Et computerkølesystem er et sæt værktøjer til at fjerne varme fra computerkomponenter, der opvarmes under drift.
Varme kan i sidste ende bruges:
Ifølge metoden til varmefjernelse fra varmeelementerne i kølesystemet er opdelt i:
Der er også kombinerede kølesystemer, der kombinerer elementer af systemer af forskellige typer:
Luftkøling er den mest almindelige i computere. Det består i at overføre varme fra en varmekomponent til en radiator . Det kan være både passivt og aktivt. I det første tilfælde udføres køling på grund af naturlig luftcirkulation, og i det andet blæses radiatorer konstant af ventilatorer for bedre varmeafledning [1] [4] [2] .
Med begrænset plads direkte ved processoren og behovet for at fjerne en stor varmeflux fra et lille område, bruges varmerør [1] [10] [11] - varmeoverførselseffektiviteten af varmerøret pr. enhedssektion er højere end det varmeoverførsel gennem fast metal; Takket være denne tilgang bliver det muligt at overføre varme fra et lille område af processorchippen til en stor køleplade placeret i en vis afstand. Denne teknik bruges i både rent passive og aktive (med blæser, men meget mindre areal/rotationshastighed) kølesystemer; bruges også til at skabe en fuldstændig lydløs computer (f.eks. HTPC ) [12] .
Hvis varmefluxtætheden (varmeflux, der passerer gennem en enhedsoverflade) ikke overstiger 0,5 mW / cm², vil overophedningen af enhedens overflade i forhold til omgivelserne ikke overstige 0,5 °C (normalt op til maks. 50-60 ° C), betragtes sådant udstyr som ikke varmebelastet og kræver ikke specielle køleordninger. Som regel installeres kun passive heatsinks på komponenter, der overstiger denne parameter, men med relativt lav varmeafledning ( chipsæt , strømkredsløbstransistorer , RAM - moduler ) .
Også, med ikke særlig høj chip-effekt eller med begrænset computerkapacitet af opgaver, er kun en heatsink nok, uden en blæser.
Originaltekst (engelsk)[ Visskjule] Intels referencegrænsebetingelser for ICH10 i et ATX-system er 60 °C indløbstemperatur og 0,25 m/s [50 lfm] luftstrøm. Se figur 5 nedenfor for flere detaljer om ATX-grænsebetingelserne. I ATX-grænsebetingelserne, der er anført ovenfor, vil ICH10 ikke kræve en heatsink, når effekttabet er på eller under 4,45 W. Denne værdi omtales som Package Thermal Capability eller PTC. Bemærk, at det effektniveau, hvor en køleplade kræves, også vil ændre sig afhængigt af systemets lokale driftsomgivelsesforhold og systemkonfiguration. - Intel® I/O Controller Hub 10 (ICH10) familie retningslinjer for termisk og mekanisk design. juni 2008. Dokumentnummer: 319975-001
Funktionsprincippet er den direkte overførsel af varme fra varmekomponenten til radiatoren på grund af materialets termiske ledningsevne eller ved hjælp af varmerør (eller deres varianter, såsom en termosifon og et fordampningskammer) [1] . Radiatoren udsender varme til det omgivende rum ved termisk stråling og overfører varme ved termisk ledning til den omgivende luft, hvilket forårsager naturlig konvektion af den omgivende luft. For at øge den varme, der udstråles af radiatoren, anvendes sortfarvning af radiatorens overflade.
Den mest almindelige type kølesystemer pt. Det er meget alsidigt - heatsinks er installeret på de fleste computerkomponenter med høj varmeafledning. Køleeffektiviteten afhænger af kølelegemets effektive varmeafledningsområde, temperaturen og hastigheden af luftstrømmen, der passerer gennem den.
Overfladerne på varmekomponenten og kølepladen har efter slibning en ruhed på ca. 10 µm og efter polering - ca. 5 µm. Disse ruheder tillader ikke overfladerne at røre tæt, hvilket resulterer i en tynd luftspalte med meget lav varmeledningsevne. For at øge den termiske ledningsevne fyldes mellemrummet med varmeledende pastaer .
Passiv luftkøling af de centrale og grafiske processorer kræver brug af specielle (og ret store) heatsinks med høj varmeafledningseffektivitet ved en lav luftstrømshastighed og bruges til at bygge en lydløs personlig computer. Køleplader specielt designet til blæserløs drift har et særligt stort overfladeareal, som kan reducere computerstøj markant.
For at øge den passerende luftstrøm bruges der desuden blæsere (kombinationen af den og radiatoren kaldes en køler ) [13] [4] . Kølere er hovedsageligt installeret på de centrale og grafiske processorer [2] .
Det er også vanskeligt at installere en radiator på nogle computerkomponenter, især harddiske , så de tvangskøles ved at blæse en blæser [14] .
Computerens strømforsyning har også en blæser forbundet direkte til dens print via et stik. Inde i strømforsyningen på højspændingstransistorer og lavspændingsdiodeensrettere er der installeret køleradiatorer, da disse komponenter er blandt de mest opvarmede. Klassiske skiftende strømforsyninger har enten en bagerste udstødningsventilator eller en lavere indsugningsventilator. Sidstnævnte er placeret på kabinettet inde i kabinettet til systemenheden. Ventilatorer er forskellige i størrelse: til blæser - 80 mm, til blæser - 120 mm. Nogle gange, når de opgraderer, skifter entusiaster standardventilatorerne ud med baggrundsbelyste fans for at pifte opbygningen op.
