Система охлаждения компьютера

Радиатор неттопа Gigabyte BRIX

Если плотность теплового потока (тепловой поток, проходящий через единицу поверхности) не превышает 0,5 мВт/см², перегрев поверхности устройства относительно окружающей среды не превысит 0,5 °C (обычно — макс. до 50—60 °C), такая аппаратура считается не теплонагруженной и не требует специальных схем охлаждения. На компоненты с превышением этого параметра, но с относительно низким тепловыделением (чипсеты, транзисторы цепей питания, модули оперативной памяти), как правило, устанавливаются только пассивные радиаторы.

Также, при не очень большой мощности чипа или при ограниченной вычислительной ёмкости задач, достаточно бывает только радиатора, без вентилятора.

Оригинальный текст (англ.)[показатьскрыть]

Intel’s reference boundary conditions for ICH10 in an ATX system are 60 °C inlet ambient temperature and 0.25 m/s [50 lfm] of airflow. See Figure 5 below for more details on the ATX boundary conditions. In the ATX boundary conditions listed above, the ICH10 will not require a heatsink when power dissipation is at or below 4.45 W. This value is referred to as the Package Thermal Capability, or PTC. Note that the power level at which a heatsink is required will also change depending on system local operating ambient conditions and system configuration.

— Intel® I/O Controller Hub 10 (ICH10) Family Thermal and Mechanical Design Guidelines. June 2008. Document Number: 319975-001

Различные профили радиаторов

Принцип работы заключается в непосредственной передаче тепла от нагревающегося компонента на радиатор за счёт теплопроводности материала или с помощью тепловых трубок (или их разновидностей, таких, как термосифон и испарительная камера). Радиатор излучает тепло в окружающее пространство тепловым излучением и передаёт тепло теплопроводностью окружающему воздуху, что вызывает естественную конвекцию окружающего воздуха. Для увеличения излучаемого радиатором тепла применяют чернение поверхности радиатора.

Наиболее распространенный тип систем охлаждения в настоящее время. Отличается высокой универсальностью — радиаторы устанавливаются на большинство компьютерных компонентов с высоким тепловыделением. Эффективность охлаждения зависит от эффективной площади рассеивания тепла радиатора, температуры и скорости проходящего через него воздушного потока.

Поверхности нагревающегося компонента и радиатора после шлифовки имеют шероховатость около 10 мкм, а после полировки — около 5 мкм. Эти шероховатости не позволяют поверхностям плотно соприкасаться, в результате чего образуется тонкий воздушный промежуток с очень низкой теплопроводностью. Для увеличения теплопроводности промежуток заполняют теплопроводными пастами.

Пассивное воздушное охлаждение центрального и графического процессоров требует применения специальных (и довольно больших) радиаторов с высокой эффективностью отвода тепла при низкой скорости проходящего воздушного потока и применяется для построения бесшумного персонального компьютера.

Кулеры различных размеров

Блок питания компьютера также имеет вентилятор, поскольку тоже выделяет значительное количество тепла. На фото показан БП с 80-мм задним вентилятором, выдувающим наружу нагретый воздух

Блок питания с горизонтальным 120-мм вентилятором, нагнетающим внутрь холодный воздух

Вентиляционная решётка блока питания компьютера, через которую удаляется наружу нагретый воздух. Как раз такой блок питания использует 120-мм горизонтальный вентилятор

Для увеличения проходящего воздушного потока дополнительно применяют вентиляторы (совокупность его и радиатора именуют кулером). На центральный и графический процессоры устанавливаются преимущественно кулеры.

Также, на некоторые компьютерные компоненты, в частности, жёсткие диски, установить радиатор затруднительно, поэтому они принудительно охлаждаются за счёт обдува вентилятором.

Блок питания компьютера также имеет вентилятор, подключаемый непосредственно к его плате через разъём. Внутри блока питания на высоковольтных транзисторах и низковольтных диодных выпрямителях, установлены радиаторы охлаждения, поскольку данные компоненты являются одними из самых нагревающихся. Классические импульсные блоки питания имеют либо задний вентилятор на выдув, либо нижний на вдув. Последний размещается на кожухе внутри корпуса системного блока. Вентиляторы различаются размерами: на выдув — 80 мм, на вдув — 120 мм. Иногда в ходе апгрейда энтузиасты заменяют штатные вентиляторы на вентиляторы с подсветкой, чтобы украсить сборку.

Чем холоднее применяемая охлаждающая среда (воздух), тем эффективнее охлаждение. Более стратегически размещение вентиляторов улучшает воздушный поток внутри корпуса и, таким образом, снижает общую внутреннюю температуру внутри корпуса. Использование более крупных вентиляторов также повышает эффективность и снижает уровень шума. В руководстве AMD по системам охлаждения указывается, что применение переднего вентилятора не так существенно и в некоторых тестах в экстремальных ситуациях этот вентилятор способствует рециркуляции горячего воздуха больше чем привнесению холодного воздуха[3].

Моделирование воздушных потоков и влияния дизайна радиаторов возможно с использованием методов и программных пакетов CFD. Индивидуальный вентилятор у блока питания имеет преимущество в том, что тёплый воздух, производимый блоком питания, не смешивается с воздухом внутри корпуса и напрямую выводится наружу. Моделирование показывает что, температура общего корпуса ниже у любых нижних вентиляционных отверстий, а нагрев происходит в местах с низкой скоростью воздуха из-за его затруднённой циркуляции в местах между корпусом и блоком питания и около отсека для дисководов.[4]

Положительное давление означает, что вдув в корпус сильнее, чем выдув из корпуса. При такой конфигурация давление внутри корпуса выше, чем в окружающей среде. Отрицательное давление означает, что выдув сильнее, чем вдув. Это приводит к тому, что внутреннее давление воздуха ниже, чем в окружающей среде. Обе конфигурации имеют преимущества и недостатки. Из этих двух конфигураций положительное давление применяется наиболее часто.