Охлаждение процессора и видеокарты компьютера

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.

Зачем нужен радиатор?

Корпус процессора сделан из алюминия (на фото) – разве он не может сам отдавать температуру в воздух, зачем нужен радиатор? Тут нужно понимать, что существует такое понятие, как площадь контакта. Сам процессор очень маленький, а воздух имеет недостаточную теплопроводность, чтобы отвести все то тепло, которое производит даже самый простенький процессор.

Для этого на процессор цепляется радиатор. Он через медные трубки передает тепло на алюминиевую решетку, через которую прогоняется большой объем воздуха с помощью вентилятора. Таким образом, мы рассеиваем тепло с гораздо большей эффективностью.

На фото хорошо видно, как медные трубки переходят в алюминиевую решетку.

Такой же принцип применяется и для охлаждения видеокарты. Но из-за большого количества производителей и особой формы этого компонента, радиаторы все разные и изготавливаются под конкретную модель видеокарты, в то время как радиаторы ЦП стандартизированы.

Некоторые нагруженные элементы материнской платы, такие как цепь питания или чипсет, комплектуются радиаторами без вентиляторов. Если ваша система предусматривает разгон, использование мощной видеокарты и процессора, то вам нужен хороший продув корпуса. Тогда поток свежего воздуха будет охлаждать все элементы с пассивной системой охлаждения.

Если продув корпуса недостаточный, то вентиляторы процессора и видеокарты просто будут гонять по кругу уже горячий воздух. А как мы знаем, процесс теплообмена происходит от большего к меньшему, и нагретый воздух уже не так эффективно принимает в себя тепло. В итоге тепловая энергия накапливается в корпусе, что приводит к перегреву: в лучшем случае сработает автоматика и компьютер выключится, в худшем – сгорит какой-то компонент.

Радиаторы

Радиатор (новолат. radiator, «излучатель») — теплообменник, служит для рассеивания тепла от охлаждаемого объекта. Механизмом передачи тепла здесь является теплопроводность, способность вещества проводить тепло внутри своего объёма. Все, что нужно — создать физический контакт радиатора с охлаждаемым объектом, именно поэтому он всегда находится в тесном контакте с тем, что охлаждает. После того, как радиатор принимает на себя часть тепла от охлаждаемого объекта, его задача – рассеять его в окружающий воздух.

Но мало просто обеспечить физический контакт! Ведь рано или поздно от постоянно нагревающегося охлаждаемого объекта нагреется и сама система охлаждения. А процесса теплообмена в системе тел с одинаковой температурой, как мы знаем, быть не может. Чтобы найти выход из данной ситуации и не столкнуться с проблемой перегрева, необходимо организовать подвод какого-то холодного вещества, чтобы охлаждать саму систему охлаждения. Такое вещество общепринято называть хладагентом (холодильный агент, частный случай теплоносителя)

Радиатор является воздушной системой охлаждения, т.е. хладагентом в его случае является холодный воздух из окружения. Тепло от охлаждаемого объекта идет к основанию радиатора, потом равномерно распределяется по всем его рёбрам, а уже после этого оно уходит в окружающий воздух. Такой процесс называется теплопроводностью. Воздух вокруг радиатора постепенно нагревается, из-за чего процесс теплообмена становится все менее эффективным. Эффективность теплообмена в можно увеличить, если постоянно подавать холодный воздух к рёбрам радиатора. Говоря проще, для эффективного охлаждения нужна свободная циркуляция холодного воздуха.

Такие физические величины, как теплопроводность (скорость распространения тепла по телу) и теплоемкость (количество теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1 градус) у радиатора должны быть на высоком уровне. Из того же школьного курса нам известно, что наибольшей теплопроводностью обладают металлы. На самом деле это не так – наибольшая теплопроводность у алмаза :), и лежит она в диапазоне от 1000 до 2600 Вт/(м·K). Из металлов же лучше всех тепло проводит серебро – его теплопроводность равна 430 Вт/(м·K). После серебра идет медь [390 Вт/(м·K)], потом золото [320 Вт/(м·K)]. Завершает цепочку алюминий [236 Вт/(м·K)].

