Лікнеп по системам охолодження

Дякую вам за підтримку!

Заняття перше: процесорні кулери

Ні для кого не секрет, що високопродуктивні процесори сильно нагріваються при роботі, іншими словами # 151; розсіюють велику теплову потужність. І без додаткових засобів охолодження швидкодіючий «кремнієве серце» сучасного комп'ютера обійтися вже не може. Проблема забезпечення оптимальної робочої температури процесора в останні роки починає проявляти себе в повний зріст, стаючи справжнім наріжним каменем на шляху до створення надійної, ергономічними і високопродуктивної комп'ютерної системи. Загальновизнаним і найбільш поширеним засобом охолодження процесора є на сьогодні так звані кулери (або, кажучи по-науковому # 151; теплообмінні апарати примусового повітряного охолодження). У загальному випадку вони є поєднанням металевої оребренной пластини (радіатора) і повітряного насоса (вентилятора), і служать для підтримки робочої температури процесора в межах допустимих нормативів, забезпечуючи його правильне і надійн! е функціонування. Що ж, давайте розглянемо ці пристрої детальніше.

За своєю суттю радіатор є пристроєм, істотно полегшує теплообмін процесора з навколишнім середовищем. Площа поверхні процесорного кристала надзвичайно мала (на сьогодні не перевищує декількох квадратних сантиметрів) і недостатня для скільки-небудь ефективного відведення теплової потужності, вимірюваної десятками ватів. Завдяки своїй оребренной поверхні, радіатор, будучи встановленим на процесорі, в сотні і навіть тисячі разів збільшує площу його теплового контакту з навколишнім середовищем, сприяючи тим самим посиленню інтенсивності теплообміну і кардинального зниження робочої температури.

Фундаментальною технічною характеристикою радіатора є термічний опір щодо поверхні процесорного кристала # 151; величина, що дозволяє оцінити його ефективність в якості охолоджуючого пристрою.

Термічний опір виражається простим співвідношенням:

Rt # 151; термічний опір радіатора,
Tc # 151; температура поверхні процесорного кристала,
Ta # 151; Температура навколишнього середовища,
Ph # 151; теплова потужність, що розсіюється процесором.

Вимірюється термічний опір відповідно в ° С / Вт. Воно показує, наскільки збільшиться температура процесорного кристала щодо температури в комп'ютерному корпусі при відведенні певної теплової потужності через даний конкретний радіатор, встановлений на процесорі.

Для прикладу візьмемо платформу VIA Eden. Типове термічний опір процесорного радіатора становить тут 6 ° С / Вт, типова теплова потужність процесора дорівнює 3 Вт, а типова температура всередині системного блоку лежить в межах 50 ° C. Перемноживши значення термічного опору радіатора і теплової потужності процесора, ми отримаємо 18 ° C. Тепер ми знаємо, що температура поверхні процесорного кристала буде перевищувати температуру в системному блоці на 18 ° C і буде триматися відповідно на рівні 68 ° C. В принципі, така температура цілком відповідає «медичним» нормативам на процесори VIA Eden ESP, і приводів для занепокоєння за його здоров'я у нас немає.

Тепер давайте подивимося ще один приклад. Якщо нам раптом заманеться використовувати радіатор від VIA Eden ESP. але вже з процесором AMD Athlon XP, теплова потужність якого становить близько 40-60 Вт, то результат буде плачевним: температура процесора досягне 300 ° C і більше, що привіт до його раптову смерть від «теплового удару». Цілком очевидно, що при такій теплової потужності потрібен радіатор (або переважно # 151; вже повноцінний кулер) з набагато меншим термічним опором, щоб він зміг утримати температуру процесора в межах безпечних 75-90 ° C.

Таким чином, для термічного опору діє чіткий принцип «чим менше, тим набагато краще». Знаючи його величину, ми зможемо легко оцінити доцільність застосування того чи іншого радіатора (або процесорного кулера в цілому, але про це трохи пізніше) в наших конкретних експлуатаційних умовах. І також легко зможемо уникнути помилок, які нерідко призводять до катастрофічних наслідків для комп'ютерної системи і гаманця користувача.

На практиці термічний опір (суть теплова ефективність) радіатора багато в чому залежить не тільки від площі оребренной поверхні, але і від його конструктивних особливостей і технології виготовлення. В даний час на ринку представлені п'ять «архетипів» радіаторів, задіяних в масовому виробництві. Дозвольте приділити їм трохи вашого дорогоцінного уваги.

«Екструзійні» (пресовані) радіатори. Найбільш дешеві, загальновизнані і найпоширеніші на ринку, основний матеріал, який використовується в їх виробництві # 151; алюміній. Такі радіатори виготовляються методом екструзії (пресування), який дозволяє отримати досить складний профіль оребренной поверхні і досягти хороших тепловідвідних властивостей.

«Складчасті» радіатори. Відрізняються досить цікавим технологічним виконанням: на базовій пластині радіатора пайкою (або за допомогою адгезійних теплопровідних паст) закріплюється тонка металева стрічка, згорнута в гармошку, складки якої грають роль своєрідної оребренной поверхні. Основні матеріали # 151; алюміній і мідь. У порівнянні з екструзійними радіаторами, дана технологія дозволяє отримувати вироби більш компактних розмірів, але з такою ж теплової ефективністю (або навіть кращої).

