачу от процессора кулеру. Правда, при этом общая нагрузка на систему охлаждения возрастет, поскольку ей придется отводить как тепло от процессора, так и ту энергию (уже в тепловом виде), что потребляет сам элемент Пельтье. Но это будет вторым этапом после охлаждения собственно процессора, поэтому у разработчика кулера окажется в прямом смысле слова больше пространства, чтобы наиболее эффективно решить эту задачу. Так как элемент Пельтье может обеспечить охлаждение ниже температуры окружающего воздуха, то возникает опасность снижения температуры ниже точки росы и выпадения конденсата. Эта опасность устраняется отслеживанием температуры и влажности окружающего воздуха (этого достаточно для определения точки росы в текущих условиях) и своевременным ограничением снижения температуры. Также, чтобы ограничить доступ воздуха к холодным поверхностям кулера (а значит, в принципе ограничить возможное выпадение конденсата только мизерным содержанием влаги в небольшом объеме воздуха), нижняя часть водоблока окружена юбкой с упругим резиновым бортиком, которая плотно прижимается к печатной плате вокруг процессорного разъема.

Работой термоэлектрического преобразователя водоблока СЖО Cooler Master MasterLiquid ML360 Sub-zero управляет ПО Intel Cryo Cooling Technology. После запуска этой программы в трее появляется значок, дающий доступ к короткому меню:

Режимов работы три:

• Термоэлектрический преобразователь не включен и система охлаждения работает без его участия. При этом индикатор на водоблоке медленно мигает синим.
• В обычном и рекомендованном режиме работы термоэлектрический преобразователь работает в оптимальном, с точки зрения разработчиков, режиме, обеспечивая охлаждение процессора с минимальными затратами электроэнергии и не допуская образование конденсата. При этом индикатор на водоблоке медленно мигает зеленым.
• В нерегулируемом режиме элемент Пельтье работает на максимальной мощности, что обеспечивает наилучшее охлаждение процессора, но приводит к повышенному потреблению и к возникновению риска выпадения конденсата. При этом индикатор на водоблоке быстро мигает пурпурным.

Ровное красное свечение индикатора на водоблоке указывает на нештатную ситуацию, в том числе на отсутствие связи ПО с платой управления водоблока.

Добавим, что компания Cooler Master рекомендует для разгона процессора использовать настройки в BIOS или программу Intel XTU, которая в том числе позволяет разогнать процессор в автоматическом режиме, с учетом допустимого нагрева процессора под стрессовой нагрузкой. Второй способ наверняка оценят те пользователи, которые не хотят разбираться в многочисленных настройках и их взаимосвязи с нагревом процессора и его производительностью.

Тестирование

Полное описание методики тестирования приведено в соответствующей статье «Методика тестирования процессорных охладителей образца 2020 года». Так как тестируемая система совместима только с процессорами, устанавливаемыми в разъем LGA1200, то в методику пришлось внести корректировки. Мы использовали системную плату Asus ROG Maximus XIII Hero, а также процессоры Intel Core i9-11900K и Intel Core i9-10900K. Для теста под нагрузкой использовалась программа powerMax (AVX), все ядра первого процессора работали на фиксированной частоте 4,8 ГГц (множитель 48), а второго — на 4,7 ГГц (множитель 47). Режимы работы процессоров установлены с помощью программы Intel XTU. Максимальное потребление по дополнительным разъемам 12 В на мат. плате в первом случае составило 224 Вт, во втором — 218 Вт.

Для сравнения мы приводим часть результатов, полученных при тестировании системы жидкостного охлаждения Cooler Master MasterLiquid ML360 Illusion. Эта СЖО имеет радиатор таких же габаритов тоже с тремя вентиляторами типоразмера 120 мм. Сравнение нам понадобится, так как данных, полученных при тестировании на указанных выше процессорах, у нас нет. В то же время, MasterLiquid ML360 Illusion протестирована по стандартной методике и сравнивается с другими СЖО, что дает возможность выполнить перекрестное двухэтапное и хотя бы качественное сравнение тестируемой СЖО с другими, протестированными по нашей стандартной методике.

Определение зависимости скорости вращения вентилятора кулера от коэффициента заполнения ШИМ и/или напряжения питания

Отличный результат — монотонный рост скорости вращения при изменении коэффициента заполнения от 0% до 100%, диапазон регулировки скорости вращения широкий. При снижении коэффициента заполнения (КЗ) до 0 вентиляторы не останавливаются. Это может иметь значение, если пользователь хочет создать гибридную систему охлаждения, которая при низкой нагрузке работает полностью или частично в пассивном режиме.

Регулировка с помощью напряжения позволяет получить устойчивое вращение в более широком диапазоне. Вентиляторы останавливаются при снижении напряжения до 1,8 В и запускаются от 2,2—2,9 В. Таким образом, вентиляторы вполне допустимо подключать к источнику с напряжением 5 В.

Определение зависимости температуры процессора при его полной загрузке от скорости вращения вентиляторов кулера

Так как штатным образом регулировка скорости вращения вентиляторов и помпы не предусмотрена, то, чтобы не ограничивать себя одним измерением, мы регулировали указанные скорости, меняя напряжение питания помпы и вентиляторов. Отсутствие перегрева и работа на выставленных частотах в обоих случаях наблюдались вплоть до 1180-1190 об/мин вентиляторов включительно (это 7,5 В).

