Le petit guide du Watercooling

Mise à jour de Juin 2020 :
L’article date de 2017 mais les fondamentaux restent les mêmes. Les liens en bas de l’article ont néanmoins été mis à jour car certains n’étaient plus fonctionnels.

Refroidir des composants de plus en plus puissants, dégageant ainsi de plus en plus de chaleur, est devenu un enjeu essentiel depuis plusieurs années, et pas que pour les fans d’overcloking. Mais derrière cette technique de refroidissement, un jargon précis est employé, et des situations différentes peuvent exister selon les usages. Pour essayer d’apporter mon humble pierre à l’édifice, j’ai décidé de rédiger de guide qui se veut exhaustif pour que des personnes n’ayant jamais osé franchir le cap puisse tout comprendre à la fin de cette lecture, et ainsi repartir avec une meilleure appréhension. Quant aux connaisseu·rs·ses, peut-être qu’ils/elles trouveront des éléments qui leur étaient inconnus. Le watercooling, c’est quoi ? C’est pour qui ? Comment on fait ? Installez-vous, on commence tout de suite !

Le Watercooling, qu’est-ce que c’est ?

Comme je l’ai dit, il faut refroidir les composants qui chauffent le plus dans votre PC. Votre processeur (CPU) et votre carte graphique (GPU, MOSFETs, et puces mémoire). Par défaut, c’est l’aircooling qui est présent dans la quasi totalité des tours de PC. Cette technique bien rodée consiste à distribuer la chaleur émise par un composant dans un radiateur constitué d’une multitude d’ailettes, auquel on ajoute un ventilateur pour dissiper la chaleur accumulée. Cette technique est assez proche de ce que vous pouvez voir sur le radiateur d’une voiture, par exemple. Mais depuis quelques temps déjà, les constructeurs tentent de démocratiser le watercooling en proposant des kits prêt-à-l’emploi, pas plus difficile à installer qu’un aircooling.

Le Watercooling consiste en gros à dissiper la chaleur via un système de refroidissement liquide. Concrètement, un waterblock est fixé sur le composant à refroidir (CPU, GPU, ou carte graphique entière), dans lequel circule du liquide. Du liquide « frais » arrive dans le waterblock pour refroidir le composant, puis se réchauffe à cause de la chaleur émise par ce dernier, pour ensuite circuler jusqu’à un ventirad (et oui) afin d’être rafraîchit. Et hop, on recommence la boucle. Mais puisqu’il joli dessin vaut mieux que des mots, admirez mes talents :

Ne vous y trompez pas, il y a bel et bien un ordre optimal pour optimiser la durée de l’ensemble des pièces. Nous reviendrons en détails sur les différents éléments qui composent cette boucle juste après. Là-encore, cette méthode de refroidissement est aussi utilisée dans l’automobile (ça ne vous dit rien le « liquide de refroidissement » ?). Bien sûr, il s’agit d’une boucle qu’on appelle « personnalisée », pour laquelle on achète et installe chaque pièce séparément, mais le watercooling peut aussi se présenter de manière plus simple : un radiateur/ventilateur relié à un waterblock/pompe par deux tuyaux ; on parle alors ici de Kit AIO, pour Kit All-In-One (car le kit une seule pièce prête à l’emploi, constituée de plusieurs éléments distincts).

Les différents éléments d’un Watercooling

Que le watercooling soit personnalisé ou un kit AIO, tous ces éléments sont présents (à l’exception du réservoir) d’une manière ou une autre.

La pompe

C’est par là que tout commence. Comme on le voit dans le schéma, elle est à l’origine du circuit. C’est elle qui est chargée d’envoyer l’eau du réservoir (placé AVANT elle) vers le/les waterblocks. Plus le circuit sera long, plus il faudra une pompe puissante pour maintenir un flux des plus constants. Dans les kits AIO, la pompe est incorporée au waterblock.

Le waterblock

Ce bloc se fixe sur le composant à refroidir, ou sur la carte graphique toute entière, et reçoit du liquide frais envoyé par la pompe. Il peut être en cuivre ou en nickel. Il est conçu de telle manière que ce liquide circule à des endroits stratégiques pour assurer le transport de la chaleur émise par le composant que l’on souhaite refroidir. Ensuite, ce liquide réchauffé ressort et part vers l’élément suivant : le ventirad. Dans les kits AIO, le waterblock est incorporée à la pompe.

