Как сделать эффективное охлаждение для видеокарты пк

Как выбрать охлаждение для центрального процессора

При сборке компьютера выбору охлаждения для центрального процессора зачастую уделяют мало внимания.

Потратив выделенный бюджет на основные комплектующие – процессор, видеокарту, память и материнскую плату, охлаждение для процессора выбирают по остаточному принципу. Зачастую это — ошибочный подход, который может привести к различным проблемам.

Давайте рассмотрим основные моменты, на которые стоит обратить внимание при выборе системы охлаждения ЦП. А также обозначим мелкие нюансы, которые при этом упускают из вида.

Различные типы решений для охлаждения видеокарт

Вот различные типы охлаждающих решений или технологий, используемых для поддержания температуры видеокарты на безопасном уровне.

Пассивное охлаждение

Пассивное охлаждение — это самый простой и основной тип охлаждения, используемый в видеокартах. При таком охлаждении только радиатор используется для охлаждения графического процессора и других компонентов, включая видеопамять и VRM. Это называется пассивным охлаждением, поскольку в процессе охлаждения нет активных компонентов. Его еще называют безвентиляторным охлаждением, и он работает совершенно бесшумно.

Пассивное охлаждение обычно используется для низкопрофильных бюджетных видеокарт и карт начального уровня, потому что графический процессор этих видеокарт не очень мощный и не выделяет столько тепла. Вы также можете увидеть некоторые устройств среднего уровня с пассивным охлаждением, имеющие более крупные радиаторы и медные тепловые трубки. Но их очень мало и среди геймеров они не пользуются популярностью. В основном они используются при создании бесшумных ПК или HTPC, где шум вызывает небольшое беспокойство.

Основным недостатком пассивного охлаждения является то, что оно имеет ограниченную производительность, и с его помощью очень сложно охлаждать высокопроизводительные и более быстрые видеокарты. Кроме того, никогда не думайте о разгоне видеокарты с пассивным охлаждением, потому что вы можете в конечном итоге поджарить ее или навсегда повредить.

• Полностью бесшумная работа
• Не требует обслуживания

• Ограниченная эффективность охлаждения
• Не рекомендуется для просмотра
• Может быть громоздким в некоторых картах

Активное охлаждение

Это наиболее широко используемое решение для охлаждения, используемое для большинства видеокарт. При активном охлаждении для охлаждения видеокарты используется вентилятор с радиатором, и эта комбинация известна как HSF или вентилятор радиатора. Этот тип охлаждения используется на многих картах, начиная от бюджетных, средних и высокопроизводительных. Количество вентиляторов на видеокартах зависит от производителя и самой карты.

Некоторые видеокарты поставляются с одним вентилятором, некоторые — с двумя вентиляторами, а некоторые — с тройными вентиляторами. В целом, чем больше вентиляторов, тем лучше общее охлаждение и возможность разгона. Скорость или число оборотов вентилятора автоматически контролируется видеокартой.

Если устройство находится в режиме ожидания или имеет более низкую температуру, скорость вращения вентилятора будет ниже, а во время тяжелой работы или игр скорость вращения вентилятора повышается до максимального значения, что обеспечивает максимальную производительность. Вы также можете контролировать скорость вращения вентилятора вручную, используя хорошее программное обеспечение для разгона. Кроме того, с помощью этих инструментов вы можете настроить другие параметры видеокарты.

Основным недостатком активного охлаждения является то, что иногда оно может быть очень шумным, когда вентиляторы вращаются на более высоких оборотах. Возможно, это не проблема для геймеров, но для тех, кто хочет собрать бесшумный ПК — не подойдет.

• Лучшее охлаждение
• Подходит для разгона

• Может быть шумно
• Может потребоваться обслуживание
• Вероятность отказа вентилятора

Водяное/жидкостное охлаждение

Это лучший способ охлаждения графического процессора. При водяном охлаждении GPU видеокарты охлаждается блоком водяного охлаждения, который состоит из радиатора и вентилятора. В этом типе охлаждения вода или жидкость циркулирует по поверхности графического процессора с помощью труб и радиатора, а горячая жидкость, протекающая по трубам, охлаждается вентилятором радиатора. Этот процесс повторяется, и он поддерживает температуру карты намного ниже по сравнению с решениями с активным и пассивным охлаждением.

