Procesor lubi chłód

W artykule:

• Jaką rolę pełni zestaw chłodzący w komputerze
• Opis stosowanych technologii
• Na co zwracać uwagę przy zakupie zestawu chłodzącego
• Test 12 urządzeń z uniwersalnym mocowaniem
• Opisy wybranych konstrukcji

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.

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.

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 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.

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.

W teście sprawdziliśmy możliwości 12 uniwersalnych zestawów chłodzenia do procesorów.

Zgodnie z zasadą: duży może więcej, duże zestawy zajęły miejsca na podium. Pierwsze miejsce dostał SilentiumPC Fortis (HE1225), jedyny zestaw pionowy z 6 rurkami cieplnymi. Zestawy z drugiego i trzeciego miejsca są już wyposażone w 4 ciepłowody, lecz mimo to uzyskały zbliżone do pierwszego wyniki w zbijaniu temperatury procesora. Co więcej, właśnie drugi zestaw (Akasa Freedom Tower) pod tym względem wypadł najlepiej.

Niestety, wszystkie trzy zestawy mają skomplikowany system montażu wymagający wyjęcia płyty głównej z obudowy. Taki system mocowania jest uzasadniony choćby sporą masą radiatorów.

Zaskoczył nas mały zestaw SilentiumPC Spartan. Choć pod względem uzyskanych temperatur nie zaprezentował się najlepiej (trzeci od końca), to pozostałe cechy przesądziły o jego wysokim miejscu. Jest on łatwy w użyciu, ma zatrzaskowy system montażowy oraz wentylator z łożyskowaniem olejowym. Model ten uzyskał najwyższą notę za stosunek ceny do możliwości.

Modele o średnicy 12 cm cechuje większy przepływ powietrza, powyżej 50 cfm. Wyjątkiem jest wentylator z zestawu Arctic Cooling Freezer 13 Pro, którego maksymalna prędkość obrotowa 1350 obrotów na minutę skutkuje przepływem poniżej 50 cfm. Niestety, niska prędkość obrotowa nie przekłada się na cichą pracę wiatraka – pod tym względem jest przeciętnym rozwiązaniem, choć w ocenie subiektywnej został określony jako cichy.

Liderem wydajności jest wentylator z zestawu Xigmatek Balder. Ten 12-centymetrowy wiatrak wiruje z prędkością 2000 obr./min, co daje blisko 90 cfm. Zestaw ten uzyskał dobre wyniki w zbijaniu temperatury, choć nieco gorsze od liderów naszego zestawienia. Jest to jeden z czterech zestawów wyposażonych w wentylator z łożyskowaniem ślizgowym. Odzwierciedleniem tego jest krótki szacunkowy czas pracy, zaledwie 20 tys. godzin. Mimo tego czas bezawaryjnej pracy takiego wentylatora to przeszło 4,5 roku (przy założeniu, że komputer będzie działał 12 godzin dziennie).

Najgorzej pod względem przepływu powietrza wypada zestaw Scythe Shuriken revision B. Został wyposażony w niskoprofilowy wentylator o średnicy 10 cm. Mimo dużej prędkości obrotowej (2160 obr./min) jego wydajność to niespełna 12 cfm, co skutkuje słabą ogólną wydajnością zestawu.

Producenci zestawów chłodzenia nie przywiązują dużej wagi do estetyki. Niektóre konstrukcje są jednak opracowywane z uwzględnieniem tego, że zestaw chłodzenia będzie pełnił także funkcję ozdobną. Dwa zestawy mają podświetlane wentylatory – Akasa Freedom Tower i Xigmatek Balder. Dodatkowo te dwa zestawy wyposażono w elementy pokryte warstwą niklu. Poprawia to estetykę i chroni miedziane elementy przed wpływem warunków atmosferycznych.

