Un sistem de răcire a computerului este un set de instrumente pentru îndepărtarea căldurii din componentele computerului care se încălzesc în timpul funcționării.
În cele din urmă, căldura poate fi utilizată:
Conform metodei de îndepărtare a căldurii din elementele de încălzire ale sistemului de răcire sunt împărțite în:
Există, de asemenea, sisteme de răcire combinate care combină elemente ale sistemelor de diferite tipuri:
Răcirea cu aer este cea mai comună la computere. Constă în transferul căldurii de la o componentă de încălzire la un calorifer . Poate fi atât pasiv, cât și activ. În primul caz, răcirea se realizează datorită circulației naturale a aerului, iar în al doilea, radiatoarele sunt suflate constant de ventilatoare pentru o mai bună disipare a căldurii [1] [4] [2] .
Cu spațiu limitat direct la procesor și necesitatea de a elimina un flux de căldură mare dintr-o zonă mică, se folosesc conducte de căldură [1] [10] [11] - eficiența transferului de căldură a conductei de căldură pe unitate de secțiune este mai mare decât aceea de transfer de căldură prin metal solid; Datorită acestei abordări, devine posibil să transferați căldura dintr-o zonă mică a cipul procesorului la un radiator mare situat la o anumită distanță. Această tehnică este utilizată atât în sistemele de răcire pur pasive, cât și active (cu ventilator, dar cu suprafață/viteză de rotație mult mai mică); sunt de asemenea folosite pentru a crea un computer complet silențios (de exemplu, HTPC ) [12] .
Dacă densitatea fluxului de căldură (fluxul de căldură care trece prin suprafața unității) nu depășește 0,5 mW / cm², supraîncălzirea suprafeței dispozitivului în raport cu mediul înconjurător nu va depăși 0,5 °C (de obicei până la max. 50-60 ° C), un astfel de echipament este considerat neîncărcat termic și nu necesită scheme speciale de răcire. De regulă, doar radiatoarele pasive sunt instalate pe componentele care depășesc acest parametru, dar cu disipare a căldurii relativ scăzută ( chipset-uri , tranzistoare de circuit de putere , module RAM ) .
De asemenea, cu puterea chipului nu foarte mare sau cu capacitate limitată de calcul a sarcinilor, este suficient doar un radiator, fără ventilator.
Text original (engleză)[ arataascunde] Condițiile la limită de referință ale Intel pentru ICH10 într-un sistem ATX sunt temperatura ambientală de intrare de 60 °C și 0,25 m/s [50 lfm] de flux de aer. Consultați Figura 5 de mai jos pentru mai multe detalii despre condițiile de limită ATX. În condițiile de limită ATX enumerate mai sus, ICH10 nu va necesita un radiator atunci când disiparea puterii este la sau sub 4,45 W. Această valoare este denumită Capacitatea termică a pachetului sau PTC. Rețineți că nivelul de putere la care este necesar un radiator se va modifica, de asemenea, în funcție de condițiile ambientale de funcționare locale ale sistemului și de configurația sistemului. - Ghid de proiectare termică și mecanică a familiei Intel® I/O Controller Hub 10 (ICH10). iunie 2008. Număr document: 319975-001
Principiul de funcționare este transferul direct de căldură de la componenta de încălzire la radiator datorită conductivității termice a materialului sau folosind conducte de căldură (sau varietățile acestora, cum ar fi un termosifon și o cameră de evaporare) [1] . Radiatorul radiază căldură în spațiul înconjurător prin radiație termică și transferă căldură prin conducție termică către aerul din jur, ceea ce determină convecția naturală a aerului din jur. Pentru a crește căldura radiată de radiator, se folosește înnegrirea suprafeței radiatorului.
Cel mai comun tip de sisteme de răcire în prezent. Este foarte versatil - radiatoarele sunt instalate pe majoritatea componentelor computerului cu disipare ridicată a căldurii. Eficiența de răcire depinde de aria de disipare a căldurii efective a radiatorului, de temperatură și de viteza fluxului de aer care trece prin acesta.
