Системы охлаждения компьютера

Охлаждение процессора и видеокарты компьютера

Чтобы понять, как работает система охлаждения, вспомним физику. Такого понятия как «холод» – не существует, оно относительно и его невозможно изменить. Есть понятие тепло – любой элемент компьютера, который потребляет энергию выделяет тепло. Все вокруг нас имеет определенный заряд тепла, который постоянно передается от большего к меньшему.

Это очень упрощенное объяснение. Но теперь мы знаем, что воздух, который проходит через радиатор, не охлаждает его, а просто забирает тепло на себя. Есть еще теплопроводность и теплоемкость материалов. Радиаторы делают из максимально теплопроводных материалов с минимальной теплоемкостью. Суть в том, чтобы они могли быстро поглотить тепло и быстро его отдать, не накопляя в себе эту энергию.

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.

Элементы системы охлаждения

Для построения грамотной системы охлаждения необходимо знать, какие именно элементы компьютера больше всего нуждаются в отводе тепла, и как правильно этот отвод организовать.

Охлаждение для корпуса

В недорогих конфигурациях персональных компьютеров воздухообмен в системном блоке происходит за счет вентиляционной решетки и вытяжного вентилятора на блоке питания. Воздух попадает внутрь корпуса через отверстия вентиляции, проходит через компоненты ПК и отводит тепло наружу, через блок питания. Однако при более-менее приличной мощности компьютера этого зачастую бывает недостаточно и тогда необходимо устанавливать в системный блок дополнительные вентиляторы. Но ставить их нужно не как попало, иначе горячий воздух будет «гулять» внутри системного блока, что сведет на нет всю эффективность охлаждения. Ниже на иллюстрации показана схема правильного воздухообмена внутри корпуса компьютера: холодный воздух затягивается большим вентилятором снизу, проходит через все главные компоненты ПК и вытягивается наверх при помощи нескольких небольших вентиляторов.

Охлаждение для процессора

Процессор является самым «жарким» компонентом компьютера и поэтому особенно нуждается в хорошем охлаждении. Лучшим решением для отвода тепла от процессора будет качественный радиатор с кулером среднего или большого диаметра – это обеспечит высокую эффективность при невысоком уровне шума.

Также не стоит забывать о правильном и своевременном нанесении термопасты – без этого вещества между процессором и радиатором будет образовываться тонкий воздушный слой с крайне низкой теплопроводимостью.

Охлаждение для видеокарты

Видеокарте также необходимо качественное охлаждение, ведь она тоже испытывает при работе немалую нагрузку (особенно во время игр, или работы с графическими редакторами). Большинство видеокарт продаются со встроенным кулером активного охлаждения, но есть и модели с радиатором пассивного охлаждения. Последние приобретаются любителями бесшумных систем, а также энтузиастами, которые дополнительно устанавливают на них кулер, повышая тем самым производительность видеокарты.

Охлаждение для жесткого диска, чипсета и оперативной памяти

Обычному пользователю вряд ли стоит беспокоиться об охлаждении материнской платы, оперативной памяти или винчестера. Однако владельцам мощных комплектующих установка пассивных теплоотводных элементов на вышеперечисленные компоненты совсем не помешает. Особенно сильно может нагреваться чипсет материнской платы – при больших нагрузках его температура порой достигает 65-70 градусов по Цельсию.

Активное охлаждение – достоинства и недостатки вентиляторов

Ниже приведены сильные и слабые стороны охлаждения с использованием механических вентиляторов:

• низкая цена
• удовлетворительная производительность в нормальных условиях эксплуатации
• маленький размер и вес

• высокая частота отказов
• громкая работа
• необходимость подачи электроэнергии
• износ механических компонентов
• быстрое накопление пыли и другой грязи

Обладая двумя основными преимуществами: хорошей производительностью и низкой стоимостью, активное охлаждение, к сожалению, имеет много недостатков, среди которых наиболее неприятным является шум, сопровождающий работу вентиляторов.

Конечно, современные компьютеры работают намного тише, чем их предшественники, также можно настроить уровень работы (автоматический и ручной – с помощью специальной клавиши увеличения и уменьшения скорости вращения или специального программного обеспечения), но они, несомненно, останутся источником шума.

Второстепенные критерии выбора

Уровень шума

Многим пользователям важно не только то, что СО справляется с охлаждением, но и важен ее уровень шума.