Funktionsprincippet er overførsel af varme fra en varmekomponent til en radiator ved hjælp af en arbejdsvæske, der cirkulerer i systemet [15] [3] . Destilleret vand bruges oftest som arbejdsvæske , ofte med tilsætningsstoffer, der virker bakteriedræbende og/eller antigalvanisk [13] ; nogle gange (anbefales ikke) - olie, frostvæske [5] , flydende metal [16] eller andre specielle væsker.
Væskekølesystemet består af [5] [3] :
Væsken skal have en høj termisk ledningsevne for at minimere temperaturforskellen mellem rørvæggen og fordampningsoverfladen og en høj specifik varmekapacitet for at opnå større køleeffektivitet ved en lavere væskecirkulationshastighed i kredsløbet.
Køleenhed , hvis fordamper er monteret direkte på den komponent, der skal køles. Sådanne systemer gør det muligt at opnå negative temperaturer på den afkølede komponent under kontinuerlig drift, hvilket er nødvendigt for ekstrem overclocking af processorer [6] .
Fejl:
Systemer, der kombinerer væskekølesystemer og freoninstallationer. I sådanne systemer afkøles frostvæsken, der cirkulerer i væskekølesystemet, ved hjælp af en freonenhed i en speciel varmeveksler. Disse systemer tillader brugen af negative temperaturer, opnåelige ved hjælp af freoninstallationer, til køling af flere komponenter (i konventionelle freonkølesystemer er køling af flere komponenter vanskelig). Ulemperne ved sådanne systemer inkluderer deres store kompleksitet og omkostninger, såvel som behovet for termisk isolering af hele væskekølesystemet.
Installationer, hvor tøris, flydende nitrogen eller helium [17] bruges som kølemiddel (arbejdsvæske) , der fordamper i en speciel åben beholder (glas) installeret direkte på det afkølede element. De bruges hovedsageligt af computerentusiaster til ekstrem overclocking af udstyr (" overclocking "). De giver mulighed for at opnå de laveste temperaturer, men har en begrænset driftstid (kræver konstant genopfyldning af glasset med kølemiddel).
To eller flere freonenheder forbundet i serie. For at opnå lavere temperaturer er det nødvendigt at bruge freon med et lavere kogepunkt. I en enkelt-trins kølemaskine er det i dette tilfælde nødvendigt at øge driftstrykket ved at bruge mere kraftfulde kompressorer. En alternativ måde er at afkøle installationens radiator med en anden freon (det vil sige de er forbundet i serie), på grund af hvilken arbejdstrykket i systemet falder, og brugen af konventionelle kompressorer bliver mulig. Kaskadesystemer tillader meget lavere temperaturer end enkeltkaskadesystemer og kan i modsætning til åbne fordampningssystemer fungere kontinuerligt. De er dog også de sværeste at fremstille og justere.
Peltier-elementet til køling af computerkomponenter bruges aldrig alene på grund af behovet for at afkøle dens varme overflade. Typisk er Peltier-elementet monteret på den komponent, der skal køles, og dets anden overflade afkøles af et andet aktivt kølesystem. Ulemper: lav effektivitet, behov for beskyttelse mod fugtkondensering [7] [8] [9] .
Jo koldere det anvendte kølemedium (luft), jo mere effektivt er kølingen. Mere strategisk placerede blæsere forbedrer luftstrømmen inde i kabinettet og sænker dermed den samlede interne temperatur inde i kabinettet. Brugen af større blæsere forbedrer også effektiviteten og reducerer støjniveauet. AMD Cooling Guide fastslår, at brugen af en frontventilator ikke er så essentiel, og i nogle tests i ekstreme situationer bidrager denne ventilator til recirkulationen af varm luft mere end tilførsel af kold luft [18] .
Simulering af luftstrømme og indflydelsen af kølepladedesign er mulig ved hjælp af CFD -metoder og softwarepakker . Strømforsyningens individuelle ventilator har den fordel, at den varme luft, som strømforsyningen producerer, ikke blandes med luften inde i kabinettet og ledes direkte ud til det fri. Simuleringer viser, at overordnede hustemperaturer er lavere ved alle bundventiler, og varme opstår i områder med lav lufthastighed på grund af dårlig luftcirkulation mellem kabinettet og strømforsyningen og nær drevbåsen. [19]
Positivt tryk betyder, at det er stærkere at blæse ind i kroppen end at blæse ud af kroppen. Med denne konfiguration er trykket inde i huset højere end i miljøet. Undertryk betyder, at udblæsning er stærkere end indblæsning. Dette medfører, at det indre lufttryk er lavere end i miljøet. Begge konfigurationer har fordele og ulemper. Af disse to konfigurationer er positivt tryk den mest almindeligt anvendte [6] [20] .
I moderne computere kan kølesystemet, udover dets direkte formål, også være dekorativt, for eksempel i form af blæserbelysning. Afhængigt af designet kan den have en anden farve og fremhæve enten kroppen eller bladene eller det hele på én gang. Moderne gaming-pc'er har en tendens til at have et kølesystems baggrundsbelysning som standard. Entusiaster udskifter ofte standardventilatorer med baggrundsbelyste ventilatorer alene for at give systemenheden et mere attraktivt udseende, både på moderne computere og relativt gamle [21] .