Suprafețele componentei de încălzire și radiatorul după șlefuire au o rugozitate de aproximativ 10 µm, iar după lustruire - aproximativ 5 µm. Aceste rugozități nu permit suprafețelor să se atingă strâns, rezultând un spațiu de aer subțire cu conductivitate termică foarte scăzută. Pentru a crește conductibilitatea termică, golul este umplut cu paste conductoare de căldură .
Răcirea pasivă cu aer a procesoarelor centrale și grafice necesită utilizarea unor radiatoare speciale (și destul de mari) cu eficiență ridicată de disipare a căldurii la un debit scăzut de aer și este folosită pentru a construi un computer personal silențios. Radiatoarele special concepute pentru funcționarea fără ventilator au o suprafață deosebit de mare, care poate reduce semnificativ zgomotul computerului.
Pentru a crește fluxul de aer care trece, sunt utilizate suplimentar ventilatoare (combinația dintre acesta și radiatorul se numește răcitor ) [13] [4] . Coolerele sunt instalate în principal pe procesoarele centrale și grafice [2] .
De asemenea, este dificil să instalați un radiator pe unele componente ale computerului, în special pe hard disk-uri , astfel încât acestea sunt răcite forțat prin suflarea unui ventilator [14] .
Sursa de alimentare a computerului are, de asemenea, un ventilator conectat direct la placa sa printr-un conector. În interiorul sursei de alimentare a tranzistoarelor de înaltă tensiune și a redresoarelor cu diode de joasă tensiune, sunt instalate radiatoare de răcire, deoarece aceste componente sunt printre cele mai încălzite. Sursele de alimentare cu comutare clasice au fie un ventilator de evacuare din spate, fie un ventilator de admisie inferior. Acesta din urmă este amplasat pe carcasa din interiorul carcasei unității de sistem. Ventilatoarele diferă ca mărime: pentru suflare - 80 mm, pentru suflare - 120 mm. Uneori, atunci când fac upgrade, entuziaștii schimbă ventilatoarele de stoc cu ventilatoare iluminate din spate pentru a înfrumuseța construcția.
Principiul de funcționare este transferul de căldură de la o componentă de încălzire la un radiator folosind un fluid de lucru care circulă în sistem [15] [3] . Apa distilată este folosită cel mai adesea ca fluid de lucru , adesea cu aditivi care au efect bactericid și/sau anti-galvanic [13] ; uneori (nerecomandat) - ulei, antigel [5] , metal lichid [16] , sau alte lichide speciale.
Sistemul de răcire cu lichid este format din [5] [3] :
Fluidul trebuie să aibă o conductivitate termică ridicată pentru a minimiza diferența de temperatură dintre peretele tubului și suprafața de evaporare și o capacitate de căldură specifică ridicată pentru a obține o eficiență mai mare de răcire la o rată mai mică de circulație a lichidului în circuit.
Unitate frigorifică , al cărei evaporator este montat direct pe componenta de răcit. Astfel de sisteme fac posibilă obținerea de temperaturi negative pe componenta răcită în timpul funcționării continue, ceea ce este necesar pentru overclockarea extremă a procesoarelor [6] .
Defecte:
Sisteme care combină sisteme de răcire cu lichid și instalații cu freon. În astfel de sisteme, antigelul care circulă în sistemul de răcire cu lichid este răcit folosind o unitate de freon într-un schimbător de căldură special. Aceste sisteme permit folosirea unor temperaturi negative, realizabile cu ajutorul instalatiilor cu freon, pentru racirea mai multor componente (in sistemele conventionale de racire cu freon, racirea mai multor componente este dificila). Dezavantajele unor astfel de sisteme includ complexitatea și costul lor mare, precum și necesitatea izolației termice a întregului sistem de răcire cu lichid.