Откинув драгоценности, становится понятно, что наиболее применимыми являются два материала – алюминий и медь. Первый — из-за низкой стоимости и высокой теплоёмкости (930 против 385 у меди), второй — из-за большой теплопроводности (к недостаткам меди можно отнести более высокую температуру плавления и сложность ее обработки). Серебро же, за его высокую теплопроводность, иногда используют для изготовления основания радиатора. Еще для изготовления радиаторов может применяться сплав алюминия с кремнием – силумин. Преимущество его использования – дешевле алюминия.

Если радиатор сделан из высоко теплопроводного материала, то температура в любой его точке будет одинакова. Выделение тепла будет одинаково эффективно со всей площади поверхности. Т.к. объект отдаёт тепло со своей поверхности, то это значит, что для достижения наилучшего отвода тепла, площадь поверхности охлаждаемого объекта должна быть максимальной. Существует два способа увеличения площади радиатора — увеличение площади рёбер с сохранением размеров радиатора и увеличение геометрических размеров радиатора. Второй вариант, понятно, предпочтительней, но это вносит ряд неудобств – например, увеличивает вес и размеры радиатора, что может затруднить монтаж устройства. Ну и цена, соответственно, растет пропорционально количеству израсходованного на изготовления материала.

Типов конструкций ребер радиаторов существует огромное множество. Они могут быть толстыми, если были созданы процессом выдавливания. Или наоборот, тонкими – если ребра отливали. Они могут быть прямыми по всей длине радиатора, а могут быть расчерчены поперек. Могут быть плоскими, согнутыми из пластин, вдавленными в основание. Но лучше всего в работе на сегодняшний день себя показывают радиаторы игольчатого типа – в таких радиаторах вместо ребер квадратные или цилиндрические иглы.

Чистка системы охлаждения

Если процессор нагревается, проверьте состояние вентилятора, всей системы охлаждения ПК. Пыль — серьезный враг любой техники. Забившись между гранями радиатора, пыль, ворсинки, шерсть домашних питомцев ухудшают циркуляцию воздуха.

Чтобы тщательно выполнить очистку, необходимо отсоединить кулер от питания и разобрать его. Сняв вентилятор, можно также почистить пыль, скопившуюся на радиаторе. Чистку радиатора, лопастей кулера можно выполнить специальной пластиковой лопаточкой, жесткой щеткой. После устранения пыли протрите радиатор влажной салфеткой.

Помимо удаления пыли с радиатора, кулера протрите от пыли провода, находящие в корпусе. Продуйте или протрите вентиляционные отверстия на корпусе.

Тест дополнительный, схема упрощенная: один вентилятор на выдув (закрытая передняя панель)

Далее предлагаю выяснить, насколько необходимо иметь два вентилятора на выдув горячего воздуха. Для этого, разумеется, я убираю вентилятор, находящийся над процессорным кулером.

Данное действие привело к чуть заметному ухудшению результатов относительно схемы с двумя вентиляторами на выдув. Температура процессора поднялась на 1 градус, видеокарта же также прогрелась на 1 градус больше. Скорость вращения вентиляторов возросла.

Прошу ознакомиться с более подробными результатами во вложении.

Вентиляторы охлаждения

Воздушные кулеры на процессорах и видеокартах переносят тепло от чипов в корпус ПК, и только устройство с очень низким энергопотреблением может обойтись без вентиляторов охлаждения, выкачивающих нагретый воздух из корпуса и нагнетающих холодный снаружи. В продаже имеются вентиляторы самых разных размеров: от 25х25 мм, до 200х200 мм, но самыми распространенными стали размеры 80х80 мм, 120х120 мм и 140х140.

