Для чего нужен кулер отвода горячего воздуха

Системы охлаждения — от радиатора до жидкого азота! Часть 1

Еще из школьного курса физики нам известно, что любой проводник, по которому протекает электрический ток, выделяет тепло. Это приводит к тому, что все составляющие компьютера, по которым проходит ток (от процессора до соединительных проводов), нагревают окружающий их воздух.

Эту статью я писал почти год назад для одного конкурса… решил выложить, может кому будет интересно. Она ужасно огромная (без шуток — хабр не принял ее одним куском, так что будет две части / Часть 2 /). Трафик.

Скучная теория

Выделяемое количество теплоты зависит от содержимого Вашего системного блока, от его энергопотребления. Это вовсе не значит, что охлаждать нужно абсолютно все задействованные составляющие системника. Вешать вентиляторы на розетки вовсе не нужно, но вот современным процессорам и видеокартам без охлаждения ну никак не обойтись!

От тепловыделения, увы, никуда не деться, но ведь эта проблема имеет немало решений. Другой вопрос – чем охлаждать. На данный момент существует достаточно много систем охлаждения, все они используют общий принцип действия — перенос тепла от более горячего тела (охлаждаемого объекта) к менее горячему (системе охлаждения). Мы рассмотрим только следующие системы:

— Радиатор;
— Радиатор+вентилятор = кулер;
— Система жидкостного охлаждения;
— Система охлаждения на элементах Пельтье;
— Система фазового перехода (фреонка);
— Система экстремального охлаждения на жидком азоте;

Можно использовать и наиболее эффективные установки, в которых совмещаются различные виды перечисленных систем, но это уже выходит за рамки данной статьи.

Мы же по-порядку начнем рассмотрение основных систем охлаждения и начнем с самого первого — радиатора.

Радиаторы

Радиатор (новолат. radiator, «излучатель») — теплообменник, служит для рассеивания тепла от охлаждаемого объекта. Механизмом передачи тепла здесь является теплопроводность, способность вещества проводить тепло внутри своего объёма. Все, что нужно — создать физический контакт радиатора с охлаждаемым объектом, именно поэтому он всегда находится в тесном контакте с тем, что охлаждает. После того, как радиатор принимает на себя часть тепла от охлаждаемого объекта, его задача – рассеять его в окружающий воздух.

Но мало просто обеспечить физический контакт! Ведь рано или поздно от постоянно нагревающегося охлаждаемого объекта нагреется и сама система охлаждения. А процесса теплообмена в системе тел с одинаковой температурой, как мы знаем, быть не может. Чтобы найти выход из данной ситуации и не столкнуться с проблемой перегрева, необходимо организовать подвод какого-то холодного вещества, чтобы охлаждать саму систему охлаждения. Такое вещество общепринято называть хладагентом (холодильный агент, частный случай теплоносителя)

Радиатор является воздушной системой охлаждения, т.е. хладагентом в его случае является холодный воздух из окружения. Тепло от охлаждаемого объекта идет к основанию радиатора, потом равномерно распределяется по всем его рёбрам, а уже после этого оно уходит в окружающий воздух. Такой процесс называется теплопроводностью. Воздух вокруг радиатора постепенно нагревается, из-за чего процесс теплообмена становится все менее эффективным. Эффективность теплообмена в можно увеличить, если постоянно подавать холодный воздух к рёбрам радиатора. Говоря проще, для эффективного охлаждения нужна свободная циркуляция холодного воздуха.

Такие физические величины, как теплопроводность (скорость распространения тепла по телу) и теплоемкость (количество теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1 градус) у радиатора должны быть на высоком уровне. Из того же школьного курса нам известно, что наибольшей теплопроводностью обладают металлы. На самом деле это не так – наибольшая теплопроводность у алмаза :), и лежит она в диапазоне от 1000 до 2600 Вт/(м·K). Из металлов же лучше всех тепло проводит серебро – его теплопроводность равна 430 Вт/(м·K). После серебра идет медь [390 Вт/(м·K)], потом золото [320 Вт/(м·K)]. Завершает цепочку алюминий [236 Вт/(м·K)].

Откинув драгоценности, становится понятно, что наиболее применимыми являются два материала – алюминий и медь. Первый — из-за низкой стоимости и высокой теплоёмкости (930 против 385 у меди), второй — из-за большой теплопроводности (к недостаткам меди можно отнести более высокую температуру плавления и сложность ее обработки). Серебро же, за его высокую теплопроводность, иногда используют для изготовления основания радиатора. Еще для изготовления радиаторов может применяться сплав алюминия с кремнием – силумин. Преимущество его использования – дешевле алюминия.

Если радиатор сделан из высоко теплопроводного материала, то температура в любой его точке будет одинакова. Выделение тепла будет одинаково эффективно со всей площади поверхности. Т.к. объект отдаёт тепло со своей поверхности, то это значит, что для достижения наилучшего отвода тепла, площадь поверхности охлаждаемого объекта должна быть максимальной. Существует два способа увеличения площади радиатора — увеличение площади рёбер с сохранением размеров радиатора и увеличение геометрических размеров радиатора. Второй вариант, понятно, предпочтительней, но это вносит ряд неудобств – например, увеличивает вес и размеры радиатора, что может затруднить монтаж устройства. Ну и цена, соответственно, растет пропорционально количеству израсходованного на изготовления материала.

Типов конструкций ребер радиаторов существует огромное множество. Они могут быть толстыми, если были созданы процессом выдавливания. Или наоборот, тонкими – если ребра отливали. Они могут быть прямыми по всей длине радиатора, а могут быть расчерчены поперек. Могут быть плоскими, согнутыми из пластин, вдавленными в основание. Но лучше всего в работе на сегодняшний день себя показывают радиаторы игольчатого типа – в таких радиаторах вместо ребер квадратные или цилиндрические иглы.

