Poisk-podbor.Ru
COOLERs

Теоретические основы охлаждения элементов системного блока. Процессорные кулеры

Начать подбор Кулера и системы охлаждения сначала
Подберите Кулер и систему охлаждения из 10 216 предложений
Цена от руб.
до руб.
Тип коннектора: ?
3-pin

(4018)

4-pin PWM

(5537)

Материал радиатора: ?
медь

(125)

Регулятор оборотов: ?
Торговая марка / бренд Кулера и системы охлаждения
Количество вентиляторов : ?
1

(8798)

2

(912)

3

(102)

4

(4)

выбрать
Диаметр вентилятора (мм): ?
25-60

(312)

65-88

(1095)

90-110

(2947)

120-140

(5221)

150-200

(170)

выбрать
Высота вентилятора (мм): ?
10-15

(531)

16-26

(8119)

27-32

(233)

34-56

(52)

92-120

(111)

выбрать
Максимальная скорость вращения (об/мин): ?
500-1500

(2943)

1600-2300

(4526)

2350-3600

(1858)

3800-8500

(394)

выбрать
Минимальная скорость вращения (об/мин): ?
100-750

(2175)

800-1520

(4486)

1600-2500

(2033)

2600-6600

(561)

выбрать
Максимальный уровень шума (дБ): ?
5.71-19.99

(1014)

20-26.2

(3078)

26.3-31.4

(3256)

31.5-56

(2227)

57.23

(21)

выбрать
Минимальный уровень шума (дБ): ?
2-14.8

(1798)

14.9-21.5

(4008)

21.8-28.1

(2332)

28.6-56

(963)

выбрать
Вес (г): ?
14-162

(1943)

164-368

(2975)

370-706

(1881)

709-1627

(1646)

выбрать


Обзоры и тесты

Выбор производительного кулера для процессора

При самостоятельной сборке или апгрейде компьютера одним из важных вопросов, который приходится обязательно решать, является правильный выбор процессорного кулера. Найти компромисс между ценой, производительностью, долговечностью и уровнем шума далеко не просто. В этой статье попробуем рассмотреть основные принципы подбора кулера, который лучше всего подойдет для вашей системы.... 

Теоретические основы охлаждения элементов системного блока. Охлаждение компонентов

Системный блок компьютера состоит из большого числа компонентов, потребляющих электрический ток и выделяющих достаточно большое количество теплоты. Если не предпринимать специальных мер по охлаждению этой небольшой коробки с электроникой, то довольно скоро она просто перестанет работать. В этой статье рассмотрим основы правильного охлаждения компьютерных компонентов.... 

Теоретические основы охлаждения элементов системного блока. Процессорные кулеры

Современный персональный компьютер является сложным электронным устройством, состоящим из большого числа связанных друг с другом элементов. Каждый из этих элементов является потребителем электрического тока, а как известно нам из школьного курса физики, при прохождении тока по любому проводнику происходит его нагрев (сверхпроводимость не рассматриваем, ввиду того что в персональных компьютерах она не встречается). Количество теплоты, выделяемое проводником, зависит от типа материала, по которому течет ток, сечения проводника и его длины. Большинство токопроводящих элементов в системном блоке выделяют настолько мало тепла, что их температура мало отличается от температуры окружающего воздуха. Но есть ряд компьютерных комплектующих, которые потребляют мощность в десятки ватт и, следовательно, выделяют достаточно большое количество теплоты. Самыми "горячими" элементами системного блока являются процессоры. Если не предпринимать дополнительных мер по отводу тепла, то выделение значительной энергии на малой площади очень быстро приведет к нагреву полупроводниковых элементов до температуры их перегорания и выхода из строя - или же до температуры, при которой сработает автоматическое отключение.

Сгоревший процессор - когда-то это было обыденной картиной

Избежать проблемы перегрева компьютерных чипов помогают такие устройства, как кулеры. Название это произошло от английского слова cool - охлаждать. Соответственно, кулер - это то, что охлаждает. По своей конструкции кулеры могут представлять как простейший вентилятор, закрепленный в нужном месте компьютерного корпуса и обеспечивающий обдув теплых элементов, так и сложную систему жидкостного охлаждения, состоящую из десятков отдельных элементов. Простейший кулер, предназначенный для охлаждения процессора, состоит из трех основных компонентов - радиатора, вентилятора и системы крепления. О первых двух поговорим несколько подробнее.