Le ventirad

C’est le combo Ventilateur / Radiateur. En réalité, certains watercooling se contente d’un grand (très grand) radiateur, sans ventilateur, pour refroidir le liquide reçu. Mais dans l’immense majorité des cas, les ventilateurs sont présents. Le but du ventirad est de recevoir le liquide chaud, pour le faire circuler dans le radiateur sur lequel sont positionnés des ventilateurs chargés de dissiper la chaleur ainsi répartie.

Le réservoir

Comme sont nom l’indique, il accueille du liquide de refroidissement. Dans ce réservoir, le liquide est frais car refroidit par le ventilateur. Certains disent que le réservoir n’est pas indispensable et que son réel intérêt est de servir d’airtrap, c’est à dire de piège à bulles d’air. En effet, de l’air dans le circuit réduit les performances de refroidissement. Preuve en est qu’il n’est probablement pas indispensable : il n’y a pas de réservoir dans les kits AIO. Le réservoir doit en tout cas être placé AVANT la pompe.

Le liquide de refroidissement

Vous lirez probablement beaucoup de choses sur le liquide de refroidissement. Notamment qu’il faut du liquide non-conductible en électricité, qu’il faut ajouter des additifs pour améliorer les performances ou éviter la corrosion etc. En réalité, sachez que la réponse est bien plus simple : quel est le meilleur liquide de refroidissement que vous pourrez trouver ? De l’eau déminéralisée. Un liquide finira par être conductible au contact du waterblock, donc ne croyez pas à cet argument marketing (même si l’eau déminéralisée n’est pas conductible de base). En revanche, il est très probable que certains additifs puissent avoir un effet parfois non négligeable sur les performances de refroidissement (meilleures températures obtenues, ou meilleure fluidité du liquide), ou sur l’hygiène de votre circuit (éviter le développement d’algues ou de micro-organismes par exemple) ; vous trouverez de nombreux tests allant dans ce sens sur internet. Enfin, des témoignages assurent que certains additifs peuvent cependant laisser des tâches et des dépôts dans le circuit de refroidissement, le rendant ainsi plus compliqué à nettoyer. Dans tous les cas, si vous ne voulez pas vous prendre la tête, prenez un liquide prêt-à-l’emploi d’une marque qu’on vous aura recommandé, si vous faites votre boucle personnalisée.

Les tuyaux et éléments de fixations

Les tuyaux transparents ou opaques peuvent être souple ou rigide. Ils permettent, vous vous en doutez, d’acheminer le liquide à bon port ! Quant aux fixations, elles servent à assurer l’étanchéité du système.

Est-ce que le watercooling est indispensable ?

L’aircooling peut largement être suffisant pour la quasi totalité d’entre nous, si nous n’overclockons pas. Les constructeurs rivalisent d’ingéniosité pour proposer des ventirad de plus en plus performants, silencieux, robustes etc. Mais si à l’origine, le watercooling était destiné surtout aux overclockeu·rs·ses, il se démocratise de plus en plus. Et si vous n’overclockez pas, vous aurez dans tous les cas des températures plus basses qu’en aircooling.

L’intérêt ? Au-delà d’éviter de transformer votre tour en radiateur d’appoint (ce qui reste très intéressant en hiver), sachez qu’à performances égales, vous pourrez obtenir un plus grand silence. Mais l’intérêt majeur est, à mon humble avis, le fait de garder des composants à des températures relativement basses, qui permettra d’allonger leurs durée de vie. Il va de soit que de toute façon, les overclockeu·rs·ses auront très probablement besoin d’un refroidissement liquide.

D’autre part, il faut savoir que l’aircooling n’évacue pas efficacement la chaleur dans le boîtier, il se contente de la déplacer. L’air qui souffle sur les composants ou qui aspire l’air chaud du radiateur pour l’expulser reste dans le boîtier. Des ventilateurs de boîtiers sont eux, chargés d’amener de l’air frais à l’intérieur (via l’avant du boîtier généralement) et d’expulser l’air chaud (vers l’arrière ou le haut du boîtier, généralement). Le Watercooling, trouve ici son intérêt dans la mesure où, selon la configuration push ou pull (nous y reviendrons après), il va soit expulser tout l’air chaud émis par les composants, soit aspirer de l’air frais pour refroidir le ventirad, quitte à ce que de l’air chaud se retrouve dans le boîtier (ce qui au final est légèrement moins gênant dans la mesure où cet air ne sera pas utilisé en air cooling, et qu’il peut être ré-évacué par un ventilateur de boîtier).