Изготовление радиаторов

На данный момент мне известно 6 методов производства радиаторов:

1. Прессованные (экструзионные) радиаторы — самые дешевые и самые распространенные на рынке. Основным материалом, который используется в их производстве, является алюминий. Радиаторы такого типа изготавливаются путем прессования (экструзии), который позволяет получить достаточно сложные профили поверхностей ребер и достичь хороших теплоотводящих свойств.

2. Складчатые (ленточные) радиаторы — получаются тогда, когда тонка металлическая лента, свернутая в гармошку, пайкой (или с помощью адгезионных проводящих паст) прикрепляется на базовую пластину радиатора. Складки ленты-гармошки в данном случае играют роль ребер. Такая технология изготовления позволяет получать компактные изделия по сравнению с прессованными радиаторами, но с примерно такой же тепловой эффективностью.

3. Кованые (холоднодеформированные) радиаторы — радиаторы, получаемые в результате использования технологии холодного прессования. Эта технология позволяет создавать поверхность радиатора в виде стрежней произвольного сечения, а не только стандартных прямоугольных ребер. Как правило, они дороже радиаторов первых двух типов, но их эффективность зачастую гораздо ниже.

4. Составные радиаторы — близкие родственники «складчатых» радиаторов. Несмотря на это, их отличает существенный момент: в данном типе радиаторов поверхность ребер формируется не лентой-гармошкой, а тонкими раздельными пластинками, которые закрепляют пайкой или стыковой сваркой на подошве радиатора. Радиаторы этого типа немного более эффективны, чем экструзионные и складчатые.

5. Литые радиаторы – в производстве изделий такого типа используется технология литья в пресс-форму под давлением. Применение такой технологии позволяет получать профили реберной поверхности практически любой сложности, значительно улучшающий теплопередачу.

6. Точеные радиаторы — являются самыми дорогими и продвинутыми радиаторами. Изделия такого типа создаются прецизионной механической обработкой (на специальных высокоточных станках с ЧПУ) монолитных заготовок и отличаются самой высокой тепловой эффективностью. Если бы не производственная стоимость, то радиаторы такого типа давно смогли бы вытеснить своих конкурентов на рынке.

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).

Есть контакт! Какова площадь?

Нужно стремиться к тому, чтобы площадь контакта между радиатором и охлаждаемым объектом была как можно больше – ведь именно через эту площадь тепло от объекта будет поступать на радиатор. Но нужно учитывать то, что при соприкосновении двух даже самых гладких поверхностей, между ними все равно остаются мельчайшие полости и зазоры, заполненные воздухом [напомню, что теплопроводность воздуха 0.026 Вт/(м·K)] – это может сыграть свою злую шутку.

Чтобы избавиться от вредного воздуха и позволить радиатору работать с максимальной отдачей, применяют различные тепловые интерфейсы, чаще всего это термопроводная паста (термопаста). Она имеют большую теплопроводность [благодаря использованию в своем составе таких веществ, как алюминий и серебро (до 90% содержания)] и за счет текучести заполняет собой все неровности в соприкасающихся поверхностях.

Термопаста поставляются в комплекте с большинством брендовых кулеров и радиаторов. Бывает в виде шприца или небольшого тюбика-пакетика. Рекомендуется избегать попадания термопасты на электрические элементы компьютера.

Одним из параметров термопаст является продолжительность периода, когда она выходит на максимальную эффективность. В среднем это время составляет около недели. Компания Coolink недавно произвела первую термопасту с добавлением наночастиц – ее преимуществом является то, что никакого периода ожидания нет.

Помимо термопасты есть и другой вид теплового интерфейса – проводящие прокладки. Суть их работы та же, но используются они по другому – кладутся на поверхность контакта и при тепловом воздействии меняют свое агрегатное состояние, заполняя неровности и вытесняя воздух.

Итог по радиаторам

Несмотря на всевозможные вариации, самое главное преимущество радиатора то, что он не является источником какого-либо шума. К минусам можно отнести относительно низкую эффективность, отсутствие потенциала для разгона системы и зачастую крупные габариты.

Если доверять охлаждение современных видеокарт и процессоров пассивным радиаторам достаточно опасно, то охлаждение модулей памяти, жестких дисков, чипсета, цепей питания – можно и положиться.

Кулеры

Кулер (англ. cooler — охладитель) совокупность радиатора и вентилятора, устанавливаемого на электронные компоненты компьютера с повышенным тепловыделением. Самая главная задача устройства — снижение температуры охлаждаемого объекта и поддержание ее на определенном уровне. Достигается это за счет непрерывного потока воздуха, обдувающего радиатор. То есть менее эффективный процесс излучения превращается в более эффективный — конвекцию. Кулеры — это самый простой, самый быстрый, доступный и, в большинстве случаев, достаточный способ охлаждения компонентов компьютера — воздухом охлаждается все.

Вариантов исполнения существует гигантское множество. Если говорить про внешний вид можно долго, то касательно функциональных отличий много не расскажешь.

Кулеры бывают разных размеров – обычно от 40х40мм до 320х320мм.

Шарики за ролики

Самой важной частью любого кулера является его вентилятор. Именно он шумит у Вас в Вашем системном блоке. А если быть более точным, то шум этот появляется при столкновении воздушного потока с радиатором. Особенно этот шум ощутим на дешевых моделях кулеров, т.к. над их дизайном никто не работает.