Pod tym względem najlepiej wypadł zestaw z drugiej pozycji – Akasa Freedom Tower. Nieco gorsze wyniki miały trzy kolejne zestawy, które uzyskały identyczne zakresy temperatur (spoczynek – 33,8, obciążenie – 47,8). Są to SilentiumPC Fortis, Xigmatek Gaia i Xigmatek Balder, czyli zestawy o dużych gabarytach. Wyjątkowo słabo zaprezentował się Arctic Cooling Freezer 13 Pro, który mimo dużych wymiarów, sporej wagi i niezłego wentylatora okazał się mało skuteczny. Niektóre mniejsze zestawy osiągnęły podobne temperatury (np. Xigmatek Loki). Najgorzej pod tym względem wypadł Scythe Shuriken revision B z małą liczbą żeberek, które nie są w stanie sprawnie odprowadzić wytwarzanej przez procesor ilości ciepła. Układ ten jest tylko minimalnie sprawniejszy od zestawów fabrycznie dołączanych do procesorów.

Ten zestaw już na pierwszy rzut oka sprawia naprawdę dobre wrażenie. Jest wyposażony w bardzo duży radiator (szeroki i gruby), a ponadto każde żeberko jest wytłaczane drobnym wzorem przypominającym gęsią skórkę. Zabieg ten ma na celu dodatkowe polepszenie rozprowadzania i przekazywania ciepła otoczeniu. Atutem jest aż 6 miedzianych ciepłowodów, które stanowią bezpośredni punkt styku z procesorem. Szkoda jednak, że producent nie zadbał o lepsze wygładzenie powierzchni styku, na której wyraźnie widać ślady cięcia lub frezowania. Mimo to zestaw ten bardzo dobrze radzi sobie z odprowadzaniem ciepła. Wprawdzie nie był najlepszy, ale uzyskiwane osiągi plasują go pod tym względem na drugiej pozycji. Na plus zasługują schowane zakończenia ciepłowodów oraz niewielki radiator aluminiowy przymocowany do stopki. Na jego niekorzyść przemawia bardzo skomplikowany montaż, choć ze względu na jednorazowy charakter można to przeboleć. Jednak dla osób często wymieniających procesory może to stanowić spore utrudnienie.

Kolejny zestaw cechujący się dużymi gabarytami. Ta cecha ogranicza grupę odbiorców wyłącznie do posiadaczy szerokich obudów. Mimo swojej wielkości zestaw jest o 140 g lżejszy od zwycięzcy naszego zestawienia. W przeciwieństwie do lidera jest zaopatrzony tylko w cztery rurki cieplne. Ma jednak kilka cech, które pozwoliły na uzyskanie najlepszych not pod względem rozpraszania ciepła. Przede wszystkim radiator od strony wentylatora wyposażony został w karbowanie wpływające na lepsze rozpraszanie strumienia powietrza. Dodatkowo kluczowe elementy radiatora są niklowane, co wpłynęło na gładkość powierzchni kontaktowej i poprawienie jej ochrony przed czynnikami atmosferycznymi. Także podnosi walory estetyczne, co w połączeniu z podświetleniem daje ciekawy efekt. Zastosowany wentylator jest wydajny, a do tego cichy, zwłaszcza przy niskich prędkościach obrotowych. Szkoda jednak, że ma łożyskowanie ślizgowe. Ten zestaw chłodzący, podobnie jak reszta o tej wielkości, jest uciążliwy w montażu.

Xigmatek Gaia to zestaw zamykający podium. Również należy do grupy dużych schładzaczy, choć śpośród zwycięskiej trójki jest najmniejszy i najlżejszy. Poza tym ma tylko trzy ciepłowody. Mimo to pod względem skuteczności jest identyczny z produktem z pierwszej pozycji. Dodatkowo na jego korzyść przemawia bardzo atrakcyjna cena, nieprzekraczająca 100 zł. Z tego względu zestaw może stanowić łakomy kąsek dla fanów overclockingu. Na wysoką pozycję tego urządzenia wpłynęła również dobra jakość dołączonego do niego wiatraka. Został wyposażony w łożysko olejowe, cechuje się wysoką wydajnością i cichą pracą w całym zakresie prędkości obrotowych. Oczywiście przy niskich wartościach jest praktycznie niesłyszalny. Na cichą pracę wpłynęły też gumowe łączniki, dzięki którym drgania wentylatora nie są przenoszone na radiator. Niestety, uciążliwy jest także system montażu zestawu. Ponadto na jego nieco gorszą ocenę wpłynęła marna silikonowa pasta termoprzewodząca dołączona w pakiecie, więc do kosztów zakupu należy doliczyć dobrą pastę.