Enfin, un autre argument qui joue en la faveur d’un watercooling est l’aspect qui se veut esthétique, même si ça reste à l’appréciation de chacun·e. Si vous êtes du genre à apprécier les configurations élégantes de l’intérieur, et que votre boîtier dispose d’une large baie vitrée (ou est tout simplement en extérieur), vous y trouverez un avantage certain. Et je ne parle pas du volume d’espace libéré à l’intérieur, par le retrait d’un ventirad CPU, qui améliorera au passage le flux d’air dans votre boîtier.

Avant de vous lancer

On connait les composants, on connait les avantages face à de l’aircooling, et vous êtes maintenant probablement décidé·e à en savoir davantage. Le Watercooling fonctionne comme une boucle fermée. Une pompe aspire du liquide frais en provenance du réservoir, et l’achemine dans le/les waterblocks pour enfin être refroidit dans le ventirad. C’est aussi simple que ça.

En réalité, que vous passiez par une boucle personnalisée (quand vous achetez vos composants vous-mêmes) ou que vous utilisiez un kit AIO, il y a quelques petites choses à savoir, donc certaines plus importantes que d’autres :

• Ne jamais mélanger des parties en cuivre avec des parties en aluminium. C’est quelque chose que peu de néophytes savent, mais vous ne DEVEZ PAS mettre des éléments en cuivre et d’autres en aluminium au sein de votre boucle de watercooling (waterblock, radiateur, fixations etc.). Même si c’est parfois contesté sur certains forums, cela a de grande chances de provoquer une corrosion et détruire littéralement vos waterblocks.
• Un composant = un radiateur de 120 ou 140 mm. C’est une règle informelle mais que beaucoup vous inciteront à suivre. Évidemment, si vous overclockez beaucoup, vous serez sûrement amené·e à doubler ces dimensions. Certaines personnes se battent également pour dire qu’un 240 ou 280 mm suffit pour CPU + GPU si vous n’overclockez pas.
• Le ventilateur est un élément extrêmement important. On le néglige souvent, en préférant aller sur un ventilateur silencieux, mais cet élément est extrêmement important pour le refroidissement. Si vous ne refroidissez pas suffisamment votre radiateur, le liquide restera plus chaud que la normale et sera moins efficace pour remplir sa mission. On y revient dans le prochaine paragraphe.
• Refroidir son CPU ? Son GPU ? Les deux ? En réalité ça dépendra surtout de vous. J’ai commencé le refroidissement liquide pour rafraîchir ma GTX 780 qui grimpait jusqu’à 80° en aircooling en plein été. Depuis, j’ai une 1080 qui ne dépasse presque jamais les 65°. Aujourd’hui, je songe à faire une boucle personnalisée CPU+GPU mais je n’overclock pas vraiment (voire pas du tout), et ce watercooling me servirait donc simplement à garder mes composants au frais en faisant moins de bruit.

Le ventilateur : un élément important

Les ventilateurs qui refroidiront les radiateurs sont très importants. Il ne s’agit pas de mettre n’importe quel modèle : il faut bien choisir en fonction de la configuration de votre boucle, et de la performance recherchée. Dans un premier temps, le ou les ventilateurs peuvent se positionner de différentes manières :

• Push : Ils soufflent de l’air SUR le radiateur.
• Pull : Ils « aspirent » l’air qui émane du radiateur et le soufflent vers l’extérieur.
• Push Pull : On combine les deux méthode précédente : Un ventilateur pousse de l’air sur le radiateur, et le second aspire et rejette vers l’extérieur. Il s’agit de la méthode la plus efficace.

D’autre part, outre le positionnement du ventilateur, il reste à savoir s’il va aspirer de l’air frais de l’extérieur, ou se servir de l’air déjà contenue dans le boitier. On appelle ça : intake (on aspire l’air frais de l’extérieur) et exhaust (on expulse l’air contenu à l’intérieur du boitier). Parfois, vous n’aurez pas vraiment le choix (si vous faites du pull, le but étant d’évacuer l’air chaud, ce serait ridicule de faire circuler de l’air chaud à l’intérieur du boîtier), mais d’une manière générale, il existe une règle à respecter : on place en intake à l’avant et en bas du boitier, et on place en exhaust à l’arrière et en haut du boitier. Comme vous n’avez pas 36 endroits différents où placer les ventirads, en fonction de l’endroit où vous les installerez, veillez donc à bien respecter ces recommandations. Bien sûr, vous pouvez déroger à ces « règles » si vous voyez que les performances sont meilleures. Voici un petit schéma récapitulatif:

Le ventilateur est donc très important dans sa position, mais aussi et surtout dans ses caractéristiques techniques. Et à ce sujet, il y a au final que deux choses vraiment importantes à regarder : le flux d’air (air flow) et la pression statique (air pressure). Que se cache-t-il derrière ces termes barbares et en quoi sont-il importants ?