Остальные компоненты, такие как VRAM и VRM, охлаждаются радиаторами пассивно. Водяное охлаждение стоит дорого и время от времени требует технического обслуживания. Жидкость или воду необходимо доливать или менять через регулярные промежутки времени для их правильного функционирования и обеспечения наилучшей производительности. Водяное охлаждение может быть опасным, потому что если каким-то образом жидкость начнет протекать, это может вызвать повреждение других компонентов ПК.

• Очень хорошее охлаждение
• Подходит для разгона
• Относительно тихий в работе

Гибридное охлаждение

Гибридное охлаждение — это форма водяного охлаждения, при которой графический процессор охлаждается водяным/жидкостным охладителем, а другие компоненты, такие как видеопамять и VRM, активно охлаждаются с помощью радиатора и блока вентилятора. Этот тип охлаждения очень эффективен и действительно может снизить температуру вашей видеокарты до 20-30 градусов Цельсия или даже больше.

Это, несомненно, лучшее решение для охлаждения вашего графического процессора и других компонентов. Это также отлично подходит для пользователей, которые серьезно занимаются разгоном и любят довести свои видеокарты до более высоких частот.

Гибридное охлаждение = водяное охлаждение (GPU) + HSF (для VRAM и VRM)

Гибридное охлаждение очень дорогое и обычно используется в высокопроизводительных видеокартах, но вы также можете приобрести комплект гибридного охлаждения на вторичном рынке для своей эталонной видеокарты.

• Лучшая производительность охлаждения
• Лучшее для разгона
• Относительно бесшумная работа

• Требуется обслуживание
• Нужно больше места в корпусе ПК
• Риск утечки жидкости
• Дорого

Водяной блок охлаждения

Это разновидность водяного охлаждения, при которой видеокарта поставляется с настраиваемым водяным блоком, имеющим медную опорную пластину, расположенную по всей печатной плате видеокарты. В этом типе водяного охлаждения все основные компоненты, такие как графический процессор, видеопамять и VRM, охлаждаются водой. Специальная жидкость/вода течет через блок воды и удаляет тепло из медной плите основания. Это лучший тип охлаждения, который можно использовать для охлаждения видеокарты, и он лучше, чем гибридное охлаждение. Можно сказать, что это чисто водяное охлаждение для всех основных компонентов видеокарты. Кроме того, оно намного тише по сравнению с вентиляторным охлаждением.

Этот тип охлаждения поставляется без радиатора, и вы можете подключить любой стандартный радиатор по вашему выбору к охлаждающему устройству с водяным блоком. Охлаждение водяным блоком встречается только на высокопроизводительных видеокартах, таких как GTX 1080. EVGA и Gigabyte — два производителя, которые используют водяное охлаждение в видеокарте GTX 1080.

EVGA называет это Hydro Copper, а Gigabyte — водяным блоком WATERFORCE . MSI также предлагает решение для водяного охлаждения под названием SEA HAWK EK. Для видеокарт Water Block необходимо отдельно установить водяной контур и радиатор для них (Water Cooling Kit).

Итак, водяное охлаждение = водяное охлаждение (GPU + VRAM + VRM)

• Превосходное охлаждение
• VRAM и VRM также имеют водяное охлаждение
• Тише

• Дорого
• Довольно сложный
• Требуется водяная петля
• Нуждается в ремонте

Технологии

Heat Transporting System (HTS) в IH-4200hp

В декабре 2005 года компания ICE HAMMER Electronics представила новый вид кулеров на тепловых трубках высокого давления построенных на основе новой технологии Heat Transporting System (HTS).

Не смотря на имеющиеся публикации, нельзя не сказать несколько слов об этой системе.

Это система находиться в промежуточном положении между Тепловыми Трубками и жидкостными системами охлаждения. В качестве активного тела в ней используется смесь состоящая из смеси воды (90%) с примесями азота (0,3%), аммиака (7%) и альдегида HC 7 (2,7%) находящаяся при атмосферном давлении. Эта смесь закипает при ее температуре от 25 до 50 град. Ее особенность высокое содержание воды, которая тоже работает как теплоноситель. Образующиеся газовые пузырьки поднимаясь к охладителю увлекают за собой воду и работают как естественный насос. Этим ускоряется циркуляция воды по сравнению с обычным теплообменом через конвекционные потоки. Компания обещает повышение эффективности на 40% по сравнению с технологией ТТ и максимуме эффективности в диапазоне мощности тепловыделения 150 -:- 175 Вт.

