Здравствуйте! Из этой
статьи Вы сможете узнать больше об
охлаждении Вашего процессора ( о
радиаторах, кулерах и модулях Пельтье ),
уменьшении температуры внутри
системного блока; о классификации
тепловых интерфейсов. Я написал ее для
того, чтобы помочь Вам разобраться, что
же действительно нужно для
качественного охлаждения. Больше она,
конечно, ориентирована на тех, кто
разогнал или планирует разогнать свой
процессор, но она может заинтересовать и
тех, кто заботится о стабильности работы
системы - ведь правильный температурный
режим - залог отсутствия большей части
неожиданных и нежелательных сбоев.
В статье:
Охлаждение процессора:
Другое:
Охлаждение процессора
Радиаторы
Радиаторы
( HeatSink ) - самый малоэффективный
способ охлаждения - это просто пластина,
которая рассеивает тепло процессора.
Раньше процессоры могли обходиться без
охлаждения или с простым радиатором, но
сейчас мощности процессоров так
возросли, что не каждый кулер с
радиатором может обеспечить комфортную
работу последних моделей процессоров,
так что суровые требования
предъявляются ко всем элементам системы
охлаждения. Один их них - радиатор. Он
должен обладать по возможности лучшей
теплопроводностью. Металлы, которые
лучше других проводят тепло и
используются при изготовлении
радиаторов - это серебро (
теплопроводность при 0°C - 429 Вт/(м*К) ),
медь ( 403 Вт/(м*К) ) и алюминий ( 237 Вт/(м*К) ).
Серебро - лучший проводник тепла, но оно
очень дорого, и используется только в
радиаторах для самых дорогих и мощных
кулеров. Медь используется чаще, так как
она дешевле. И самый распространенный
металл для радиаторов - алюминий. Он
дешевле серебра и меди, но и обладает
худшими теплопроводными свойствами. Он
применяется в подавляющем числе
производящихся сейчас кулеров. Радиатор
должен обладать по возможности большей
площадью, чтобы рассеивать больше тепла.
Раньше радиаторы были простыми
пластинами, но площадь их была небольшой,
и производители стали увеличивать
площадь, увеличивая размеры радиатора,
но это приводило к проблемам с
совместимостью, и был найден выход -
радиаторы с ребрами. Ребра утоньшались,
деформировались. Самые новые и
эффективные радиаторы - игольчатые. Они
состоят из большого числа тонких игл,
рассеивают очень много тепла. Еще одно
современное решение - складчатые
радиаторы. Тонкая металлическая лента
складывается "гармошкой" и служит
радиатором. Термосопротивление
радиаторов измеряется в °C/W -
градусах Цельсия на ватт. Она измеряет,
на сколько изменится температура
радиатора при рассеивании в нем
мощности 1 Вт. Термосопротивление
зависит от температуры ( чем больше
температура, тем оно меньше ) и скорости
потока воздуха, обдувающего этот
радиатор ( чем больше скорость, тем
меньше термосопротивление ). На
иллюстрации медный пластинчатый
радиатор кулера Kanie Hedgedog 238M - одного из
самых производительных на данный момент.
Преимущества:
Недостатки:
Кулеры
- под кулером мы понимаем вентилятор в
комплекте с радиатором, так как один
вентилятор не обеспечит достаточного
охлаждения. Это самый частый сейчас вид
устройств для охлаждения процессора. Их
стоимость сильно колеблется, как и
производительность, но, в общем случае,
всегда можно подобрать недорогой кулер
с неплохой производительностью. Хотя
производительность кулера зависит от
радиатора, но в меньшей степени, нежели
от вентилятора. Плоскость вентиляторов
чаще всего квадратная и практически
всегда одного из трех размеров - 40х40, 50х50
или 60х60 миллиметров. То есть, если
указаны размеры кулера, к примеру, 60х25,
то его плоскость имеет измерения 60х60
миллиметров, а высота - 25. Высота может
быть разной, но чаще всего она
колеблется в пределах 10 - 25 миллиметров.
У кулеров случаются проблемы с
совместимостью - если у него высокий
радиатор и высокий кулер, то в некоторых
корпусах такой кулер может упереться в
блок питания. Если же у радиатора
широкое основание, то на некоторых
материнских платах такой кулер может
упереться в конденсаторы, расположенные
возле процессорного гнезда. Основными
характеристиками кулеров являются: RPM
- число оборотов в минуту. Чем оно больше,
тем сильнее он сможет охладить радиатор.
