SMOL 4.2L - Vattenkyld workstation med RTX 3070 och 5900X

Det här har varit en lång konstruktionsprocess, började fila på den här för några år sedan men blev aldrig klar till att påbörja den. Det har inneburit ett par fördelar, många nya SFF-vänliga delar har släppts nyligen och genom att inte gå allt för snabbt framåt har jag med tiden fått en mindre och mindre konstruktion. Jag började någonstans vid 9 liter och slutade nu vid 4.2L.

Främst ska datorn användas för arbete, vilket innebär tyngre simulationer, renderingar och multitasking. Lite spel blir det förhoppningsvis då och då, isåfall är jag säker på att 3070 räcker till utan problem.

För att få detta att funka behöver jag först komma underfund en del temperaturrelaterade bekymmer.
Jag har i någon mån utgått från att de flesta överskattar mängden kylning som krävs vid vattenkylning. Det finns bra anledningar att göra detta, större radiatorer kostar inte jättemycket mer och fler fläktar håller också ofta nere ljudnivån om de placeras korrekt. Samtidigt visade LTT i en video att det är möjligt att kyla en 3090 med en 120mm radiator, om än inte helt tillfredställande. Han fick då upp den i 66 grader med full turbo.

En 3090 ligger på runt 350W. En 3070 har ett snitt på runt 200W. Det bör lämna rum för en high-end CPU. Då ITX var det enda valet utgick jag från den storleken i mina iterationer.

Jag uteslöt först vattenkylning då det kräver en hel del extra komponenter som tar plats. Men luftkylarna blir knappast tunnare nu för tiden och det dröjer nog tills vi får se en 3070-mini från Gigabyte (som brukar göra mini-modeller) eller annat företag. Därför gick jag åter på tanken att köra vatten. Optimalt vore att ha en radiator som inte var större än moderkortet. En 140mm radiator borde vara en bra storlek.

För vattenkylning finns det nästan bara ett alternativ när det kommer till 3000-serien i mitt fall, och det är 3070 FE. Alla andra modeller har stor PCB som sträcker sig utanför moderkortsstorleken. Jag vill hålla så mycket som möjligt inom moderkortets storlek. Att hitta en 3070 FE var svårt nog, men att hitta ett block var än svårare då de inte existerar några alls. Detta innebär att jag lär behöva göra ett eget block.

Specifikationer:
- X570 Gigabyte
- 5900X
- 3070 FE
- 64 GB, 3600MHz RAM
- 500-700W Flex ATX - PSU
- CPU block/Pump/res combo
- slim fan, NF 12x15.
- En 140mm radiator.

Att göra:
Beställa komponenter
Testa olika slangstorlekar, 10mm innerdiameter och 6mm innerdiameter.
Radiator och fläkttest
Få tag på en 3070
Konstruera block för 3070

Tar tacksamt emot input, om ni har tankar eller idéer! 4.2 liter kan vara på gränsen, men jag behöver ett svårt mål för att driva lite inovativt tänkande.

Lite prylar lämnade vid dörren såhär i Covid-tider!

Först men inte minst (faktiskt störst i det här bygget) Gigabyte X570 I Aorus Pro WiFi.

Fick tag på min 5900X tillslut, några veckor tidigare än förväntat vilket var schysst. Snabbt och enkelt av Inet.

Monterat och klart!

En Corsair XR5 140 Hydro Series radiator är förhoppningsvis allt jag behöver.
På bilden nedan ligger den mot CPU-blocket, jag hoppas en millimeters mellanrum är tillräckligt för luftflödet, något jag får testa senare.

Äntligen kom 3070FEn hem också!

Har dock lite delade tankar om att behöva plocka bort den här kylaren....

Som ser fantastisk ut...

Mina Corsairstickor kom med, 64GB ska nog räcka ett par år framöver.

Nästa uppdatering blir det lite tester med vattenkylning och prestanda!

Innan jag är redo att plocka ner GPUn vill jag testa lite temperaturer och flöden. Den här pumpen är otroligt klen, men jag har inte sett något annat som får plats så det blir trial and error när det kommer till temperaturertesterna.

Pump/blockkombon är en Alphacool Eisbaer LT,

För att spara lite utrymme valde jag en Noctua NF-A12x15, den kan försänkas i radiatorn och därmed bara sticka ut 10 mm.

Som går att se på bilden nedan ger detta en förbättring på 0.55 liter i chassistorlek.

Jag har gjort några mätningar som utgångspunkt med Cinebench R23 med en vanlig BeQuiet CPU-kylare. CPUn låg på 74 grader och med en energiförbrukning på 115W. Genom AMD master lyckades jag dra ner förbrukningen till 94W och en temperatur på 65 grader utan att förlora någon prestanda.

Efter detta kände jag mig redo för vattenkylningen och inledde med att använda 16/10 slang. Flödet är hemskt, inte ens tillräckligt för att driva en flödesmätare. Jag lät slangen pumpa ut vatten i ett glas och mätte det till 30L/h som mest. Detta spelar såklart mindre roll såvida temperaturerna är okej. Jag körde igång Cinebench och gjorde samma tester som innan. Vid stock-inställningar så fick jag jämförbara resultat med mina tidigare tester. Genom att undervolta och dra upp fläkthastigheten till en nivå som jag kände var okej för öronen fick jag ner temperaturen till 61 grader.

