Кулеры в системах охлаждения компьютеров

на страницах сайта

www.electrosad.ru

Здесь помещена серия статей посвященная некоторым особенностям применяемых для охлаждения процессоров кулеров. Я не рассматриваю экзотические кулеры, с применением жидких и твердых газов (азота, сухого льда, ...),  компрессионные и все другие виды с отрицательными температурами на охладителе. Вся эта экзотика требует гидроизоляции процессора и системной платы. Ни одна из описанных конструкций не имеет надежной гидроизоляции и поэтому способна только? дать насладиться покорением очередной частоты и не более того.

Некоторые сведения, которые помогут Вам при выборе кулера

Сначала требуется уточнить - понятие КУЛЕР. Некоторые покорители просторов Интернет понимают под этим понятием все, что им придет в голову.

 

Кулер (англ. cooler — охладитель) — в применении к компьютерной тематике — сленговое компьютерное название устройства — совокупности вентилятора и радиатора или вся совокупность узлов входящих в устройство для отведения тепла от тепловыделяющего элемента (например в водяных системах), устанавливаемого на электронные компоненты компьютера с повышенным тепловыделением (обычно более 5 Вт): центральный процессор, графический процессор, микросхемы чипсета, блок питания.

 

Современные  системы охлаждения, которые предназначены не для экспериментов , а для работы в современных компьютерах, широко представлены разными конструкциями. Эти конструкции можно разделить на три категории: первая для тепловыделения до 100 Вт, вторая для тепловыделения до 200 Вт и третья для тепловыделения более 200 Вт.
В эти три категории вписываются три конструкции кулеров.

Это:

  1. Кулеры с теплообменниками выполненными на основе ребристых радиаторов с принудительным воздушным охлаждением, которые применяются в системах с тепловыделением до 100 Вт и имеющие тепловое сопротивление порядка 0,3-0,4 град/Вт. Их уровень шума определяется только вентилятором и на предельных мощностях может быть достаточно шумным (>39 дб). Расчеты и практика показывает 100 Вт - это их предел, хотя могут существовать отдельные дорогие модели работающие до 150 Вт.
  2. Кулеры на тепловых трубках, с охлаждаемым воздухом внешним теплообменником. Могут применяться при тепловыделении до 200 Вт и имеют тепловое сопротивление порядка 0,1-0,3 град/Вт. На максимальных мощностях уровень шума может быть выше чем у кулеров на ребристых радиаторах, за счет резонанса тонких ребер охладителя.
  3. Кулеры на водяном охлаждении экономически и практически целесообразно их применение на мощностях более 200 Вт. В моделях предназначенных для ПК, при этих уровнях мощности их уровень шума может превысить 57 дб. Целесообразно применение в сложных системах с большим тепловыделением, например серверных с большим количеством стоек (серверов). При этом есть возможность не только улучшить охлаждение, но и снизить уровень шума за счет выноса теплообменников и насосов в отдельное помещение.

Модели находящиеся в промежуточном диапазоне могут работать на промежуточных мощностях, но их применение не будет экономически обоснованным. Часто это экспериментальные образцы или освоение новых технологий производителями.

 

Рекордные кулеры
Система охлаждения Модель Теплоноситель
1 ступени
Rt
град/Вт
N
дб
Примечание

Rt Град/Вт
предел

Радиатор Global WIN CAK4-86 Воздух 0,33 72 0,24
Тепловые трубки Ice Hammer IH-4350 В Вода 0,1 25 0,08
Ice Hammer IH-4200 hP
при P=150 Вт
Вода (90%)+... 0,31 22-30
Водяная Titan TWC-A04 Вода 0,24 57 0,1

Таблица 1.

 

Все кулеры (кроме чистых радиаторов) используют для теплопередачи к внешней среде промежуточную ступень теплопередачи, в таблице она указана как первая ступень.

Каждый вид кулеров оптимален для своего диапазона мощностей и условий.

Например, системы водяного охлаждения применяемые на мощностях тепловыделения 60-100 Вт, экономически менее эффективны. И дело не только в их высокой цене при низкой (не отличающейся от лучших образцов других видов кулеров) эффективности, главное, в отличии от первых двух категорий, требуют затрат времени и средств на периодическое обслуживание и это обслуживание сырое.

Сейчас можно рекомендовать:

  1. для процессоров с тепловыделением порядка 60 Вт - кулеры с ребристыми радиаторами,
  2. для процессоров с тепловыделением порядка 100 Вт и более, или при меньших мощностях при требовании низкого уровня шума - кулеры на тепловых трубках,
  3. для высокопроизводительных многопроцессорных систем (серверов) расположенных в отдельных помещениях (суммарные мощности тепловыделения более 5 КВт) - водяную систему охлаждения.

А решения предлагаемые компанией APC предлагающей размещать кондиционеры рядом со стойками с высоким тепловыделением, активно рекламируемые в конце 2007 года, никак нельзя назвать  оптимальным решением. Это только, частичное решение проблемы.

 

Общие требования к кулерам

Главное требование ко всем видам кулеров - это непосредственный контакт теплообменника (охладителя) с объектом охлаждения.

Тепловое сопротивление сопрягаемых поверхностей при не лучших теплопроводящих пастах, часто со слишком высокой вязкостью и грубом исполнении иногда даже превосходит тепловое сопротивление кулеров.

С этой точки зрения в наихудшем положении кулеры на термоэлектрических модулях Пельтье. Там в конструкции имеется целых 3 сопрягаемых поверхности.

Кулеры на тепловых трубках , где ТТ встроены в массив подошвы, тоже имеют дополнительную контактную поверхность между ТТ и подошвой, если она не имеет паянного соединения ТТ с подошвой, это повышает тепловое сопротивление кулера на 30-100% в зависимости от конструкции.
Исключение составляют современные конструкции, где ТТ выведены на контакт с охлаждаемым объектом.

Не было бы никаких проблем, если бы производители выполняли неразъемные соединения паянными. Ведь известно теплопроводность металла выше чем у воздуха и паст. Но пока у всех имеющихся конструкций соединения разборные. И как результат, сильный рост теплового сопротивления кулера или снижение эффективности теплоотвода.

Смотрите статьи серии Кулеры в системах охлаждения компьютеров ->

  1. Кулер на тепловых трубках.
  2. Термоэлектрические модули в системах охлаждения ПК.
  3. Вода в системах охлаждения ПК.
  4. Воздушное охлаждение узлов ПК.

Надеюсь ознакомившись со статьями приведенными выше, Вам будет легче подобрать себе эффективный кулер.

 

P.S.

 

Многие исследователи систем охлаждения забывают, что все перечисленные системы охлаждения являются промежуточным звеном между охлаждаемым объектом и окружающим воздухом!
Поэтому все температурные характеристики исследуемых кулеров напрямую зависят от температуры окружающего воздуха. Главным параметром описывающим характеристики кулера независимо от температуры окружающего воздуха является только его тепловое сопротивление. Зная тепловое сопротивление кулера можно однозначно говорить о температуре объекта при любых внешних условиях и режимах.
Конечно красиво выглядят температурные номограммы, но к сожалению их информативность минимальна.

Ваши отзывы, комментарии, предложения и информацию по вопросам рассмотренным в серии статей можно отправить через гостевую книгу или по адресу в конце страницы.

апрель 2008 года.

Яндекс.Метрика

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/
Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/Форум/Каталог/

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через
гостевую книгу или почтой.
.

Copyright © Sorokin A.D.

2002-2012