Проблема охолодження комп'ютера. Закрита та відкрита системи опалення Системи відкритого випаровування

Система охолодження комп'ютера- набір засобів для відведення тепла від комп'ютерних компонентів, що нагріваються в процесі роботи.

Тепло зрештою може утилізуватися:

1. В атмосферу (радіаторні системи охолодження):
   1. Пасивне охолодження (відведення тепла від радіатора здійснюється випромінюванням тепла та природною конвекцією)
   2. Активне охолодження (відведення тепла від радіатора здійснюється випромінюванням (радіацією) тепла та примусовою конвекцією (обдув вентиляторами))
2. Разом із теплоносієм (проточні системи водяного охолодження)
3. За рахунок фазового переходу теплоносія (системи відкритого випаровування)

За способом відведення тепла від елементів, що нагріваються, системи охолодження діляться на:

1. Системи повітряного (аерогенного) охолодження
2. Системи рідинного охолодження
3. Фреонова установка
4. Системи відкритого випаровування

Також існують комбіновані системи охолодження, що поєднують елементи систем різних типів:

1. Ватерчиллер
2. Системи з використанням елементів Пельтьє

Системи повітряного охолодження

Принцип роботи полягає в безпосередній передачі тепла від компонента, що нагрівається, на радіатор за рахунок теплопровідності матеріалу або за допомогою теплових трубок (або їх різновидів, таких як термосифон і випарна камера). Радіатор випромінює тепло в навколишній простір тепловим випромінюванням і передає тепло теплопровідністю навколишнього повітря, що викликає природну конвекцію навколишнього повітря. Для збільшення випромінюваного радіатором тепла застосовують чорніння поверхні радіатора.

Поверхні компонента, що нагрівається, і радіатора після шліфування мають шорсткість близько 10 мкм, а після полірування - близько 5 мкм. Ці шорсткості не дозволяють поверхням щільно стикатися, у результаті чого утворюється тонкий повітряний проміжок з дуже низькою теплопровідністю. Для збільшення теплопровідності проміжок заповнюють теплопровідними пастами.

Найпоширеніший тип систем охолодження нині. Відрізняється високою універсальністю – радіатори встановлюються на більшість комп'ютерних компонентів із високим тепловиділенням. Ефективність охолодження залежить від ефективної площі розсіювання тепла радіатора, температури і швидкості повітряного потоку, що проходить через нього. На компоненти з відносно низьким тепловиділенням (чіпсети, транзистори ланцюгів живлення, модулі оперативної пам'яті), як правило, встановлюються найпростіші пасивні радіатори. На деякі комп'ютерні компоненти, зокрема жорсткі диски встановити радіатор важко, тому вони охолоджуються за рахунок обдування вентилятором. На центральний та графічний процесори встановлюються переважно активні радіатори (кулери). Пасивне повітряне охолодження центрального та графічного процесорів вимагає застосування спеціальних радіаторів з високою ефективністю відведення тепла при низькій швидкості повітряного потоку, що проходить, і застосовується для побудови безшумного персонального комп'ютера.

Системи рідинного охолодження

Принцип роботи - передача тепла від компонента, що нагрівається, радіатору за допомогою робочої рідини, яка циркулює в системі. В якості робочої рідини найчастіше використовується дистильована вода, часто з добавками, що мають бактерицидний та/або антигальванічний ефект; іноді - олія, антифриз, рідкий метал, або інші спеціальні рідини.

Система рідинного охолодження складається з:

• Помпи - насоси для циркуляції робочої рідини
• Теплознімач (ватерблок, водоблок, головка охолодження) - пристрої, що відбирає тепло у охолоджуваного елемента і передає його робочій рідині
• Радіатора для розсіювання тепла робочої рідини. Може бути активним чи пасивним
• Резервуара з робочою рідиною, що служить для компенсації теплового розширення рідини, збільшення теплової інерції системи та підвищення зручності заправки та зливу робочої рідини
• Шлангів або труб
• (опційно) Датчика потоку рідини

Рідина повинна мати високу теплопровідність, щоб звести до мінімуму перепад температур між стінкою трубки і поверхнею випаровування, а також високою питомою теплоємністю, щоб при меншій швидкості циркуляції рідини в контурі забезпечити більшу ефективність охолодження.

Фреонові установки

Холодильна установка, випарник якої встановлено безпосередньо на компонент, що охолоджується. Такі системи дозволяють отримати негативні температури на компоненті, що охолоджується при безперервній роботі, що необхідно для екстремального розгону процесорів.

Недоліки:

• Необхідність теплоізоляції холодної частини системи та боротьби з конденсатом (це загальна проблема систем охолодження працюючих при температурах нижче температури навколишнього середовища)
• Проблеми охолодження кількох компонентів
• Підвищене електроспоживання
• Складність та дорожнеча

Ватерчилери

Системи, що поєднують системи рідинного охолодження та фреонові установки. У таких системах антифриз, що циркулює у системі рідинного охолодження, охолоджується за допомогою фреонової установки у спеціальному теплообміннику. Дані системи дозволяють використовувати негативні температури, досяжні за допомогою фреонових установок для охолодження кількох компонентів (у звичайних фреонках охолодження кількох компонентів утруднено). До недоліків таких систем відноситься велика їхня складність і вартість, а також необхідність теплоізоляції всієї системи рідинного охолодження.