Вентилятор состоит из крыльчатки (в ней по внутреннему диаметру расположен магнит) и электромотора, который этот магнит вместе с крыльчаткой вращает. Через центр вентилятора идет осевой штырь, который размещается в центре мотора. Для большей плавности хода крыльчатки могут использоваться три вида подшипников (срок службы которых производители указывают в тысячах часов на упаковке):

— Подшипник скольжения (sleeve bearing ) — наиболее дешевый и наименее надежный вариант, создающий при работе высокий уровень шума.
— 1 подшипник скольжения (sleeve bearing ) + 1 подшипник качения (ball bearing) — комбинированный подшипник- более долговечная конструкция, работающая в среднем в два раза дольше, чем на подшипнике скольжения.
— 2 или 4 подшипника качения (ball bearing) — наиболее надежные варианты с низким уровнем шума, но стоят такие вентиляторы существенно дороже первых двух.
— Игольчатые и NCB (наномиллиметровые керамические) подшипники — устанавливаются в вентиляторы ограниченным числом производителей. Они отличаются низким уровнем шума, невысокой стоимостью и очень большим сроком службы.

Кстати, о сроке службы (сроке безотказной работы. Если срок службы указан в 40-50 тысяч часов (почти 5 лет. Хотя бывает и больше — до 300 000 часов!), это вовсе не значит, что вспомнить о кулере в следующий раз придется только через это время. Нет! Это число нужно делить на два-три, и все равно время от времени производить профилактические действия – протирать от пыли, продувать, смазывать. Если не ухаживать за кулером, он может начать шуметь, а если совсем про него забыть – то и остановиться.

Производительность вентилятора (расходная характеристика) – пожалуй, основная его характеристика. Измеряется она в количестве кубических футов воздуха, перегоняемых им в минуту, сокращенно — CFM (Cubic Feet per Minute). Эта характеристика главным образом зависит от площади вентилятора, профиля лопастей и скорости их вращения. Чем больше это значение, тем выше эффективность охлаждения и, как правило, тем выше уровень шума, создаваемый вентилятором при работе.

Здоровое питание

Перегонять кубометры воздуха кулер может своими лопастями на скорости до 8000 оборотов в минуту (для сравнения, двигатель обычнго легкового автомобиля выдает 5-8 тысяч оборотов. Двигатель болида «Формула-1» — до 22 000 оборотов). Но понятное дело, что при такой скорости шум от работы кулера будет ощутимым. Поэтому предпочтительнее брать кулеры с термодатчиками – которые «анализируют» температуру и в зависимости от ситуации могут увеличивать или уменьшать количество оборотов. Чаще всего это положительно сказывается на шуме от работы.

Все компьютерные кулеры питаются от постоянного тока, напряжение которого чаще всего составляет 12В. Для подключения к питанию они используют Molex-коннекторы (для Smart-вентиляторов) или PC-Plug-коннекторы.

PC-Plug имеет четыре провода: два чёрных (земля), жёлтый (+12В) и красный (+5В).

Разъёмы Molex на материнских платах используются для того, чтобы система сама могла контролировать скорость вращения вентилятора, подавая на красный провод различное напряжение (обычно от 8 до 12 В). По жёлтому (сигнальному) проводу система узнает от кулера сведения о скорости вращения его лопастей. Использование Molex имеет один весомый недостаток: опасно цеплять вентиляторы с потребляемой мощностью более 6Вт.

Дело обстоит иначе с разъемом PC-Plug – он выдерживает десятки Ватт. Но и без дегтя не обошлось — при подключении к нему Вы не сможете узнать, работает Ваш вентилятор или нет.
Найти переходник с одного разъема на другой сейчас не составляет никакого труда – они часто идут в комплекте.

Так же для снижения шума кулер иногда переводят на 5В или 7В. Шлейфы округляют, провода заплетают в косички или обтягивают оплеткой и убирают в укромное местечко – чтобы не мешали продуманной воздушной циркуляции.

О шумах

Все кулеры классифицируются по уровню шума, издаваемому от их работы на следующие классы (чем ниже уровень шума, тем более комфортной будет работа за компьютером):

— Условно бесшумный. Уровень шума такой системы охлаждения составляет менее 24 дБ. Этот показатель ниже типового фонового шума в тихой комнате (в вечернее или ночное время суток). Таким образом, кулер не вносит практически никакого существенного вклада в шумовую картину. Обычно это значение достигается при минимальном числе оборотов вентилятора для систем с регулятором скорости вращения.

— Малошумный. Уровень шума от такой системы охлаждения лежит в пределах от 24 до 30 дБ включительно. Кулер вносит еле ощущаемый вклад в акустику ПК.

— Эргономичный. Уровень шума такой системы охлаждения лежит в диапазоне от 37 до 42 дБ включительно. Шум от такого кулера по всей вероятности будет заметен в большинстве пользовательских конфигураций компьютера.

— Не эргономичный. Уровень шума рассматриваемой системы охлаждения больше 42 дБ. В таких условиях кулер будет являться основным «генератором» шума компьютера практически любой конфигурации. Домашнее применение такого кулера неоправданно – он больше подойдет для производственных и офисных помещений с фоновым шумом более 45 дБ.

Итог по кулерам

К плюсам кулеров относятся их распространенность, универсальность, доступность. Небольшую стоимость тоже можно отнести к плюсу, но стоит учитывать, что на хороший кулер жадничать не стоит – ведь это, по сути, второе сердце компьютера – нельзя, чтобы остановилось.

К минусам я отнесу возможные шумы, которые рано или поздно появятся на любом кулере.

Подводя итог вышесказанному. На данный момент кулер – самая распространенная система охлаждения, охладить которой можно что угодно – от процессора до винчестера и памяти. Вопрос заключается в выборе и подборе нужного кулера – ведь их существует великое множества от десятков производителей.

Кому-то нужна золотая середина между тишиной и производительностью. Кому-то нужны гигагерцы и плевать на шум, кто-то наоборот, предпочитает тишину.

