Výzva: Bezhlučné PC s pasivní GTX 970 a přetaktovaným Skylakem ve 13 litrech

0

Výkonnější a tišší

Tichý, malý a výkonný počítač z našeho projektu jsme trochu překopali – nyní je ještě výkonnější a tišší. Až na jediný systémový ventilátor má všechno pasivní, bez mechanického pohybu, tedy bezhlučné.

Úkolem původní sestavy bylo hraničně se přiblížit ke třem výše zmíněným klíčovým vlastnostem za pomoci běžně dostupných komponent, které nevyžadovaly žádnou úpravu, respektive zásah do konstrukce. Tedy tak, aby mohla konfigurace jít případně do prodeje. V neposlední řadě měl být tento počítač inspirací pro výrobce hotových sestav. My jsme s ním ale v jistých ohledech naprosto spokojeni nebyli a protože jsme v hardwarovém magazínu, podrobili jsme ho ještě uživatelským vylepšením, jejichž úkolem je maximalizovat tichý chod i výkon.

Mnozí z vás se při ceně 34 000 Kč/1250 eur neztotožnili s použitím grafické karty GTX 960 vhodné spíše do podstatně levnějších počítačů. Ten náš byl ale dost atypický, nebral příliš ohled na poměr cena/výkon a cokoliv výkonnějšího by bylo zároveň hlučnější, tedy v rozporu se základními rysy, na kterých tento koncept zakládá.

Projekt: Tichý mini počítač s herným výkonom
Z dílny ExtraHardware: extrémně tichý mini-počítač s herním výkonem (projekt)

Skvělé chlazení Asusu – Strix  na každé kartě (i slabší GTX 950 je příliš dlouhá) přesahuje 17cm omezení jinak perfektní skříňky Raijintek Metis. Zkrácená GTX 970 Mini s DirectCU rozměrově vyhovuje, je ale hlučnější, hlavně v zátěži. Na druhé straně, 145W TDP u GTX 970 není natolik vysoké, aby bylo hned jasné, že je pokus o pasivní chlazení (samozřejmě s přiměřeným chladičem) nesmysl.

 

Karta od Asusu má však udávaný max. tepelný výkon o 20 W vyšší. S napětím směrem dolů nepohneme a úpravu BIOSu nám její poskytovatel neschválil – podle vzoru referenční verze ji tedy v případě potřeby bohužel nepřizpůsobíme. Pozitivem je, že nemá až tak daleko odRadeonu R9 Fury X a 175W Fury Nano, což umožní pěkné stanovení limitů pasivního chlazení. Zda aktuální třetí verze kdysi populárního chladiče Arctic Accelero v naší skříňce s přece jen slabší cirkulací vzduchu selže a nezvládne ani GTX 970, nebo bude mít ještě rezervu, je otázkou.

Asus GeForce GTX 970 DirectCU Mini Asus GeForce GTX 970 DirectCU Mini

Boj s grafickou kartou…

Chladiče třetích stran jsou již těžce na ústupu. To je ale v době dostatečně účinných nereferenčních modelů, kterými je vybavena drtivá většina karet, pochopitelné. Naší jednoznačnou volbou na výměnu DirectCU Mini bylo Accelero S3. Je z posledních, co mají velkou vyzařovací plochu a široké rozestupy mezi žebry, které jsou vodou na mlýn pro pasivní chlazení.

Grafické karty GTX 970 podpora Accelera S3 nezahrnuje. Ne však pro nekompatibilní montážní rozteč, ta je v pořádku. Hlavním důvodem je nevyřešené chlazení MOSFETu. Musíte si tak pomoci buď dokoupením nějakých pasivů zvlášť, nebo podomácku.

K úspěšnému výsledku stačí, když budete pracovat s tím, co nabízí příslušenství Accelera S3. Jednou z jeho předností je velký backplate s mohutným žebrováním (v případě malé GTX 970 jej na zamýšlený účel netřeba, bude stačit stock, co se dodává spolu s kartou). Pokud ho nevyužijete jinak, lépe, a nemáte po ruce žádný jiný materiál, můžete vše potřebné (na VRM i paměti) vysoustružit z něj. My jsme použili sadu Arctic VR Heatsink 3, v níž jsou pasivy na VRAM už pěkně připravené a nevyžadují žádnou úpravu.

Ježka na napájecí kaskádu bylo třeba pilkou zeštíhlit na 14 mm, aby se vešel do prostoru mezi fáze a kondenzátory. Jelikož jde o nejkritičtější část celého chlazení, platí, čím více „železa“, tím lépe. Vy ale určitě vymyslíte i účinnější pasiv s větším hřebenem.

