Radiator – element rozpraszający ciepło
Radiator jest metalowym (najczęściej miedzianym lub aluminiowym) elementem systemu chłodzenia, który odprowadza ciepło z karty graficznej lub innego urządzenia wprost do otoczenia. Cechą charakterystyczną każdego radiatora jest duża powierzchnia zewnętrzna, mająca zazwyczaj kształt żeberek. Dzięki temu maksymalizuje się powierzchnię zdolną do odprowadzania ciepła.
Nowoczesne radiatory cechują się dużą liczbą (ponad 100) cienkich (0,1 mm grubości) i mocno pofalowanych żeberek. W ten sposób uzyskuje się ogromną powierzchnię rozpraszającą ciepło dochodzącą do – a nawet przekraczającą – 1 m2.
Dodatkowo radiatory stosowane w najbardziej zaawansowanych kartach graficznych zaprojektowane są zgodnie z zasadami aerodynamiki tak, aby wydajniej rozpraszać ciepło. Do konstrukcji radiatora często dodaje się specjalne deflektory równomiernie rozprowadzające strumień powierza z wentylatora na powierzchni radiatora, a same żeberka tworzą minitunele aerodynamiczne, które mają na celu doprowadzić więcej chłodnego powietrza w pobliże ciepłowodów i tym samym zwiększyć ich sprawność. Jednocześnie uzyskuje się większą powierzchnię kontaktu tłoczonego powietrza z żeberkami, aby odbierało ono znacznie więcej ciepła przed wydostaniem się z radiatora.
Wentylator
Skuteczność działania radiatora zależy przede wszystkim od możliwości szybkiego odprowadzenia gorącego powietrza i zastąpienia go zimnym. W konstrukcjach pasywnych, pozbawionych wentylatorów, wymiana gorącego powietrza odbywa się wyłącznie na zasadzie konwekcji. W większości wypadków wymiana konwekcyjna jest jednak niewystarczająca do tego, aby odpowiednio schłodzić kartę graficzną. Dlatego wymusza się obieg powietrza za pomocą wentylatorów.
Obecnie w kartach graficznych stosuje się dwa, trzy wentylatory o dużej, 90- lub 120-milimetrowej średnicy. Zapewniają one stały przepływ powietrza do umieszczonego tuż pod nimi masywnego radiatora, a jednocześnie, co istotne dla użytkownika, zbytnio nie hałasują. Aby zwiększyć strumień doprowadzanego do radiatora karty powietrza, a jednocześnie nie zwiększać prędkości obrotowej wentylatora, która generowałaby większy szum, producenci stosują wentylatory ze zmodyfikowanym kształtem łopatek. Modyfikacja może dotyczyć całej powierzchni łopatki lub tylko jej części. Odpowiednio zakrzywiona, zmodyfikowana powierzchnia łopatek przyspiesza przepływ tłoczonego powietrza, a tym samym zwiększa wydajność chłodzenia.
Oddzielną kwestią jest hałas. Nowoczesne karty wyposażone są, co oczywiste, w moduł regulacji obrotów, dopasowujący szybkość pracy wentylatora do temperatury karty. Kiedy karta nie wykonuje skomplikowanych obliczeń graficznych układ kontrolera może zatrzymać wentylatory, zmniejszając hałas do zera.
Warto też wspomnieć o wentylatorach promieniowych, potocznie zwanych turbinami, które są stosowane w referencyjnych konstrukcjach kart graficznych Nvidii. Wentylator promieniowy ma łopatki na obwodzie przypominające młyńskie koło. Tego typu konstrukcje są bardzo wydajne i lepiej „wyrzucają” ciepło na zewnątrz obudowy i stosuje się je m.in. w systemach klimatyzacji czy przemysłowych nawiewach, ale są przy tym nieco głośniejsze niż wersje tradycyjne, stosowane w kartach graficznych.
Chłodzenie wodne
W najwydajniejszych kartach graficznych i tam, gdzie jest ważna cisza, stosuje się czasami systemy chłodzenia cieczą, które znacznie lepiej odprowadza ciepło niż powietrze, dzięki czemu karta może pracować wydajniej. Co więcej, droga przepływu chłodziwa może obejmować wszystkie podzespoły, takie jak procesor graficzny, układy pamięci oraz regulator mocy PWM, a również inne komponenty. W ten sposób uzyskuje się wyższą sprawność cieplną urządzenia. Istotne jest też to, że pompa wodna, wymuszająca obieg cieczy w systemie chłodzenia, jest, przy pełnym obciążeniu procesora obliczeniami graficznymi, cichsza niż wentylatory.
Niestety systemy chłodzenia cieczą są bardziej skomplikowane, przez co też droższe. Wymagają również odpowiedniej obsługi, a także większej dbałości ze strony użytkownika. Dlatego są rzadko stosowane.