Различается и тип подшипников, используемых в вентиляторах: скольжения, качения и гидродинамические. А также — возможность регулировки оборотов и ее тип. На радость фанатам RGB есть вентиляторы с подсветкой.

Вентиляторы нельзя рассматривать в отрыве от корпуса, в который они будут устанавливаться. Стандартом для производительных ПК стали корпуса, имеющие несколько посадочных мест под нагнетающие вентиляторы на передней и нижней панели и несколько мест под выдувающие вентиляторы — сзади и сверху.

Как выбрать кулер для процессора

Что такое кулер?

Кулер — охлаждающий элемент запчасти, процесс охлаждения происходит, за счет активной работы вентилятора. Устанавливается на детали с повышенным нагреванием в результате рабочего процесса.

Устройство кулера простое и понятное, главными частями такого важного элемента являются вентилятор и радиатор:

Забирает появившееся тепло с детали, на которой он установлен, и выбрасывает его в воздушное пространство компьютера. Самыми важными параметрами радиатора являются теплопроводность и теплоемкость.
Наиболее эффективное охлаждение сможет обеспечить радиатор с высокой скоростью теплопроводности и вмещаемой теплоемкости. Поэтому показатели данных параметров должны быть как можно выше.
Стоит обращать внимание и на металл, из которого изготавливается радиатор. К примеру, медный будет служить порядком дольше, нежели алюминиевый. Дополнительным нюансом считается метод крепления. Фиксация термопастой менее надежна, по сравнению с припаянным способом крепежа.

Используется для остуживания поверхности радиатора и «выгона» горячего воздуха из внутреннего пространства персонального компьютера. Конструкция винта состоит из:

• Рамки. Она может быть резиновой, либо пластиковой.
• Крыльчатки. То есть вращающейся части, разгоняющей воздух — вентилятора, лопастей.
• Двигатель. Обеспечивает работу всего устройства.

Лучшим вариантом крепления этой детали являются антивибрационные силиконовые болты, которые подавляют шум от рабочего процесса и смягчают вибрацию.
Перед тем, как устанавливать кулер необходимо разобраться в какую сторону должен дуть вентилятор для охлаждения и установить его таким образом, чтобы деталь продувалась полностью.

Если перегревающихся частей компьютера больше одной, то стоит устанавливать охлаждающую систему индивидуально на каждую деталь.

Выделяют несколько мест для установки охлаждающего элемента:

• Процессор ПК;
• Видеокарта;
• Винчестер;
• Блок питания.

Активное, пассивное и жидкостное охлаждение

Организация охлаждающей системы происходит тремя способами:

Активное охлаждение

Система данного типа состоит из меньшего количества компонентов, по сравнению с жидкостной. Здесь используется только радиатор и вентилятор, который приводит воздух в движение. Причем первый устанавливается непосредственно на процессор и нагревается от него, а затем, с помощью потока воздуха охлаждается. Благодаря минимальному набору составляющих, стоимость такого охлаждения наиболее бюджетная. Для более современных моделей лучше использовать радиатор с медными трубками или оперением.

Главным недостатком такой системы является постоянная нужда в потоке холодного воздуха, в противном случае возникнет перегревание и выход из строя детали, на которой она устанавливается. Еще одним немаловажным минусом является необходимость частой прочистки устройства от попавшей пыли.

Пассивное охлаждение

Единственным элементом, задействованном в этом типе, является радиатор. Процесс остуживания происходит за счет естественной циркуляции воздуха внутри системного блока. Зачастую, используется в маломощных агрегатах, с мало нагревающимися чипами — старые модели, переносные устройства.

Жидкостное охлаждение

В простонародье называется «башенным кулером». По конструкции схожа с активным, но в данном типе вместо радиатора используется специальные трубки с охладительной жидкостью или контактная пластина. Вентиляторы выносятся в отдельный, вынесенный из корпуса системного блока, короб. За счет такой конструкции, производительность процессора не нарушается из-за плохой работы охладителя. Одним, но весомым недостатком такой системы является достаточно высокая стоимость, полностью оправданная своей эффективностью.