«Ковані» (холоднодеформовані) радіатори. Для їх виготовлення використовується технологія холодного пресування, яка дозволяє «ліпити» поверхню радіатора не тільки в формі стандартних прямокутних ребер, а й у вигляді стрижнів довільного перерізу. основний матеріал # 151; алюміній, але найчастіше в основу (підошву) радіатора додатково інтегрують мідні пластини (для поліпшення його тепловідвідних властивостей). Технологія холодного пресування характеризується відносно малою продуктивністю, тому «ковані» радіатори, як правило, дорожче «екструзійних» і «складчастих», але далеко не завжди краще в плані теплової ефективності.

«Складові» радіатори. Багато в чому повторюють методику «складчастих» радіаторів, але мають разом з тим досить істотною відмінністю: тут обребрена поверхню формується вже не стрічкою-гармошкою, а роздільними тонкими пластинами, закріпленими на підошві радіатора пайкою або стикового зварюванням. Основний використовуваний матеріал # 151; мідь. Як правило, «складові» радіатори характеризуються більш високою тепловою ефективністю, ніж «екструзійні» і «складчасті», але це спостерігається тільки за умови жорсткого контролю якості виробничих процесів.

«Точені» радіатори. На сьогодні це найбільш просунуті і найбільш дорогі вироби. Вони виробляються прецизійної механічної обробкою монолітних заготовок (обробляються на спеціалізованих високоточних верстатах з ЧПУ) і відрізняються найкращою теплової ефективністю. Основні матеріали # 151; алюміній і мідь. «Точені» радіаторів цілком під силу витіснити з ринку всі інші «архетипи», якщо собівартість такої технології буде знижена до прийнятних значень.

Отже, радіатори ми розглянули, звернемося тепер до вентиляторів.

Вентилятори

Як вже було зазначено, сучасні процесори відчувають потребу в охолоджуючих пристроях з якомога нижчим термічним опором. На сьогодні навіть найбільш просунуті радіатори не справляються з цим завданням: в умовах природної конвекції повітря, тобто коли швидкість руху повітряних мас мала (типовий приклад # 151; марево над асфальтом дорожнього полотна в спекотний літній день), «штатної» теплової ефективності радіаторів виявляється недостатньо для підтримки прийнятної робочої температури процесора. Кардинально зменшити термічне опір радіатора можна тільки одним способом # 151; гарненько його вентилювати (кажучи по-науковому, створити умови вимушеної конвекції теплоносія, чи то пак повітря). Якраз для цих цілей практично кожен процесорний радіатор і обладнується вентилятором, який сумлінно продуває його внутрішнє міжреберні простір.

На сьогодні в процесорних кулерах знаходять застосування в основному осьові (аксіальні) вентилятори, що формують повітряний потік в напрямку, паралельному осі обертання пропелера (крильчатки).

«Ходова» частина вентилятора може бути побудована на підшипнику ковзання (sleeve bearing, найдешевша і недовговічна конструкція), на комбінованому підшипнику # 151; один підшипник ковзання плюс один підшипник кочення (one sleeve -one ball bearing, найбільш поширена конструкція), і на двох підшипниках кочення (two ball bearings, найдорожча, але в той же час дуже надійна і довговічна конструкція). Ну, а електрична частина вентилятора повсюдно є мініатюрним електродвигун постійного струму.

Як же оцінити, наскільки хороший (або поганий) той чи інший вентилятор? Які його технічні характеристики і експлуатаційні параметри? Давайте подивимося!

По-перше, фундаментальною характеристикою будь-якого вентилятора є його продуктивність (технічний термін # 151; «Витрата») # 151; величина, що показує об'ємну швидкість повітряного потоку. Виражається вона в кубічних футів за хвилину (cubic feet per minute, CFM). Чим більше продуктивність вентилятора, тим він більш ефективно продуває радіатор, зменшуючи термічний опір останнього. Типові значення витрати # 151; від 10 до 80 CFM.

По-друге, дуже важливою характеристикою вентилятора є швидкість обертання крильчатки (у вітчизняній практиці виражається в об / хв, американська одиниця вимірювання # 151; rotations per minute, RPM). Чим швидше обертається крильчатка, тим вище стає продуктивність вентилятора. Типові значення швидкості # 151; від 1500 до 7000 об / хв.

Ну і, по-третє, ще одна важлива характеристика вентилятора # 151; це його типорозмір. Як правило, чим більше габарити вентилятора, тим вище його продуктивність. Найбільш поширені типорозміри # 151; 60х60х15 мм, 60х60х20 мм, 60х60х25 мм, 70х70х15 мм, 80х80х25 мм.

Що ж стосується експлуатаційних параметрів, то найбільш суттєвими з них є рівень шуму і термін служби вентилятора.

Рівень шуму вентилятора виражається в децибелах і показує, наскільки гучним він буде в суб'єктивному сприйнятті. Значення рівня шуму вентиляторів лежать в діапазоні від 20 до 50 дБА. Людиною сприймаються як тихих тільки ті вентилятори, рівень шуму яких не перевищує 30-35 дБА.

Нарешті, термін служби вентилятора виражається в тисячах годин і є об'єктивним показником його надійності і довговічності. На практиці термін служби вентиляторів на підшипниках ковзання не перевищує 10-15 тис. Годин, а на підшипниках кочення # 151; 40-50 тис. Годин.

Отже, на сьогодні, мабуть, все. Наступного разу ми знову звернемося до вентиляторів, зробимо їх розкриття і більш детально розглянемо деякі технічні тонкощі. Дякую за увагу і до зустрічі!