Howto build a watercooled server : AM3 Phenom II quad-core in an Armor LCS case on an Asrock M3A 790GX H/128M mobo

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Table of Contents

  1. Purpose
  2. Selected Hardware
  3. Official Documentation
  4. What should I do ?
  5. Tests
  6. nConclusion

1. Purpose top next section

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Le problème :
Pour mon troisième serveur web en 8 ans, j'avais besoin d'upgrader la machine en elle-même (CPU Athlon 64 FX, RAM DDR2) mais aussi les disques (le To devenant courant) tout en réduisant la consommation électrique, la dissipation de chaleur (sauvons la planète du réchauffement climatique ;-), le bruit si possible, tout en évitant les inconvénients principaux de ma précédente config : le ventirad de chipset... qui meurt le premier et tue la carte-mère. Mes deux précédentes cartes-mères (KT7-RAID, K8N Neo2 Plat RAID) en avaient un, j'en ai eu marre de dépendre d'une pièce à 30 centimes pour une machine à 1500€, même s'ils ne m'ont jamais lâché, j'en avais marre de surveiller la vitesse de rotation de ce petit ventilo...
Pour être tout-à-fait honnête, c'est surtout la chaleur qui posait problème à mes disques, ces derniers ayant tendance à ne pas dépasser une durée de vie de trois ans en fonctionnement continu malgré le choix de bonnes marques. La canicule aussi a laissé des traces, quand la machine chauffait plus que de raison.

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Purpose :
Upgrade a webserver (Athlon 64 FX, DDR2, Zalmann 9000 Cu, RAID array) given the hard drives have a tendancy to weaken after three years of continuous operation, and are stressed under Summer heats.

2. Selected Hardware top previous next section

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J'ai donc choisi une carte-mère toute nouvelle, l'Asrock M3A790GXH/128M ; elle supporte les processeurs AM3 de type Phenom II nouveaux (attention! Pas les Phenom II 940 qui sont en socket AM2+...) et je voulais un de ces nouveaux quad-core AMD qui ne chauffent pas et qui sont de vrais multi-coeurs pas comme les Intel Core2 Duo ;-)
J'ai aussi choisi de tester le refroidissement liquide (water-cooling) en production, maintenant que ce dernier est sorti du stade expérimental et geek que j'avais connu il y a bien des années, quand je jouais avec des Peltier et tout ça ;-)
xThermaltake, une excellente marque selon moi, propose un boîtier alléchant avec refroidissement liquide intégré : le Armor LCS VE2000 SWA ; il remplacera bien mon Xaser III en tôle, ses sept ventilos et mon ventirad Zalmann 9000 Cu... Il est fourni avec deux gros 120mm sur le devant (pour les disques, derrière l'échangeur thermique), un 120mm et un 90mm à l'arrière, un 90mm dessus, le tout à 17dBA pour les 120mm et 19dBA pour les 90mm : pas mal sur le papier.

Présentons donc le matériel...

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I chose a Phenom II X4 810 (a true quad-core), which doesn't consume too much power-for-power ;-)
The mobo is an AM3-only one, the Asrock M3A790GXH/128M.
I test a ready-made watercooling solution, namely the Thermaltake Armor LCS VE 2000 WSA. It is not designed for an AM3 processor.


Accessoires du boîtier et système de refroidissement liquide
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Le boîtier très confortable :
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La cage pour 7 disques durs 3,5" et l'échangeur du système de refroidissement liquide
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Ce qu'il faut monter dedans...
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NB : ceux qui ont de bons yeux verront que je suis tombé dans le panneau marketing d'AMD en prenant un Phenom II X4 940 pour un socket AM3... et que j'ai dû l'échanger contre un X4 810... Allez comprendre!

La carte-mère... C'est une carte à capacité de triple Crossfire mais je m'en fiche royalement ;-)
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FSB 2,6 GHz, HT 3.0, DDR 1600 Dual Channel
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Le problème est maintenant de faire cohabiter tout ça, sachant que la documentation de l'Armor LCS ne traite pas des processeurs AM3 pour l'installation du waterblock.

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watercooling accessories, a comfortable case, a hard disks cage with 7 slots behing two 120mm fans, the parts to put therein, and the mobo.
Let's now assemble of of this.

3. Official Documentation top previous next section

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En effet, la documentation du boîtier Armor ne traite, pour l'installation du waterblock sur le processeur, que des Intel P4 LGA775, des AMD K8 et des BTX (pfff). Un feuillet volant présente le mode opératoire pour les AMD AM2. Rien sur les AM2+ ni les AM3. Il a fallu improviser...
La solution est d'utiliser les instructions pour AM2, mais avec les vis et la plaque arrière prévues pour les K8. et non pas dans les deux trous prévus pour le K8, mais dans les quatre offerts pour l'AM3.
Ce n'est pas très compliqué mais m'a demandé quelques tâtonnements dont je me serais passé.