Но и тем шумнее он будет. Так что каждому
нужно выбрать компромисс между
мощностью и шумностью кулера ( о
стоимости мы не говорим... ). CFM -
кубических футов в минуту. Кулер с 40х40
миллиметров "делает" до 7 CFM, 50х50 - до
10 CFM, 60х60 - до 15 и больше CFM. dB - уровень
шума ( децибел ). Мощные кулеры с большими
вентиляторами шумят сильнее. Приемлимым
уровнем шума считается 25-30 dB, но 30 dB - уже
сильный шум, и те, кто берут кулеры с
таким уровнем шума, должны быть готовы
потерпеть ради своей цели. Также важной
характеристикой вентилятора является
подшипник, на котором он собран. Они
бывают двух типов - вентиляторы на
подшипнике качения ( Ball Bearing Fan ) и на
подшипнике скольжения ( Sleeve Bearing Fan ).
Вентиляторы на подшипнике качения имеют
целый ряд преимуществ - меньшая
рассеиваемая мощность ( трение качения
меньше трения скольжения ), большая
долговечность, большая развиваемая
скорость вращения. Но и его оппонента
есть преимущества - дешевизна, простота
изготовления, малая восприимчивость к
механическим воздействиям. Стандартом
сейчас становятся вентиляторы на
подшипнике качения из-за лучших
эксплутационных качеств. Разъем
подключения - сейчас сосуществуют два
стандарта подключения кулеров - более
старый PC-Plug и более новый MOLEX. PC-Plug
- стандартный коннектор, через который
Вы, кроме кулера, можете подключить
винчестер, CD-ROM,.. Его недостаток как раз в
его универсальности - он не позволяет
реализовать все возможности кулеров -
подключение кулера к материнской плате,
автоматическое управление потребляемой
вентилятором мощности и управление
частотой вращения. Это все возможно
реализовать с более новым коннектором -
MOLEX. Кулеры, которые подключаются через
него, называются SMART-кулерами. Такие
кулеры подключаются прямиком к
материнской плате, что дает как
преимущества ( управление скоростью
вращения - при достаточном охлаждении
материнская плата может замедлить
вентилятор, снизив тем самым шум и
потребляемую мощность; материнская
плата может замерить скорость вращения
вентилятора, если он сам поддерживает
такие замеры - содержит датчик Холла ),
так и недостатки ( ограниченность
количества таких вентиляторов по
количеству MOLEX-разъемов на материнской
плате ( возможно использование "двойников"
- Y-образных "вилок" );
соответственно, возможность отсутствия
таких разъемов, как таковых ( на старых
материнских платах ); невозможность
ручного изменения потребляемой
мощности ). Под MOLEX-разъем, как под более
новый, перспективный и обладающий
большими возможностями, выпускаются
новые мощные кулеры. На иллюстрации один
из лучших кулеров на данный момент - Kanie
Hedgedog 238M.
Преимущества:
Недостатки:
Модули Пельтье
Модули
Пельтье - кулеры с элементами Пельтье,
их еще называют Активными кулерами.
Немного физики: элемент Пельтье -
термоэлектрический холодильник,
действие которого основанно на эффекте
Пельтье. Суть эффекта заключается в том,
что при прохождении электрического тока
через контакт двух проводников,
сделанных из различных материалов, в
зависимости от его направления, помимо
Джоулева тепла выделяется или
поглощается дополнительное тепло -
тепло Пельтье. Лучше всего эффект
Пельтье наблюдается в случае
использования полупроводников p и n
типов. В модуле Пельтье полупроводники
этих типов образуют своеобразную
чередующуяся цепочку ( p->n->p->... ) При
пропускании тока через контакт
полупроводников разного типа - p->n и n->p
переходов - тепло либо поглощается, либо
выделяется. Это зависит от направления
тока. Этот эффект обусловлен
взаимодействием зарядов - электоронов ( p
) и дырок ( n ). Ладно, хватит теории,
переходим к практике. Из всего
вышесказанного нам выгодно то, что
элемент Пельтье может обеспечить
разницу между температуры между двумя
своими радиаторами, один из которых
будет холодильником, другой будет
служить для отвода тепла. Таким образом,
расположив его между процессором и
радиатором кулера, мы получим
дополнительный выигрыш в температуре.