Кулер для процессора – что это такое, устройство, принцип работы, характеристики, основные виды

Качественный кулер для процессора – важнейшая деталь в любом компьютере. Без нормального отвода горячего воздуха устройству грозит неминуемый перегрев, который заканчивается постоянными досадными зависаниями системы или даже серьезнейшими поломками дорогостоящего оборудования.

Что такое кулер для процессора?

С повышением производительности любого CPU резко возрастает выделение тепла. Маломощные ноутбуки или планшеты могут обойтись одними металлическими пластинами для отвода горячего воздуха путем излучения. Для геймерского устройства или приборов, работающих с ресурсоемкими программами, необходим активный кулер. Такой усовершенствованный охладитель для процессора представляет собой систему, основными узлами которой являются радиатор и вентилятор.

Устройство кулера для процессора

Теплоотводящие ребра в данных приспособлениях делают из алюминия или медных сплавов. Система охлаждения для процессора обязательно оснащена вентилятором, винтообразная головка которого при угрозе перегрева приводится во вращение крохотным бесщеточным двигателем. В некоторых моделях помимо простого радиатора для отвода тепловой энергии задействуются трубки с охлаждающей жидкостью. Следует учитывать, что для каждого стандарта процессора используется своя версия кулера.

Основные детали кулера для процессора:

1. ротор с крыльчаткой;
2. корпус;
3. статор;
4. радиатор;
5. плата;
6. датчик Холла;
7. постоянный кольцеобразный магнит.

Принцип работы кулера для процессора

При пассивном охлаждении задействуется только радиатор, который отбирает тепло от крышки CPU и отдает в окружающее пространство. Активный кулер охлаждения процессора дополнительно снижает температуру при помощи прохладного воздуха, являющегося здесь основным хладагентом. В крупных устройствах для переноса тепла задействуют специальные герметичные трубки, в таких моделях даже самые дальние ребра радиаторов участвуют в работе.

Эффективность системы воздушного охлаждения зависит от конструкции радиатора. С увеличением площади теплового контакта передача энергии происходит интенсивнее. Опишем основные способы увеличения площади радиаторов:

1. Установка радиаторов максимально большого размера.
2. Увеличение площади теплоотдачи за счет более густого оребрения. Для уменьшения габаритов радиатора ребра делают максимально тонкими.

Характеристики кулеров для процессора

Если собираете собственный компьютер или планируете усовершенствовать устройство для решения серьезных задач, то нужно выбрать систему охлаждения с максимально подходящими параметрами. Приведем основные характеристики кулеров:

1. CFM – производительность вентиляторов.
2. RPM – количество оборотов за минуту.
3. Уровень шума – при значениях 25-30 dB параметр считаются приемлемыми.
4. Тип подключения – кулер для процессора Intel существенно отличается от AMD формой площадки радиаторов, имеет свои типовые защелки. У моделей AMD используются скобы с петлями, у Intel – подпружиненные ножки, которые входят в отверстия на платах.
5. Модель подшипника – используются подшипники гидродинамические (SSO), Ball Bearing (качения) или Sleeve Bearing (скольжения).
6. Конструкция радиаторов – учитывается площадь поверхности ребер, тип (стандарт или башенный), материал, габариты, вес.

Виды кулеров для процессора

Для упрощения классификации, используемые в компьютерной технике кулеры, разбивают на следующие группы:

1. Штатные (боксовые) модели с алюминиевыми ребрами без тепловых трубок. Отличаются простотой установки, поэтому чаще идут в комплекте с процессорами. При невысоких нагрузках с работой справляются.
2. Охлаждающие системы на тепловых трубках с циркулирующей жидкостью. При более высокой цене и сложной конструкции славятся отличными показателями эффективности. Башенный кулер для процессора с трубками является оптимальным вариантом при комплектации геймерских устройств.

Как выбрать кулер для процессора?

Приобретать систему охлаждения по остаточному принципу – распространенная ошибка. Мощный CPU без хорошего кулера при значительных нагрузках способен быстро сломаться. Помимо бюджета требуется учитывать массу нюансов, связанных с моделью процессора, комплектацией, выполняемыми задачами, размерами корпуса. Советы, как подобрать кулер для процессора:

1. Учитываем стандарт крепления, кулер обязательно должен подойти под сокет установленной материнской платы.
2. Габариты кулера для процессора – башенные модели охлаждающих систем могут не поместиться в узком корпусе.
3. Кулер для процессора должен нормально становится на плату, не мешая работе остальных узлов. Например, неправильно подобранные модели с габаритными радиаторами нередко перекрывают соседние слоты оперативной памяти.
4. Расчетная тепловая мощность вашего CPU должна быть равной или в 2 раза меньшей показателя теплоотвода TDP системы охлаждения.
5. Уровень шума вентиляторов влияет на комфортную работу.
6. Кулер для процессора с более высокими показателями TDP будет работать меньше времени в сравнении с маломощными устройствами, которым придется обдувать CPU при полной нагрузке.
7. Суперкулеры для разогнанных процессоров оснащены тепловыми трубками в количестве более 5 шт. Их делают двухсекционными с несколькими вентиляторами.
8. Контактная поверхность на подошве башенных систем должна быть ровной и отшлифованной.
9. Подсветка и декоративный кожух вентилятора – играет чисто декоративную роль.

