Dossier : les kits watercooling

Autrefois réservés aux systèmes informatiques imposant placés en milieu industriel, la technologie de refroidissement à eau, plus communément appelée watercooling est débarquée dans le monde des PC de bureau il y a quelques années déjà. Cette technologie était alors dédiée aux utilisateurs très exigeants qui expérimentaient « l'overclocking extrême ». L'emploi d'un système watercooling demandait en effet une excellente connaissance du milieu puisque les éléments nécessaires pour mettre au point un tel système étaient vendus séparément et n'étaient pas forcément compatibles / adaptés les uns avec les autres. De plus, ces différentes pièces étaient vendues à des prix particulièrement élevés.

Aujourd'hui la situation a changé et le watercooling tend désormais à se tourner vers le grand public avec l'arrivée de kits « tout compris et prêt à l'emploi » proposés par des fabricants connus comme GlobalWin, Thermaltake, Evercool ou Corsair. Nous avons donc profité de l'arrivée de ces nouveaux kits pour vous proposer ce dossier complet dédié au watercooling. Dossier dans lequel nous allons dans un premier temps exposer le principe et les objectifs de cette technologie, avant de passer au crible quelqu'uns des kits les plus représentatifs.

Des Processeurs de plus en plus puissants, mais qui chauffent de plus en plus ...

Depuis l'avènement de l'informatique, le processeur, toujours considéré comme la pièce maîtresse de nos chères machines, a beaucoup évolué. Les modèles et architectures se sont succédés en respectant la fameuse loi de Moore. Enoncée par le cofondateur d'Intel, elle stipule que le nombre de transistors contenus dans les processeurs double tous les 18 - 24 mois. La loi édictée par Gordon Moore suffit à elle seule à comprendre les problèmes « de chauffe » auxquels se heurtent actuellement les fabricants de processeurs. En effet, à l'époque que certains qualifient de « préhistoire de l'informatique » des processeurs à l'architecture simple tels que les 8088, 80286 ou encore les 80386 ne nécessitaient aucun système de refroidissement, la température de l'air ambiant suffisait à leur faire garder une température de fonctionnement correcte.

Le problème s'est toutefois complexifié avec l'arrivée de processeurs de plus en plus riches et de plus en plus puissants. C'est ainsi que les processeurs 80486 et autres Pentium ont été obligatoirement associés à des radiateurs. Ces blocs d'aluminium qui sont en contact direct avec le processeur permettent principalement de répartir la chaleur dégagée par les 80486 / Pentium sur une plus grande surface. Ces solutions de refroidissement passives et complètement silencieuses ont été rapidement agrémentées d'un ventilateur afin de dégager plus rapidement la chaleur emmagasinée dans le radiateur. Le lancement des processeurs récents, Athlon, Pentium 3, Pentium 4, a souvent été accompagné d'une modernisation du couple « radiateur / ventilateur ». Parmi ces évolutions on peut citer l'arrivée des inserts en cuivre dans les radiateurs pour améliorer la conductivité, la multiplication des ailettes du radiateur ou encore l'augmentation pure et simple de la vitesse de rotation des ventilateurs.

Ces innovations ont été nécessaires et sont vite devenues indispensables pour la bonne et raison que, contrairement à ce que peuvent faire croire certaines idées reçues, les nouvelles générations de processeurs chauffent davantage. Malgré une finesse de gravure toujours plus évoluée, l'intégration de fonctions de plus en plus complexes implique la multiplication des transistors. Ajoutons à cela une augmentation de la fréquence de fonctionnement de ces petites bêtes et vous comprendrez rapidement que les processeurs dissipent de plus en plus de chaleur. L'arrivée du nouveau processeur d'Intel connu sous le nom de code « Prescott » (ou Pentium 4E) en est un excellent exemple.

Le Prescott n'est qu'un Pentium 4 amélioré. Gravé en 0.09 micron, il dégage pourtant plus de chaleur que les Pentium 4 tels que nous les connaissons aujourd'hui et cela pour plusieurs raisons. Tout d'abord parce qu'Intel a profité de la sortie de ce nouveau processeur pour intégrer une série de nouvelles instructions. En outre, le fondeur va très rapidement atteindre avec le Prescott des fréquences de fonctionnement bien supérieures à celles des autres Pentium 4 (2.8, 3.0 et 3.2 GHz dans un premier temps, mais très vite 3.4 GHz et jusqu'à 4.0 GHz). Enfin, le Prescott intègre une mémoire cache deux fois plus importante que celle des « anciens » Pentium 4 (1024 Ko contre 512 Ko). Dès lors la température interne du Prescott est telle qu'Intel a dû mettre au point une nouvelle génération de ventilateur / radiateur très imposant (voir photo) pour garantir le bon fonctionnement de son nouveau processeur.