 

Радиатор

Из курса физики известно, что любой объект способен отдавать тепло только со своей поверхности. Чем больше площадь этой поверхности, тем большее количество теплоты в единицу времени можно отвести от предмета. К сожалению, поверхность таких элементов, как центральный процессор и графический процессор видеокарты, настолько мала, что рассеять сколько-нибудь значимое количество теплоты с нее просто невозможно. Поэтому, для того чтобы все же не допустить перегрева чипа и обеспечить достаточную скорость теплоотвода, используются такие устройства, как радиаторы.

Радиатор (англ. radiate - излучать) представляет собой металлическую деталь, которая одной стороной плотно прилегает к поверхности охлаждаемого объекта и принимает на себя выделяемое им тепло, а остальными частями рассеивает это тепло в воздух. Так как скорость рассеивания прямо зависит от площади поверхности радиатора, то на поверхности радиатора густо размещается большое количество ребер. Современные радиаторы также нередко имеют игольчатую структуру, которая показывает даже лучшие результаты по отводу тепла, но более дорога в производстве.

При изготовлении радиаторов могут использоваться различные материалы. Однако для их эффективной работы должны быть правильно подобраны такие параметры, как теплопроводность и удельная теплоемкость материала. Для лучшего понимания вернемся снова к курсу физики.

Теплопроводность показывает, с какой скоростью по материалу может распространяться тепло. Так как нам необходимо быстро отводить тепло от нагретого чипа, скорость распространения тепла по материалу радиатора должна быть также как можно большей. В противном случае радиатор будет раскаленным в точке соприкосновения с чипом, а его ребра при этом останутся холодными. Очевидно, что теплообмен с воздухом при этом приходить не будет и подобный радиатор свою функцию просто не выполнит.

Удельная теплоемкость показывает количество теплоты, которое необходимо сообщить материалу, чтобы нагреть один килограмм этого вещества на один градус. Соответственно, такое же количество теплоты выделяется и при охлаждении этого тела. Чем больше это число, тем эффективнее рассеивается лишнее тепло.

Вернемся теперь к материалам, которые можно использовать для радиаторов. С технологической точки зрения из всех материалов, имеющих достаточно высокую теплопроводность, для изготовления радиаторов (и не только для компьютеров) подходят только металлы. Значения удельной теплоемкости и теплопроводности распространенных металлов можно посмотреть в таблице.

Как видно из таблицы, наилучшее значение теплопроводности у серебра, но по вполне понятным причинам массового использования радиаторов из серебра мы не наблюдаем. Поэтому самыми распространенными материалами для их изготовления стали медь и алюминий. Медь предпочтительнее с точки зрения скорости теплоотвода, но алюминий, как более дешевый металл, получил большее распространение.

Немаловажное значение имеют также форма и расположение ребер радиаторов. Воздух, отводящий от них тепло, должен легко проходить вдоль ребер, не задерживаясь в отдельных точках. Идеальная форма ребер до сих пор не найдена (и вряд ли она существует), поэтому на рынке представлено столь большое разнообразие радиаторов различного вида.

 

Термопаста и термопрокладки

Соприкасающиеся поверхности чипа и радиатора, если их рассмотреть под микроскопом, имеют достаточно неоднородную структуру, так что между ними всегда образуется большое количество воздушных подушек и каверн. Теплопроводность воздуха равна 0,026 Вт/(м*К), то есть тепло он практически не проводит и становится непреодолимым препятствием для нормального охлаждения чипа. Поэтому пространство между подошвой радиатора и поверхностью процессора заполняется специальным материалом с высокой теплопроводностью. Этот материал образует термоинтерфейс между двумя плоскостями.

Примеры фасовки термопаст

Физически термоинтерфейс представлен в двух вариантах - термопаста и термопрокладки. Термопрокладка представляет собой резиноподобную тонкую пленку, наносится сразу на основание радиатора и при первом нагреве расплавляется и проникает во все поры между радиатором и чипом. Термопаста, как это явствует из названия, представляет собой пастообразную субстанцию, продается в маленьких пакетиках, тюбиках, баночках или мини-шприцах на 1-5 г. Для OEM-сборщиков также существует 10- и 20-кубовая фасовка. И термопаста, и термопрокладки содержат высокое содержание порошкового серебра (до 90% от массы), которое и обеспечивает хорошую теплопроводность.

 

Вентиляторы кулеров

Вернемся к радиаторам. Их ребра нагревают воздух вокруг себя, в результате разница температур между пластиной радиатора и окружающим его воздухом становится близкой к нулю и теплообмен прекращается. Итог - сгоревший или отключившийся чип.