Данная система охлаждения хорошо подойдет для процессоров AMD и Intel, так как устроена она немного сложней: вентилятор, радиатор, резервуар, насос и вода. Именно за счет воды, охлаждающей все устройство, эта система приобрела название — «водяного охлаждения».

Водяное охлаждение является выгодным, если:

• Используется мини-сборка АТХ, либо не устраивает вид низкопрофильного воздушного кулера.
• Напряжение на ЦПУ постоянно увеличивается для того, что достигнуть максимальной производительности.
• Необходимо дополнительное пространство для установки менее емкой системы.

На что обратить внимание при выборе кулера

Самым важным критерием для выбора охлаждающей системы является совместимость по характеристикам с процессором. Естественно, что чем мощнее процессор, тем выше должна быть производительность вентилятора.

TDP — измеряется в ваттах и обозначает параметр тепловыделения процессора. Именно под этот параметр подбирается мощность охлаждающего элемента. Но не стоит забывать, что подбор параметров заканчивается на совместимости мощности. Рассмотрим подробней все параметры, которые необходимо учитывать при подборе кулера для процессора:

Сокет процессора

Сокет — это размер разъема, в который вставляется элемент на материнской плате, обозначается с помощью сочетания цифр и букв. Многие производители стандартизируют CPU под определенные размеры, но из-за постоянных изменений в технологии производства, на протяжении всего времени, их уже около десяти.

Поэтому, прежде чем начинать выбор охлаждающей системы, стоит узнать модель и типоразмер процессора на сайте производителя. Бывают и универсальные кулеры, подходящие к нескольким сокетам.

Тепловыделение процессора

Следующим фактором правильного выбора идет подбор TDP (тепловыделение процессора), узнать об этом параметре поможет сайт производителя. Подбирать кулер по параметру TDP для конкретной модели несколько сложнее. Не всегда можно найти точную информацию о совместимости определенного кулера и TDP процессора.

При столкновении с трудностями подбора на просторах интернета, можно воспользоваться данными из таблиц ниже, стоит обратить внимание на приблизительные сведения и выбирать модель вентилятора немного с запасом.

Без разгона процессора

TDP процессора	Количество тепловых трубок	Вес радиатора	Размер вентиляторов	Количество вентиляторов
25-65	нет	200	80	1
65-80	2	200	80	1
80-100	3	300	92	1
100-125	4	400	92	1
125-150	4	600	120	1
150-180	6	700	120	1
180-200	6	800	140	1
200-220	6	1000	140	2

С разгоном процессора

TDP процессора	Количество тепловых трубок	Вес радиатора	Размер вентиляторов	Количество вентиляторов
25-65	2	200	80	1
65-80	3	300	92	1
80-100	4	400	92	1
100-125	4	600	120	1
125-150	6	700	120	1
150-180	6	800	140	1
180-200	6	1000	140	2
200-220	6	1200	140	2

Даже после отбора охлаждающей системы по параметрам, останется более ста моделей, из которых можно выбрать наиболее подходящий. Если есть неуверенность в выбранном варианте — помогут отзывы пользователей на специальных сайтах. Но лучшим вариантом будет самостоятельно выбрать нужный охладитель, ориентируясь на дальнейшие критерии.

Основание кулера

В первую очередь стоит обратить внимание на площадь касания кулера с процессором, она играет большую роль в процессе охлаждения. Из-за фиксированного размера «камня», становится невозможным увеличение площади соприкосновения. А многие производители делают эту площадь еще меньше, за счет вынесенных тепловых трубок на основание. Именно данные факторы укажут на неэффективную работу и кулер просто-напросто не будет охлаждать в полную мощь.

