Kompiuterių aušinimo sistemos: pasyvios, aktyvios, skystos, freono, vandens aušintuvo, atviro garinimo, kaskados, Peltier aušinimo sistemos

Kompiuterio veikimo metu kai kurie jo komponentai labai įkaista, o jei susidariusi šiluma pakankamai greitai nepašalinama, kompiuteris tiesiog nebegalės dirbti dėl pagrindinių jo puslaidininkinių komponentų normalių charakteristikų pažeidimo.

Šilumos pašalinimas iš šildomų kompiuterio dalių yra svarbiausias uždavinys, kurį išsprendžia kompiuterio aušinimo sistema, kuri yra specializuotų įrankių rinkinys, kuris veikia nuolat, sistemingai ir harmoningai per visą kompiuterio aktyvaus naudojimo laiką.

Veikiant kompiuterio aušinimo sistemai, panaudojama šiluma, susidaranti praeinant darbo sroves per pagrindinius kompiuterio elementus, ypač per jo sisteminio bloko elementus.Išgaunamos šilumos kiekis šiuo atveju priklauso nuo kompiuterio skaičiavimo resursų ir jo esamos apkrovos visų mašinos turimų išteklių atžvilgiu.

Bet kokiu atveju šiluma atgaunama atmosferoje. Pasyviojo aušinimo metu šiluma iš šildomų dalių per radiatorių pašalinama tiesiai į aplinkinį orą įprastine konvekcija ir infraraudonaisiais spinduliais. Aktyviojo aušinimo metu, be konvekcijos ir infraraudonųjų spindulių, naudojamas pūtimas ventiliatoriumi, kuris padidina konvekcijos intensyvumą (šis sprendimas vadinamas „aušintuvu“).

Taip pat yra skysto aušinimo sistemų, kai šilumą pirmiausia perduoda šilumnešis, o vėliau vėl panaudojama atmosferoje. Yra atvirų garavimo sistemų, kuriose šiluma pašalinama dėl aušinimo skysčio fazinio perėjimo.

Taigi pagal šilumos pašalinimo iš kompiuterio šildymo dalių principą yra aušinimo sistemos: oro aušinimo, aušinimo skysčiu, freono, atvirojo garinimo ir kombinuotos (pagrįstos Peltier elementais ir vandens aušintuvais).

Pasyvi oro aušinimo sistema

Įrangai, kuri neapkraunama šilumos, specialių aušinimo sistemų apskritai nereikia. Nešildoma įranga yra tokia, kurios šilumos srautas šildomo paviršiaus kvadratiniam centimetrui (šilumos srauto tankis) neviršija 0,5 mW. Esant tokioms sąlygoms, šildomo paviršiaus perkaitimas, palyginti su aplinkiniu oru, nebus didesnis nei 0,5 ° C, įprastas maksimalus tokiu atveju yra +60 ° C.

Bet jei komponentų šiluminiai parametrai įprastu jų veikimo režimu viršija šias reikšmes (išlaikant šilumos gamybą, tačiau santykinai mažą), tada ant tokių komponentų montuojami tik radiatoriai, tai yra pasyvaus šilumos šalinimo įrenginiai. , vadinamosios pasyviosios aušinimo sistemos.

Kai lusto galia maža arba kai sistemos skaičiavimo pajėgumo reikalavimai nuolat ribojami, paprastai užtenka tik radiatoriaus, net ir be ventiliatoriaus. Radiatorius kiekvienu atveju parenkamas individualiai.

Iš esmės pasyvaus aušinimo sistema veikia taip: šiluma tiesiogiai perduodama iš šildymo komponento (lusto) į radiatorių dėl medžiagos šilumos laidumo arba šilumos vamzdžių pagalba (termosifonas arba garavimo kamera yra skirtingi pagrindiniai elementai). sprendimai su šilumos vamzdžiais).

Radiatoriaus funkcija yra spinduliuoti šilumą į aplinkinę erdvę per infraraudonąją spinduliuotę ir perduoti šilumą tiesiog per aplinkinio oro šilumos laidumą, o tai prisideda prie natūralių konvekcinių srovių atsiradimo. Siekiant kuo intensyviau skleisti šilumą visame radiatoriaus plote, radiatoriaus paviršius pajuoduoja.

Ypač šiandien (įvairioje įrangoje, įskaitant kompiuterius) pasyvioji aušinimo sistema yra plačiai paplitusi. Tokia sistema yra labai lanksti, nes radiatoriai gali būti lengvai montuojami ant daugumos šilumą reikalaujančių komponentų. Kuo didesnis efektyvusis šilumos išsklaidymo iš radiatoriaus plotas, tuo efektyvesnis aušinimas.

Svarbūs veiksniai, turintys įtakos aušinimo efektyvumui, yra oro srauto, praeinančio per radiatorių, greitis ir temperatūra (ypač temperatūros skirtumas su aplinka).

Daugelis žmonių žino, kad prieš montuojant radiatorių ant komponento, būtina sutvirtintus paviršius patepti termopasta (pvz., KPT-8). Tai daroma siekiant padidinti šilumos laidumą erdvėje tarp komponentų.

Iš pradžių bėda ta, kad radiatoriaus ir komponento, ant kurio jis sumontuotas, paviršiai po gamyklinės gamybos ir šlifavimo lieka 10 mikronų dydžio šiurkštumo, o net ir po poliravimo lieka apie 5 mikronus šiurkštumo. Šie nelygumai neleidžia jungiamiesiems paviršiams suspausti kuo glaudžiau be tarpo, todėl susidaro žemo šilumos laidumo oro tarpas.