Le flux d’air, ou air flow, est une mesure qui s’exprime en mètres cube par heure (m3/H) ou en pied-cube par minute (CFM) si vous parlez en système impérial. Il s’agit tout simplement de la capacité qu’un ventilateur a pour faire circuler une certaine quantité d’air en une heure (ou en une minute). Plus ce chiffre est élevé, plus l’air brassé sera important. C’est idéal pour des ventilateurs qui ont pour but de faire circuler rapidement de l’air à l’intérieur d’un boîtier : on aspire de l’air frais de l’extérieur par l’avant ou le dessous du boitier (les ventilateurs sont donc positionné en intake, si vous avez bien suivis cet article), et on expulse l’air par le haut ou l’arrière à l’aide de ventilateurs positionnés en exhaust.

La pression statique, ou Static pressure s’exprime en millimètre de colonne d’eau (mm H2O). C’est assez barbare et c’est assez obscure dans l’explication physique de la mécanique des fluides, mais je vais tout de même m’y essayer. Je compte sur vous pour me corriger si je dis des bêtises : un ventilateur ayant une pression statique de 2 mm  H2O signifie que qu’il pousse l’équivalent d’un poids d’une colonne d’eau de 2 mm. Au delà, il n’est pas assez fort (fin de mon incertitude). Dans notre cas, retenez juste qu’en vulgarisant cela, cette unité représente la capacité qu’à un ventilateur à pousser de l’air à travers des obstacles. Et c’est ça qui est extrêmement important en watercooling : la capacité d’un ventilateur à pousser efficacement de l’air, sans perdre trop de force, à travers… le radiateur !

Récapitulons

Désormais, vous devriez y voir un peu plus clair dans cette histoire de watercooling. Mais résumons un peu l’article. Le watercooling n’est pas indispensable mais permet dispose d’un aspect esthétique qui pourra plaire, mais également d’assurer un refroidissement amélioré pour vos composants. Vous pouvez utiliser un kit AIO si vous ne voulez pas vous prendre la tête, ou faire votre propre boucle personnalisée si vous préférez quelque chose de plus précis, performant et adapté à vos envies/besoins. Ça coûtera plus cher et vous devrez acheter tous les composants part (pompe, réservoir, waterblock, ventirad, tuyaux, fixation, liquide etc.), en prenant soin de les assembler dans le bon ordre et d’avoir un ventirad suffisant en fonction du nombre de composants à refroidir que vous overclokez ou non.

Quel que soit votre choix, il faudra faire attention au positionnement de votre ventirad, et du sens des ventilateurs (intake ou exhaust). Il faudra aussi veiller à ce que ces derniers disposent d’une pression statique suffisamment élevée pour être efficace. 2 mm H2O est presque le minimum selon moi. Malheureusement, vous risquez d’y perdre en silence, mais ne vous inquiétez pas : vos ventilateurs n’ont pas besoin de tourner à plein régime constamment.

Quelques modèles de watercooling

NZXT (voir le site)

NZXT Propose des kits All In One (AIO) de plutôt bonne qualité. Le Kraken X41 fut mon premier watercooling pour ma carte graphique et il m’a permit de gagner plus de 15°, bien qu’étant un poil bruyant.

Corsair (voir les boucles personnalisées ou la partie sur les AIO)

Corsair est réputé pour sa série H, un AIO dont l’efficacité n’est plus à démontrer

Be Quiet! (voir le site) (Attention, Be Quiet! ne commercialise plus de watercooling)

Célèbre pour ses ventilateurs silencieux, Be Quiet! s’est récemment lancé dans le refroidissement liquide. Le résultat est honorable malgré des ventilateurs de base un peu faibles.

Fractal Design (voir le site)

Fractal Design a la particularité de propose des kits AIO classiques, mais également d’autres kits que vous pouvez modifier/agrandir. Une bonne idée pour doucement se diriger vers sa propre boucle personnalisée.

Thermaltake (voir les boucles personnalisées ou la partie sur les AIO)

Malgré un site internet horrible qui ne permet pas de le voir facilement, Thermaltake propose des éléments de watercooling pour réaliser sa propre boucle.

EKWB (voir le site)

Très connus, EK Waterblock propose eux aussi des éléments de watercooling pour faire ses propres boucles, mais également des kits prêt-à-l’emploi, et même des kits AIO. Le site propose également un configurateur pour constituer automatiquement un panier d’éléments à acheter en fonction de votre configuration.