Системи відкритого випаровування

Установки, в яких як холодоагент (робоче тіло) використовується сухий лід, рідкий азот або гелій, що випаровується у спеціальній відкритій ємності (склянці), встановленій безпосередньо на охолоджуваному елементі. Використовуються в основному комп'ютерними ентузіастами для екстремального розгону апаратури (оверклокінгу). Дозволяють отримувати найнижчі температури, але мають обмежений час роботи (вимагають постійного поповнення склянки холодоагентом).

Системи каскадного охолодження

Дві та більше послідовно включених фреонових установок. Для отримання нижчих температур потрібно використовувати фреон із нижчою температурою кипіння. В однокаскадній холодильній машині в цьому випадку потрібно підвищувати робочий тиск за рахунок більш потужних компресорів. Альтернативний шлях - охолодження радіатора установки іншою фреонкою (тобто їх послідовне включення), за рахунок чого знижується робочий тиск у системі та стає можливим застосування звичайних компресорів. Каскадні системи дозволяють отримувати набагато нижчі температури, ніж однокаскадні і, на відміну від систем відкритого випаровування, можуть працювати безперервно. Однак, вони є найбільш складними у виготовленні та налагодженні.

Системи з елементами Пельтьє

Елемент Пельтьє для охолодження комп'ютерних компонентів ніколи не застосовується самостійно через необхідність охолодження гарячої поверхні. Як правило, елемент Пельтьє встановлюється на компонент, що охолоджується, а іншу його поверхню охолоджують за допомогою іншої системи охолодження (зазвичай повітряної або рідинної). Оскільки компонент може охолоджуватися до температур нижче температури навколишнього повітря, необхідно вживати заходів щодо боротьби з конденсатом. У порівнянні з фреоновими установками елементи Пельтьє компактніші і не створюють шуму та вібрації, але помітно менш ефективні.

Див. також

Примітки

Література

• Скотт МюллерМодернізація та ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17 вид. – М.: «Вільямс», 2007. – С. 1299-1328 . - ISBN 0-7897-3404-4

Посилання

• Охолодження водою для всіх компонентів комп'ютера своїми руками

Wikimedia Foundation. 2010 .

Курсова робота

з дисципліни: Експлуатація об'єктів мережної інфраструктури

Тема: "Модернізація системи охолодження настільного комп'ютера"

Виконав студент групи Д-КС-31

В. Н. Решетніков _______________

(ПІБ, підпис студента)

"__" ____________ 201___р.

Керівник __________________

Відкидач Наталія Вікторівна

(ПІБ, підпис керівника)

Курсова робота захищена

з оцінкою ____________________

Дата захисту «___» ________ 201__ р.

Ярославль 2017

Вступ

Одним із важливих напрямів у роботі персонального комп'ютера є система його охолодження. Система відповідає за підтримку оптимальної температури для всіх компонентів. Іноді, через сильне навантаження або модернізацію самого комп'ютера, стандартного охолодження не вистачає, щоб охолоджувати компоненти до потрібної температури, для цього ставиться додаткове охолодження або модернізується.

При складанні потужних персональних комп'ютерів використовуються безліч кулерів для активного охолодження або встановлюються додаткові мідні радіатори для пасивного охолодження, в деяких випадках цього мало, на ці випадки існує рідка система охолодження, що використовує як холодоагент воду, азот або сухий лід.

Актуальність курсового проекту

Ця курсова робота є актуальною, оскільки сама проблема охолодження комп'ютера стає все більш актуальною зі зростанням його продуктивності, адже велика продуктивність означає споживання великої потужності, що природно призводить до підвищення температури його компонентів. Основні споживачі енергії, а значить і джерела тепла в комп'ютері, це центральний процесор, графічний процесор і блок живлення. Саме вони вимагають власних систем охолодження.

Ціль курсового проекту

Кінцевою метою даної роботи є дослідження та встановлення додаткового водяного охолодження настільного комп'ютера, для виходу тепла, що накопичилося в ньому, і запобігання перегріву компонентів, таких як: ЦПУ, Відеокарта та Материнська плата.

Завдання курсового проекту

1.Дати загальне поняття про різні системи охолодження.

2.Описати основні засади їхньої роботи.

3.Встановити на настільний комп'ютер систему водяного охолодження.

Аналітичний збір на тему «Система охолодження персонального комп'ютера»

Система охолодження комп'ютера - набір засобів для відведення тепла від комп'ютерних компонентів, що нагріваються в процесі роботи.

Тепло зрештою може утилізуватися:

· В атмосферу (радіаторні системи охолодження):

1. Пасивне охолодження (відведення тепла від радіатора здійснюється випромінюванням тепла та природною конвекцією)

2. Активне охолодження (відведення тепла від радіатора здійснюється випромінюванням [радіацією] тепла та примусовою конвекцією [обдув вентиляторами])

· Разом з теплоносієм (системи рідинного охолодження)

· За рахунок фазового переходу теплоносія (системи відкритого випаровування)

За способом відведення тепла від елементів системи охолодження, що нагріваються, діляться на:

· Системи повітряного (аерогенного) охолодження

· Системи рідинного охолодження

· Фреонова установка

· Системи відкритого випаровування

Також є комбіновані системи охолодження, що поєднують елементи систем різних типів:

· Ватерчиллер

· Системи з використанням елементів Пельтьє

Системи повітряного охолодження

Пасивна

Пасивні системи були першими пристроями, що охолоджують, в еволюції холодильного обладнання для комп'ютерів. Свою назву вони отримали через відсутність рухомих механізмів та джерел живлення.