Учитывая гравитационную физику процессов к данном кулер можно предположить, что его эффективность будет максимальна при нахождении трубок в вертикальном положении.

Рисунок 5.

Может быть не стоило повторять имеющуюся информацию, но этот кулер имеет одну очень важную особенность которую должны знать и о которой я скажу ниже.

По графику на рис. 5 можно предположить, что при температуре порядка 50 град.С кипение смеси наиболее эффективно.

Посмотрим как меняется тепловое сопротивление кулера IH-4200hp в заявленном производителем диапазоне температур показанном на рис.5.

Из графика на рис.6 хорошо видно, что данный кулер выходит на номинальное тепловое сопротивление при температуре источника тепла выше 42 град.С. Это и есть реальная температура кипения смеси.

При малых тепловыделениях процессора (до 100 Вт) тепловое сопротивление кулера не из лучших (0,6 гад/Вт при тепловыделении 50 Вт и 0,385 град/Вт при 100 Вт), но при росте тепловыделения/температур свыше 125 ВТ/42 град.С теплоноситель выходит на оптимальный режим кипения, что стабилизирует тепловое сопротивление кулера на уровне 0,338 — 0,31 град/Вт, с последующим ростом на мощности тепловыделения 200 Вт до уровня 0,32 град/Вт.
Диапазон рабочих температур данного кулера ограничен сверху 63 градусами при отводимой мощности до 200 Вт.

Те кто решил использовать этот кулер должен помнить, что это горячий кулер и поэтому он требует аккуратного нанесения термоинтерфейса, который должен обладать с низким тепловым сопротивлением (меньше ).

Но, следует отметить, это единственный кулер на технологии ТТ который работает и при температуре во всем диапазоне температур.

Пока единственное решение для процессоров с тепловыделением до 200 Вт.

» Тепловая лента» NCU-1000 производства фирмы TS Heatronics

Еще в 2003 году появились сообщения о производстве нового кулера на «тепловой ленте» он показан на рисунке 7.

Было заявлено о множестве преимуществ такой конструкции. От в 10 раз большей эффективности и далее .

Но поскольку упоминаний о нем больше не было, похоже в серию он так и не пошел.
Да это в общем и понятно.
В плоской конструкции с тонким каналом, выдержать постоянную толщину канала по всей длине ленты очень сложно. Если не сказать невозможно, и даже самые хитрые японцы не в силах убрать деформации ленты при пайке (приварке) тепловой ленты к ребрам, основанию.

Тепловые деформации приводят к сужению канала, ухудшению циркуляции теплоносителя.

Celsia Technologies и ее технология «NanoSpreader™».

Предложенная Celsia Technologies технология «NanoSpreader™» представляет собой дальнейшее развитие круглых «Тепловых трубок» и «Тепловых лент» TS Heatronics.

Технология «NanoSpreader™» предлагает теплопроводящую ленту шириной от 70 до 500 мм, толщиной от 1,5 до 3,5 мм, с заявленным тепловым сопротивлением 0,01-0,03 К/Вт.

Теплопроводящая лента представляет собой полую тонкостенную плоскую ленту из меди (Upper Case) , заполненную сверх чистой жидкостью находящейся в 2х фазном состоянии (пар — жидкость). Вдоль внешней поверхности этой плоской трубы, в непосредственном тепловом и механическом контакте с ней лежит полотно из медных волокон с микро капиллярной структурой (Fluid Cannel — Liquid Layers)) . Конденсированная жидкость по этой микро капиллярной структуре возвращается из зоны конденсации в зону нагрева и испарения. Внутренняя полость заполнена упругим материалом с крупно пористой структурой, назначение которого обеспечить прозрачность канала для паров теплоносителя и постоянство толщины канала по всей его протяженности (Vaper Zone — Vaper Layer) . В результате образуется достаточно гибкая структура, которая может работать при механических воздействиях с усилием до 50 кГ.

Возможные применения технологии «NanoSpreader™» показаны на рис. 9.

Главным применением теплопроводных лент может быть переброс тепловых потоков от тепловыделяющих узлов к местам где возможен эффективный съем тепла. Это особенно важно для сверх миниатюрной электронной техники, например ноутбуков.

Они так же могут служить для вывода за пределы корпуса радиоаппаратуры или компьютера тепловых потоков от тепловыделяющих узлов.