В большей степени на уровень шума влияют характеристики используемых вентиляторов. Вот здесь и пригодится запас по эффективности, о котором мы говорили выше. Для наглядности приведем пример: процессор с TDP 90 Вти кулер с TDP 90 Вт, для охлаждения процессора под нагрузкой вентилятор будет работать на 100% оборотов, создавая при этом большой шум. Если же использовать более эффективный кулер на 180-200 TDP, то он будет работать до 50% оборотов, и вы его при этом не услышите.

Что касается регулировки оборотов вентиляторов, то все современные материнские платы умеют управлять этим показателем в зависимости от нагрузки. И не важно, подключается вентилятор 4-пин контактом с PWMили 3-пин контактом с регулировкой за счет изменения напряжения. В последнее время обычно все производители выпускают вентиляторы с PWM.

На уровень шума будет влиять и количество вентиляторов. Во многих моделях башенных кулеров используется два вентилятора. А в СЖО может быть и три, и четыре вентилятора. С одной стороны, чем больше вентиляторов, тем выше уровень шума; но с другой, чем больше вентиляторов, тем эффективней они смогут отводить тепло от радиатора, и тем на меньших оборотах они будут работать.

Размеры вентиляторов также могут повлиять на эффективность и уровень шума. Если говорить проще – чем больше размер вентилятора, тем он эффективней может охлаждать при меньших оборотах. Естественно, поставить вентилятор 140 ммна маленький радиатор не получиться, поэтому его размеры зависят от размеров самого кулера.

Зачастую производители в характеристиках систем охлаждения указывают уровень шума в дБ. Но этому показателю не стоит доверять, лучше посмотреть обзоры на независимых ресурсах, там авторы указывают реальные шумовые характеристики, которые добавляют в плюсы или минусы той или иной модели.

Тепловые трубки

Наиболее оптимальные по цене/эффективности башенные кулеры имеют три-четыре тепловых трубки. Здесь на эффективность влияет не столько количество трубок, сколько размер радиатора и вентилятора. Чем они больше, при прочих равных условиях, тем кулер будет эффективней.

Более пяти трубок – это уже массивный суперкулер, рассчитанный на охлаждение разогнанного процессора. Может быть двухсекционным, с двумя или тремя вентиляторами.

Можно еще обратить внимание и на подошву башенного кулера. Распространены два варианта крепления тепловых трубок: с непосредственным их контактом с теплораспределительной крышкой процессораи трубки, впрессованные в пластину основания, без непосредственного контакта. Здесь более важным будет качество самой поверхности. Она должна быть идеально ровной и отшлифованной. В бюджетных вариантах с прямым контактом трубок этого условия добиться сложнее.

Подсветка

Напрямую на эффективность данный параметр не влияет. Но с эстетической точки зрениядля общего оформления интерьера корпуса данный параметр важен.

Подсветка может быть одноцветной, например, в башенных кулерах. Многоцветная RGB-подсветка может подключаться к контроллеру материнской платы, иметь собственный контроллер с пультом ДУ. Здесь выбор зависит только от ваших предпочтений.

Тепловые трубки

В современных системах перестали быть редкостью применяемая в радиаторах и в кулерах – тепловые трубки или просто теплотрубки.

Она представляет собой герметическое теплопередающее устройство, которое работает по замкнутому испарительно-конденсационному циклу в тепловом контакте с внешними — источником и стоком тепла. Тепловая энергия берется на охлаждаемом объекте и затрачивается на испарение теплоносителя, который находится внутри корпуса тепловой трубки. Далее тепловая энергия переносится паром в виде скрытой теплоты испарения далее, на определенном расстоянии от места испарения, где при конденсации пара выделяется в сток. Образовавшийся конденсат снова возвращается в место испарения — либо под действием капиллярных сил (которые обеспечиваются наличием специализированной капиллярной структуры внутри тепловой трубки), либо за счет действия массовых сил (такая конструкция обычно именуется термосифоном).

Получается, что вместо привычного электронного механизма переноса тепла (путем теплопроводности, что имеет место в сплошном металлическом теплопроводе), в теплотрубке используется молекулярный механизм переноса (точнее, процесс переноса кинетической и колебательной энергии беспорядочного движения частиц пара).

Выбор подходящей системы охлаждения

В большинстве случаев кулер-вентилятор по-прежнему является самой функциональной опцией. Большинство пользователей предпочтут долгое время не менять элементы внутри ПК, и не беспокоиться об их состоянии. Это можно гарантировать только при использовании вентиляторных кулеров.