Звичайний радіатор (рис.1) – найпоширеніша пасивна система охолодження, що працює на принципах теплообміну з навколишнім повітрям та природною конвекцією повітряних потоків (гаряче повітря піднімається, холодне - опускається). Ефективність роботи радіатора залежить від двох факторів: площі поверхні та матеріалу виготовлення.

Мал. 1. Радіатор

Чим більша площа поверхні ребер радіатора – тим більша кількість тепла він здатний розсіяти у навколишнє середовище. Але температури компонентів росли, ріс і радіатор, погрожуючи заповнити собою весь внутрішній об'єм системного блоку і перетворити комп'ютер на обігрівач. Саме тоді стали з'являтися радіатори з хвилеподібною формою ребер, з багатоярусними ребрами, голчасті радіатори тощо.

Матеріалом виготовлення перших радіаторів став простий у обробці, дешевий та досить теплопровідний алюміній. Але за часів «світового потепління процесорів» виявилося, що здатності алюмінію розсіювати тепло недостатньо. І тоді в хід пішла дорожча, але теплопровідніша мідь. Спочатку з неї виготовляли тільки осердя радіаторів з напресованими алюмінієвими ребрами, а потім взагалі почали виготовляти радіатори цілком з міді.

Коли навіть повністю мідні радіатори досягли значних розмірів та ваги, для відведення від гарячих компонентів стали застосовувати так звані тепловідвідні трубки. Вони являють собою закриту металеву трубку (як матеріали трубки найчастіше використовується все та ж мідь) з відкачаним повітрям, усередині якої знаходиться деяка кількість рідини та капілярна система. Рідина, випаровуючись на гарячому кінці трубки, миттєво переносить тепло, рівномірно розподіляючи його по всій довжині трубки, і конденсується на холодному кінці, повертаючись у вихідний рідкий стан. Ефективність теплових трубок у багато разів вища, ніж у металевого дроту того ж діаметра, але для безпосереднього охолодження вони не підходять. Теплові трубки використовують тільки для відведення тепла в більш простору і холодну частину корпусу комп'ютера, де можна встановити потужний радіатор, що розсіює принесене трубкою тепло. На останніх моделях екстремальних материнських плат радіатори теплових трубок, що охолоджують чіпсет, розташовані так, щоб контактувати з повітрям поза комп'ютерним корпусом.

У сучасних комп'ютерах через високе тепловиділення компонентів охолодження лише за допомогою пасивних систем неможливе. Тому пасивні системи охолодження є постійними супутниками активних систем і як автономний кулер виступають тільки в менш гарячих місцях.

Позитивні якості: економність, надійна робота, безпека, відсутність шуму

Недоліки: низька ефективність сучасного устаткування

Активна

Повітряне охолодження (рис. 2) досі залишається найпопулярнішим способом боротьби із температурними надлишками. Суть цього методу зводиться до організації правильного повітряного потоку – гаряче повітря має ефективно виводитися за межі системного блоку. Зазвичай встановлюють один або кілька вентиляторів, які забезпечують циркуляцію повітряного потоку від передньої стінки корпуса до задньої. У непродуманій системі повітряного охолодження може відбуватися застій повітря або міграція гарячого повітря від комплектуючої до іншої, а це означає, що система охолодження перетворюється на систему нагрівання.

Мал. 2. Повітряне охолодження комп'ютера

Правило ефективності повітряного охолодження дуже просте: чим інтенсивніший потік повітря, тим краще відводиться тепло від вузлів, що гріються. Для підвищення якості обдування можна використовувати один або кілька методів:

збільшення кількості вентиляторів;

Збільшення швидкості обертання крильчатки;

Встановлення вентиляторів більшого діаметра;

збільшення кількості лопатей, а також зміна їх форми (тобто заміна існуючих вентиляторів на більш «просунуті» моделі);

Розробка ефективнішої схеми руху повітряних мас;

Усунення перешкод по дорозі відведення повітря.

Найчастіше ефективність роботи вентилятора підвищують шляхом додавання радіатора (пасивної системи охолодження).

Позитивні якості: низька вартість; простота в установці та обслуговуванні

Недоліки: основне джерело шуму у комп'ютері; скромні, проти іншими активними системами, показники ефективності; невеликий потенціал для покриття постійно зростаючих потреб у охолодженні.

Системи рідинного охолодження

Наступним етапом розвитку охолоджувальних систем стало використання рідини для зниження температури гарячих точок в системному блоці. Як рідина в таких системах найчастіше застосовують дистильовану воду з додаванням спирту (для боротьби з утворенням зелені) або антифриз. В екстремальних системах охолодження воду чи антифриз замінюють на рідкий азот. Рідина система охолодження (рис. 3) складається з трьох компонентів – теплообмінника, радіатора та помпи, з'єднаних за допомогою трубок в один замкнутий контур. Теплообмінник, він же ватерблок, передає тепло від елемента, що гріється потоку рідини, помпа забезпечує циркуляцію потоку, а в радіаторі відбувається охолодження рідини. Далі з іншими елементами весь процес повторюється.