Одним из применений сверх низкого теплового сопротивления теплопроводной ленты может быть распределение тепла по поверхности радиаторов изготовленных из алюминиевых сплавов.

Температура закипания теплоносителя в тепловых трубках

Из данных статей «Собираем компьютер в корпусе “ Centurion 590”. Часть 2» (1), «Очередной глюк Intel ?»(2), «Не обсуждаемая особенность тепловых трубок»(3), «Сражение суперкулеров на тепловых трубках: Scythe, Thermaltake, Zalman, Doors4ever» (4) хорошо видно, что теплоноситель в тепловых трубках закипает при температуре 47-50 -55 град.С. Температура закипания может быть легко определена по температуре процессора когда он работает с минимальным тепловыделением — при минимальной загрузке.

На рисунке 10, взятом из (4) видно, что в режиме холостого хода процессор Pentium 4 разогнанный до 4,06 ГГц имел температуру ядра от 46,5 до 48,5 град.С. Это значит, что теплоноситель в тепловых трубках начинал кипеть при данной температуре.

При малом тепловыделении (при температурах ниже точки кипения теплоносителя) кулер практически не отводит тепла (см. выше). (На охлаждение работает только поверхность металлоконструкций основания кулера, эффективность которой мала). В результате температура основания даже при мощности тепловыделения около 10 Вт поднимается до 46- 49 град.С.

Аналогичная ситуация показана на рисунке 11 взятом из (3).

Понятно, что для нормальной конденсации теплоносителя в тепловых трубках необходимо чтобы холодный их конец был холоднее горячего хотя бы на 5 — 10 град.С. Тогда тепловые трубки будут обеспечивать охлаждение процессора разогретого до 75 град.С при температуре наружного воздуха в районе 50-55 град.С. Т.е. кулеры на тепловых трубках имеют ограниченный рабочий диапазон температур.

Хотя необходимо искать теплоносители и желательно применение тех, которые имеют разностью температуры кипения — конденсации хотя бы 10-15 град.С. Они позволят иметь большую эффективность и диапазон рабочих температур.

Особенности характеристики кулера на тепловых трубках.

Характеристика кулера на тепловых трубках имеет вид подобный показанному на рис. 4.:

На рисунке 13, показана характеристика построенная для кулера Noctua NH-U12 .

На начальном участке (температура от 0 до t кр=36град.С) охлаждение обеспечивают металлоконструкции кулера. На этом участке его тепловое сопротивление велико, кипения теплоносителя нет.

На следующем участке (температура процессора t кр=36 до t раб=55 град.С) начинает закипать теплоноситель в ТТ, тепловое сопротивление достигает номинального.

Последний участок (температура процессора более t раб=55 градусов) теплоноситель активно кипит, тепловое сопротивление кулера равно номинальному.

Это рабочий участок, на нем и обеспечивается отвод тепла от процессора.

Заключение

Кулеры на тепловых трубках прочно занимают свою нишу, конкурируя с кулерами на основе ребристых радиаторов по техническим характеристикам. И когда цена не имеет значения, кулеры на тепловых трубках можно применять и при тепловыделении до 100 Вт. Но некоторые модели позволяют работать при тепловыделении процессора от 100 до 200 Вт.

Но кулеры на тепловых трубках сами имея малые тепловые сопротивления (от 0,3 до 0,09 град/Вт) работая на тепловыделении около 100 Вт (и более), требуют применения эффективных термопаст. Тепловое сопротивление применяемых термоинтерфейсов в идеальном случае должно быть менее 10% от теплового сопротивления кулера на ТТ. Это позволит полностью использовать ресурс кулера.
Но поскольку часто это просто нереально, то тепловое сопротивление термоинтерфейса должно по крайней мере учитываться.

При выборе наиболее эффективного кулера на ТТ необходимо выбирать кулер с большим числом тепловых трубок имеющих больший диаметр. Конструкция кулера должна обеспечивать непосредственный контакт ТТ с охлаждаемой поверхностью и иметь площадь оребрения холодной части (охладителя), соответствующее выделяемой мощности.

