Les refroidissements PC par eau
Comme nous l’avons vu précédemment, l’eau présente de meilleures caractéristiques caloportrices que l’air. Cependant, on ne peut pas juste immerger les composants tels quels à cause de la dualité eau/électricité. En effet, il n’aura échappé à personne qu’un circuit électronique n’est pas fait de base pour fonctionner en milieu humide. Par conséquent, il va falloir canaliser cette eau dans une boucle isolée du reste des composants et relier le passage de l’eau au point chaud et à un radiateur pour dissiper la chaleur. Pour ce faire, il existe deux grandes familles de watercooling, les AiO qui sont des systèmes tout-en-un à la portée de tous et les boucles customs plus compliqués à mettre en œuvre.
1 – Constituer une boucle de refroidissement à eau : watercooling custom
Voyons tout d’abord de quoi nous allons avoir besoin pour créer une boucle de watercooling simple, par exemple pour refroidir un GPU. Nous allons déjà avoir besoin d’un récipient pour accueillir le volume d’eau (un liquide spécifique à base d’éthylène glycol ou même de l’eau déminéralisée) qui constituera notre fluide caloporteur. On choisit de l’eau sans ions afin de diminuer le risque de court-circuit en cas de fuite et également pour éviter les dépôts de calcaire et d’algues. Ce récipient sera notre réservoir. Son volume peut varier de quelques centilitres à plusieurs dizaines de centilitres. Il a pour vocation de toujours maintenir un volume minimal d’eau dans le système afin que la pompe soit toujours immergée. Il peut être plat, cylindrique et autoporté ou également rectangulaire et rentrer dans les baies 5,25 ou encore être plat et permettre une intégration en façade, sur le côté ou dans le fond d’un boitier. On appelle cela une distroplate (plaque de distribution en français).
Venons-en donc à la pompe qui sera le moteur de ce circuit. Son rôle est de créer un flux plus ou moins rapide du liquide afin que ce dernier évacue la chaleur vers le radiateur et ramène du liquide frais vers le point chaud. Les caractéristiques principales de la pompe sont son débit, son bruit ainsi que la possibilité de gérer son débit en fonction de la température. Il existe des combos réservoir/pompe incorporés permettant de gagner en espace.
Nous avons ensuite les raccords et les tubes qui relient l’ensemble des éléments. Commençons par les tubes qui se présentent en deux types quasi équivalents en termes de performances, seul le rendu, le prix d’achat et le matériel nécessaire sont différents. Ils sont classés en fonction de leur diamètre interne et externe. Par exemple, le 10/13mm correspond à 10 mm de diamètre interne et 13 mm en externe. Les fittings, comprendre les raccords, sont eux normalisés au standard G1/4 ou, pour EKWB, au standard Matrix7 (mais toujours en G1/4 qui représente seulement la taille des filetages). Un article sera fait pour expliquer ces deux standards.
Les tubes sont ordonnés en deux grandes catégories :
- Soft tubing : tuyaux flexibles
- Hard tubing : tuyaux rigides
Le soft tubing consiste en l’utilisation de tuyaux en PVC flexibles et très résistants. Ils peuvent être transparents ou bien opaques. Leurs points forts résident dans le prix très faible à l’achat, la facilité de manipulation et de montage ainsi qu’à la possibilité de flexion apportée. Les quelques défauts sont un rendu peu esthétique, la conservation de chaleur et l’altération de la transparence avec le temps. Les raccords sont également spécifiques à ce type de tuyaux.
D’un autre côté nous avons les tuyaux rigides dits hard tubing. Ces tuyaux peuvent être de plusieurs compositions différentes : métal, PVC, acrylique, PETG, etc. Les principales forces de ces tubes sont les possibilités esthétiques qu’ils apportent, ils conservent également moins facilement la chaleur et ne s’altèrent que très peu dans le temps. En contrepartie, le travail nécessaire au façonnage, les outils et la matière première qui est plus chère à l’achat. De plus, les raccords sont spécifiques à ce type de tubes et ne sont pas interchangeables. Ils sont caractérisés par les diamètres externes. À réserver aux monteurs de PC aguerris et souhaitant un rendu digne d’un chef-d’œuvre.
Continuons avec les deux composants les plus importants de notre boucle, le waterblock et le radiateur.
Pour les waterblocks, ils sont la plupart du temps spécifiques à un modèle bien particulier de PCB (carte en résine sur laquelle sont déposés les transistors et autres micro-composants). En effet, le positionnement des zones en contact avec les points chauds étant différent pour presque chaque référence, il faut un dessin de la coldplate spécifique à chacun d’eux. Par exemple, pour une carte graphique, les différents points chauds à couvrir pour un refroidissement efficace sont : les VRMs, les MOSFETs, les VRAM et la puce graphique. La disposition de ces composants n’est pas la même pour une RTX 4080 de marque ASUS ROG Strix que pour le design de base NVIDIA Founders Edition. De nos jours, certains éléments sont tellement émetteurs de chaleur que même les backplates sont parfois actives également alors qu’auparavant, elles étaient passives. Cela gonfle aussi considérablement le prix d’achat par ailleurs, mais il faut rappeler que ce système a été introduit avec les RTX 3090 qui utilisaient pour la première fois des puces VRAM sur le dos du PCB pour atteindre les 24 Go.