Рейтинг кулеров для процессора

При комплектации собственного компьютера помимо основных характеристик охлаждающей системы желательно во внимание принимать и компанию производителя. Для примера предлагаем ознакомиться с ТОПовыми кулерами для процессоров нескольких последних лет:

1. Кулер для процессора Zalman CNPS10X Performa+ – уже не новая, но проверенная и популярная модель от корейского бренда. Охлаждение воздушное, радиатор алюминий-медь, частота вращения 900

Проверка кулера процессора

Для получения реалистичных тестов применяют ШИМ-контроллеры и управляемый блок питания. Регулируя токи в диапазонах 0-12 В, задают коэффициент заполнения 0-100%. При проверке регистрируют напряжение, потребляемый вентиляторами ток, скорость вращения лопастей, температуру воздуха. Из нескольких устройств лучший кулер для процессора определяют по следующей методике:

1. Построение графика зависимости скорости вращения от напряжения или коэффициента заполнения ШИМ.
2. Определение зависимости температуры от скорости вращения в условиях полной загрузки.
3. Изменение шума при разной скорости вращения.
4. Зависимость уровня шума от температуры.
5. Уровень шума при максимальной мощности.

Как установить кулер на процессор?

Крепление системы охлаждения зависит от разновидности модели. Рассмотрим вкратце, как поставить кулер на процессор самого распространенного стандарта:

1. В устройствах на чипе Intel ножки кулера располагают в установочные отверстия и фиксируют 4-мя защелками.
2. В процессорах AMD возле сокета имеется пластиковая вставка с язычками, за которые и следует крепить радиатор боксового кулера. Поочередно ушки устройства заводятся за проушины и фиксируются в нужном положении ограничителями.
3. В большинстве башенных моделей нужно снимать вентилятор и вначале фиксировать backplate (заднюю пластину). Далее кулер без перекосов следует прикрепить болтами. В конце проверяем работоспособность системы.

Как сильно притягивать кулер к процессору?

Большое усилие при установке системы охлаждения прилагать не следует. Крепление для кулера процессора на backplate можно производить до полного упора. При отсутствии задней пластины крутим крепеж крайне осторожно, чтобы не выломать текстолит на плате. В идеале радиатор не должен шататься под пальцами. Закручиваем винты тонкой отверткой двумя пальцами постепенно до исчезновения явного люфта.

Чистка кулера процессора

Если при осмотре обнаружено, что необходимости в замене вентилятора нет, но на ребрах и лопастях прибора полно пыли, то можно ограничиться «влажной уборкой». Зачастую бесшумный кулер для процессора возобновляет свои свойства после хорошей чистки. Крепежный узел находится под специальной наклейкой. Для фиксации используется пластиковая шайба, которую следует извлекать крайне осторожно. Отсоединяем вентилятор от радиатора, далее очищаем лопасти от грязи, смоченной в спиртовом растворе ватной палочкой.

Как смазать кулер на процессоре?

С течением времени смазывающие вещества утрачивают свойства и требуют замены. Чтобы получить максимально тихий кулер для процессора, место его установки и вал крыльчатки обрабатываем специальной смазкой. При обнаружении мелкого люфта следует использовать масло повышенной вязкости. Чтобы оно распределилась равномерно, прокручиваем вентилятор несколько раз вокруг оси перед установкой. Излишки масла удаляем.

Почему кулер процессора работает рывками?

Прерывистое вращение вентилятора не всегда сигнализирует о неисправности. При небольших нагрузках управление кулером процессора периодически останавливает устройство. При запуске тяжелых программ, когда теплоотдача усиливается, оно работает постоянно. Если рывки случаются независимо от нагрузки, то нужно произвести осмотр, смазку подшипников, почистить радиатор от пыли. При серьезных неисправностях рекомендуется изучить инструкцию, как снять кулер с процессора, и произвести полную замену вышедшей из строя системы охлаждения.

Корпусное охлаждение: какие существуют вентиляторы и как выбрать оптимальную комбинацию

Вентиляторы для ПК являются одним из ключевых элементов системы охлаждения компьютера. Они обеспечивают циркуляцию воздуха для эффективного теплообмена с «горячими» компонентами, наподобие процессора и видеокарты. В этой статье я рассмотрю основные виды вентиляторов для ПК, их особенности, а также то, как выбрать правильный тип вентилятора для определенных задач.

Содержание

Виды корпусных вентиляторов

Корпусный вентилятор – это не конечная классификация этих устройств. Они могут отличаться по множеству факторов: размер, количество, форма и изгиб лопастей, а также тип подшипника, количество оборотов, наличие подсветки и программного обеспечения.

Air Pressure (AP)

Внешний вид характеризуется наличием довольно редких лопастей (5-7 штук) большой площади с плавным, но глубоким изгибом. Такие вентиляторы обеспечивают высокое давление воздуха, который идеально подходит для вдува, а также использования с радиаторами СЖО (систем жидкостного охлаждения) и иногда кулерами процессора. Они создают мощный поток воздуха при низкой скорости вращения лопастей, что позволяет им работать тихо, но эффективно, не растрачивая ресурс. Вентиляторы AP обычно имеют высокий уровень статического давления, но низкую скорость генерируемого воздушного потока.

Air Balance (AB)

Имеют частые лопасти (7-9 штук) с небольшой площадью. Air Balance сочетают в себе высокий уровень давления и хорошую скорость потока воздуха. Это делает их универсальным решением: подойдут как для вдува/выдува, так и охлаждения радиаторов. Вентиляторы AB предназначены для обеспечения равномерного распределения воздушного потока внутри корпуса. Чаще всего именно такие вентиляторы используются в готовых сборках и продаются комплектами из нескольких штук для организации охлаждения системника.

Air Flow (AF)

Количество лопастей здесь особо не ограничено (от 5 до 15). Они отличаются уменьшенной площадью и прямолинейной формой без глубоких изгибов. Имеют более высокую скорость вращения и соответственно более высокую скорость генерируемого потока, чем вентиляторы AP и AB. Однако поток этот ненаправленный, поэтому использовать их для охлаждения компонентов не стоит. AF способны пропускать большие объёмы воздуха, поэтому идеально подойдут именно для выдува.

