Test Calyos Loop Heat Pipe : PC passif surpuissant, technologie spatiale

Loop Heat Pipe, refroidissement 100% passif

Avouons-le tout de suite : quand Calyos nous a proposé de tester leur solution de refroidissement entièrement passif, nous étions à la fois un peu sceptique et très curieux. Comment ne pas l’être devant la promesse de dissiper sans aucune pièce mobile, donc sans aucun ventilateur ni pompe de refroidissement liquide, la chaleur dégagée par une configuration très haut de gamme ?

Un monstre muet

Le constructeur, spécialisé dans les solutions de refroidissement, nous a donc fait parvenir un démonstrateur technique destiné à présenter leur solution sur des salons ou à d’hypothétiques clients. Afin de montrer tout le potentiel de ce système baptisé « Loop Heat Pipe », il fallait donc une configuration puissante… surpuissante :

• Carte mère MSI X99S SLI Plus
• Processeur Core i7-5820K
• Mémoire HyperX Predator DDR4 (16 Go)
• Carte Graphique PNY GeForce GTX 1080
• Alimentation Silverstone Nightjar 520W
• Deux SSD Samsung 850 EVO de 240 Go
• Boîtier Lian Li PC-O7S modifié

Pour l’anecdote, l’ensemble est arrivé dans un emballage « militaire », autrement dit une cantine vert kaki capitonnée de mousse sur deux étages, à l’intérieur de laquelle on trouve le démonstrateur technique avec son socle, un clavier et une souris sans fil ainsi qu’une manette Microsoft également sans fil. Le tout pèse plus de 50 kg (dont une trentaine environ rien que pour le PC) !

Le PC qui nous a été livré.

Loop Heat Pipe, une technologie spatiale

Inutile de vous le cacher plus longtemps : la technologie Loop Heat Pipe n’est pas nouvelle, elle est même utilisée dans des satellites pour refroidir les composants internes. Difficile en effet de faire confiance à des moteurs et ventilateurs (surtout en l’absence d’air…) pour fonctionner des années voire des décennies sans maintenance : il faut donc une technologie sans pièce mobile. C’est justement le cœur de métier d’Euro Heat Pipes, une société basée en Belgique et dont l’entreprise Calyos est dérivée.

Cette dernière se charge donc de commercialiser sur Terre cette technologie spatiale, que l’on retrouve du coup dans les stations de travail et serveurs (gamme Calytronics), mais également… dans certaines rames du métro parisien via sa gamme Calypower !

Comment ça marche ?

Principe de fonctionnement

Le Loop Heat Pipe est un système de refroidissement à changement de phase : une pompe capillaire se charge d’envoyer le fluide – quelques grammes de R245FA, ou pentafluoropropane pour les intimes, classé non-toxique – vers l’évaporateur placé juste sur la source de chaleur. Vaporisé, le fluide se dirige ensuite vers le tube de sortie pour aller vers le condenseur/radiateur, où il repasse en forme liquide, puis revient vers la pompe capillaire et l’évaporateur. La boucle est bouclée.

La prouesse technique réalisée par les ingénieurs de Calyos se situe au niveau de la conception de la pompe capillaire qui parvient, sans aucune pièce mécanique et sous la contrainte de la gravité (négligeable dans le cas des satellites), à déplacer le fluide dans le circuit.

Intégration du Loop Heat Pipe dans le PC

Les deux principales sources de chaleur du démonstrateur technique, à savoir le CPU et le GPU, bénéficient bien entendu de la technologie Loop Heat Pipe. En d’autres termes, le processeur et la carte graphique sont chacun de leur côté équipés de leur propre système pompe/évaporateur, reliés ensuite à l’unique et imposant radiateur placé au dos du boîtier.

Côté processeur :

Côté carte graphique :

De la mousse d’aluminium pour les « finitions »

Les plus attentifs auront probablement remarqué la mousse noire recouvrant certains des composants : il s’agit en réalité d’une mousse d’aluminium – rigide – qui permet de dissiper efficacement la chaleur dégagée par les puces de mémoire de la carte graphique, et les étages d’alimentation de la carte mère et de la carte graphique.

Températures : benchmarks synthétiques

Venons-en au cœur de notre sujet du jour : les performances du Loop Heat Pipe en matière de refroidissement. Nous avons voulu savoir comment s’en sortait le système de refroidissement mis au point par Calyos lorsque l’on poussait un peu les composants du démonstrateur technique. Dans un premier temps, nous avons utilisé une série de benchmarks classiques (les tests ont été réalisés avec une température ambiante de 25°C) :

Furmark

Au maximum de l’effort, le processeur atteint seulement 54°C, tandis que le GPU – le plus sollicité dans ce test – culmine à 60°C pour une fréquence maximale de 1645 MHz au tout début du test (pendant deux secondes…), puis oscille entre 1607 et 1620 MHz en moyenne. Un comportement normal pour la carte graphique, en phase de torture. Autant dire que tout le monde reste bien au frais.

