Hlavní stránka Návody Základy: stavba PC Základy PC: chlazení a tichý počítač
Základy PC: chlazení a tichý počítač
autor: Jan Stach , publikováno 19.6.2006

Doplněno: Chlazení je jedna z věcí, kterým by se při návrhu počítače měla věnovat značná pozornost. Dnes se vám pokusíme dát malý návod, jak správně a ideálně chladit PC a rozebereme dnešní možnosti chlazení PC všeobecně. Článek je takovým malým kompendiem chlazení a je určen zejména pro ty, kteří se v problematice PC chlazení ještě zcela neorientují.


Kvalitní a účinné chlazení dnešních součástek je podmínka nutná k jejich správnému chodu. Při vysokých teplotách (nad 100 až 120C) ztrácejí polovodiče své původní (tedy "polovodivé") vlastnosti. Přehřátím (i krátkodobým a navíc klidně jen lokálním - np. někde uprostřed čipu) dochází nejdříve k selhání funkčnosti elektronických obvodů (většinou ke spontánnímu otevření některého tranzistoru), při větší energii může dojít i k průrazu a nevratnému zničení polovodiče.

Poznámka: Teplota čipů potřebuje navíc poměrně velkou rezervu - je totiž běžné, že některá dílčí část polovodiče vytváří tepla více než ostatní části čipu. Křemík navíc není dobrým vodičem tepla a tak se teplo v kritické oblasti koncentruje a to při přetaktování způsobuje problémy. Je to jako spalovací motor auta - to, že teplota chladící kapaliny motoru je 120C neznamená, že se vám zrovna v tomto okamžiku nepodpalují ventily (což může být způsobené nevhodným naprogramováním řídící jednotky).

Právě tento fakt, a to, že teplota způsobuje v polovodičích tepelný šum (v nízkých teplotách je přepínání tranzistorů "čistší"), je důvodem toho, že rekordy v přetaktování jsou dosahované při ochlazování čipů pod bod mrazu. V extrémním případě lze použít i tekutý dusík, který v normálních podmínkách vaří při -195.8C a pomocí něhož lze ochladit povrchovou část komponent až na -40 až -50C. Zatímco teplota v některých částech polovodiče bude při takovém chlazení ležet pod bodem mrazu, jiné části se mohou klidně "prohřát" až na 20 - 30C.

Není to pravidlo, ale orientačně se berou jako mezní tyto hodnoty:

  • procesor - interní čidlo: 70-75C,
  • grafická karta - interní čidlo: 70-80C,
  • teplota ve skříni: 40-45C,
  • teplota spínacích tranzistorů zdroje na základní desce: 80-85C
  • disk: závisí na umístění interního čidla (nelze srovnávat teploty "SMART" různých typů disků),
    u disku platí platí že teplota jejich okolí by neměla překročit 40C

Dnešní výkonné komponenty pracující na vysokých frekvencích generují spoustu tepla a kvůli tomu potřebují stále lepší a lepší chlazení. Naštěstí ruku v ruce s výkonem komponent jde vývoj na poli chlazení a chladičů. Zatímco v minulosti se chlazení a chladičům příliš pozornosti nevěnovalo a na trhu existovalo vlastně jen několik málo firem, dnes je konkurence na poli chlazení opravdu veliká a výrobci se předhánějí v nových výrobcích návrzích a nových myšlenkách, což samozřejmě pro nás, zákazníky, je jen a jen dobře.

Základy PC: chlazení a tichý počítač

Před tím, než se podíváme na konkrétní návrh chlazení PC, je namístě si představit dnes dostupné druhy chlazení a základní principy. Mnozí z vás jistě ani netuší, čím vším lze chladit počítač.

Chlazení vzduchem

Je to nejrozšířenější a nejdostupnější způsob chlazení vůbec, je to metoda, kterou valná většina z vás používá ke chlazení komponent doma. Základním principem je přenos tepla z radiátoru chladiče (pasivní části) do proudícího vzduchu.

Dělí se na dva základní způsoby a to aktivní (s pomocí aktivních činitelů, což je rotující větrák) nebo pasivní (bez aktivních činitelů / bez větráku - s využitím sekundárního proudění vzduchu).

V minulosti se na výkon a tichost provozu příliš nehledělo, a ani nemuselo, protože uživatelé tiché PC neznali. Produkované teplo tehdejších komponent se s dnešními přímotopy takřka nedá srovnat. Byla to éra malých a relativně hlučných (vzhledem k velikosti větráků) chladičů. Bohužel postupem časem rostlo produkované teplo, nicméně kvalita chlazení odpovídajícím způsobem nestoupala, stále to byly hlučné (dle hesla čím více otáček, tím lépe) malé větráky a chladiče. A tak mnozí hledali další alternativy chlazení, kterým bylo vodní chlazení. Nicméně naštěstí některé firmy pochopily, že takto to dále nejde a začal překotný vývoj chlazení a chladičů. Dnes máme na výběr opravdu z mnoha a mnoha variant. Nahradit tak hlučný a nepříliš účinný (i když dostatečný) chladič dodávaný výrobcem procesoru (tzv. boxovaný chladič - neb je v "boxu" společně s procesorem) je dnes relativně snadné. Jen si vybrat...