Zestaw ma małe wymiary, ale całkiem przyzwoite, choć niewybitne, osiągi. Na uwagę zasługuje podstawa, która została dość gładko wyszlifowana. Co więcej, część podstawy stanowią wyszlifowane ciepłowody, które bezpośrednio dotykają do powierzchni procesora. Nad płaszczyzną styku umieszczono niewielki miedziany radiator dodatkowo polepszający ogólną sprawność zestawu. Aluminiowe żeberka zastosowane w radiatorze są bardzo cienkie i niemalże przypominają folię aluminiową. Na duży plus zasługuje zastosowany system mocowania urządzenia, jednak w przypadku platformy Intela system montażowy jest już nieco bardziej skomplikowany. Atutem jest dodatkowe wyposażenie – tubka z pastą srebrzoną oraz zestaw gumek mocujących do alternatywnego wentylatora. Warto także zwrócić uwagę na fakt, że zastosowany wiatrak używa łożyska olejowego, które cechuje się dużą żywotnością. Niestety, zestaw nie należy do najciszej działających, zwłaszcza przy wysokich prędkościach obrotowych. Ciszej pracuje przy niskich obrotach.

Wielki przegrany naszego zestawienia. Wprawdzie nie zajął ostatniej pozycji, ale wylądował na odległym, dziewiątym miejscu. Choć zestaw cech powinien wypchnąć to urządzenie na podium, przegrało z wieloma na pozór gorszymi konstrukcjami. Charakteryzuje się dużymi rozmiarami radiatora, ma cztery miedziane ciepłowody oraz sporych rozmiarów radiator z dużą liczbą żeberek. Także waga Freezera (910 g) robi pozytywne wrażenie. Na słabe osiągi ma po części wpływ zastosowany wentylator, który pracuje w zakresach prędkości obrotowych wynoszących od 300 do 1350 obr./min. W szczytowych prędkościach przepływ powietrza wynosi niespełna 50 cfm. Z tego względu zestaw ma słabą wydajność w stanie spoczynku. Znacznie lepiej radzi sobie przy pełnym obciążeniu procesora, choć tutaj też ustępuje liderom naszego testu. Z drugiej strony wentylator zapewnia mu cichą pracę, nawet przy pełnej prędkości obrotowej. Szkoda też, że zastosowano unikatowy system zaczepów do wentylatora, przez co nie można go zastąpić żadnym z klasycznych, wydajniejszych modeli.

Zestawy firmy Scythe uznawane są za konstrukcje wzorowe. Niestety, w tym teście wyszło na jaw, że nie wszystko, co jest opatrzone logo tej firmy, jest świetne. Przykładem jest właśnie konstrukcja Shuriken revision B. O ile dobrze wypadała na tle starszych konstrukcji, to w porównaniu z obecnymi rozwiązaniami prezentuje się blado, a jej cena jest naprawdę za wysoka. Zestaw ten pod względem skuteczności należy do najgorszych. I nie pomogło zastosowanie sześciu rurek cieplnych i idealnie wypolerowana powierzchnia styku radiatora z procesorem. Jak wynika z naszych testów, zestaw ten jest słabszy niż miedziane coolery dokładane do procesorów AMD. Nie ma zatem sensu przepłacać. Oczywiście zestaw ma także zalety, do których należą głównie niewielkie rozmiary, co ucieszy posiadaczy niedużych komputerów. Warto wspomnieć także o cichej pracy wentylatora, nawet przy wysokich prędkościach obrotowych. Atutem jest też niski profil samego wentylatora. Inne zalety to łatwy system montażowy, typowy jedynie dla produktów tej firmy.