Instalații în care se folosește ca agent frigorific (fluid de lucru) gheață carbonică, azot lichid sau heliu [17] , evaporându-se într-un recipient special deschis (sticlă) instalat direct pe elementul răcit. Ele sunt utilizate în principal de pasionații de computere pentru overclockarea extremă a echipamentelor („ overclocking ”). Acestea permit obținerea celor mai scăzute temperaturi, dar au un timp de funcționare limitat (necesită reumplerea constantă a sticlei cu agent frigorific).
Două sau mai multe unități de freon conectate în serie. Pentru a obține temperaturi mai scăzute, este necesar să folosiți freon cu un punct de fierbere mai scăzut. Într-o mașină frigorifică cu o singură etapă, în acest caz, este necesară creșterea presiunii de funcționare prin utilizarea unor compresoare mai puternice. O modalitate alternativă este răcirea radiatorului instalației cu un alt freon (adică sunt conectate în serie), datorită căruia presiunea de lucru în sistem scade și devine posibilă utilizarea compresoarelor convenționale. Sistemele în cascadă permit temperaturi mult mai scăzute decât sistemele cu o singură cascadă și, spre deosebire de sistemele deschise de evaporare, pot funcționa continuu. Cu toate acestea, ele sunt și cele mai dificil de fabricat și ajustat.
Elementul Peltier pentru răcirea componentelor computerului nu este niciodată folosit singur din cauza necesității de a răci suprafața sa fierbinte. De obicei, elementul Peltier este montat pe componenta care urmează să fie răcită, iar cealaltă suprafață a acestuia este răcită de un alt sistem de răcire activ. Dezavantaje: eficiență scăzută, necesitatea protecției împotriva condensului de umezeală [7] [8] [9] .
Cu cât mediul de răcire (aerul) folosit este mai rece, cu atât răcirea este mai eficientă. Ventilatoarele amplasate mai strategic îmbunătățesc fluxul de aer în interiorul carcasei și astfel scad temperatura internă generală din interiorul carcasei. Utilizarea ventilatoarelor mai mari îmbunătățește, de asemenea, eficiența și reduce nivelul de zgomot. Ghidul de răcire AMD precizează că utilizarea unui ventilator frontal nu este la fel de esențială, iar în unele teste în situații extreme, acest ventilator contribuie la recircularea aerului cald mai mult decât la introducerea aerului rece [18] .
Simularea fluxurilor de aer și influența proiectării radiatorului este posibilă folosind metode CFD și pachete software . Ventilatorul individual al sursei de alimentare are avantajul ca aerul cald produs de sursa de alimentare nu se amesteca cu aerul din interiorul carcasei si este evacuat direct in exterior. Simulările arată că temperaturile generale ale carcasei sunt mai scăzute la toate orificiile de ventilație inferioare și că căldura apare în zonele cu viteză scăzută a aerului din cauza circulației slabe a aerului între carcasă și sursa de alimentare și în apropierea compartimentului de unitate. [19]
Presiunea pozitivă înseamnă că suflarea în corp este mai puternică decât suflarea în afara corpului. Cu această configurație, presiunea din interiorul carcasei este mai mare decât în mediul înconjurător. Presiunea negativă înseamnă că suflarea este mai puternică decât suflarea. Acest lucru face ca presiunea aerului intern să fie mai mică decât cea din mediu. Ambele configurații au avantaje și dezavantaje. Dintre aceste două configurații, presiunea pozitivă este cea mai frecvent utilizată [6] [20] .
În calculatoarele moderne, sistemul de răcire, pe lângă scopul său direct, poate fi și decorativ, de exemplu, sub formă de iluminare a ventilatorului. În funcție de design, poate avea o culoare diferită și evidențiază fie corpul, fie lamele, fie toate deodată. PC-urile moderne de jocuri tind să aibă în mod implicit o iluminare de fundal a sistemului de răcire. Entuziaștii înlocuiesc adesea ventilatoarele standard cu ventilatoare retroiluminate singure pentru a oferi unității de sistem un aspect mai atractiv, atât pe computerele moderne, cât și pe cele relativ vechi [21] .