СВО закрытого типа конечно, превосходят по мощности стандартный кулер, но достаточно ли такого превосходства, чтобы оправдать траты и сопутствующие риски? Сама по себе такая система весьма безопасна, однако, гарантий, как правило, нет. Поэтому выгоднее все же выбрать первый вариант.

СВО открытого типа привлечет пользователей своим показателем эффективности, однако, ее рекомендуется использовать исключительно тем, кто знает, зачем ему нужен такой кулер. Будь то игры, требующие высокой мощности компьютера и видеокарты, вычислительные или графические процессы, требующие производительности от CPU и т.д. Плюс, любой владелец жидкостной системы охлаждения должен быть готов не только к единовременным затратам на приобретение кулера, но и к временным и материальным ресурсам, которые потребуются для поддержания системы в рабочем состоянии и обеспечения безопасности для остальных устройств и элементов начинки компьютера.

Таким образом, именно проверенный временем вариант и является самым привлекательным.

Среди популярных моделей кулеров можно выделить Cooler Master Hyper 212. Это мощный вентиляторный кулер, который отличается легкой установкой и стильным внешним видом. Всего доступно два варианта на выбор — черный и RGB с прозрачными лопастями и цветной подсветкой. Разница между двумя вариантами также в количестве лопастей: у черного их пять, у RGB девять. Устройство совместимо с материнскими платами Asus, ASRock, Gigabyte и MSI, а стоимость относительно невысока.

Corsair Hydro Series H100i Pro — это один из наиболее популярных гидро кулеров для процессора. Это кулер закрытого типа, но это совсем не значит, что поклонники подсветки останутся разочарованы, помпа имеет стильный внешний вид, а вентиляторы эффективны и управляются при помощи простого ПО, с которого можно контролировать степень охлаждения и работу конкретных вентиляторов. Устройство стоит в среднем, в 2 раза дороже классического кулера, зато результатами вы останетесь довольны.

Определившись со своими требованиями, вы сможете выбрать самый подходящий вариант для вашего ПК.

Классификация кулеров по рабочей среде

По среде, в которой проходит теплообмен, системы охлаждения для центральных процессоров делятся на:

1. Воздушные. В роли рабочей среды выступает воздух, циркулирующий внутри системного блока. Включают радиатор, трубки из меди или алюминия, обычно — движущуюся часть (вентилятор), а также контакты для подключения и элементы крепления. Традиционные формы радиатора — цилиндрическая или трапециевидная (прямоугольная).
2. Жидкостные (водяные). Обеспечивают лучшее охлаждение для процессора. В роли охлаждающей среды выступает вода: тепло с центрального процессора поступает в жидкость, последняя течёт в радиатор, где и отдаёт излишки энергии наружу. Конструкция включает собственно водяной блок, наполненный жидкостью; помпу, перекачивающую воду; радиатор, служащий для рассеивания тепла, соединительных трубок, испарителей и прочих элементов. Системы водяного охлаждения, или СВО, делят на необслуживаемые, более простые в использовании, и обслуживаемые — сложные, требующие сборки, но показывающие большую эффективность.

Преимущества воздушных СО:

• Простота установки.
• Отсутствие жидкой среды, которая может протечь, вызвав короткое замыкание.
• Сравнительно низкая цена.

• Большая шумность.
• Меньший коэффициент теплоотведения.

Преимущества водяных СО:

• Максимально эффективное охлаждение.
• Меньший уровень шума.

• Опасность протечек.
• Более высокая цена.

Элемент Пельтье

Термоэлектрический преобразователь (термоэлектрический охладитель), принцип действия которого базируется на возникновении разности температур при протекании электрического тока.

В принципе работы элементов Пельтье лежит контакт двух полупроводниковых материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости.

В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если нагревающуюся сторону элемента Пельтье охлаждать при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны станет ещё ниже. Разность температур может достигать 70 °C.

До азотного охлаждения, энтузиасты использовали модуль Пельтье для охлаждения процессоров при экстремальном разгоне.

• Небольшие размеры
• Отсутствие движущихся частей, газов и жидкостей
• Бесшумность.

• Более низкий КПД, чем у установок на фреоне. Это ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур.

Так же существуют различные комбинации всех перечисленных выше систем, но их практическая реализация очень сложна.

По совокупности всех положительных качеств, лучшим способом охлаждения компьютера и комплектующих, остается воздушное охлаждение.

Увлечен компьютерами и программами с 2002 года. Занимаюсь настройкой и ремонтом настольных ПК и ноутбуков.