Procesor lubi chłód

Podstawowe informacje

Jednym z najmocniej nagrzewających się układów w komputerze jest procesor. Niektóre modele podczas pracy emitują nawet 140 W energii w postaci ciepła. Jeśli taki układ nie zostanie odpowiednio schłodzony, wówczas systemy zabezpieczeń automatycznie wyłączą komputer. Jeśli zabezpieczenia nie zadziałają, dojdzie do trwałego uszkodzenia procesora (układ się spali).

Aby uniknąć awarii, niezbędne jest stosowanie elementów chłodzących, które będą przejmowały i rozpraszały ciepło z procesora. W zdecydowanej większości komputerów wystarczy zestaw, który jest fabrycznie dołączany do procesora przez jego producenta. Sytuacja się komplikuje, kiedy chcemy wyciszyć komputer lub podkręcić częstotliwość pracy procesora. Zwiększeniu taktowania towarzyszy zazwyczaj znaczny wzrost ilości wytwarzanego ciepła. W takich zastosowaniach fabryczne chłodzenie często nie wystarcza i trzeba wymienić je na wydajniejszy zestaw.

Jak działa chłodzenie

Zestaw chłodzący składa się z metalowego radiatora, który odbiera ciepło z procesora i rozprasza je dzięki wielu żeberkom o bardzo dużej łącznej powierzchni, oraz wentylatora, który wymusza ruch powietrza wokół żeberek. Obecnie najpopularniejszym typem radiatora jest konstrukcja z wielu cienkich żeber, do których ciepło dostarczane jest ciepłowodami (ang. heatpipe).

Ciepłowody to szczelnie zamknięte, miedziane rurki częściowo wypełnione płynem chłodzącym o niskiej temperaturze wrzenia. W okolicy procesora płyn odbiera energię cieplną, zamieniając się w parę, która wędruje w górne rejony rurek, gdzie oddaje ciepło aluminiowym żeberkom radiatora. Ochłodzona para skrapla się na specjalnie wyprofilowanych ściankach rurki i z powrotem spływa na dół, gdzie skroplony płyn chłodzący zostaje podgrzany. Cały cykl powtarza się w nieskończoność.

Radiator

Im większe gabaryty i masa radiatora, tym większa skuteczność w odprowadzaniu ciepła. Jednak masa zestawu nie może być zwiększana w nieskończoność, gdyż płyta główna ma ograniczoną wytrzymałość. Ponadto zbyt duże wymiary mogą powodować, że radiator nie zmieści się do standardowej obudowy (o szerokości 180 mm). Duże schładzacze wymagają stosowania obudów o szerokości co najmniej 200 mm. Cechą rozpoznawczą szerszych obudów jest to, że dyski twarde często montowane są w nich w poprzek, a nie wzdłuż.

Na skuteczność radiatora ma wpływ liczba żeberek i ciepłowodów oraz materiał, z jakiego są wykonane. Najlepsza, ale droga i ciężka jest miedź. Najpopularniejszym i dobrym materiałem jest niedrogie i lekkie aluminium. Najtańszym, ale stosunkowo kiepskim – stal.

Ważny jest również system mocowania – montażowy lub zatrzaskowy. Pierwszy wymaga wyjęcia płyty głównej, przykręcenia stelaża stabilizującego, a dopiero później dokręcenia radiatora. System ten jest niewygodny w użyciu. W zatrzaskowych systemach radiator po prostu zapina się na zaczepach podstawki procesora. Zaawansowanym użytkownikom może przeszkadzać fakt, że system ten nie pozwala na kontrolowanie siły docisku radiatora do procesora, jak ma to miejsce w systemach montażowych.

Stopka

Stopka zestawu chłodzącego stanowi punkt styku z powierzchnią procesora. Cała powierzchnia stopki powinna być idealnie gładka i równa. Idealnie gładka stopka nie jest gwarantem wysokiej wydajności radiatora. Ostatnio częściej stosuje się rozwiązanie, w którym ciepłowody stykają się bezpośrednio z termiczną płaszczyzną procesora. To rozwiązanie poprawia efektywność oddawania ciepła, ale wykonanie idealnie równej płaszczyzny jest w takim wypadku dość trudne.

Wentylator

Aby konstrukcja chłodząca była naprawdę sprawna, musi mieć jeszcze jeden element – wentylator, który wymusza ruch powietrza wokół żeberek radiatora. Idealnie jest, gdy wentylator może pobierać powietrze spoza obudowy (jest tam chłodniejsze niż wewnątrz) i po przejściu przez żebra radiatora wydmuchać je od razu poza obudowę. Zależy to jednak nie od konstrukcji zestawu chłodzenia, ale obudowy. Dlatego, znając umiejscowienie wentylatora w danym zestawie, należy sprawdzić, w którym kierunku będzie w tej obudowie wydmuchiwane gorące powietrze.

Wentylator ma duży wpływ na wydajność zestawu chłodzenia. Przede wszystkim od niego zależy, jaka ilość powietrza zostanie przetłoczona przez żeberka radiatora. Parametr ten wyrażany jest w jednostkach cfm (ang. Cubic Feet per Minute) i wskazuje na liczbę stóp sześciennych (jedna stopa sześcienna to 0,0283 metra sześciennego) przesyłanych w trakcie minuty. Generalnie, im wyższa wartość, tym lepiej. Tutaj ujawnia się jednak negatywna cecha, która ma wpływ na komfort pracy. W miarę wzrostu wydajności wentylatora rośnie jego prędkość obrotowa, a tym samym głośność. Najlepszy stosunek wydajności do głośności pracy zapewniają duże, 12-centymetrowe wentylatory.