Face à cet exemple concret, on comprend facilement pourquoi les systèmes watercooling sont loin d'être des solutions de refroidissement farfelues pour les PC d'aujourd'hui et ceux de demain. Mais à propos de waterCooling, quels sont les avantages de ces systèmes et en quoi sont-ils plus efficaces que le classique couple radiateur / ventilateur ? C'est justement la question à laquelle nous allons répondre dans la prochaine partie de notre dossier !

L'eau, l'air et le feu ...

Si vous avez lu la première partie du dossier, vous aurez compris qu'il n'y a pas besoin d'être devin pour comprendre que ce qui change radicalement entre les systèmes aircooling (radiateur / ventilateur) et watercooling (refroidissement à eau) est l'élément utilisé pour évacuer la chaleur qui se dégage de nos Processeurs. D'un côté nous avons l'air et de l'autre nous avons un système hybride à base d'eau et d'air. Ces fluides et ces éléments sont plus communément appelés dans le jargon « caloporteur » ou « caloriporteur ». Les différences entre les deux systèmes (aircooling et watercooling) ne se situent bien entendu pas seulement au niveau de leurs caloporteurs mais aussi et surtout au niveau de leur principe de fonctionnement. Nous allons donc revenir en détails sur les façons dont un système aircooling et un système watercooling procèdent pour évacuer les températures caniculaires de nos chers processeurs.

L'aircooling

Comme souvent, un schéma est généralement plus simple et plus parlant qu'un long discour. C'est donc sur le schéma suivant que nous allons nous appuyer pour présenter le principe de fonctionnement de la technologie dite de « aircooling ».



1. Le processeur en fonctionnement dégage de la chaleur
2. La chaleur dégagée par le processeur est directement emmagasinée dans le radiateur qui est en contact immédiat avec le processeur
3. Le ventilateur dégage la chaleur emmagasinée dans le radiateur vers l'extérieur ou plutôt à l'intérieur du boîtier.
4. L'air chaud expulsé se retrouve dans le boîtier et il est en partie seulement évacué par un éventuel ventilateur placé dans le boîtier dirigé vers l'extérieur.

Le watercooling

Nous avons décidé d'utiliser un schéma similaire à celui employé pour l'aircooling pour vous expliquer le principe de fonctionnement d'un système watercooling.



1. Comme on peut le voir sur le schéma, le processeur est cette fois directement en contact avec un échangeur. Cet élément emmagasine la chaleur du processeur qui est évacuée à l'aide de l'eau qui arrive dans le circuit.

2. L'eau chauffée est ensuite dirigée à l'aide de tubes vers un dissipateur généralement composé d'un radiateur et d'un ventilateur (silencieux) qui est placé à l'extérieur du boîtier pour une meilleure efficacité.

3. L'eau arrive au niveau du dissipateur qui se charge de faire baisser la température du liquide.

4. L'eau ainsi refroidie est conduite à l'aide des tubes vers le réinjecteur.

5. L'eau arrive dans le réinjecteur / recycleur qui prend généralement la forme d'une pompe similaire à celle que l'on peut trouver dans les aquariums. Cette pompe permet de réinjecter l'eau vers l'échangeur.

6. L'eau refroidie parcourt le tube pour se retrouver une nouvelle fois vers l'échangeur.

Comme vous l'aurez compris, le principe du watercooling repose donc sur un circuit fermé et surtout parfaitement hermétique. Les tubes employés sont d'une très grande solidité et ne craignent pas les hautes températures, aucun phénomène d'évaporation et encore moins de condensation n'est à craindre avec ce genre de système tant que le circuit reste fermé et hermétique.

Enfin pour bien comprendre l'intérêt qu'il y a d'employer de l'eau comme caloporteur, il est important de préciser que ce fluide est reconnu pour être 30 fois plus efficace que l'air pour « transporter » la chaleur. Maintenant que notre partie théorique s'achève nous allons à présent, si j'ose dire, mettre les mains dans le cambouis en détaillant et en comparant les différents kits watercooling du commerce qui s'offrent à nous en ce début d'année 2004.