Jag undrar dock hur en mindre slangdiameter ändrar flödet. I teorin ska flödet minska med ungefär 85%, men jag har en teori om att det främst är andra komponenter i systemet som drar ner flödet. Att kunna använda 8/6 slang hade varit fördelaktigt då jag kunnat använda push-in fittings och därigenom förenkla monteringen. Jag ska testa detta i helgen. Nedan är en bild på slangstorleksskillnaden.

och här är en bild på push-in fittingen.

Till nästa uppdatering så ska jag ha testat den mindre slangstorleken, och förhoppningsvis ha lite designförslag för GPU-blocket.

Tack! Chassit kommer antagligen vara i 1.5mm aluminium. Tanken var 2mm aluminium, men det finns ingen anledning till det rent hållfasthetsmässigt, ger 25% mindre vikt på chassit, och det tar bort ca 0.1L av volymen

Tillverkningen lär ske genom vattenskärning, eller laser, därefter ett par bockar och anodisering eller pulverlackering. Hade en tanke på att ha lite träbeslag, men det blir inte i grunddesignen då jag vill få ner volymen så långt som möjligt.

Tack! Det kanske var en retorisk fråga hur jag ska få till allt, men tanken är att stacka så mycket som möjligt med GPU i botten och fläkt i toppen. Det enda som hamnar på sidan är PSUn. Är det något särskilt du tänker på?

Designen för chassit, GPU-blocket, och insidan gör jag själv. Har alltid velat sitta och skära ut ett chassi för hand, men jag är inte jättemycket för filandet och få till så många fläkthål så det ser snyggt ut, så där blir det antagligen vattenskärning och sen bocka det i en kantmaskin. GPU blocket kommer jag av uppenbara skäl inte sitta och göra för hand, utan det blir CNC-fräs på det.

Nu är slangarna utbytta till 8/6mm slang och push-in fittings. Allt ligger på skrivbordet för närvarande men det funkar bra för lite tester. Körde samma runda som för de tidigare testerna och det visar sig att den nya slangen presterar precis lika bra som 16/10mm slang, den enda skillnad jag kunde se var att fläkthastigheten låg 50 RPM högre (glömde tyvärr låsa fläkthastigheten inför testerna, då hade det antagligen ökat någon halv grad)

Som ni ser har jag kopplat på ett GPU-block för att simulera restriktionerna av det block jag konstruerar. Då jag designar GPU-blocket "low-restriction" så bör flödet bara bli bättre när jag byter.

Jag har också skruvat isär 3070-kortet, helt enastående hur liten de lyckats göra PCBn i förhållande till de prestandasiffror den trycker ut.

Jag har också mätt varje komponent individuellt för att se till att blocket sitter perfekt och inte slår i någonting. Det hjälper en hel del vid konstruktionen. Med en CAD-modell till hands kommer jag också kunna göra simulationer med flöde, temperatur och tryckfall i blocket. Nedan är en bild på hur jag tänker mig flödet gå. Antagligen kommer jag vilja ha mer utflöde (högerdelen) och då får jag fräsa upp till vänster om VRM-kondensatorerna med. Jag lär också försöka täcka så mycket som möjligt med kyl-pads eftersom jag inte kommer ha någon luft över blocket överhuvudtaget. Om ni har tankar kring blocket så dela gärna med er, denna del kommer vara avgörande för hur litet jag kan få chassit.

Till nästa gång har jag ett par simulationer och riktiga blockförslag att visa upp!

Tror H2O micro chassit på <3 liter hade en GPU/CPU kombo. Jag har funderat på det och det hade varit väldigt fördelaktigt givet att moderkortet inte varit så högt. Hade jag haft ett lägre MOBO och SO-DIMM (eller vad de nu kallas) som kunnat läggas ner så hade det sparat en hel del plats.

Jag har allt förutom verktygen, önskar jag haft en vattenskärare i studentlägenheten men det får inte riktigt plats haha. Jag kommer alltså ta med ritningarna och CAD-filerna till någon lokal firma som kan skära ut och bocka!

Blockdesignen är så gott som klar, jag körde några simuleringar i veckan för att se till att jag inte hade några punkter med stillastående vatten och ett bra flöde. Jag kommer 3D-printa ett testblock antagligen nästa vecka för att se att allt passar som det ska. Har haft fullt upp i både skola och jobb men nu tar jag ledigt för jul så då blir det förhoppningsvis mer tid för projektet. Jag har försökt mig på ett lågmotståndsblock med droppdesign som är väldigt effektivt fluidmekaniskt för att få så högt flöde som möjligt utan för mycket virvlar. Det ger ett lägre tryckfall vilket är fördelaktigt för min förhållandevis svaga pump. På simulationen uppskattade jag VRAM till 30W, VRM till 20W och kärnan till 200W. Jag är inte säker på de förstnämnda siffrorna men då jag kunnat trycka ner GPUn till 160W så är det bra marginal. Att få ner CPUn från 105->80W är också bra för temperaturerna.

Nedan är mina bechmarks som visar toppkonsumptionen vid väggen i både stock och med sänkt spänning.

Slutligen har jag också fått hem min nya lilla PSU! Tester på ljudnivåer med olika fläktar kommer i veckan!