Upravený chladič Accelero S3

…a prostorom všeobecně

Řezání se nevyhnul ani chladič GPU. Ten bylo nutné zkrátit zhruba na délku grafické karty. Za třetí heatpipe od základny jsme ho nůžkami na plech ustřihli tak, abychom neporušili spoje (obepínání) s teplovodivou trubičkou. Pak je ho třeba šetrně vyhnout o pár čísel nahoru, což je také jediný důvod, proč jsme do pasivu zasahovali. Aby se do skříňky vešel a s ničím nebyl v konfliktu, musí být zhruba zarovnán s končícím PCB grafické karty a zvednutý výrazně nad úroveň zdroje, aby nekolidoval s jeho konstrukcí a pak i kabeláží.

I přes tuto úpravu do druhé části pasivu se zkráceným žebrováním zasahuje hrubý svazek 24pinového konektoru. Proto jsme v kolizních místech několik lamel posunuli blíže k jádru. A aby toho nebylo málo, proti našim úpravám byl i síťový napájecí kabel s jeho konektorem, který také tlačil do rozměrného radiátoru. Závěrem jsme tedy ještě nějaké to žebro ohnuli a vytvořili cestičku i k nádrži elektrické energie.

Upravený chladič Accelero S3 Upravený chladič Accelero S3 s Asus GeForce GTX 970 DirectCU Mini

Výsledek, co si budeme povídat, nevypadá zrovna vábně, podstatné ale je, že funguje. Před zakrytováním bočnic jsme ještě, s ohledem na co nejefektivnější chlazení, pozastrkovali mohutnou kabeláž do každé spáry. Ať jsme se snažili sebevíc, hlavně na pravé, trochu vyduté bočnici, bylo vidět, že je uvnitř poněkud méně prostoru, než by bylo ideální.

Výzva: Bezhlučný PC s pasívnou GeForce GTX 970 a pretaktovaným Skylakom v 13 litroch
Výzva: Bezhlučné PC s pasivní GeForce GTX 970 a přetaktovaným Skylakem ve třinácti litrech

Nové komponenty a testování

Ve znamení Asusu a Enermaxu 

Zatímco původní sestava měla grafiku i základní desku od Gigabyte, tentokrát se v obou případech jedná o výrobek společnosti Asus. Grafická karta je jasná, zatím pouze Asus má takto kratičkou GTX 970, která se dá použít. U desky žádný větší význam nehledejte, zkrátka, druhou část projektu zastřešuje již Asus a v duchu další vyšperkování je Maximus VIII Impact nejlepší možnou volbou.

Absolutní špičkou je i zdroj střídající SST Nightjare – jde o 550W Enermax Digifanless. SilverStone o sobě dával vědět mírným pískáním cívek, Digifanless je tichý jako hrob, žádný lepší pro výkonný a bezhlučný počítač neseženete. Enermaxu taky vývoj trval celé roky.

Testování

Kromě teplot zjistitelných z interních senzorů v GPU a CPU je pro monitoring velmi důležitých hodnot z napájecí kaskády grafické karty mezi teplovodivou podložkou a tranzistorem umístěn jeden ze snímačů zkalibrovaného teploměru UNI-T UT325. Jeho druhé čidlo měří teplotu vzduchu ve skříni na výstupu, před rotorem Noctua NF-A12S ULN zregulovaným na 600 ot./min. Tento ventilátor je jediným a zároveň mimořádně významným aktivním prvkem počítače. Zrovna v tomto případě to nefunguje podobně jako u standardních skříněk, u kterých když se odstaví systémový ventilátor, tak se nic tak hrozného neděje a teploty vzrostou pouze kosmeticky. Tento výpadek by měl dramatický dopad. Už i na změnu pracovních otáček (průtoku) reagují na chlazení nejnáročnější komponenty citlivě.

Výzva: Bezhlučný PC s pasívnou GeForce GTX 970 a pretaktovaným Skylakom v 13 litroch

Pro vyvinutí intenzivnějšího podtlaku pro efektivnější chlazení jsme páskou utěsnili všechny spáry na skříňce, včetně plexiskla a velké perforace na levé bočnici. Ta byla před oblepením, kterým jsme všechno pěkně utěsnili, překryta fólií.

Idle, GTA V a extrémní zátěž

Mimo zátěž je vše v pořádku, teplota vzduchu ve skříňce se nepřehoupne přes 35 stupňů, MOSFETy na grafické kartě se nezahřejí na více než 45 °C a ani nejžravejší součástky – GPU a CPU – nemají s chlazením nejmenší problém. Ten se bohužel dostaví v momentě využití grafického čipu na sto procent. Znovu jsme výkon a provozní teploty sestavy testovali ve hře GTA V, za kterou vděčíme společnosti Cenega

 

Herní výkon je perfektní, citelně vyšší než v případě použití GTX 960, která byla v první sestavě. Díky dvojnásobné videopaměti se 4 GB bylo možné nastavit zcela nejvyšší detaily, až na hranici možností VRAM, kam nás „pouze“ 2GB kapacita nepustila. Grafický vizuál i plynulost jsou opravdu působivé, snímková frekvence se v průměru pohybuje kolem 50 obrázků za sekundu a ani v nejnáročnějších scénách nespadne pod 40 fps.