Определение уровня шума в зависимости от скорости вращения вентиляторов кулера

Уровень шума от этой системы охлаждения не очень высокий во всем диапазоне скорости вращения вентиляторов и помпы. Отсутствие монотонного роста уровня шума по мере роста скорости вращения вентиляторов обусловлено аномальным поведением помпы: на некоторых скоростях ее вращения шум от помпы может резко возрастать. Зависит, конечно, от индивидуальных особенностей и других факторов, но где-то от 40 дБА и выше шум, с нашей точки зрения, очень высокий для настольной системы; от 35 до 40 дБА уровень шума относится к разряду терпимых; ниже 35 дБА шум от системы охлаждения не будет сильно выделяться на фоне типичных небесшумных компонентов ПК — корпусных вентиляторов, вентиляторов на блоке питания и на видеокарте, а также жестких дисков; а где-то ниже 25 дБА кулер можно назвать условно бесшумным.

Скорость вращения помпы можно регулировать, изменяя напряжение питания:

Помпа останавливается при снижении напряжения до 4,6 В и запускается от 5,7 В. Получается, что помпу лучше не подключать к 5 В. Уровень шума только от помпы, когда она работает на максимальной скорости, высокий, поэтому создать очень тихую или условно бесшумную систему на основе этой СЖО невозможно, однако можно снизить уровень шума до приемлемой величины, снижая напряжение питания помпы и вентиляторов — но только до уровня, при котором сохраняется достаточная охлаждающая способность. Для вентиляторов также можно использовать управление с помощью ШИМ.

Построение зависимости реальной максимальной мощности от уровня шума

Попробуем уйти от условий тестового стенда к более реалистичным сценариям. Допустим, что температура воздуха, забираемого вентиляторами системы охлаждения, может повышаться до 44 °C, но температуру процессора под максимальной нагрузкой не хочется повышать выше 80 °C. Ограничившись этими условиями, построим зависимость реальной максимальной мощности (обозначенной как P_max (ранее мы использовали обозначение Макс. TDP)), потребляемой процессором, от уровня шума (подробности описаны в методике). Для сравнения приводим данные, полученные при тестировании системы жидкостного охлаждения Cooler Master MasterLiquid ML360 Illusion в тех же условиях (те же процессоры и т. д.):

Для тестируемой Cooler Master MasterLiquid ML360 Sub-zero мы использовали данные диапазона, в котором не было перегрева процессоров и снижения частот их работы. Видно, что эта СЖО с термоэлектрическим преобразователем, во-первых, не обеспечивает условно бесшумную (уровень шума 25 дБА и ниже) работу под максимальной нагрузкой даже в почти идеальных условиях; а во-вторых, по эффективности проигрывает простой СЖО с радиатором таких же габаритов — разница в рассеиваемой мощности при том же уровне шума достигает более 20 Вт.

С нашей точки зрения, если не учитывать высокий шум от помпы, то основной проблемой является слишком большая мощность, потребляемая элементом Пельтье. Для иллюстрации этого приведем график зависимости мощности, потребляемой процессором Intel Core i9-10900K (CPU) и элементом Пельтье (TEC) в зависимости от напряжения питания помпы и вентиляторов:

(При 4,5 В помпа остановилась, поэтому СЖО перешла в аварийный режим и элемент Пельтье отключился, а процессор из-за отсутствия охлаждения перешел в экономичный режим.) В рабочем диапазоне — от 12 до 5 В — потребление только элемента Пельтье составило 140—150 Вт, а процессора — 194—218 Вт. Получается, что при прочих равных условиях СЖО с таким термоэлектрическим преобразователем должна рассеивать дополнительно эти самые 140-150 Вт, что много на фоне потребления процессора. В принципе, теплосъемник с элементом Пельтье имеет пониженную температуру, а теплоноситель, наоборот, повышенную, при этом оба фактора повышают общую эффективность (все-таки разница с MasterLiquid ML360 Illusion составляет не 140—150 Вт, в всего 20—30 Вт), но этого недостаточно. Возможно, оснастив такой водоблок более мощной и тихой помпой, радиатором с большей площадью, а также шлангами с бо́льшим диаметром, охлаждающую способность можно повысить настолько, что тепло, выделяемое самим элементом Пельтье, будет минимально влиять на эффективность системы, и польза от термоэлектрически охлаждаемого теплосъемника уже будет заметной. Также в теории такой теплосъемник может положительно влиять на работу процессора в случае очень кратковременных больших нагрузок, для отработки которых хватит теплоемкости холодного теплосъемника, но проверить это тестами и уж тем более ощутить при реальном использовании ПК вряд ли возможно.

Выводы

Система жидкостного охлаждения Cooler Master MasterLiquid ML360 Sub-zero представляет собой высокотехнологичное устройство с термоэлектрическим преобразователем и программно-аппаратной составляющей для контроля и управления его работой. К сожалению, потенциал элемента Пельтье в данном конкретном случае реализовать не получилось, так как эта СЖО работает менее эффективно, чем близкая по параметрам обычная СЖО. Отчасти такой результат обусловлен высоким уровнем шума от помпы. Также к недостаткам, снижающим практическую ценность MasterLiquid ML360 Sub-zero, можно отнести отсутствие штатной возможности регулировать скорость вращения вентиляторов и помпы. Возможно, данная СЖО заинтересует любителей технических новинок и необычных устройств, но рядового потребителя — вряд ли.