Comparatif des kits WaterCooling : tous à la flotte !

Pour notre comparatif nous avons sélectionné 2 kits particulièrement populaires actuellement, le Silent Stream de chez GlobalWin et l'HydroCool 200 eX de Corsair. Les Aquarius II et Aquarius III signés Thermaltake pourraient prochainement être ajoutés, quand le distributeur de la marque daignera nous envoyer les kits en question. Nous allons commencer ce comparatif par exposer chaque modèle en détails, en livrant nos impressions sur la facilité du montage et la composition du kit, nous exposerons et comparerons ensuite les performances que nous avons relevées en pratique pour chaque modèle. Commençons si vous le voulez bien par nous pencher sur le Silent Stream de GlobalWin.

GlobalWin Silent Stream

GlobalWin est une marque connue dans le monde du refroidissement pour PC. Depuis l'époque des Pentium II, elle propose des ventirads imposants, plus ou moins efficaces (mais aussi très bruyants) pour nos chers Processeurs. La marque qui a fait du refroidissement son cheval de bataille pouvait difficilement passer à côté de la démocratisation du Watercooling. C'est donc en toute logique que GlobalWin nous livre ici son premier kit WaterCooling joliment baptisé « Silent Stream ».

Le kit est présenté dans une boîte relativement modeste en comparaison des kits concurrents et à l'intérieur de celle-ci on ne trouve que le strict minimum. L'échangeur fait également office de pompe et il offre un débit de l'ordre de 32 litres par heure tout en produisant quelques 17 dB en fonctionnement. Le radiateur / ventilateur est un modèle 8 cm qui tourne à 3000 tours/minute pour une nuisance sonore de l'ordre de 29 dB. Enfin, on trouve un ensemble de trois tuyaux, une équerre PCI, quelques vis, une seringue, un système de fixation Pentium 4 / Athlon XP, un carré de pâte thermique et une notice d'explications en anglais / chinois.

L'installation se fait plus ou moins facilement, malgré le fait que le manuel ne soit pas très explicite et ce pour plusieurs raisons. Tout d'abord la version papier fournie n'est pas proposée en français, mais seulement en chinois et en anglais. Pour profiter de la version française il faudra imprimer le fichier PDF fourni sur CD avec le kit. Ensuite on peut reprocher à GlobalWin d'illustrer ce manuel d'explication de photos minuscules, qui ne sont pas forcément très parlantes. Dommage, les photos permettent souvent de comprendre plus rapidement et plus facilement, surtout quand le manuel n'est pas en français d'office.



Pour installer correctement le GlobalWin Silent Stream une dizaine de minutes suffit une fois qu'on a saisi le principe. Pour effectuer une installation sans risque, il est plus que conseillé d'installer le kit à l'extérieur de sa tour. La première phase de l'installation consiste à installer l'équerre PCI et à faire passer les deux tuyaux qui relient la pompe / waterblock et qui vont vers le radiateur/ventilateur placé à l'extérieur. Il faut ensuite fixer ce ventirad à l'arrière de la tour à l'aide d'un système de vis et de boulons fourni.

Dans un deuxième temps on allume le système (pensez à vérifier avant que votre processeur est déjà bien refroidi par un ventirad ou ôtez directement le processeur de votre carte mère) et on remplie progressivement avec de l'eau distillée de préférence, l'ensemble de la tuyauterie si j'ose dire. Il faut bien veiller à ce que le système soit complètement rempli pour qu'il fonctionne correctement. Le « remplissage » est désormais très facilité grâce à la nouvelle version du SilentStream qui est à présent vendue dans le commerce et qui propose un long tuyau qui permet d'effectuer cette opération avec une plus grande sérénité. Auparavant il était nécessaire de se pencher, avec une seringue remplie d'eau, à côté du waterblock pour remplir le système via un tube stylo (voir photo ci-dessous) qui faisait partie de ce même bloc. Ce nouveau système de remplissage vous permettra également de vider et de remplir à nouveau le système avec une plus grande simplicité.



Lors de l'installation, il faut également penser à vérifier le bon fonctionnement de la pompe / waterblock et à ce propos nous nous sommes heurter à un problème qui n'était guère évoqué dans la notice. En branchant la pompe sur un connecteur fan classique de notre carte mère, la pompe ne fonctionnait pas à plein régime et par conséquent l'eau avait du mal à circuler dans l'ensemble du système. Résultat, en l'espace de quelques minutes notre processeur a atteint une température record. Nous avons résolut le problème en utilisant l'adaptateur (fourni) pour brancher la pompe directement sur une prise Molex 12V.