Мал. 3. Рідкове охолодження комп'ютера

Також існують безпомпові системи водяного охолодження, робота яких базується на принципі випаровування.

Якість рідинної системи визначають два ключові фактори: швидкість циркуляції рідини та ефективність охолоджувальної роботи радіатора (читай – розміри радіатора).

Переваги СВО: майже безшумна робота; висока ефективність охолодження, відсутність передачі тепла від одного вузла до іншого (як у випадку з повітряним охолодженням)

Недоліки СВО: висока вартість; складність установки, великий розмір системи, висока ймовірність пошкодження ряду ключових комп'ютерних компонентів під час розгерметизації системи або виходу з помпи.

Незважаючи на всі недоліки подібних систем, вони набувають все більшого поширення у зв'язку з перманентним зростанням вимог до охолодження нових комп'ютерів.

Фреонові установки

Холодильна установка (рис. 4), випарник якої встановлено безпосередньо на компонент, що охолоджується. Такі системи дозволяють отримати негативні температури на компоненті, що охолоджується при безперервній роботі, що необхідно для екстремального розгону процесорів.

Мал. 4. Фреонова установка

Недоліки:

· Необхідність теплоізоляції холодної частини системи та боротьби з конденсатом (це загальна проблема систем охолодження, що працюють при температурах нижче температури навколишнього середовища);

· Проблеми охолодження декількох компонентів;

· Підвищене електроспоживання;

· Складність та дорожнеча.

Ватерчилери

Системи, що поєднують системи рідинного охолодження та фреонові установки (рис. 5).

Мал. 5. Ватерчилер

У таких системах антифриз, що циркулює у системі рідинного охолодження, охолоджується за допомогою фреонової установки у спеціальному теплообміннику. Дані системи дозволяють використовувати негативні температури, досяжні за допомогою фреонових установок для охолодження кількох компонентів (у звичайних фреонках охолодження кількох компонентів утруднено). До недоліків таких систем відноситься велика їхня складність і вартість, а також необхідність теплоізоляції всієї системи рідинного охолодження.

Проблема охолодження комп'ютера

Робота сучасних високопродуктивних електронних компонентів, що становлять основу комп'ютерів, супроводжується значним тепловиділенням, особливо при експлуатації в форсованих режимах розгону (overclocking). Ефективна робота таких компонентів потребує адекватних засобів охолодження, що забезпечують необхідні температурні режими їхньої роботи. Як правило, такими засобами підтримки оптимальних температурних режимів є кулери, основою яких є традиційні радіатори та вентилятори.

Надійність та продуктивність таких засобів безперервно підвищуються за рахунок удосконалення їх конструкції, використання новітніх технологій та застосування у їх складі різноманітних датчиків та засобів контролю. Це дозволяє інтегрувати подібні кошти до складу комп'ютерних систем, забезпечуючи діагностику та керування їх роботою з метою досягнення найбільшої ефективності при забезпеченні оптимальних температурних режимів експлуатації комп'ютерних елементів, що підвищує надійність та подовжує їх безаварійну роботу.

(гріється за рахунок роботи мікроелементів, таких як транзистори)

Основні джерела тепла

У персональному комп'ютері є: відеокарта, процесор, елементи системної плати (живлення процесора, чіпсет та ін), а також блок живлення. Інші елементи ПК гріються негаразд сильно, як вище перелічені.

Середній процесор виділяє від 60 до 130 ват тепла. Стандартна, ігрова відеокарта під час роботи гріється до 70-100 градусів за Цельсієм і це абсолютно нормально; блок живлення легко гріється до 60 градусів; чіпсет у мат. платі теж гріється до 55-65 градусів тощо.

Необхідно пам'ятати, що потужність пропорційна нагріванню системи, чим потужніше сис-ма, тим більше виділяється тепла.

Тепло може утилізуватися:

1.В атмосферу (радіаторні системи охолодження):

1.Пасивне охолодження (відведення тепла від радіатора здійснюється випромінюванням тепла та природною конвекцією)

2.Активне охолодження (відведення тепла від радіатора здійснюється випромінюванням (радіацією) тепла та примусовою конвекцією (обдув вентиляторами))

2.Разом з теплоносієм (системи рідинного охолодження)

3.За рахунок фазового переходу теплоносія (системи відкритого випаровування)

Типи систем охолодження комп'ютера

1.Системи повітряного (аерогенного) охолодження

2.Системи рідинного охолодження

3.Фреонова установка

4.Системи відкритого випаровування

Системи повітряного (аерогенного) охолодження

Принцип роботи полягає в безпосередній передачі тепла від компонента, що нагрівається, на радіатор за рахунок теплопровідності матеріалу або за допомогою теплових трубок. Радіатор випромінює тепло в навколишній простір тепловим випромінюванням і передає тепло теплопровідністю навколишньому повітрю, що викликає природну конвекцію навколишнього повітря

Поверхні компонента, що нагрівається, і радіатора після шліфування мають шорсткість близько 10 мкм, а після полірування - близько 5 мкм. Ці шорсткості не дозволяють поверхням щільно стикатися, у результаті чого утворюється тонкий повітряний проміжок з дуже низькою теплопровідністю. Для підвищення теплопровідності проміжок заповнюють теплопровідними пастами.

