Počítačový chladicí systém je sada nástrojů pro odvod tepla z počítačových komponent, které se během provozu zahřívají.
Teplo lze nakonec využít:
Podle způsobu odvodu tepla z topných těles se chladicí systém dělí na:
Existují také kombinované chladicí systémy, které kombinují prvky systémů různých typů:
Chlazení vzduchem je u počítačů nejrozšířenější. Spočívá v přenosu tepla z topné součásti do radiátoru . Může být jak pasivní, tak aktivní. V prvním případě se chlazení provádí díky přirozené cirkulaci vzduchu a ve druhém jsou radiátory neustále profukovány ventilátory pro lepší odvod tepla [1] [4] [2] .
S omezeným prostorem přímo u procesoru a nutností odebírat velký tepelný tok z malé plochy se používají heat pipes [1] [10] [11] - účinnost přenosu tepla heat pipe na jednotku sekce je vyšší než ta přenosu tepla pevným kovem; Díky tomuto přístupu je možné přenášet teplo z malé oblasti procesorového čipu do velkého chladiče umístěného v určité vzdálenosti. Tato technika se používá v čistě pasivních i aktivních chladicích systémech (s ventilátorem, ale mnohem menší plochou / rychlostí otáčení); se také používají k vytvoření zcela tichého počítače (např. HTPC ) [12] .
Pokud hustota tepelného toku (tepelný tok procházející povrchem jednotky) nepřekročí 0,5 mW / cm², přehřátí povrchu zařízení vůči okolí nepřesáhne 0,5 °C (obvykle max. 50-60 °C C), takové zařízení se považuje za tepelně nezatížené a nevyžaduje zvláštní schémata chlazení. Na součástky překračující tento parametr, avšak s relativně nízkým odvodem tepla ( čipové sady , tranzistory výkonových obvodů , moduly RAM ) se zpravidla instalují pouze pasivní chladiče .
Také při nepříliš vysokém výkonu čipu nebo při omezené výpočetní kapacitě úloh stačí pouze chladič, bez ventilátoru.
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] Referenční okrajové podmínky Intel pro ICH10 v systému ATX jsou 60 °C okolní teplota na vstupu a 0,25 m/s [50 lfm] proudění vzduchu. Další podrobnosti o okrajových podmínkách ATX naleznete na obrázku 5 níže. Ve výše uvedených okrajových podmínkách ATX nebude ICH10 vyžadovat chladič, když je ztrátový výkon 4,45 W nebo nižší. Tato hodnota se označuje jako Package Thermal Capability nebo PTC. Všimněte si, že úroveň výkonu, při které je vyžadován chladič, se také změní v závislosti na místních provozních podmínkách systému a konfiguraci systému. - Pokyny pro tepelný a mechanický návrh rodiny Intel® I/O Controller Hub 10 (ICH10). Červen 2008. Číslo dokumentu: 319975-001
Principem činnosti je přímý přenos tepla z topné součásti do radiátoru v důsledku tepelné vodivosti materiálu nebo pomocí tepelných trubic (nebo jejich variant, jako je termosifon a odpařovací komora) [1] . Radiátor vyzařuje teplo do okolního prostoru tepelným sáláním a předává teplo vedením tepla do okolního vzduchu, čímž dochází k přirozené konvekci okolního vzduchu. Pro zvýšení tepla vyzařovaného radiátorem se používá černění povrchu radiátoru.
V současnosti nejrozšířenější typ chladicích systémů. Je vysoce univerzální – chladiče jsou instalovány na většině počítačových komponent s vysokým odvodem tepla. Účinnost chlazení závisí na efektivní oblasti odvodu tepla chladiče, teplotě a rychlosti proudění vzduchu, který jím prochází.
Povrchy topné součásti a chladiče mají po broušení drsnost asi 10 µm a po leštění - asi 5 µm. Tyto drsnosti neumožňují, aby se povrchy těsně dotýkaly, což má za následek tenkou vzduchovou mezeru s velmi nízkou tepelnou vodivostí. Pro zvýšení tepelné vodivosti je mezera vyplněna tepelně vodivými pastami .
Pasivní vzduchové chlazení centrálního a grafického procesoru vyžaduje použití speciálních (a poměrně velkých) chladičů s vysokou účinností odvodu tepla při nízké rychlosti proudění vzduchu a používá se k sestavení tichého osobního počítače. Chladiče speciálně navržené pro provoz bez ventilátoru mají obzvlášť velkou plochu, která může výrazně snížit hluk počítače.
Pro zvýšení proudění procházejícího vzduchu se navíc používají ventilátory (jejich spojení a chladič se nazývá chladič ) [13] [4] . Chladiče se instalují především na centrální a grafické procesory [2] .
Také je obtížné instalovat chladič na některé komponenty počítače, zejména pevné disky , takže jsou nuceně chlazeny ofukováním ventilátoru [14] .
Zdroj počítače má navíc ventilátor připojený přímo k jeho desce přes konektor. Uvnitř napájecího zdroje na vysokonapěťových tranzistorech a nízkonapěťových diodových usměrňovačích jsou instalovány chladicí radiátory, protože tyto komponenty patří mezi nejvíce zahřívané. Klasické spínané zdroje mají buď zadní odtahový ventilátor, nebo spodní sací ventilátor. Ten je umístěn na plášti uvnitř skříně systémové jednotky. Ventilátory se liší velikostí: pro foukání - 80 mm, pro foukání - 120 mm. Někdy nadšenci při upgradu vymění sériové ventilátory za podsvícené ventilátory, aby vyšperkovali konstrukci.