В зависимости от конкретной конфигурации ПК, можно использовать различные комбинации этих типов вентиляторов для оптимальной производительности системы охлаждения. Если подытожить, то AP мы используем на вдув и охлаждение ЦПУ, AB подойдёт для любого размещения в не слишком производительных системах, а AF лучше применять для выдува.

Типы подшипников в вентиляторах

Немалая часть характеристик вентилятора зависит от его подшипника: максимальная скорость вращения, запас ресурса и шум при работе. Давайте рассмотрим несколько основных разновидностей:

• Механический. Ещё их называют подшипниками качения. Крайне распространённый тип, вращение которого обеспечивается с помощью шариков. В качестве материала может выступать как металл, так и керамика (более качественный вариант). В редких случаях на самых бюджетных моделях используются полимеры, но их ресурс и уровень шума оставляют желать лучшего.
• Жидкостные (гидродинамические). Эти подшипники используют принцип скольжения для минимизации трения между подшипником и валом. Наравне с механическими имеют большую популярность. Запас их ресурса несколько меньше, нежели у подшипников качения, зато меньше и шум при работе.
• Магнитные. Эти подшипники используют магнитное поле для поддержания вала в воздухе, что уменьшает трение и шум. Имеют самый внушительный запас ресурса из представленных разновидностей, однако и стоимость у них соответствующая.

Подсветка и ПО

Подсветка вентиляторов несет в себе исключительно эстетическую функцию и влияет лишь на стоимость устройства. Более дорогие модели чаще всего используют регулируемую RGB-подсветку, которая может управляться как через отдельный пульт, так и ПО, которое нужно установить с сайта производителя.

Программное обеспечение также будет полезно для более тонкой настройки режимов работы: регулировка скорости вращения, создание сценариев при достижении определенных температурных условий и т.д. Обычно все эти функции указываются в описании и характеристиках устройства, однако возможность их реализации определяется типом соединения.

Тип соединения

2-пиновый коннектор используется для самых бюджетных вариаций без возможности мониторинга и регулирования. 3-й пин, как правило, отвечает за сообщение информации о работе вентилятора (мониторинг). 4-пиновые вентиляторы – самые технологичные и могут как самостоятельно изменять скорость вращения на основе данных системы, так и настраиваться вручную. Все эти типы подключатся к мат. плате. Подключение через Molex (напрямую от блока питания) сравним по функциональности с 2-пиновым разъемом, а значит не может регулироваться по скорости и шуму.

Подведём итоги

Вентиляторы для ПК являются важным элементом системы охлаждения компьютера, который обеспечивает нормальную температуру компонентов и увеличивает срок их службы. Если заранее продумать эту систему, то при примерно одинаковой стоимости вентиляторов можно добиться более внушительных результатов в плане эффективности и комфортного уровня шума при работе.

Все что вы могли узнать про системы охлаждения, но вам не расскажут на главной

В общем после последнего поста на меня в Дискорде накинулись со словами “пили еще про железо, но без желчи”. Причем, что конкретно от меня хотят никто так и не расписал. Да я и сам понятия не имею что вам рассказывать. У меня сложилось ощущение, что аудиторию на СГ нужно учить с самого нуля. Лично я не уверен, что говорить то, что было сказано тысячу раз — хорошая идея. Но раз просили — нате. Можете воспринимать эту простыню как пристрелочный материал. Ах да, комменты к предыдущему посту постарался учесть, но от планшета с т9 при написании я отказаться так и не смог.(Сорян) Основывается пост на моих заметках и тестах шестимесячной давности, суровый матан я опустил, а касательно прочих примеров, то были взяты самые классические, известные завсегдатаем оверов.

А начать разбор нужно совсем не с кулера, а с процессора. Вы наверняка сталкивались с аббревиатурой TDP. Некоторые авторы крупных сайтов рекомендуют руководствоваться только этим значением при выборе кулера. Но на деле все не так просто. Множество незаметных мелочей могут кардинально сказаться на конечной производительности и шуме.

Вообще, понятие TDP довольно размыто. Если мы зайдем в блог компании intel на Harb’е, то там нам расскажут, что Thermal Design Power — это величина, показывающая максимальное количество тепла, которое должна рассеивать система охлаждения чипа. Но заглянув в даташит понятие несколько изменит свой вид.
Оказывается, что TDP — это величина, которая используется для проектирования систем охлаждения. Причем, это значение устанавливается исходя из худшего режима нагрузки без разгона (даже turbo boost) и использования AVX инструкций. Иначе говоря, то что указывается в графе TDP на сайте ark.intel не является чистой правдой. Если взять к примеру i7 8700 с TDP 65Вт, то при полной нагрузке его тепловыделение улетит где-то под 140Вт. Добавьте ко всему вышеперечисленному то, что у производителей нет унифицированного подхода к экспериментальной оценке характеристик кулеров, а некоторые производители указывают просто-напросто расчетные значения. В итоге получаем настоящую кашу, которую расхлебывать будут потребители.

И я бы хотел привести еще пример того, как AMD воспринимает это понятие, но на официальном сайте можно найти лишь мануал по разгону, который ничего не говорит. В сети также можно найти документацию по Ryzen’ам, но ее собирали пользователи, а оттого внятной структуры и понятий там ожидать не стоит.

С этим вроде разобрались, перейдем к теме дня. В данном материале я не стану касаться боксового и околобоксового ужаса, едва справляющиеся со стоковыми камнями (хотя и тут есть исключения), а сосредоточусь на массивных башнях, на которых и разгоном заниматься не страшно. А попутно еще и разрушу несколько скопившихся мифов.