Для того чтобы быстро отводить горячий воздух от ребер, необходимо организовывать их принудительный обдув. Отчасти эту задачу могут выполнять корпусные вентиляторы, которые обеспечивают приток свежего прохладного воздуха внутрь корпуса системного блока. Для чипов с низким уровнем энергопотребления (и теплоотдачи) этого обдува вполне достаточно, поэтому существует большое количество видеокарт и маломощных процессоров, которые обходятся пассивным охлаждением. На них устанавливаются радиаторы, от которых воздух отводится в результате естественной конвекции или легкого обдува от корпусных вентиляторов.

Конструкция кулеров может быть самой разной

Однако почти для всех процессоров и для большинства чипов видеокарт пассивного охлаждения недостаточно - воздух просто не успевает охлаждать ребра радиатора. В этом случае на радиатор устанавливается вентилятор, обеспечивающий воздушный поток, достаточный для надежного охлаждения самого радиатора и, как следствие, чипа под ним.

Дизайн, размеры, расположение на радиаторе, шумность и долговечность вентиляторов могут различаться в широких пределах, и выбрать лучший кулер иногда бывает весьма непросто.

 

Тепловые трубки

В современных компьютерных системах, особенно в ноутбуках, нередко бывает так, что расположить непосредственно над процессором радиатор с кулером невозможно из-за несоответствия геометрических размеров доступного в корпусе места и габаритных размеров самого кулера. В этом случае отвод тепла от чипа организуется с помощью тепловых трубок: одним концом они фиксируются на чипе, а на другом располагается радиатор с вентилятором.

Тепловая трубка представляет собой герметично запаянную металлическую (как правило, медную) трубку, внутри которой находится легкокипящая жидкость-хладагент. В том конце трубки, который соприкасается с горячим чипом, происходит кипение и испарение хладагента, который охлаждается и конденсируется в холодном конце. Затем хладагент возвращается в «горячую» зону и цикл повторяется.

Принцип действия тепловой трубки

Впервые тепловые трубки были применены еще во время бурного развития паровых двигателей. На этом принципе работали тепловые сифоны. Но их применение было существенно ограничено из-за того, что в простой трубке возвращение хладагента к началу цикла обеспечивалось за счет силы тяжести - жидкость просто стекала по стенкам. Получается, что такая тепловая трубка должна быть всегда ориентирована определенным способом и категорически не допускает переворачивания или сильного наклона.

Тепловые трубки в системе охлаждения ноутбука

Ситуация изменилась в 1942 году, когда американский инженер Гоглер предложил использовать для возврата хладагента в зону нагрева капиллярный эффект. В подобных трубках внутри герметичного корпуса непосредственно на его стенках находится слой капиллярно-пористого материала, который нередко называют фитилем. Так как движение жидкости по капиллярам не зависит от направления силы тяжести, то охлаждающие системы на трубках такого типа сохраняют свою эффективность при любой ориентации в пространстве.

Компьютерные кулеры на тепловых трубках подтвердили свою высокую эффективность. Необходимо только учитывать, что рабочий режим тепловых трубок начинается при достаточно высокой температуре, так как хладагент должен начать кипеть, поэтому температура процессора с подобной системой охлаждения в ненагруженных режимах может быть значительно выше, чем с классическим кулером.

 

Системы жидкостного охлаждения

Все рассмотренные выше типы кулеров имеют различные возможности и характеристики. Можно наращивать количество и площадь ребер радиаторов, увеличивая общую площадь рассеивания, можно увеличивать количество вентиляторов или их мощность, но остается все же ограничитель, ставящий планку, выше которой уже знакомые нам системы охлаждения прыгнуть не могут. Ограничителем этим является теплопроводность, которая, хоть и имеет довольно большое значение для меди и в несколько раз большее для тепловых трубок, все же является фиксированной величиной и при очень высоких показателях тепловыделения кристаллом процессора (например, при его экстремальном разгоне) может не обеспечить требуемую скорость отвода тепла от подошвы кулера. В этом случае на выручку оверклокеру-экстремалу приходят системы жидкостного охлаждения (СЖО).

Типичная СЖО имеет большие габариты

По своей компоновке в общем случае такие системы состоят из следующих элементов:

  • теплосъемник - крепится непосредственно на процессор и предназначен для передачи тепла охлаждающей жидкости (ОЖ);
  • охладитель, в котором происходит передача тепла от ОЖ в воздух;
  • система гибких трубок, передающая ОЖ от теплосъемника к охладителю и обратно;
  • насос, обеспечивающий перекачку ОЖ с требуемой скоростью.