Unigine Heaven

Le processeur ne dépasse jamais les 53°C dans ce test, tandis que le GPU monte à peine un peu plus haut, à 55°C. Côté fréquence, le chipset graphique tourne au maximum – de manière stable – à 1873 MHz, avec une petite pointe à 1885 MHz. Une petite prouesse : c’est mieux que la GeForce GTX 1080 Founders Edition !

Si le processeur est toujours bien au frais, avec une température maximale de 53°C, le GPU monte ici un peu plus haut, à 63°C au maximum. La fréquence maximale atteinte au cours de ce test est de 1873 MHz, mais on notre que la fréquence fluctue de manière un peu plus sensible.

Unigine Valley

CPU et GPU atteignent au maximum respectivement 55°C et 56°C, tandis que la fréquence GPU maximale est de 1873 MHz.

Si le processeur ne dépasse toujours pas les 55°C, le GPU est ici un peu plus sollicité puisqu’il atteint 63°C. Sa fréquence maximale atteint 1873 MHz, mais il reste la grande majorité du temps à une fréquence de 1860 MHz.

Avec les réglages les plus gourmands, Unigine Valley ne parvient pas à faire grimper le CPU au dessus de 56°C et le GPU au dessus de 67°C. Une nouvelle fois, la fréquence maximale du chipset graphique est de 1873 MHz, mais il reste la plupart du temps à une fréquence comprise entre 1835 MHz et 1860 MHz, ce qui témoigne encore d’un excellent système de refroidissement.

3D Mark Firestrike

Dans le test FireStrike classique, le processeur grimpe cette fois-ci un peu plus haut puisqu’il atteint 60°C. Ouf, on commençait à croire que la sonde interne était bloquée… Côté GPU, la température n’excède pas 62°C pour une fréquence maximale de 1885 MHz (mais qui fluctue généralement entre 1822 MHz et 1860 MHz).

Passons à la version Extreme de Firestrike : le processeur grimpe de 2°C de plus, à 62°C au maximum, tout comme le GPU qui culmine désormais à 64°C. Côté fréquences GPU, on atteint 1873 MHz dans le meilleur des cas, mais plus généralement entre 1759 MHz et 1860 MHz.

Enfin, le test Firestrike Ultra sollicite moins le CPU (60°C max seulement), mais plus le GPU (66°C au maximum). La fréquence de ce dernier varie entre 1721 MHz et 1827 MHz en moyenne, avec une pointe à 1873 MHz.

PCMark

Le test Home Accelerated sollicite d’avantage le processeur que la carte graphique. Du coup, la température maximale du CPU est de 58°C, contre 53°C côté GPU (qui ne dépasse pas 1771 MHz).

Le test Creative Accelerated utilise un peu plus le GPU puisqu’il grimpe à 61°C, pour une fréquence atteignant 1860 MHz par moment. Le processeur reste en revanche au frais, avec une température inférieure à 58°C.

Ici, c’est un peu le repos du guerrier : le GPU se tourne les pouces et sa température ne dépasse pas 52°C. Le processeur est à peine plus chaud, avec une température culminant à 56°C.

OCCT

Détail intéressant : la chaleur dégagée par le CPU et dissipée par le radiateur n’a absolument aucune influence sur la température du GPU (qui, au repos total, perd même trois degrés en 10 minutes). Bien entendu, le processeur conserve sa fréquence maximale pendant toute la durée du test.

La température GPU monte progressivement au cours du test, tandis que sa fréquence diminue tout aussi progressivement, passant de 1683 MHz à 1556 MHz. Bien que peu sollicité, la température du processeur grimpe jusqu’à 62°C.

Test final : OCCT CPU puis 3DMark

Terminons avec un test un peu spécial : nous avons lancé le test CPU d’OCCT pendant 10 minutes, avec le processeur oveclocké légèrement (3,8 GHz) tout en lançant le test 3DMark Firestrike Ultra en boucle pendant… 3 heures ! De quoi mettre à genoux n’importe quel système de refroidissement classique.

On ne rigole plus : le processeur atteint 86°C (!), mais sans toutefois être obligé de réduire sa fréquence (throttling), tandis que le chipset graphique culmine à 83°C ! Malgré ces conditions difficiles, le système de refroidissement assure de manière efficace sa tâche.

Températures en jeux

Nous avons également voulu vérifier si le Loop Heat Pipe était aussi efficace en situation réelle. Nous avons pour cela utilisé quelques jeux (Overwatch, Deus Ex: Mankind Divided et Elite: Dangerous).

Overwatch

Deus Ex: Mankind Divided

Elite: Dangerous

Pas de mauvaise surprise : le processeur et la carte graphique restent dans des fourchettes de températures très acceptables et sont loin de surchauffer ! La carte graphique se stabilise à plus de 1800 MHz, c’est largement meilleur que la GTX 1080 Founders Edition qui descend autour de 1600 MHz, et équivalent à une GTX 1080 de fabricant équipée d’un gros dissipateur… actif !

Voire toutes les fréquences réelles des cartes dans notre comparatif de GeForce GTX 1080 et 1070

Conclusion