Пятка всему голова

Как известно, театр начинается с вешалки, кулер же берет свое начало с подошвы радиатора. Именно к ней в первую очередь попадает тепло от крышки процессора, и именно здесь чаще всего наблюдаются серьезные потери при теплопередаче. Для оценки подошвы есть несколько простых правил.

Правило 1. Поверхность должна быть гладкая.
Из школьного курса физики мы помним, что воздух является плохим проводником тепла. При всем желании даже самой текучей термопастой вы не сможете заполнить рельефную поверхность подошвы. Как результат – шероховатая поверхность всегда будет уступать хорошо отполированной.

Для наглядности приведу скрин с GamersNexus

Правило 2.Не каждый дефект вреден.
Одно идеально ровное основание подошвы не всегда является залогом успеха. Дело в том, что начиная с Ivy Bridge E усиление в зоне кристалла дает выигрыш в 3-6 градусов в сравнении с идеально плоской поверхностью. Так что основание, имеющее небольшой горб – нормальная тема. А вот при обнаружении ямы – срочно бегите сдавать кулер по гарантии, мотивируя тем, что основание плохо прилегает к крышке, из-за чего перегревается проц.

Правило 3.Если это выглядит как утка, далеко не факт что оно работает как утка
Кто-то, возможно, помнит, как в 2008 Scythe презентовали новейшую технологию, где вместо пайки тепловые трубки между пластинами просто проклеивали. Причем в местах проклейки часто попадал воздух (из которого так себе проводник тепла), образуя воздушные карманы. Актуален этот пункт по одной причине — многие ввиду экономической ситуации сейчас покупают китайские кулеры на Aliexpress, которые нередко полны всевозможных дефектов, зато дешевые. Системы охлаждения из Поднебесной – совсем отдельный разговор. Азиатский инженерный гений порой умудряется сделать кулер, который работает только при перевернутом системном блоке. Однако вернемся к Scythe. Результат их нововведения был не впечатляющим – недешевый Mugen 2 сливался перед дешманским Zalman’ом с прямым контактом. Производителям даже пришлось срочно переходить на старую добрую пайку. Но так как никто не удосужился даже маркировку сменить, то покупая в магазине их продукт, клиент участвовал в настоящей лотерее.
Наличие одного лишь пропаянного основания еще не говорит о качестве всего радиатора. Если основание нормально не залито, то и показателей хороших вы не дождетесь. Ярчайшим примером плохо пропаянного основания может выступить практически любой DeepCool. Поставив, при одинаковых условиях, в ряд десяток одинаковых кулеров, вы рискуете получить ощутимый разбег по температуре. Я даже когда-то сам замерял несколько Deepcool Gammaxx 400.

В качестве подопытных служили две двухпроцессорные машины с e5 2690 v1 (степинг С2) на борту и при открытом стенде. В качестве нагрузки использовался реальный проект в Blender, который прогревал каждый ЦП в отдельности на протяжении 30 минут. Максимальная температура фиксировалась скриптом, резкие скачки игнорировались. Ошибки здесь быть не может, я несколько раз менял кулеры местами, проверял пасту и каждый раз получал схожие результаты.
Дабы не прослыть ненавидящим все и вся (хотя уже поздно), отмечу, что эталонно пропаянное основание имеют только Thermalright и Noctua. Все остальные в лучшем случае находятся где-то рядом. Самое печальное во всей этой ситуации то, что с CES2012 хоть каких-то прорывов в этой области не наблюдалось. И вот тут уже начал активно играть свою роль маркетинг. Что подводит нас к спору…

Прямой контакт или классическое основание?

В среде энтузиастов радиаторы с прямым контактом принято недолюбливать. Слишком много маркетинговой дичи витает в этой области. Вся теория базируется на том, что при прямом контакте трубки напрямую соприкасаются с термораспределительной крышкой процессора, а, следовательно, разность температур между ними должна быть минимальна. Звучит неплохо, да? Теперь посмотрим как оно на самом деле. Итак, кристалл передает тепло крышке процессора, а та, в свою очередь – на пятку кулера. Но вот беда: в пользовательском сегменте кристалл ЦП зачастую занимает не всю поверхность печатной платы. А значит, что самый горячий участок крышки будет над самим камнем. Вследствие чего крайние трубки могут быть практически не задействованы.
Последний тезис можно проверить на практике. Для этого нужен только процессор с вытянутым кристаллом и кулер с прямым контактом.
Суть эксперимента в следующем: нам известно расположение кристалла, то, как на него ложатся теплотрубки и какие из них перекрывают его. Следовательно, мы можем повернуть радиатор так, чтобы над кристаллом оказалось больше или меньше трубок.
Среди кучи железа в моей серверной, наиболее подходящими оказались только i5 4670 и DeepCool GAMMAXX 300. Над ними и проведем опыты.
ЦП был когда-то скальпирован, а штатный термоинтерфейс заменен на жидкий металл (к сожалению не знаю какой). Так что вопросы по поводу ужасных термосоплей должны отпасть.
Официальная документация гласит, что критическая температура (Tjmax) у i5 4670 равняется 100 °C, после нее проц уходит в защиту. Мучить подопытного будем с помощью Prime95. Время прогона – 30 минут. Термопаста – stg2 корейского производства.
После издевательств получаем следующую гистограмму:

Самое горячее ядро: 77; 73. Самое холодное: 73; 69.

Выводы, пожалуй, оставлю за вами. Отмечу лишь то, что при развороте на 90 градусов кулер направляет воздух к верхней крышке корпуса, где не всегда есть отверстия для отвода горячего воздуха.
Справедливости ради, стоит сказать, что в некоторых случаях прямой контакт практически ничем не уступает своему классическому собрату, но лишь при большом квадратном кристалле, впритык расположенных хорошо отполированных трубках и достаточно большой крышкой ЦП, на которую ложатся последние. Во всех остальных случаях прямой контакт будет сливаться.