Corsair HydroCool 200 eX

Corsair est reconnu pour ses barrettes mémoires peu ordinaires, qui affichent des spécifications et des systèmes de refroidissement robustes, qui sont surtout destinées aux amoureux de l'overclocking et des performances. C'est donc sans grosse surprise, que le fabricant s'intéresse aujourd'hui au Watercooling, autre domaine de prédilection pour les overclockers, avec son HydroCool 200.

Dès l'ouverture de la boîte assez imposante, on remarque que nous sommes en présence d'un kit haut de gamme. On trouve à l'intérieur de celle-ci, un waterblock cuivre lissé et protégé dans un chiffon blanc, un ensemble de tuyaux transparents, une seringue de pâte thermique de bonne qualité, une équerre / carte au format PCI, des petit robinets en plastiques à auto-obturation, des colliers en plastique, une bouteille de liquide spécial de couleur verte et une unité complète avec affichage numérique. Le tout est accompagné d'un guide d'installation rapide et d'un CD qui contient la notice du kit en français sous la forme d'un fichier PDF.

L'unité livrée avec le Kit est la pièce principale qui intègre notamment la pompe capable de délivrer un débit de 300 litres / heure et qui dégage la chaleur emmagasinée à l'aide de deux ventilateurs de 15 cm placés de chaque de côté de l'appareil. Ce boîtier externe est directement relié à la carte au format PCI via un câble, cette même carte est reliée au connecteur « Power On » de la carte mère et au waterblock qui intègre une sonde. Grâce à cela, l'unité de l'HydroCool 200 peut afficher sur son écran numérique, présent en façade, la température du liquide qui circule dans le circuit. Il est également possible de définir deux températures d'alerte pour ce même liquide, la première alerte émet un signal sonore alors que la seconde coupe directement le système.



L'installation bien qu'un peu plus longue qu'avec le Silent Stream se déroule sans aniccroche et tout est parfaitement conçu. Un reproche tout de même : la carte PCI n'est pas parfaitement adaptée à tous les boîtiers et il ne nous a par exemple pas été possible de la mettre en place dans un boîtier Antec Sonata sans enlever au préalable les deux rondelles de caoutchouc fixés autour des deux trous ménagés pour laisser passer les tubes. Hormis cela, on apprécie la clarté du dépliant « installation rapide » mais on regrette que la notice complète ne soit pas fournie d'office au format papier. Il faudra donc, de préférence, l'imprimer avant de procéder à l'installation.



L'installation en elle-même se déroule en deux / trois phases qui commencent par l'installation du waterblock et de la carte PCI. Elles se poursuivent avec l'installation des robinets et se terminent lorsque l'on relie le tout à l'unité externe afin de procéder au remplissage avec de l'eau distillée associée au produit antibactérien fourni avec le kit. En tout et pour tout, comptez environ 10 - 15 minutes d'installation.

Place le doigt ici... Alors, chaud ou froid ?

L'objectif principal d'un kit watercooling est de refroidir correctement le cerveau de nos chers ordinateurs, à savoir le processeur. Nous allons donc à présent passer en revue les températures que nous avons relevées lors de l'évaluation de chaque kit. Mais avant d'exposer le moindre résultat voici la machine que nous avons utilisé pour effectuer nos tests (lors des tests, le boîtier était complètement fermé) :

- Carte mère Abit AN7 (nForce 2 Ultra 400)
- Processeur AMD Athlon XP 2400+ (fréquence d'origine 2 GHz)
- Mémoire 2 x 256 Mo PC3200
- Disque dur Hitachi 160 Go 8 Mo cache
- Carte graphique ATI Radeon 9800 Pro 128 Mo
- Carte son Audigy 2

Nous avons effectué nos tests avec le processeur à sa fréquence d'origine (2 GHz - tension de 1.65 V) et overclocké à 2.2 GHz (tension de 1.75 V). Le comparatif a été effectué avec un ventirad Volcano 9 qui utilisait une vitesse de rotation de 2400 tours / minute, puis de 4800 tours / minutes. Nous avons également évalué les deux modes offerts par l'HydrCool 200 : le mode classique et le mode Turbo. Voici sans plus tarder les températures que nous avons relevées :


Comme vous pouvez le voir, avec un ventilateur traditionnel la température de notre processeur monte assez rapidement dès qu'il s'agit d'overclocking (+7°C pour le passe de 2 [email protected] à 2.2 [email protected]). L'augmentation de la vitesse de rotation du ventilateur du Volcano 9 permet de palier en partie ce problème mais à 4800 tours / minute, la bête dégage pas moins de 48 dB ce qui est tout simplement insupportable.