Можно для этого использовать
использовать отдельно купленные кулер и
элемент Пельтье, но продаются уже
готовые, сбалансированные решения. А
сбалансированность при использовании
элемента Пельтье очень важна - это одна
из основных проблем. Если использовать
недостаточно мощный элемент Пельтье, то
мы рискуем спалить процессор - элемент
становится преградой для отвода
достаточного количества тепла. Если же
взять слишком мощный элемент, то в
результате переохлаждения на элементе
возможна конденсация влаги, что грозит
неприятностями электронным частям
компьютера, либо возможно достижение
такой низкой температуры процессора,
при которой он уже не будет работать.
Также при использовании мощного модуля
Пельтье следует учесть, что его КПД не
очень высок, так что нужен будет мощный
блок питания ( обычно больше 250 Вт ), либо
нужно будет найти модуль Пельтье с
собственным блоком питания (
альтернативное решение для корпусов со
слабыми блоками питания ). При отказе
элемента Пельтье есть сильный риск
перегрева процессора - как уже
упоминалось, если он не отводит тепло, то
изолирует процессор от кулера. Благо
большинство современных модулей
Пельтье могут предупредить ( звуковым
сигналом, еще как-то ) человека об отказе
элемента. И еще два небольших момента:
некоторые операционные системы ( Windows NT,
Windows 2000, Linux ) и некоторые специальные
программы ( CPUIdle, Rain, Waterfall ) могут
выполнять Halt-цикл в низкоприоритетных
задачах - это означает "засыпание"
ядра процессора ( иногда и тактового
генератора ) - переход в режим
пониженного энергопотребления (
понижается выделение тепла и
увеличивается ресурс процессора ). Так
вот, при использовании модуля Пельтье
совместно с этими операционными
системами и программами, могут
возникнуть упомянутые ситуации
конденсации влаги и переохлаждения
процессора при выполнении Halt-цикла. Так
что такое совместное использование не
рекомендуемо. И второй момент: может
возникнуть уже перегрев процессора при
использовании совместно с элементом
Пельтье вентилятора с зависящей от
температуры скоростью вращения. Этого
недостатка заведомо лишены готовые
модули Пельтье. Существует также
возможность так называемого "каскадного"
подключения элементов Пельтье, когда
они накладываются друг на друга. Такие
конструкции сложны в использовании,
требуют мощного теплоотвода, но
позволяют достичь очень значительных
перепадов температуры ( до 130-150°C ).
Осталось добавить, что при учете всех
особенностей эксплуатации модуля
Пельтье он становится лучшим средством (
кроме, конечно, жидкого азота )
охлаждения процессора. На иллюстрации
модули Пельтье.
Преимущества:
Недостатки:
Другое
Охлаждение корпуса в целом
Кроме
перегрева процессора возможен также
перегрев остальных элементов
системного блока, да и хорошее
охлаждение процессора может не дать
результатов из-за большой температуры
внутри корпуса. Попробуем разобраться,
как можно уменьшить температуру в
системном блоке. Один из эффективных и
простых способов - снятие крышки. Просто
берете и снимаете крышку Вашего
системного блока. Дешево и сердито. Но
есть одно "но": для чего она
предназначается? Для уменьшения шума
работающего компьютера и для того, чтобы
комплектующие меньше пылились. Да,
придется чаще протирать их от пыли. И
потерпеть шум. Но зато температура
внутри упадет на несколько градусов -
другими способами, и с такими затратами,
такого результата не достигнуть.
Другими способами могут быть установка
дополнительных вентиляторов в ATX
корпусах, где это возможно. Можно снять
задние железные, передние пластиковые
заглушки для улучшения вентиляции.