Немаловажным фактором является отсутствие узоров, выпуклостей, впадин на основании. Поверхность должна быть медной и отполирована до зеркального состояния. Перед приобретением необходимо тщательно рассмотреть деталь на наличие каких-либо повреждений.

В большинстве случаев основание изготавливается из меди, крайне редко, покрытой никелем, что придает серебристый цвет без потери качества теплопередачи. Но некоторые производители прибегают к использованию малоэффективных и недорогих материалов, например, к алюминию.

Тепловые трубки

Все современные модели кулеров оснащаются тепловыми трубками, тогда как старые модели таковых не имели. Эффективности от работы старых моделей на новом, более мощном оборудовании стало недостаточно и поэтому производителям ничего не оставалось, кроме как прибегнуть к установке теплопроводных трубок.

Выбирая охлаждающую систему стоит обратить внимание на количество трубок. Для современных и достаточно мощных процессоров лучше рассматривать модели с 4 трубками, либо больше, так система будет охлаждать намного лучше. Особой разницы в размере нет, поэтому при выборе необходимо учитывать мощность процессора и выбирать модели кулера, с подходящим количеством теплопроводных трубок.

Радиатор

Радиатор представляет собой множество пластин, соединенных с тепловыми трубками. Именно он «забирает» все накопившееся тепло с основания и рассеивает его с помощью вентилятора. Радиаторы бывают разной формы, но отличительными особенностями плохого варианта от хорошего являются:

• Площадь радиатора. Чем больше будет площадь, тем эффективней он будет охлаждать устройство.
• Количество пластин. Пластин должно быть, как можно больше и чем они тоньше, тем лучше.
• Материал. Отличным вариантом будет медный радиатор, так как его теплопроводные свойства намного выше, чем у алюминия.

Некоторые производители стараются сделать внешний вид радиатора стильным, но не стоит рассматривать внешний вид в первую очередь, главное характеристики самого агрегата.

Вентилятор

В погоне за бесшумной работой, производители прибегали к разным методам усовершенствования и даже подумывали отказаться от активного охлаждения. Однако, поняли, что без принудительного охлаждения работа мощных процессоров станет невозможной и решили отказаться от такой идеи. Но при этом сделать работу более тихой им все же удалось с помощью антивибрационных силиконовых болтов. Если требуется бесшумная работа охлаждающего устройства, то стоит обращать внимание на наличие таких болтов.

Еще одним немаловажным критерием отбора является размер вентилятора и лопастей. Очевидно, что крупноразмерные вентиляторы будут справляться со своей работой в разы лучше, нежели более компактные модели. Важность скорости вращения лопастей, скорее ошибочное мнение, потому как быстрый поток воздуха не сможет охлаждать поверхность достаточно быстро, а тихая и эффективная работа будет невозможна.

Следующим, что стоит рассматривать — это тип подшипника, на который прикрепляется вентилятор. Сейчас в продаже имеются подшипники двух типов: качения (Ball Bearing) и скольжения (Slide Bearing). Лучшим вариантом бесшумного охлаждения с большим ресурсом работы являются подшипники качения.

Из чего собрать «тихий» ПК

• Ultra-tower;
• Full-tower.

Система охлаждения ЦП:

• максимальное количество.

• от 120 мм и выше.

• магнитное центрирование;
• гидродинамический подшипник.

• коэффициент теплопроводности > 8 Вт/(м*К).

Что еще сделать :

• кабель-менеджмент;
• регулярно чистить пылевые фильтры;
• провести «тонкую» настройку вентилятора с помощью регулятора оборотов.

Мы определили источник шума и как его убрать. Узнали, какие бывают подшипники, где расположить и как смонтировать вентиляторы. Научились рассчитывать воздушный поток и создавать нужное давление в корпусе. Этого вполне достаточно, чтобы собрать малошумный компьютер с эффективной системой охлаждения.