Le SilentStream, qui conserve un niveau de nuisances sonores plutôt correct (plus ou moins 37 dB avec sa pompe et son ventilateur en fonction) fait mieux que notre Volcano 9 qui faisait un barouf insupportable à 4800 tours / minute. En effet, le kit de GlobalWin permet de gagner de 3 à 4°C par rapport au Volcano 9@4800 tours/minute, tout en conservant un niveau de bruit supportable.

Sans grande surprise, le modèle haut de gamme présenté par Corsair, l'HydroCool 200 offre les meilleurs résultats. Grâce à sa version eX que nous avons testée, l'HydroCool 200 ne dégage que 35 dB en fonctionnement ce qui correspond à un léger ronronnement à côté des Disques durs et autres ventilateur de boîtier. Malgré sa discrétion, l'HydroCool est en mesure de réduire la température de notre processeur overclocké à 2.2 [email protected] de 18°C par rapport au Volcano 9 (4800 tours/minute) et de 14°C par rapport au SilentStream. Autant dire que si les kits ne boxent pas dans la même catégorie en termes de prix, il en est de même en ce qui concerne les performances.

On regrette toutefois que le mode Turbo de l'HydroCool soit aussi inefficace. En effet, il ne permet de réduire la température que d'un degré dans tous les tests que nous avons fait, alors qu'il fait passer la nuisance sonore de 35 à 43 dB. En bref il vaut mieux, tout simplement, oublier ce mode inintéressant. Grâce à l'HydroCool et à notre carte mère Abit AN7 nous avons pu pousser le processeur 2400+ dans ses derniers retranchements et atteindre la fréquence de 2.43 GHz à l'aide d'un voltage de 1.936V, chose qu'il est impossible de faire avec le SilentStream et encore moins avec le Volcano 9. A cette fréquence, la température restait très raisonnable avec un petit 38°C, soit la température affichée par le SilentStream à 2 [email protected] !

Conclusion

Nous arrivons au terme de notre article et nous allons sans plus tarder donner notre verdict concernant les deux kits que nous avons pu tester. Le GlobalWin SilentStream est un bon produit, sans plus, pour se lancer dans le domaine du Watercooling. Si vous souhaitez profiter de performances légèrement supérieures à celle d'un ventirad avec une nuisance sonore acceptable, le SilentStream avec son petit prix (à partir de 82 euros) devrait vous satisfaire. Mais ne vous attendez pas à faire des overclocking de folie avec ce kit. Il ne faudra pas non plus s'attendre à trouver une notice très explicite avec ce kit, même si l'installation n'est pas bien compliquée.

Quant au Corsair HydroCool 200 Ex, nous l'avons simplement trouvé excellent. Il s'agit bien d'un kit à la fois complet, performant et facile à monter. Il offre plein de petits plus que même l'utilisateur lambda pourra trouver agréables : notice d'explication très claire, afficheur numérique, configuration d'alarme, possibilité de débrancher et de transporter le kit sans le vider grâce à ses robinets à auto-obturation...



Si vous voulez réellement vous lancer dans le Watercooling et dans l'overclocking à grande échelle, le Corsair HydroCool 200 Ex est une solution simple et efficace. Seules les oreilles très sensibles pourront regretter le ronronnement du kit mais cela ne devrait pas poser de problème à la majorité des utilisateurs, à condition de ne pas avoir l'oreille collé à l'unité. On peut toutefois regretter l'inefficacité du mode Turbo et l'impossibilité de pouvoir régler soit même la vitesse de rotation des ventilateurs. On peut également lui reprocher son prix un peu élevé : 220 euros, mais c'est le prix à payer pour profiter d'un kit performant et complet, exempt de toute grosse lacune qui pourra évoluer en même temps que votre machine puisque le kit est d'ores et déjà compatible Athlon XP, Athlon 64 (Socket 754, 940 et 939), Pentium 4 et Pentium 4E (Socket 478 seulement, on ignore si le kit pourra s'installer sur le Socket-T / Socket LGA775).