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The Armor LCS documentation doesn't cover the AM3 processor case ; You've to use the instructions for an AM2 but on four holes and not on two, and use the screws and backplate (H-Type clip) provided for the AMD K8.
No magick but I hate trial-and-error.

4. What should I do ? top previous next section

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Première chose : préparer le boîtier ; monter le ventilo supérieur, sortir la visserie, découvrir de jolis bouts de plastique bizarres, changer la plaque arrière des connecteurs pour celle de la carte-mère, et monter l'alimentation :
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prepare the case : mount top fan, discover the screws and the strange transparent plastic pieces, change the case back plate for connectors, mount the PSU.

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Deuxième chose : c'est là qu'on découvre l'utilité des bouts de plastiques : il faut les faire adhérer sur des excroissances (des bosses) du boîtier qui, sinon, seraient en contact avec la carte-mère ! Mais quelle mouche a piqué les ingénieurs ?
En tout cas, c'est un jeu d'enfant : x

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Second ; now you understand what are the transparent plastic pieces for ;

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Vient ensuite le moment de monter les disques durs, et ainsi de découvrir la fameuse cage-qui-n-est-pas-fixée-mais-posée-vaguement, avec sa capacité de 7 disques, derrière ses deux gros ventilateurs de 120mm...
après avoir fait sauter toutes les façades à l'aide d'un tournevis...
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la cage sort simplement en "soulevant et basculant", comme indiqué RTFM...
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4 x 1To en batterie, bien espacés, sur des silent-blocks de caoutchouc... et bien ventilés!
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Now mount hard drives inb the not-fixed-but-doesn-t-move-anyway cage with 7 slots, behind two 120mm fans.
First get off all front panels with a flat screwdriver.
4 * 1 TB in battery, properly spaced and ventilated...


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Sur l'échangeur on monte le tuyau sans le couper car on ne connaît pas encore la bonne longueur.
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Les disques se fixent dans du caoutchouc.
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Ce qui donne ça à la fin :
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Mount the water pipe on the air exchanger without cutting it ; mount 3,5" drives.


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Vient le moment d'assembler la carte-mère avec le processeur, la RAM et surtout le waterblock
Le processeur est un X4 810, le plus puissant disponible fin mars 2009 ;
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C'est l'étape cruciale, décrite en trois grandes images
Les instructions pour AMD AM2 ne conviennent pas du tout aux processeurs AM3 ; vous devez enlever la "backplate" et fixer un "H-Type clip" à la place. Je vous conseille de faire passer les 4 vis à travers les trous de montage avant de faire adhérer le H-Type clip sous la carte-mère ;-)
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Ensuite, montez les rondelles et arrêts (stopper et stand off), bien serrés.
Le processeur s'insère sans effort (ZIF), un peu de pâte thermique et voici :
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Placez ensuite le waterblock (base cuivre ronde) de préférence avec le h-type clip supérieur en place dans sa rainure, à travers les quatre trous sur les quatre vis. Attention au sens, qui doit être choisi en fonction de l'emplacement du connecteur "CPU Fan" sur la carte-mère...
Serrez bien, mais pas trop pour ne pas endommager le processeur. Je n'ai pas trouvé le couple de serrage requis, j'ai donc procédé en croisant les doigts et en serrant alternativement (et en diagonale) les quatre écrous.
L'important est que le waterblock ne bouge pas même avec la carte-mère en position verticale.
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La carte-mère peut alors être montée dans le boîtier... Quand vous aurez trouvé les bons trous de montage des supports de carte-mère (métalliques) au fond du boîtier... Pas facile, il y a des dizaines de trous pour tous les formats de cartes.
Après avoir juré comme un charretier contre les concepteurs des trous du boîtier, vous arriverez probablement à ceci :
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easy.


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x Maintenant, il faut choisir l'emplacement de la pompe+réservoir du liquide de refroidissement.
Ce n'est pas facile. Cette position est possible mais la tuyau serait coudé ; il y a les trous de fixation... et elle bloquerait toutes les cartes d'extension :
Cette position est possible avec 2 trous de fixation seulement (sur quatre requis) et en enlevant le disque dur du bas...
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Cette position bloquerait l'accès à tous les connecteurs SATA
et gênerait l'accès aux connecteurs système (system panel header) :
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Pas de trous de fixation adaptés à ce sens de la pompe, dommage :
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(le tuyau aurait été gêné par la porte ; en fait, il n'y a guère de choix pour l'orientation de la pompe...)

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Choosing the proper place for the pump and reservoir is very difficult given the holes are badly done and only the last position seems fit, and yet with only two screws possible and the necessity to get off the lower 3,5" disk.


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Le plus gros problème de ce boîtier : la fixation de la pompe...
Où on voit bien que les trous ne sont pas adaptés à la pompe... Impossible d'en avoir quatre en même temps !
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bad holes... Impossible to have 4 of them at the same time.