 

В качестве охлаждающей жидкости долгое время использовалась обычная дистиллированная вода с антибактериальными и антикоррозионными присадками. Поэтому и назывались подобные кулеры системами водяного охлаждения (СВО). Однако в 2008 году был представлен первый кулер, в котором для переноса тепла использовался жидкий металл (смесь калия и натрия), а самые экстремальные СЖО в качестве переносчика тепла используют жидкий азот, поэтому точнее называть этот класс все же жидкостными охладителями. Следует отметить, что СЖО на жидком металле не показали явного преимущества перед водяными по качеству охлаждения, зато оказались совершенно бесшумными, так как для перекачки ОЖ применяется электромагнитный насос и в кулере нет ни одной движущейся детали.

 

Вместо вывода

В конце статьи хорошо было бы представить четкую диаграммку, на которой можно было бы указать в процентном соотношении, какие кулеры и насколько лучше. К сожалению, подобные выводы были бы некорректны. Существует огромный разброс параметров внутри любого из классов, и хороший классический кулер может в определенных условиях показывать результаты лучше, чем системы на тепловых трубках и неудачные СЖО. Тем не менее существует некая условная табель о рангах, которая может помочь сориентироваться при выборе кулера. Очевидно, что наименее производительными являются пассивные радиаторы, устанавливаемые на самые маломощные чипы. Далее идут наиболее распространенные и недорогие классические кулеры с алюминиевыми радиаторами. Чуть выше производительность у кулеров с медными радиаторами. И на вершине этого условного рейтинга будут системы на тепловых трубках и СЖО.

И не забывайте при выборе, что, помимо производительности, следует учитывать и другие параметры - габариты, надежность крепления, уровень шума в нормальном режиме и в режиме максимальной нагрузки. Всю эту информацию практически по любой модели легко можно найти или на сайтах производителей, или в многочисленных обзорах интернет-лабораторий.

Лидеры продаж
Deepcool Ice Blade 200M

Socket 2011. Тип коннектора - 4-pin PWM. Socket AM2+. Материал радиатора - алюминий+медь. Socket AM3/AM3+/FM1. Назначение - для процессора. С минимальным уровнем шума 17.80 дБ. Socket 1155/1156. С минимальной скоростью вращения 900 об/мин. Тип подшипника - гидродинамический. С диаметром вентилятора 92 мм. С высотой вентилятора 25 мм. Регулятор оборотов - отсутствует. Socket FM2. Socket 1366. С количеством вентиляторов 1. С максимальным уровенем шума 30.10 дБ. С максимальной скоростью вращения 2200 об/мин. Socket AM2. Socket 775. Вес: 981 г.

от 1 037 руб.

Deepcool CK-AM209

Socket 940. С максимальной скоростью вращения 2800 об/мин. Socket AM3/AM3+/FM1. С высотой вентилятора 25 мм. Socket 939. С минимальной скоростью вращения 2800 об/мин. С диаметром вентилятора 80 мм. Материал радиатора - алюминий. С максимальным уровенем шума 30.00 дБ. Регулятор оборотов - отсутствует. С количеством вентиляторов 1. Socket 754. Тип коннектора - 3-pin. С минимальным уровнем шума 30.00 дБ. Назначение - для процессора. Socket AM2. Socket AM2+. Тип подшипника - гидродинамический. С весом: 224 г.

от 181 руб.

Deepcool GAMMA ARCHER

Назначение - для процессора. С количеством вентиляторов 1. С минимальной скоростью вращения 1600 об/мин. Socket 940. Socket 1155/1156. С максимальной скоростью вращения 1600 об/мин. С максимальным уровенем шума 21.00 дБ. С высотой вентилятора 25 мм. Socket AM2. Тип коннектора - 3-pin. С диаметром вентилятора 120 мм. С минимальным уровнем шума 21.00 дБ. Socket AM2+. Тип подшипника - гидродинамический. Socket 775. Материал радиатора - алюминий. Socket 754. Socket AM3/AM3+/FM1. Регулятор оборотов - отсутствует. Socket 939. С весом: 301 г.

от 324 руб.


© 2008 - 2018   ООО «Поиск-Подбор», г. Москва, ул. Кантемировская, д. 58Карта сайта Размещение рекламы Личный кабинет