Найпоширеніший тип систем охолодження нині. Відрізняється високою універсальністю – радіатори встановлюються на більшість комп'ютерних компонентів із високим тепловиділенням. Ефективність охолодження залежить від ефективної площі розсіювання тепла радіатора, температури і швидкості повітряного потоку, що проходить через нього. На компоненти з відносно низьким тепловиділенням (чіпсети, транзистори ланцюгів живлення, модулі оперативної пам'яті), як правило, встановлюються найпростіші пасивні радіатори. На деякі комп'ютерні компоненти, зокрема жорсткі диски, встановити радіатор важко, тому вони охолоджуються за рахунок обдування вентилятором. На центральний та графічний процесори встановлюються переважно активні радіатори (кулери). Пасивне повітряне охолодження центрального і графічного процесорів вимагає застосування спеціальних радіаторів з високою ефективністю відведення тепла при низькій швидкості повітряного потоку, що проходить, і застосовується для побудови безшумного персонального комп'ютера.

Системи рідинного охолодження

Принцип роботи — передача тепла від компонента, що нагрівається, радіатору за допомогою робочої рідини, яка циркулює в системі. Як робоча рідина найчастіше використовується дистильована вода, часто з добавками, що мають бактерицидний та/або антигальванічний ефект; іноді - олія, антифриз, рідкий метал, або інші спеціальні рідини.

Система рідинного охолодження складається з:

Помпи - насоси для циркуляції робочої рідини

Теплознімач (ватерблок, водоблок, головка охолодження) — пристрої, що відбирає тепло у охолоджуваного елемента і передає його робочій рідині

Радіатора для розсіювання тепла робочої рідини. Може бути активним чи пасивним

Резервуара з робочою рідиною, що служить для компенсації теплового розширення рідини, збільшення теплової інерції системи та підвищення зручності заправки та зливу робочої рідини

Шлангів або труб

(опційно) Датчика потоку рідини

Рідина повинна мати високу теплопровідність, щоб звести до мінімуму перепад температур між стінкою трубки і поверхнею випаровування, а також високою питомою теплоємністю, щоб при меншій швидкості циркуляції рідини в контурі забезпечити більшу ефективність охолодження.

Фреонові установки

Холодильна установка, випарник який встановлений безпосередньо на компонент, що охолоджується. Такі системи дозволяють отримати негативні температури на компоненті, що охолоджується при безперервній роботі, що необхідно для екстремального розгону процесорів.

Недоліки:

Необхідність теплоізоляції холодної частини системи та боротьби з конденсатом (це загальна проблема систем охолодження, що працюють при температурах нижче температури навколишнього середовища)

Проблеми охолодження кількох компонентів

Підвищене електроспоживання

Складність та дорожнеча

Системи відкритого випаровування

Установки, в яких як холодоагент (робоче тіло) використовується сухий лід, рідкий азот або гелій, що випаровується у спеціальній відкритій ємності (склянці), встановленій безпосередньо на охолоджуваному елементі. Використовуються в основному комп'ютерними ентузіастами для екстремального розгону апаратури (оверклокінгу). Дозволяють отримувати найнижчі температури, але мають обмежений час роботи (вимагають постійного поповнення склянки холодоагентом).

Напівпровідникові холодильники Пельтьє

Отже, суть відкритого ефекту полягає в наступному: при проходженні електричного струму через контакт двох провідників, зроблених з різних матеріалів, залежно від його напрямку, крім джоулева тепла виділяється або поглинається додаткове тепло, яке отримало назву тепла Пельтьє. Ступінь прояву даного ефекту значною мірою залежить від матеріалів вибраних провідників та електричних режимів.

Пасивні системи

Безвентиляторних систем охолодження не буває – тепло має кудись подітися із закритого корпусу. Пасивна система охолодження хороша тим, що більшість часу не вимагає примусового обдування: вентилятор, закріплений на ній, включається тільки в критичному режимі.

Теплова трубка, теплотрубка

елемент системи охолодження, принцип роботи якого ґрунтується на тому, що в закритих трубках з теплопровідного металу (наприклад, міді) знаходиться легкокипляча рідина. Перенесення тепла відбувається за рахунок того, що рідина випаровується на гарячому кінці трубки, поглинаючи теплоту випаровування і конденсується на холодному, звідки переміщається назад на гарячий кінець.

Теплові трубки бувають двох видів: гладкостенні та з пористим покриттям зсередини. У гладкостінних трубках рідина, що сконденсувалася, повертається в зону випаровування під дією виключно сили тяжіння - іншими словами, така трубка буде працювати тільки в положенні, коли зона конденсації знаходиться вище зони випаровування, а рідина має можливість стікати в зону випаровування. Теплові трубки з наповнювачем (ґнотами, керамікою тощо) можуть працювати практично в будь-якому положенні, оскільки рідина повертається в зону випаровування по його порах під дією капілярних сил, а сила тяжіння в цьому процесі відіграє незначну роль.