Principem činnosti je přenos tepla z topné součásti do radiátoru pomocí pracovní tekutiny, která cirkuluje v systému [15] [3] . Jako pracovní tekutina se nejčastěji používá destilovaná voda , často s přísadami, které mají baktericidní a/nebo antigalvanický účinek [13] ; někdy (nedoporučuje se) - olej, nemrznoucí kapalina [5] , tekutý kov [16] , nebo jiné speciální kapaliny.
Kapalinový chladicí systém se skládá z [5] [3] :
Kapalina musí mít vysokou tepelnou vodivost, aby se minimalizoval teplotní rozdíl mezi stěnou trubky a odpařovacím povrchem, a vysokou specifickou tepelnou kapacitu, aby se dosáhlo větší účinnosti chlazení při nižší rychlosti cirkulace kapaliny v okruhu.
Chladicí jednotka , jejíž výparník je namontován přímo na chlazené součásti. Takové systémy umožňují při nepřetržitém provozu získat negativní teploty na chlazené součástce, což je nutné pro extrémní přetaktování procesorů [6] .
nedostatky:
Systémy kombinující kapalinové chladicí systémy a freonové instalace. V takových systémech je nemrznoucí směs cirkulující v kapalinovém chladicím systému chlazena pomocí freonové jednotky ve speciálním výměníku tepla. Tyto systémy umožňují využití záporných teplot, dosažitelných pomocí freonových instalací, pro chlazení několika komponent (v konvenčních freonových chladicích systémech je chlazení několika komponent obtížné). Nevýhody takových systémů zahrnují jejich velkou složitost a cenu, stejně jako nutnost tepelné izolace celého systému kapalinového chlazení.
Zařízení, ve kterých se jako chladivo (pracovní kapalina) používá suchý led, kapalný dusík nebo helium [17] , které se odpařuje ve speciální otevřené nádobě (sklo) instalované přímo na chlazené vložce. Používají je především počítačoví nadšenci pro extrémní přetaktování zařízení (“ overclocking “). Umožňují získat nejnižší teploty, ale mají omezenou provozní dobu (vyžadují neustálé doplňování skla chladivem).
Dvě nebo více freonových jednotek zapojených do série. Pro dosažení nižších teplot je nutné použít freon s nižším bodem varu. U jednostupňového chladicího stroje je v tomto případě nutné zvýšit provozní tlak použitím výkonnějších kompresorů. Alternativním způsobem je chlazení radiátoru instalace dalším freonem (to znamená, že jsou zapojeny do série), díky čemuž se snižuje pracovní tlak v systému a je možné použití konvenčních kompresorů. Kaskádové systémy umožňují mnohem nižší teploty než jednotlivé kaskádové systémy a na rozdíl od otevřených odpařovacích systémů mohou pracovat nepřetržitě. Jsou však také nejnáročnější na výrobu a úpravu.
Peltierův článek pro chlazení počítačových komponent se nikdy nepoužívá samostatně z důvodu potřeby chlazení jeho horkého povrchu. Obvykle je Peltierův prvek namontován na součást, která má být chlazena, a jeho druhý povrch je chlazen jiným aktivním chladicím systémem. Nevýhody: malá účinnost, nutnost ochrany před kondenzací vlhkosti [7] [8] [9] .
Čím chladnější je použité chladicí médium (vzduch), tím účinnější je chlazení. Strategicky umístěné ventilátory zlepšují proudění vzduchu uvnitř skříně a tím snižují celkovou vnitřní teplotu uvnitř skříně. Použití větších ventilátorů také zlepšuje účinnost a snižuje hladinu hluku. AMD Cooling Guide uvádí, že použití předního ventilátoru není tak zásadní a v některých testech v extrémních situacích tento ventilátor přispívá k recirkulaci horkého vzduchu více než přivádění studeného vzduchu [18] .
Simulace proudění vzduchu a vlivu konstrukce chladiče je možná pomocí CFD metod a softwarových balíků . Samostatný ventilátor zdroje má tu výhodu, že teplý vzduch produkovaný zdrojem se nemísí se vzduchem uvnitř skříně a je přímo odváděn ven. Simulace ukazují, že celkové teploty skříně jsou nižší u všech spodních větracích otvorů a teplo se vyskytuje v oblastech s nízkou rychlostí vzduchu kvůli špatné cirkulaci vzduchu mezi skříní a napájecím zdrojem a v blízkosti pozice jednotky. [19]
Pozitivní tlak znamená, že foukání do těla je silnější než foukání z těla ven. Při této konfiguraci je tlak uvnitř pouzdra vyšší než v okolním prostředí. Podtlak znamená, že vyfouknutí je silnější než vyfouknutí dovnitř. To způsobuje, že vnitřní tlak vzduchu je nižší než v okolním prostředí. Obě konfigurace mají výhody i nevýhody. Z těchto dvou konfigurací se nejčastěji používá přetlak [6] [20] .
V moderních počítačích může být chladicí systém kromě přímého účelu také dekorativní, například v podobě osvětlení ventilátoru. V závislosti na provedení může mít různou barvu a zvýraznit buď tělo, nebo lopatky, nebo všechny najednou. Moderní herní počítače mívají ve výchozím nastavení podsvícení chladicího systému. Nadšenci často sami nahrazují standardní ventilátory ventilátory s podsvícením, aby systémová jednotka získala atraktivnější vzhled, a to jak na moderních počítačích, tak na relativně starých [21] .