Didžiausio dydžio ir aktyvaus ploto radiatoriai dažniausiai montuojami ant procesorių ir GPU. Jei reikia surinkti tylųjį kompiuterį, tada, atsižvelgiant į mažą oro praėjimo greitį, reikalingi specialūs labai dideli radiatoriai, pasižymintys padidėjusiu šilumos išsklaidymo efektyvumu.

Aktyvi oro aušinimo sistema

Siekiant pagerinti aušinimą, kad oras per radiatorių tekėtų intensyviau, papildomai naudojami ventiliatoriai. Radiatorius su ventiliatoriumi vadinamas aušintuvu. Aušintuvai yra įdiegti ant grafikos ir centrinių kompiuterio procesorių. Jei kai kurių komponentų, pavyzdžiui, kietojo disko, sumontuoti radiatorių neįmanoma arba tai nerekomenduojama, naudojamas paprastas ventiliatoriaus išpūtimas be radiatoriaus.To visiškai pakanka.

Skysčio aušinimo sistema

Skysčio aušinimo sistema veikia pagal principą, kai sistemoje cirkuliuojantis darbinis skystis perduoda šilumą iš aušinamo komponento į radiatorių. Toks skystis dažniausiai yra distiliuotas vanduo su baktericidiniais ir antigalvaniniais priedais arba antifrizu, alyva, kiti specialūs skysčiai, o kai kuriais atvejais ir skystas metalas.

Tokią sistemą būtinai sudaro: siurblys skysčiui cirkuliuoti ir radiatorius (vandens blokas, aušinimo galvutė), kad paimtų šilumą iš kaitinimo elemento ir perduotų ją darbiniam skysčiui. Tada šilumą išsklaido radiatorius (aktyvioji arba pasyvioji sistema).

Be to, skysčio aušinimo sistemoje yra darbinio skysčio rezervuaras, kuris kompensuoja jo šiluminį plėtimąsi ir padidina sistemos šiluminę inerciją. Talpyklą patogu užpildyti, taip pat patogu per ją išleisti darbinį skystį. Tokioje sistemoje reikalingos reikalingos žarnos ir vamzdžiai. Pasirinktinai galima įsigyti skysčio srauto jutiklį.

Darbinis skystis turi pakankamai didelę šiluminę talpą, kad užtikrintų aukštą aušinimo efektyvumą esant mažam cirkuliacijos greičiui ir aukštam šilumos laidumui, o tai sumažina temperatūrų skirtumą tarp garuojančio paviršiaus ir vamzdžio sienelės.

Freono aušinimo sistema

Ekstremalus procesoriaus įsijungimas reikalauja neigiamos aušinamo elemento temperatūros jo nuolatinio veikimo metu. Tam reikalingos freono instaliacijos. Šios sistemos yra šaldymo įrenginiai, kuriuose garintuvas montuojamas tiesiai ant komponento, iš kurio šiluma turi būti pašalinta labai dideliu greičiu.

Freono sistemos trūkumai, be jos sudėtingumo, yra šie: šilumos izoliacijos poreikis, privaloma kova su kondensatu, sunku aušinti kelis komponentus vienu metu, didelės energijos sąnaudos ir didelė kaina.

Vandens aušintuvas

„Waterchiller“ yra aušinimo sistema, jungianti freono bloką ir skysčio aušinimą. Čia sistemoje cirkuliuojantis antifrizas toliau aušinamas šilumokaityje naudojant freono bloką.

Tokioje sistemoje freono agregato pagalba gaunama neigiama temperatūra, o skystis vienu metu gali vėsinti kelis komponentus. Įprasta freono aušinimo sistema to neleidžia. Vandens aušintuvo trūkumai yra visos sistemos šilumos izoliacijos poreikis, taip pat sudėtingumas ir didelė kaina.

Atvira garavimo aušinimo sistema

Atvirose garų aušinimo sistemose naudojamas darbinis skystis – šaltnešis, pvz., helis, skystas azotas arba sausas ledas. Darbinis skystis išgarinamas atvirame stikle, kuris montuojamas tiesiai ant kaitinimo elemento, kurį reikia labai greitai atvėsinti.

Šis metodas priklauso mėgėjams ir dažniausiai jį naudoja mėgėjai, kuriems reikia itin didelio turimos įrangos įsijungimo („overclocking“). Naudodami šį metodą galite gauti žemiausią temperatūrą, tačiau stiklas su šaltnešiu turės būti reguliariai pildomas, tai yra, sistema turi laiko limitą ir reikalauja nuolatinio dėmesio.

Kaskadinė aušinimo sistema

Kaskadinė aušinimo sistema reiškia tuo pačiu metu nuoseklų dviejų ar daugiau freonų įtraukimą. Norint pasiekti žemesnę temperatūrą, naudojamas freonas su sumažinta virimo temperatūra.Jei freono mašina yra vienpakopė, tuomet reikia padidinti darbinį slėgį galingais kompresoriais.

Tačiau yra alternatyva - freono bloko radiatorių aušinimas kitu panašiu bloku. Taigi darbinis slėgis sistemoje gali būti sumažintas ir iš kompresorių nebereikia didelės galios, galima naudoti įprastus kompresorius. Kaskadinė sistema, nepaisant jos sudėtingumo, leidžia pasiekti žemesnę temperatūrą nei naudojant įprastą freono instaliaciją, o lyginant su atvira garinimo sistema, tokia instaliacija gali veikti nuolat.

Peltier aušinimo sistema

Aušinimo sistemoje su Peltier elementu jis montuojamas šaltąja puse ant vėsinamo paviršiaus, o karštoji elemento pusė jo veikimo metu reikalauja intensyvaus aušinimo iš kitos sistemos. Sistema yra gana kompaktiška.