Матеріали та холодоагенти для теплових трубок вибираються залежно від умов застосування: від рідкого гелію для наднизьких температур до ртуті та навіть індію для високотемпературних застосувань. Однак більшість сучасних трубок як робоча рідина використовують аміак, воду, метанол і етанол.

Активні системи Лопатеві кулери

Роз'єм Molex має три дроти: чорний (земля), червоний (плюс) та жовтий (сигнальний). PC-Plug має чотири дроти: два чорні (земля), жовтий (+12 Вольт) і червоний (+5 Вольт). Роз'єми Molex встановлюються на материнських платах, щоб система сама могла контролювати швидкість обертання вентилятора, подаючи на червоний провід різну напругу (зазвичай від 8 до 12 В), та змінювати її у разі потреби. По жовтому сигнальному проводу материнська плата отримує від вентилятора інформацію про частоту його лопатей. Сьогодні це стало дуже актуальним, оскільки вентилятор, що зупинився на кулері процесора, може призвести до пошкодження процесора. Тому сучасні материнські плати стежать, щоб вентилятор завжди обертався, і якщо він зупиняється, вимикають комп'ютер. Підключення через Molex має один недолік: до материнських плат небезпечно чіпляти вентилятори з потужністю понад 6 Вт. Роз'єм PC-Plug витримає десятки Ватт, але при підключенні до нього Ви не зможете дізнатися, чи працює Ваш вентилятор чи ні. Сьогодні все частіше вентилятори мають у комплекті перехідники PC-Plug - Molex, щоб підключати їх до блоку живлення, або навіть відразу обидва роз'єми: PC-Plug і Molex, щоб отримувати живлення від БП комп'ютера, а сигнальним проводом Molex-а повідомляти материнську плату про швидкість роботи двигуна.

Програми моніторингу температур

SpeedFan – програма, призначена для стеження за різними датчиками комп'ютера, що відображають: температуру жорсткого диска, чіпсету, процесора, вентиляторів, а також їхню швидкість, напругу тощо.

CPU-Z Безкоштовна утиліта, яка збирає та показує відомості про основні апаратні компоненти комп'ютера.

OpenHardwareMonitor

AIDA64

Бренди кулерів

Thermalright

SilverStone

Zalman

Thermaltake

Deepcool

|
система охолодження комп'ютера, система комп'ютера
- набір засобів для відведення тепла від комп'ютерних компонентів, що нагріваються в процесі роботи.

Тепло зрештою може утилізуватися:

1. В атмосферу (радіаторні системи охолодження):
   1. Пасивне охолодження (відведення тепла від радіатора здійснюється випромінюванням тепла та природною конвекцією)
   2. Активне охолодження (відведення тепла від радіатора здійснюється випромінюванням (радіацією) тепла та примусовою конвекцією (обдув вентиляторами))
2. Разом із теплоносієм ()
3. За рахунок фазового переходу теплоносія (системи відкритого випаровування)

За способом відведення тепла від елементів системи охолодження, що нагріваються, діляться на:

1. Системи повітряного (аерогенного) охолодження
2. Системи рідинного охолодження
3. Фреонова установка
4. Системи відкритого випаровування

Також є комбіновані системи охолодження, що поєднують елементи систем різних типів:

1. Ватерчиллер
2. Системи з використанням елементів Пельтьє

• 1 Системи повітряного охолодження
• 2 Системи рідинного охолодження
• 3 Фреонові установки
• 4 Ватерчилери
• 5 Системи відкритого випаровування
• 6 Системи каскадного охолодження
• 7 Системи з елементами Пельтьє
• 8 Див.
• 9 Примітки
• 10 Література
• 11 Посилання

Системи повітряного охолодження

Принцип роботи полягає в безпосередній передачі тепла від компонента, що нагрівається, на радіатор за рахунок теплопровідності матеріалу або за допомогою теплових трубок (або їх різновидів, таких, як термосифон і випарна камера). Радіатор випромінює тепло в навколишній простір тепловим випромінюванням і передає тепло теплопровідністю навколишнього повітря, що викликає природну конвекцію навколишнього повітря. Для збільшення випромінюваного радіатором тепла застосовують чорніння поверхні радіатора.

Поверхні компонента, що нагрівається, і радіатора після шліфування мають шорсткість близько 10 мкм, а після полірування - близько 5 мкм. Ці шорсткості не дозволяють поверхням щільно стикатися, у результаті чого утворюється тонкий повітряний проміжок з дуже низькою теплопровідністю. Для підвищення теплопровідності проміжок заповнюють теплопровідними пастами.

Найпоширеніший тип систем охолодження нині. Відрізняється високою універсальністю – радіатори встановлюються на більшість комп'ютерних компонентів із високим тепловиділенням. Ефективність охолодження залежить від ефективної площі розсіювання тепла радіатора, температури і швидкості повітряного потоку, що проходить через нього. На компоненти із відносно низьким тепловиділенням (чіпсети, транзистори ланцюгів живлення, модулі оперативної пам'яті), як правило, встановлюються найпростіші пасивні радіатори. На деякі комп'ютерні компоненти, зокрема жорсткі диски, встановити радіатор важко, тому вони охолоджуються за рахунок обдування вентилятором. На центральний та графічний процесори встановлюються переважно активні радіатори (кулери). Пасивне повітряне охолодження центрального і графічного процесорів вимагає застосування спеціальних радіаторів з високою ефективністю відведення тепла при низькій швидкості повітряного потоку, що проходить, і застосовується для побудови безшумного персонального комп'ютера.