Мы должны помнить:

1. Тепловые трубки применяемые кулерах для ПК диаметром 6 мм имеют максимальную отводимую мощность в диапазоне от 15 до 25 Вт на трубку в зависимости от ее конструкции;

2. Температура закипания теплоносителя в тепловой трубке (а значит и минимальная температура охлаждаемого объекта) находится в диапазоне от 30 до 55 °С, что определяется давлением в трубке и примененным теплоносителем;

3. Для эффективной работы тепловой трубки необходимо обеспечить эффективный отвод тепла от ее «горячего» конца.

Устройство кулера 3-pin

Это — наиболее распространённый тип обдувальщика. Если с минусом и 12 вольтовым проводами вы знакомы, то здесь появляется третий, «тахо»-проводок. Он садится напрямую на ножку датчика, и схема принимает вид:

Да, в своё время это была настоящая инновация — отслеживать скорость оборотов машины. Пригодилась она и пользователям компьютеров. И вот здесь в цветности проводов начинается разнобой, в котором, впрочем, есть тенденции. Мне почти всегда встречались кулеры с такой цветностью проводов на разъёме:

Водяное или активное охлаждение

Принцип работы водяного охлаждения базируется на циркуляции охлаждающей жидкости (это может быть вода, но не обязательно – производители предлагают, например, специальные токонепроводящие жидкости), которая протекает по системе шлангов и поступает в насос, обеспечивающий циркуляцию жидкости в системе. Пройдя через водяные блоки, размещенные на процессоре и графической карте, и получив от них тепло, она устремляется к радиатору, где охлаждается и, уже охлажденная, возвращается в цикл.

Роль датчика в вышеупомянутой системе заключается в отправке сигнального импульса для выключения ПК в случае обнаружения затухания движения жидкости в системе охлаждения.

Почему водяное охлаждение так эффективно? Это связано с тепловыми свойствами воды, которая обладает способностью поглощать в двадцать раз больше тепла, чем воздух. Небольшого количества хладагента достаточно, чтобы обеспечить идеальное охлаждение даже для процессоров, работающих в условиях высокой нагрузки (например, в играх), и когда пользователь применяет разгон (то есть повышение тактовой частоты для увеличения производительности процессора или видеокарты).

Стоит упомянуть что система жидкостного охлаждения настолько мала, что она подходит для размещения в корпусе, и даже если она окажется слишком большой, то можно установить снаружи корпуса. Ещё одним преимуществом является бесшумная работа (только небольшой шум вентилятора на радиаторе).

Недостатками, однако, являются ненадежность компонентов системы (обычно отказывают муфта насоса и шланги) и высокая цена водяного охлаждения.

В заключение, если вам интересно, охлаждать ли компьютер воздухом или жидкостью, выберите первое, если:

Как правильно установить радиатор башенного типа на процессор

Почти все современные модели воздушного охлаждения для процессоров – это башенные радиаторы (на фото). Другие модели с прямым продувом в сторону материнской платы используются только на очень слабых моделях ЦП. Любой более-менее мощный процессор требует радиатора башенного типа.

Начнем с того, что нужно вытащить материнскую плату из корпуса и отключить от нее все устройства, снять все модули (оперативная память, SSD и т.д.).

Отключите кулер имеющегося охлаждения и далее инструкция будет немного отличаться для процессоров Intel и AMD.

Снимите старый радиатор, отсоединив быстросъемную скобу. Это можно сделать повернув, эксцентриковый зажим. Дальше нужно снять термопасту и нанести новую (технология описана выше). В результате термопаста должна лишь заполнять микротрещины, а не быть прослойкой между двумя металлическими поверхностями. Обратите внимание, что на многих радиаторах уже с завода нанесена термопаста, в таком случае не нужно наносить новую.

Обычный же кулер крепится все той же клипсой с эксцентриком или крючком. Просто установите его на место и зажмите быстросъемным механизмом.

Затем нужно подключить вентилятор к материнской плате через 4 PIN разъем и на этом установка радиатора башенного типа закончена.

INTEL

Снять старый радиатор можно, если провернуть против часовой стрелки быстрозажимные крепления с защелками. Далее идет чистка старой термопасты и нанесение новой.

К новому кулеру нужно прикрутить крепления с ножками-защелками. Прикручивайте их снизу, иначе ножки не достанут до материнской платы.

После того как вы оборудовали новый радиатор креплениями, нужно поставить его на место старого, защелкнуть пластиковые ножки в посадочные гнезда и повернуть по часовой стрелке блокиратор.

Подключите кулер к материнской плате и дело сделано, ничего настраивать не нужно.