Можно установить бловер - устройство,
которое устанавливается на место одной
из плат расширения, и через место одной
из брэкет-заглушек выдувает горячий
воздух из корпуса. Кроме того, можно
попробовать рассеять тепло основных его
источников в системном блоке:
Видеокарта. Имеются ввиду новые,
мощные видеокарты. Обычно они
комплектуются радиаторами или даже
кулерами, но можно попробовать улучшить
теплоотвод, установив на радиатор чипа
вентилятор от 486 процессоров - это
обойдется очень недорого, а польза будет
не маленькая. Но, если Вы решили серьезно
этим занятся, то Вам стоит купить
специальный кулер для видеокарты - такой,
как ThermalTake Blue Orb, TeenMax Lasagna и другие. Но их
очень сложно найти. Другим решением
может быть установка дополнительных
радиаторов на чипы видеопамяти, спереди
и сзади видеокарты. Можно также "прилепить"
на видеокарту кулер от процессора, но
это вариант для самых отчаянных, и Вы
потерять один или несколько слотов PCI, и
вообще, это сопряжено с рядом
технических трудностей.
Винчестер, проигрыватели компакт-дисков.
Стоит ли говорить, что современные
винчестеры ( с частотой вращения
шпинделя 7200 оборотов в минуту и больше, и
с большим буфером ) греются очень
здорово. Им не уступают и
высокоскоростные CD и DVD проигрыватели.
Для их охлаждения существуют
специальные кулеры. Если Вам это нужно,
то можете приобрести их ( а это
действительно не помешает обладателям
высокоскоростных винчестеров ). Есть,
также, возможность установки
специального бловера - он
устанавливается на место одного из
пятидюймовых слотов спереди корпуса и
может убирать горячий воздух от
проигрывателя компакт-дисков или
винчестера.
Чипсет. Северный мост современных
чипсетов ( чип на материнской плате,
отвечающий за взаимодействие
процессора, памяти и плат расширения )
также сильно греется, но обычно
охлаждается достаточно - радиатором, а
на самых новых материнских платах и
специальным небольшим кулером. Можно
попробовать улучшить его охлаждение, но
вряд ли Вы что-то достигнете этим.
Тепловые интерфейсы
Теплопроводящие пленки
Теплопроводящие пленки ( Thermal
Tape ) - двухсторонние клейкие пленки с
теплопроводящим наполнителем. Обладают
худшей теплопроводностью среди других
типов интерфейсов. Даже лучшие,
фирменные представители этого типа не
обеспечивают должной
производительности. Из-за клея на обеих
сторонах их теплопроводность сравнима с
теплопроводностью воздуха ( отсутствие
интерфейса ). Но, нужно признаться, это
самый удобный в обращении тип компаунда.
Теплопроводящие прокладки
Теплопроводящие прокладки (
Thermal Pad ) - упругие, похожие на резину,
пластины из теплопроводящего материала.
Производительность выше, чем у пленок,
но, все же, очень мала. Такие прокладки,
зато, являются отличными изоляторами.
Еще один плюс - чем сильнее их сожмешь,
тем лучшую производительность они
покажут ( при сжатии исчезают воздушные
прослойки ).
Термопасты
Термопасты ( Thermal Grease ) - смесь
синтетической смолы и теплопроводящего
порошка. В качестве смолы часто
используется силикон, а в качестве
теплопроводящего порошка - оксиды цинка,
алюминия, реже - серебра. Термопасты
обеспечивают уже очень неплохую
производительность, тем более, что они
распространены. Отличная термопаста -
Arctic Silver. Обеспечивает высокую
производительность благодаря
использованию оксида серебра. Более
известная и доступная в России
термопаста - КПТ-8. Она распространена и
дешева, за что и соискала народную
любовь.
Термосмеси
Термические смеси ( Thermal Compound )
- смесь эпоксидной смолы,
теплопроводящего материала и
сгустителя. При применении затвердевает,
отлично фиксируясь. Обладают большей
производительностью, чем термопасты.
Один из лучших вариантов.
Материалы, меняющие агрегатное
состояние
Материалы, меняющие
агрегатное состояние ( Phase Change Materials ).
Производительность может сильно
варьироваться, но такие материалы могут
обеспечить лучшую производительность.
Они представляют из себя материал,
твердый при комнатной температуре,
который при определенной ( 40-60°C )
температуре меняет агрегатное
состояние, обеспечивая отличную
производительность. Приобретают сейчас
все большее распространение.
Желаю Вам удачи и успехов в
различных ипостасях уменьшения
температуры!
Автор - Чемоданов Константин;
Мой E-Mail адрес: Cpu_@Mail.Ru;
Мой сайт по этой теме: Cpu.By.Ru;
Дата написания - 29 января 2001 года.