Здесь ярким примером являются Ice Hammer IH-4500 и Ice Hammer IH-4500+, где классическое основание ничуть не уступает прямому контакту. Есть хорошее сравнение этих башен на оверах, можете ознакомиться. Но это Ice Hammer, их контора находится на одном этаже с Thermalright. И если посмотреть на продукцию первых и вторых, то их технологии как-то подозрительно похожи друг на друга. И я ни на что не намекаю.
Но есть то, что может перечеркнуть все вышесказанное – прижим. До недавнего времени особенно грешили таким be quiet. Поэтому при подборе кулера нужно смотреть на пятно контакта пятки и крышки ЦП. На деле проверить прижим легко: капаем несколько капель термопасты на центр крышки, а затем ставим радиатор и прижимаем штатным креплением. После чего снимаем и смотрим, насколько хорошо растеклась термопаста. Второй не менее важный показатель – устойчивость конструкции после установки. Кулер не должен прыгать после установки как пьяный Винни-Пух по льду, а быть намертво прикован.

Одна трубка – хорошо, а две хорошо-хорошо?

Пронизывающие радиатор теплопроводящие трубки работают на капиллярном принципе. Внутрь помещается летучая жидкость, специальный фитиль (либо на стенки наносится порошковое напыление), а затем откачивается воздух и запаивается. При пониженном давлении любая жидкость быстрее закипает, поднимаясь в виде пара вверх, затем конденсируется. Благодаря капиллярному эффекту конденсируемая жидкость всегда оказывается у основания радиатора. Для процессорных кулеров оптимальными считаются трубки диаметром 4-6 мм (хотя встречаются и больше).
Помимо прочего важно еще учитывать то, как ребра радиатора крепятся к самим трубкам. Способа крепления всего два: пайка и нанизывание. Первый вариант предпочтительнее из-за жесткого крепления, которое не дает гулять пластинам, что не создает при сильном напоре воздуха лишний шум.
Но правило «чем больше – тем лучше» с трубками работает не всегда как хотелось. Дело в том, что забранное с крышки тепло нужно еще и передать на ребра. А с этим не редко случаются проблемы. Порой инженерный просчет оказывается фатальным. Достаточно вспомнить тот же GELID The Black Edition, который и выглядит внушительно, и пятно контакта хорошее, но из-за своеобразного расположения трубок у основания оказался недееспособным.

GELID The Black Edition: большой, увесистый и бесполезный

И вдогонку еще один пример с неудачным расположением трубок в GlacialTech UFO V51. Возможно у кого-то еще остались воспоминания о том недоразумении. Инженеры по какой-то, только им известной, причине решили расположить тепловые трубки далеко друг от друга. В результате проц греет крышку, хотя должен греть трубки.

У GlacialTech UFO V51 не получился вверх полет

Как гонять и не загоняться?

После всей этой простыни у вас должен возникнуть вполне закономерный вопрос – как подобрать кулер под разгон моего *вставье название* до заветных 5 ГГц? Очевидно, для этого необходимо знать, сколько тепла выделит ваш процессор.
Благо все это легко рассчитывается. Известно, что увеличение частоты дает прямую зависимость, а увеличение напряжения – квадратичную. Токами утечки пренебрежем, ибо кого-то может схватить инфаркт. Исходя из этого, получаем формулу для расчета энергопотребления/тепловыделения (они практически равны) разогнанного ЦП.

TDPноминальный * (Текущая частота/номинальную) * (Текущее напряжение/номинальное)^2

К полученному результату накиньте 20-30Вт и уже по этим критериям ищите себе кулер.

Подытожим. Основных критерия для подбора кулера ровно четыре:
1. Ровность или выпуклость подошвы
2. Смотрим на то паяно основание, посажено клей или имеет прямой контакт
3. Оцениваем силу прижима
4. Смотрим на тепловые трубки, TDP и прочее

Вертушки крутятся, крутятся

Говоря о кулерах невозможно обойти вниманием то, что непосредственно прогоняет воздух сквозь ребра радиатора. Сами вентиляторы можно разделить на три типа: построенные на основе подшипника скольжения, подшипник качения и гидродинамические (есть и другие, но эти основные). Первые имеют наименьший ресурс на отказ около 25к часов. У вторых ресурс уже переваливает за 50к часов. Но практически все они начинают шуметь, не пройдя и половины жизненного пути. Третьи – самые живучие, но и значительно дороже предшественников. Так что покупать их лучше, когда точно знаешь, зачем они нужны.
Существует мнение, что установка второго вентилятора может значительно понизить температуру. Но зачастую такого не происходит. Но если взять поставить два вентилятора и запустить на 60% -70% оборотов, можно добиться тех же показателей, что и у одного на максимальных. По цене выйдет дороже, но в этом случае шума при пиковой нагрузке будет значительно меньше.

Отдельного абзаца достойна организация охлаждения С-образных кулеров. Все что вам о них нужно знать, это то, что вентиляторы должны дуть на проц, VRM и память. При обратном расположении вентиляторов производительность падает, поскольку горячий воздух забирается от процессора и продувается через радиатор, подогревая его и так по кругу. В остальном – все то же самое.

***
В принципе, тему воздушного охлаждения можно мусолить очень долго, забравшись в дебри, где обитают сошедшие с ума оверклокеры. Но вам это, ни капли не поможет. Ведь, в конце концов, мы исходим не из того, какой у нас камень и какие температуры хотим получить, а какая цель и какие средства мы готовы выделить. Большинство может довольствоваться стоковым i5 и GAMMAXX 300, и в какой-то степени будут правы, а кто-то потребует пассивную машину с многоядерником (да, есть и такие). Я лишь показал на что стоит обратить внимание при выборе системы охлаждения.