Enfin, finissons avec l’élément qui va directement dépendre de votre matériel et de la charge à refroidir, le radiateur (et les ventilateurs associés). Il en existe une multitude que ce soit en taille, en matériaux et en épaisseur. Ce qu’il faut retenir c’est que, en moyenne, on peut dissiper 100W par radiateur de 120 mm couplé à un ventilateur. Il suffit donc de multiplier ce modèle unitaire à la charge en Watts que vous avez besoin de dissiper. Prenons l’exemple de la RTX 4090 qui possède un TDP de 450W, vous aurez besoin d’un équivalent minimal de 5 x 120 mm en dimension de radiateur slims soit, par exemple, un radiateur 360 mm en plus d’un de 240 mm. Dans la réalité, les constructeurs arrivent à dissiper ces 450W via des radiateurs étant un plus épais que les slims et arrivent donc à le contenir dans un ventirad en 360 mm. Cette estimation s’entend pour un radiateur de type slim, nous serons sur des valeurs plus élevées sur des radiateurs plus épais (jusqu’à 180W par 120 mm pour un Monsta).
Tout cela reste théorique puisque cela dépend également de la pression statique des ventilateurs, de l’épaisseur des radiateurs ou encore du fait que l’on fasse un push-pull ou un simple push. Chaque boucle reste unique aussi bien par sa composition que de par la charge qu’elle devra dissiper. Dans cette boucle on peut rajouter autant d’éléments que voulu comme un waterblock pour CPU ou pour les RAM. Il faudra simplement dimensionner le reste des pièces en conséquence.
En conclusion, une boucle de watercooling est bien plus efficace pour dissiper la chaleur émise par nos composants qu’un simple ventirad. Par contre la complexité est bien grande tout comme le prix et la difficulté à la mettre en œuvre pour le commun des utilisateurs. Une erreur de montage peut être synonyme de composants détruits que ce soit par une faute dans le montage d’un waterblock comme de la présence d’une fuite dans le circuit. Il ne faut pas hésiter à se faire conseiller et accompagner par des professionnels ou des monteurs confirmés comme nous pouvons avoir ici à la Cuisine du Hardware !
2 – L’ All In One, le watercooling simple et prêt à utiliser
Existant déjà depuis plus de 10 ans, le watercooling de type All in One (AiO) s’est beaucoup démocratisé de nos jours de par son efficacité et son coût plus abordable que les boucles customs et également de par le besoin de refroidir du matériel dégageant de plus en plus de chaleur. Nous le trouvons désormais aussi bien sur des CPU que sur des cartes graphiques.
Le grand avantage de ce système est la facilité d’installation et le fait qu’il n’y a absolument aucun entretien à prévoir concernant le liquide. Une fois le système en place, il suffit de dépoussiérer le radiateur et le ventilateur régulièrement et cela suffit. Le prix est aussi un argument de choix puisque bien plus abordable que l’acquisition d’une boucle custom et avec moins de prise de tête sur la mise en œuvre. Les marques redoublent désormais de créativité pour rendre les AiO « sexy » avec des fonctionnalités parfois farfelues comme des écrans LED permettant d’afficher des images ou simplement du RGB en pagaille.
Comme évoqué précédemment, les GPU se dotent désormais de systèmes AiO, par exemple les gammes Strix LC de chez ASUS que nous avons eu il y a quelque temps à la Cuisine. Chaque constructeur y va de son modèle dédié haut de gamme permettant de montrer sa maîtrise et son savoir-faire.
Pour conclure cette partie sur les refroidissements par eau, il va sans dire que nous avons à peine effleuré le sujet tant les possibilités et les spécificités de chaque composant de boucle sont uniques. Cependant, ce qui est à retenir, c’est que les performances fournies par un refroidissement par eau, que ce soit AiO ou custom, sont bien plus importantes que par un simple radiateur et ventilateur. De plus, les machines actuelles ayant une propension à une grosse consommation d’énergie, cela se traduit obligatoirement par des calories à évacuer et il ne fait aucun doute que les ingénieurs et fabricants de watercooling ont encore de beaux jours devant eux. Ces avantages sont à mettre en balance avec le prix bien plus important qu’un simple ventirad, la difficulté de mise en œuvre pour un utilisateur lambda (sauf pour les AiO) et l’entretien plus poussé qui est exigé.
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