Системи рідинного охолодження

Принцип роботи - передача тепла від компонента, що нагрівається, радіатору за допомогою робочої рідини, яка циркулює в системі. як робоча рідина найчастіше використовується дистильована вода, часто з добавками, що мають бактерицидний та/або антигальванічний ефект; іноді - олія, антифриз, рідкий метал, або інші спеціальні рідини.

Система рідинного охолодження складається з:

• Помпи - насоси для циркуляції робочої рідини
• Теплознімач (ватерблок, водоблок, головка охолодження) - пристрої, що відбирає тепло у охолоджуваного елемента і передає його робочій рідині
• Радіатора для розсіювання тепла робочої рідини. Може бути активним чи пасивним
• Резервуара з робочою рідиною, що служить для компенсації теплового розширення рідини, збільшення теплової інерції системи та підвищення зручності заправки та зливу робочої рідини
• Шлангів або труб
• (опційно) Датчика потоку рідини

Рідина повинна мати високу теплопровідність, щоб звести до мінімуму перепад температур між стінкою трубки і поверхнею випаровування, а також високою питомою теплоємністю, щоб при меншій швидкості циркуляції рідини в контурі забезпечити більшу ефективність охолодження.

Фреонові установки

Холодильна установка, випарник який встановлений безпосередньо на компонент, що охолоджується. Такі системи дозволяють отримати негативні температури на компоненті, що охолоджується при безперервній роботі, що необхідно для екстремального розгону процесорів.

Недоліки:

• Необхідність теплоізоляції холодної частини системи та боротьби з конденсатом (це загальна проблема систем охолодження, що працюють при температурах нижче температури навколишнього середовища)
• Проблеми охолодження кількох компонентів
• Підвищене електроспоживання
• Складність та дорожнеча

Ватерчилери

Системи, що поєднують системи рідинного охолодження та фреонові установки. таких системах антифриз, що циркулює в системі рідинного охолодження, охолоджується за допомогою фреонової установки у спеціальному теплообміннику. Дані системи дозволяють використовувати негативні температури, досяжні за допомогою фреонових установок для охолодження кількох компонентів (у звичайних фреонках охолодження кількох компонентів утруднено). До недоліків таких систем відноситься велика їхня складність і вартість, а також необхідність теплоізоляції всієї системи рідинного охолодження.

Системи відкритого випаровування

Установки, в яких як холодоагент (робоче тіло) використовується сухий лід, рідкий азот або гелій, що випаровується у спеціальній відкритій ємності (склянці), встановленій безпосередньо на охолоджуваному елементі. Використовуються в основному комп'ютерними ентузіастами для екстремального розгону апаратури (оверклокінгу). Дозволяють отримувати найнижчі температури, але мають обмежений час роботи (вимагають постійного поповнення склянки холодоагентом).

Системи каскадного охолодження

Дві та більше послідовно включених фреонових установок. Для отримання нижчих температур потрібно використовувати фреон із нижчою температурою кипіння. однокаскадній холодильній машині в цьому випадку потрібно підвищувати робочий тиск за рахунок застосування потужніших компресорів. Альтернативний шлях - охолодження радіатора установки іншою фреонкою (тобто їх послідовне включення), за рахунок чого знижується робочий тиск у системі та стає можливим застосування звичайних компресорів. Каскадні системи дозволяють отримувати набагато нижчі температури, ніж однокаскадні та, на відміну від систем відкритого випаровування, можуть працювати безперервно. Однак вони є і найбільш складними у виготовленні та налагодженні.

Системи з елементами Пельтьє

Елемент Пельтьє для охолодження комп'ютерних компонентів ніколи не застосовується самостійно через необхідність охолодження гарячої поверхні. Як правило, елемент Пельтьє встановлюється на компонент, що охолоджується, а іншу його поверхню охолоджують за допомогою іншої активної системи охолодження.

Див. також

• Дроселювання тактів (тротлінг)
• Термоінтерфейс
• Кулер (система охолодження)
• Безшумний персональний комп'ютер
• Оверклокінг (розгін комп'ютерів)

Примітки

1. Danamics LM10 – перший комерційний кулер на рідкому металі
2. Phenom II X4 на частоті 6.5 ГГц: рідкий гелій та ніякого шахрайства

Література

• Скотт Мюллер. Модернізація та ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17 вид. – М.: «Вільямс», 2007. – С. 1299-1328 . - ISBN 0-7897-3404-4.

Посилання

• Охолодження водою для всіх компонентів комп'ютера своїми руками
• Практичний досвід побудови систем рідкого охолодження (СЖО). Від саморобних елементів до заводських.
• Саморобне охолодження ноутбука

система комп'ютера, система охолодження комп'ютера

Система охолодження комп'ютера Інформація Про

Установки, в яких як холодоагент (робоче тіло) використовується сухий лід, рідкий азот або гелій, що випаровується у спеціальній відкритій ємності (склянці), встановленій безпосередньо на охолоджуваному елементі. Використовуються в основному комп'ютерними ентузіастами для екстремального розгону апаратури (оверклокінгу). Дозволяють отримувати найнижчі температури, але мають обмежений час роботи (вимагають постійного поповнення склянки холодоагентом).