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La position choisie finalement... Il faut donc enlever le disque dur inférieur de la cage...
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ATTENTION! Branchez les connecteurs SATA II sur la carte-mère AVANT de fixer la pompe ;-)
Position finale :
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Vue par dessous de la fixation de la pompe...
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FInal chosen position. BEWARE! branch the SATA II connectors on the mobo BEFORE fixing the water pump ;-)


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Une fois la pompe fixée, vous pouvez mesurer la bonne longueur des tuyaux. J'ai choisi de ne pas couper trop court et de laisser une boucle de rab' sur un brin, "au cas où"
Rappelez-vous aussi qu'il faut pouvoir éventuellement sortir la cage des disques durs... Qui est maintenant reliée au processeur par le tuyau...
La vue d'ensemble à ce stade...
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measure correct pipe length, cut and assemble on the processor's waterblock.
Remember that you may need to get the disks cage out one more time...
General view at this point ...


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Une des caractéristiques de ce boîtier est la fixation "sans vis" des baies 5,25" ;
Quelques essais infructueux de montage de silent-blocks sur le disque 3,5" ... Le premier choix ne permet pas la fixation (trop étroit)
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le second ne permet pas les rondelles en caoutchouc, et a donc dû être monté comme suit :
(il s'agit du disque dur système, un PATA de 500Go)
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What you can not use and what you can use to mount a 3,5" disk in the 5,25" screwless bays...


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Et le 4ème disque dur 3,5" en RAID, me direz-vous ? Eh bien, il va dans la cage supérieure, en face d'un ventilo de 90mm dédié...
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And the fourth 3,5" disk that I had to remove ? Here it is, in the upper 3 disks cage... facing a dedicated 90mm fan and near the PSU's fan... Not that bad an idea.


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La vue d'ensemble à ce stade...
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General view now.

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Ensuite vient l'étape du raccordement de tous les connecteurs.
Difficulté (mais pas impossibilité) à brancher le haut-parleur :
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Avec quelques tresses colorées bien pratiques, je fais du rangement avant de brancher les connecteurs du panneau avant :
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Ensuite, l'alimentation et tous les ventilateurs...
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Serrez les fils en dehors du passage de l'air...
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Et enfin, une petite vue finale :
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Now plug in all connectors. It's quite difficult to plug the "speaker" (beeper) one.


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La vue d'ensemble à ce stade...
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General view.

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On referme la façade...
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close the front...


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Et enfin vient le moment du remplissage du système de refroidissement...
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Now fill in the reservoir...

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On démarre... En vidéo ;-)
Un téléphone portable permet de voir qu'il faut remplir encore un peu...

et voici qui est fait.


En images :
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videos and images :


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Dans la nuit...
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In the dark...

5. Tests top previous next section

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Performances : exceptionnelles :
température ambiante 20°C : aircool @ 48°C idle, watercool @ 36°C idle
température ambiante 30°C : aircool @ 52°C idle, watercool @ 38°C idle

Bruit : on n'entend pas les 6 ventilateurs, les disques ne vibrent pas, le boîtier est ultra-silencieux, mais on entend la pompe... un peu. Moins de 20dBA (et elle est donnée pour 16dBA)

Tests en pleine charge à température ambiante identique et après 20 minutes :
Idle : 20°C
Un processeur à 100% : -
Deux processeurs à 100% : -
Trois processeurs à 100% : -
Quatre processeurs à 100% : 28°C , 61W maxi de consommation
En refroidissement par air, ça donne :
Idle : 34°C
Un processeur à 100% : 44°C
Deux processeurs à 100% : 52°C

A vide sans IES, la consommation s'établit à 25-40 W ; avec l'IES elle tombe à 15-20 W ; l'objectif d'une baisse de la consommation est donc atteint.

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see above for ambient/core/processor temps when ideling and under 100% load.

9. Conclusion top previous section

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En conclusion : un boîtier à améliorer, en particulier pour les trous de fixation de la pompe, mais aussi pour ces bosses bizarres sous la carte-mère qui doivent être recouvertes de plastique...
Par contre, d'excellentes performances, même si le bruit de la pompe est plus important que le souffle d'un ventirad moderne (Blue Orb II) : le silence absolu n'est pas pour demain.

nMise à jour après 5 mois de fonctionnement continu, j'ai jeté un oeil au niveau de liquide de refroidissement. Il y a en effet eu de la consommation ; j'ai dû entamer la seconde bouteille fournie avec le kit et verser 150ml sur 500 pour revenir près du maximum. Me voici rassuré et tranquilisé pour 16 mois ;-)

Best regards,

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Conclusion : a case to enhance, especially the pump's mounting holes in the case's floor, but also the strange side bumps under the motherboard.
This said, excellent performances, even if I don't hear anything in the case except the water pump... given for 16dBA. The absolute silence is not for now...

nUpdate after 5 months of continuous run, I checked the cooling liquid level. There was indeed some loss ; I had to refill 150ml out of the 500ml of the second bottle provided with the Kit. Me now reassured and feeling comfortable for the next 16 months ;-)

Best regards,

Vincent Graux (VGR) for European Experts Exchange and Experts Round Table and Edaìn Works  back to list of articles
Last update 2021-03-15 16:07:43