Aktivní chladič

Základy PC: chlazení a tichý počítač

Jak takový aktivní chladič funguje je pěkně vidět na následujícím obrázku. Demonstrované je to na chladiči procesoru klasické konstrukce od firmy Arctic Cooling, která se výrobou a návrhy chlazení zabývá už dlouhou dobu.

Rotující větrák s lopatkami vhání vzduch na pasivní část, která je v přímém kontaktu s chlazenou komponentou a odvádí od ní teplo. Naháněný vzduch proudí po pasivu a odvádí teplo pryč do vzduchu proudícího v prostoru kolem žeber.

Pasivní chladič

Postrádá aktivní část a skládá se jen z pasivu (radiátoru). Bývá použit u tepelně méně náročných součástek, jeho účinnost závisí na kvalitě a způsobu chlazení celého PC, jako celku. I zde je nutné proudění vzduchu (ohřátý vzduch musí opustit prostor chladiče aby na jeho místo nastoupil chladnější okolní vzduch) - využívá se přirozeného pomalého konvekčního proudění (stoupání vzhůru) ohřátého vzduchu anebo, a to je častější a také efektivnější, se využívá "cizí" tok vzduchu který je vyvolaný jinými komponentami - nejčastěji větráky ve skříni a ve zdroji.

Poznámka: zvláštním typem pasivních chladičů je převedení tepla procesoru a dalších komponent přímo do hliníkové počítačové skříně - takovými skříněmi je známá firma Zalman.

Vyšší teploty než u aktivního chladiče (proudění vzduchu je pomalejší) vynahrazuje naprosto bezhlučný provoz.

Základy PC: chlazení a tichý počítač

Základy PC: chlazení a tichý počítač

Pasivní chladič je tím účinnější, čím větší je jeho chladící plocha. Občas je to veliký kus hliníkového nebo měděného masivu navrženého tak, aby pomocí proudění vzduchu odváděné teplo, co nejrychleji odcházelo pryč. Z toho pramení tvarová různorodost žebrování.

Asi je všem jasné, že tímto způsobem (což je dané mírným prouděním vzduchu) lze chladit pouze méně tepelně náročné komponenty. Ty nejvýkonnější s vysokou produkcí tepla by se sice daly pasivně chladit také, ale k tomu by jste potřebovali opravdu velkou vyzařovací plochu nebo intenzivnější proud vzduchu.

Základy PC: chlazení a tichý počítač

Moderní aktivně-pasivní chladič

Dnes se nejčastěji setkáte s jistou kombinací obou metod. To znamená, že chladič lze u méně náročných komponent použít jako pasivní, bez aktivního ventilátoru. Nicméně výrobce umožňuje také přidat aktivní chlazení - většinou velký ventilátor. Dnes je naprosto běžnou praxí mít na chladiči přimontované ventilátory o velikosti 120x120, které mají ženou chladičem velký objem vzduchu (udává se hodnota CFM, což značí počet kubických stop vzduchu za minutu) a navíc chladí tiše.

Příklady takových větráků vidíte na obrázcích.

Základy PC: chlazení a tichý počítač

Heatpipe - tepelné trubičky

Součástí skoro každého dobrého chladiče je dnes technologie zvaná heatpipe. Její princip můžete vidět na obrázku. Celé kouzlo heat-pipe je v rychlém odvodu tepla z kritické části kontaktní plochy dosedající na jádro procesoru či grafického čipu.

Základy PC: chlazení a tichý počítač

Jak to funguje? Jedná se o hermeticky uzavřenou měděnou trubičku, která má na vnitřním povrchu nanesenou pórovitou strukturu, která je nasáklá kapalinou (může se jednat o vodu ale i speciální kapalinu - například etanol který má nižší bod varu). Tlakové poměry v trubičce jsou nastavené tak, aby bod varu použité kapaliny nebyl příliš vysoký (například 50C). V místě zahřívání (toto místo nebývá velké) kapalina příjme teplo a bez zvýšení teploty* se odpaří. Proměna stavu z kapalného na plynný odebere na zahřívané straně trubičky poměrně velkou část energie (říká se ji skryté teplo - uvědomte si, kolik energie je potřeba k odpaření hrnce vody, přičemž teplota vody je stále 100C). Vypařená kapalina na druhém (a značně větším) chlazeném konci heatpipe kondenzuje (odevzdává skryté teplo) a vzlíná houbovitou strukturou zpět k zahřívané části trubičky. Díky tomu je tento proces z velké části nezávislý na poloze / orientaci trubičky a tedy i na gravitaci.

*Poznámka pro zvídavé: ve skutečnosti se v trubičce mění i provozní tlak (roste) a tím se mění (stoupá) teplota varu kapaliny (například na 60C). Díky tomu je trubička heatpipe přirozeným způsobem samoregulační.

Základy PC: chlazení a tichý počítač

Jak účinná je heatpipe? Má asi 200-1000x větší tepelnou vodivost než měď (to závisí na použité kapalině). Pokud chcete provést pokus, pak stačí ponořit heatpipe do vařící vody a ihned se na druhém konci spálíte.

Moderní chladiče mívají více trubiček heatpipe (každá heat-pipe má určitou tepelnou kapacitu - v extrému by se kapalina nestačila kondenzovat a heatpipe by přestala fungovat). Kupříkladu na jednom z obrázků vidíte chladič Ninja Scythe (o kterém dnes ještě bude řeč), který jich má vlastně 12 (6 heatpipe do U).

Základy PC: chlazení a tichý počítač



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
685 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 332.1Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.