Як правильно організувати систему охолодження вашого системного блоку
На систему охолодження в цілому, ми звикли особливо не звертати уваги, тільки тоді коли шум від вентилятора у якого висохла мастило, починає дратувати нам слух. Дуже часто робоча температура компонентів перевищує допустимі норми, нехтування цим фактом, може мати плачевний результат.
Мало того, зібравши PC з найпередовіших комплектуючих, рідко хто замислюється, яка «температурна каша» буде творитися всередині системного блоку.
Потім виникають питання охолодження, які в ряді випадків мають на увазі і не зовсім дешеві варіанти рішень.
Причому при апгрейді системи охолодження так чи інакше виникне питання місця (дорогі системи зазвичай займають багато простору, якщо не говорити про водяних). Загалом, питань в рамках цієї теми дуже багато. Спробуємо відповісти на них повно і доступною мовою, без складної термінології. Справа в тому, що питання охолодження і технології, в ньому беруть участь, не такі прості, як можуть здаватися на перший погляд. Але легко і швидко освоюються.
Також варто вказати на той факт, що ми не станемо орієнтуватися на дивовижні дизайнерські знахідки і «рішення для екстремалів». Такі можуть і вертолітні лопаті до процесора пригвинтити, нас цікавить тільки практичний аспект.
Трохи фізики без формул
Отже, по суті, будь-який елемент, який проводить електричний струм, в тій чи іншій мірі можна порівняти з нагрівальним приладом, оскільки він в процесі своєї «роботи» випромінює теплову енергію. Кількість цієї енергії залежить, мабуть, від багатьох факторів, наприклад, якщо переводити на комплектуючі, то це їх структурні елементи, типи використовуваних матеріалів, конструкційні особливості і вживані технології. У комп'ютерному відношенні також можна привести жартівливе правило: хто більше працює, той більше і нагрівається. Головне в даному випадку - уникнути критичних температур, які можуть вплинути на працездатність того чи іншого пристрою.
Процес теплообміну має на увазі, передачу теплоти від гарячого тіла до холодного. Але перед нами стоїть завдання зробити такий обмін найбільш ефективним. Тому, не вдаючись у теорію, назвемо два основних принципи охолодження, застосовуваних у комп'ютерних системах:
1. Збільшення площі взаємодії між гарячим і холодним тілами.
2. Адекватне ситуації збільшення різниці температур між гарячим і холодним тілами.
Як «холодного тіла» найбільш часто ми використовуємо повітря, а нерідко і воду, які мають низькі значення теплопровідності, іншими словами, їх не так просто нагріти або охолодити, на що витрачається багато енергії, а саме це нам в даному випадку і потрібно.
Радіатори (або пасивні системи охолодження)
Основне призначення радіаторів - збільшення площі теплообміну. У нас є реальність-сильно нагріта поверхня чіпа. Вона маленька за розмірами, отже, теплообмін між нею і повітрям відбувається неефективно. Як цю площу розширити? Давайте поки уявімо собі фігурально і ідеально: потрібно щільно прикріпити до нагрітого елементу велику пластину з матеріалу з високою теплопровідністю. Тобто вона швидко і фактично рівномірно нагріється, і тим самим у нас вже буде велика площа для теплообміну з повітрям. Але можна поступити і простіше - досить зробити конструкцію, що включає безліч ребер або відгалужень інших геометричних форм, тобто площа теплообміну велика, але сама конструкція є компактною. Тим самим ми просто економимо місце.
Саме такі конструкції і прийнято називати радіаторами (в перекладі з англійської-випромінювачі). В даному випадку варто відзначити важливість трьох пунктів:
1. Правильний підбір матеріалу (або матеріалів) радіатора.
2. Розрахунок конструкції.
3. Забезпечення максимально щільного кріплення радіатора до чіпу, оскільки якщо між ними буде повітряний прошарок (а у повітря, нагадаємо, низька теплопровідність), то ефективність значно падає.
Матеріали вибираються за значенням теплопровідності, наприклад, буде цікава наступна невелика таблиця:
Термоінтерфейсом: термопрокладки і термопаста
Ефективність охолодження чіпа залежить від знову ж площі зіткнення охолоджуваного тіла з радіатором. Тобто потрібно забезпечити максимальну щільність прилягання одного до іншого таким чином, щоб не з'являлося повітряних фрагментів. Для цих цілей використовуються дві технології: спеціальні термопрокладки і термопасти (теплопровідні пасти).
Термопрокладки зовні виглядають як полімерні резиноподібного плівкові пластинки і найчастіше вже прикріплені до основи радіатора. Вони забезпечують досить щільне прилягання, плюс в деяких варіантах матеріалів при нагріванні приходять в аморфний стан і заповнюють всі нерівності з'єднання. Також поширені варіанти з графіту. Взагалі зараз в силу більш високої теплопровідності найбільш часто використовуються термопасти.
Термопаста - це спеціальне проводить речовина, яке при притиску заливає все нерівності і витісняє повітря. До її складу входять матеріали з високою теплопровідністю, в тому числі нерідко алюміній і срібло, а також вугільна сажа, графіт, нікель, вольфрам, вугільні нитки, нанотрубки, мікропорошки алмазу, металевий індій. Причому все це повинно бути дуже сильно подрібнене для того, щоб заповнити найдрібніші порожнечі. Термопаст випускається багато, різних як за своїми характеристиками (наприклад, однією з основних є в'язкість), так і по наповнювача. Є окрема різновид термопаст - термоклеи, це фактично ті ж пасти, але з допомогою клею ефектом. Застосування оних не зовсім виправдано, оскільки при заміні охолоджуючої системи ви серйозно зіткнетеся з питаннями очищення.
Взагалі ці самі питання очищення після використання старих термоінтерфейсом одні з найбільш наріжних. Якщо розглядати радіатори в якості окремих пасивних систем, то вони добре підходять для елементів, що вимагають незначного охолодження. Для більш ефективного варіанту при використанні великої кількість ребер в конструкції і їх близькому розташуванні один до одного ефективність цього самого охолодження погіршується, тому як в пазах буде знаходитися нагріте повітря, тобто для його поновлення потрібно реалізувати зміну повітряного потоку. Надалі за радіаторами без використання будь-яких ноу-хау зі зміни температурного стану ми закріпимо назви пасивних систем охолодження, решта віднесемо до активних, за винятком одного «але», яке також має на увазі системи пасивного типу.