Випарник - це теплообмінний апарат, що встановлюється в приміщенні, що охолоджується, камері або відсіку і забезпечує охолодження газоподібного або рідкого середовища. У внутрішньому обсязі випарника при низькій температурі кипить холодоагент, сприймаючи теплоту середовища, що охолоджується. По виду середовища, що охолоджується, розрізняють випарники для охолодження рідких теплоносіїв і для охолодження повітря. Як проміжні теплоносії при негативних температурах широко використовуються водні розчини солей NaCl і CaCl2. Ці розчини, що отримали назву «розсоли», мають мінімальну (евтектичну) температуру: -21,20С для NaCl, -550С для CaCl2. Розрізняють випарники з природною циркуляцією повітря та охолоджувачі повітря (з примусовим рухом повітря, створюваним вентилятором).

Кипіння холодоагенту у випарнику відбувається при передачі теплоти від охолоджуваного середовища через тверду герметичну стінку, що розділяє, звану теплопередавальної поверхнею випарників. Її виготовляють із теплопровідних матеріалів, наприклад, із мідних труб. Для інтенсифікації теплообміну поверхню труб випарників, що стикається з повітрям, що охолоджується, оребряют. Ребра поверхні проводять найчастіше нанизуванням на труби тонкостінних металевих пластин з певною відстанню між ними. 17

Найбільш просту конструкцію мають панельні випарники відкритого типу. Випарник складається з бака прямокутного перерізу, заповненого теплоносієм, всередину якого розміщуються панелі випарника.

При використанні панельних випарників для охолодження води можливе розширення функціональних можливостей апаратів. Відстань між панелями збільшують і при охолодженні води домагаються утворення шару льоду на зовнішній поверхні панелей. Шар льоду виконує функції акумулятора теплоти. Недоліком панельних випарників відкритого типу є суттєва корекція панелей та баків, тобто. елементів, що змочуються теплоносієм і мають контакт із навколишнім повітрям. Більш високими експлуатаційними характеристиками має замкнута система циркуляції теплоносія. Зовнішня поверхня труб являє собою поверхню, що теплопередає, через яку теплота від теплоносія, що протікає всередині труб, передається киплячому в міжтрубному просторі холодоагенту. Трубні грати закриті кришками, причому в кришці передбачені патрубки для підведення та відведення теплоносія (води, розсолу). Рідкий холодоагент (аміак) через вентиль подається до міжтрубного простору випарника. Поплавковий регулятор підтримує рівень холодоагенту на висоті приблизно 0,8 діаметра. Випарники цього типу мають лише одну трубну решітку, до якої приєднані U-подібні труби. Холодоагент кипить усередині труб, а охолоджений теплоносій прокачується по міжтрубному простору. Для інтенсифікації теплообміну при кипінні холодоагенту всередині труби встановлюється спеціальна вставка, що виконує функції внутрішнього ребра. 18

Системи каскадного випаровування.

Дві та більше послідовно включених фреонових установок. Для отримання нижчих температур потрібно використовувати фреон із нижчою температурою кипіння. В однокаскадній холодильній машині в цьому випадку потрібно підвищувати робочий тиск за рахунок більш потужних компресорів. Альтернативний шлях - охолодження радіатора установки іншою фреонкою (тобто їх послідовне включення), за рахунок чого знижується робочий тиск у системі та стає можливим застосування звичайних компресорів. Каскадні системи дозволяють отримувати набагато нижчі температури, ніж однокаскадні та, на відміну від систем відкритого випаровування, можуть працювати безперервно. Однак, вони є найбільш складними у виготовленні та налагодженні. Використовується для теплообміну між двома теплоносіями. Особливо при використанні CO2 як один з них. Каскади поєднують у собі конденсатор і випарник (затоплений). Теплообмінники відмінно підходять для каскадних процесів завдяки їхньому високому термічному ККД. Вони можуть забезпечити мінімальну різницю температур між середовищем, що конденсується і випаровується, дозволяючи знизити поточні експлуатаційні витрати:

 Холодоагенти NH3, CO2, R404, R134a, пропан, метан та ін;

 Інтервал потужностей 5-10 000 кВт;

 Компактний розмір + низька витрата холодоагенту;

 Високий коефіцієнт теплопередачі;

 Низькі втрати тиску;

 Можливість використання різноманітних матеріалів.

ВИСНОВОК

Прогрес не стоїть на місці. Розвиток комп'ютерної техніки у світі, удосконалюється не щодня, а щогодини. На світ з'являються більш просунуті комп'ютери з найпотужнішою складовою. Тепловидільна здатність центральних процесорів і процесорів відеокарт збільшується. Для охолодження потрібні, безсумнівно, ефективніші системи. На зміну повітряному охолодженню приходять інші, досконаліші і часом екзотичні системи. Вони здатні приборкати теплову енергію, що виділяється від потужного обладнання, тим самим запобігти перегріву персонального комп'ютера. 20