Grand Theft Auto V
Grand Theft Auto V

Krásné hraní ale nemá dlouhého trvání, po zhruba čtyřech minutách se teploty GPU vyšplhají na 90 °C, kde se karta v rámci snahy snížit příliš vysoké teploty sama podtaktuje a výkon o poznání klesne. Ještě horší je, když dosáhne 95 °C, v tom momentě je výkonnostní pokles již rapidní a snímková frekvence se propadá i pod 20 fps. Nejvyšší teplotou MOSFETu bylo 81 °C, což je ještě akceptovatelná hodnota, ale také by se po nějakém čase pravděpodobně dostala přes kritickou hranici. Chladit OC verzi GTX 970 pasivně, bez řádné cirkulace vzduchu, se ve vysoké zátěži neukázalo jako dobrý nápad. 

MSI Afterburner: GeForce GTX 970 s Accelero S3 v GTA V
MSI Afterburner: GeForce GTX 970 s pasívnym chladičom Arctic Accelero S3 v GTA V

To Zalman FX70 (nejlepší pasivní chladič současnosti) se systémovým ventilátorem v patách měl ještě slušnou rezervu. Teploty na jádrech kolem 60 stupňů nejsou špatným výsledkem a podněcují k přetaktování. Pokud nepůjdete s napětím na krev a zvolíte nějaký rozumný kompromis mezi výkonem a příkonem, například s nastavením frekvence na 4,5 GHz při napětí řekněme 1,375 V, stále se vejdete do rozumných teplot.

Mise neúspěšná, ale…

Pasivně to nejde…

Závěrem musíme uznat, že druhá část projektu nevyšla úplně podle představ a výkonnostní limity Accelera S3 již bereme trochu vážněji. Pro bezventilátorový chod je stanoveno max. TDP 135 W.

Chladícímu potenciálu nepřidala ani jeho poloha pod neprodyšným stropem, na který byl jediný systémový ventilátor krátký. Teplo vyprodukované grafickou kartou nemělo kam efektivně unikat, o čemž svědčí i teploty plechů v horní části skříňky přesahující 40 °C, což je vzhledem k tomu, že jejich zahřívacím médiem je pouze vzduch, vysoká hodnota. Při pořádném chlazení nemají plechy daleko od pokojové teploty, která byla v našem případě zhruba 21 stupňů Celsia.

Výzva: Bezhlučný PC s pasívnou GeForce GTX 970 a pretaktovaným Skylakom v 13 litroch

 

…a bez stropní perforace ani s ventilátorom

Nedalo nám to a zaplnili jsme i poslední prostor, co ve skříni zůstal a běžně slouží k montáži 3,5″ disku. Na pasiv Arcticu jsme položili 120mm ventilátor s úmyslem rozproudit kumulující se teplo.

Arctic Accelero S3 zvrchu prefukované ventilátorom BeQuiet! Pure Wings 2
Arctic Accelero S3 shora profukované ventilátorem BeQuiet! Pure Wings 2

Výsledek ale situaci nevyřešil. Malinko to pomohlo, ale přesto se GPU teplotně vyšplhá nad 90 °C i při vyšších otáčkách a s nimi celý koncept tohoto počítače ztrácí smysl. Zkrátka, před rotorem chybí alespoň nějaký přísun čerstvého vzduchu. To je obecně jeden z neduhů použité skříňky.

Teploty MOSFETu jsou překvapivě vždy v pořádku. Většinou totiž právě s nimi bývá problém a zahřívají se více než čip.

Finální sestava je tak, jak je, sice nepoužitelná, s tím se tak nějak dopředu i počítalo. Její přínosem mělo být položení hranic, které jsou, troufám si tvrdit, podstatně dál, než si myslíte. Tedy pokud komponenty uložíte do skříňky s dobrým navrhem chlazení. Mnoho čtenářů asi zamrzí, že strop Raijinteku Metis zůstal neprovrtaný – skříňku ale bohužel musím vrátit v původním stavu. Přesto můžeme s jistotou tvrdit, že by chlazení grafické karty po této operaci bezpečně fungovalo.

Uvažovat o plně pasivním režimu GTX 970 se příliš nevyplatí. Když stáhnete rychlost systémového výstupu na cca 450 ot./min a stejný použijete na pasiv Accelera, výsledná hlučnost nebude vyšší než pouze s jednou stodvacítkou na 600 otáčkách a chlazení grafiky bude výrazně lepší, nepřetaktovaný Skylake se Zalmanem FX70 má stejně rezervu a nižší otáčky za žebry mu neublíží.

 Za technickou podporu děkujeme obchodům
TipHardware a CeNiX

 Komponenty poskytly spoločnosti Asus, EnermaxKingston a Cenega.
Všem partnerům děkujeme!

 

 Fotografie použité v článku byly upraveny v editoru Zoner Photo Studio 18