Chlazení počítačových komponent

Každý počítač, a tím nemyslím jen stolní počítačové sestavy, ale i přenosné počítače (notebooky) vyžadují pro svojí správnou činnost a delší životnost chlazení určitých komponent počítače. Touto tématikou jsme se zde na PCP zabývali už několikrát. Já bych jen rád toto téma dále rozvinul a vysvětlil některé pojmy a způsoby chlazení...

<script type='text/javascript'></script>

Nejčastějším problémem při zahřívání komponent je následná nestabilita počítače. Může dojít i k jejich poškození.
Nejvíce zahřívané součástí počítače jsou procesor, grafická karta, čipset základní desky, operační paměti a v poslední řadě také pevný disk. Jsou to i jiné komponenty, ale tyto jsou nejdůležitější.
Procesor, grafická karta a čipset již dnes potřebují kvalitní chladiče přímo na sobě, ostatní komponenty se dají udržet na provozní teplotě díky správnému systému chlazení v počítačové skříni, který si v dnešním článku ještě představíme.


Aktivní, pasivní a kombinované chlazení

S těmito pojmy se velmi často můžete setkat v obchodech s výpočetní technikou a dále pak i na stránkách s touto tématikou.
Pro laika je chlazení jeden kus kovu, který na sobě má většinou větráček. V praxi je ale potřeba toto trochu rozlišovat.

Pasivním chlazením je myšlen kus opracovaného kovu (většinou frézováním).
Nejpoužívanější materiály jsou měď (Cu) a hliník (Al). Hliník je lehčí a levnější, ale za to má menší tepelnou vodivost než měď. Měď bývá dražší a také těžší, ale na druhou stranu má mnohem lepší tepelnou vodivost. Pasivní chlazení se vyrábí buď z obou materiálů najednou, kdy je například dotyková část s komponentou PC z mědi a zbytek chladiče z hliníku. Také se ale vyrábějí chladiče z každého materiálu zvlášť.
Pasivní chlazení je pouze část kovu bez pohyblivých částí, tedy větráčku. Pasivní chladiče mají různé tvary, ale důležitou součástí obrábění jsou žebra, díky kterým je odvod tepla zvýšen. Pokud byste měli jen krychli například z hliníku, tak odvod tepla bude mnohem horší, protože každé žebro odvádí teplo zvlášť. Krychle, jako jedna část, by nebyla schopná odvést takové množství, jako dokážou žebra chladiče. Proto snad každý chladič má žebra o různé tloušťce. Jelikož je hliník křehčí, tak je u něj potřeba silnější tloušťky žeber. U Mědi je tomu zas naopak. Pasivní chladiče tedy nevytváří žádný zvuk, ale pokud mají malé rozměry, tak nejsou moc efektivní. Pokud tedy chceme naprosto tichý počítač, můžeme si jej složit z pasivních chladičů, ale musíme počítat s tím, že potřebujeme opravdu velkou počítačovou skříň, do které se tyto chladiče vejdou, nebo si můžeme pořídit vodní chlazení, ale to také není v každých případech úplně bez hluku. O vodním chlazení se ještě dále zmíním v článku.
Pasivní chlazení se mohou lišit tedy materiálem, zpracováním, velikostí, tím související hmotností a v poslední řadě také výrobcem.

Pasivní chladič bez aktivních prvků i bez Heat-Pipe osazený na grafické kartě.

Aktivní chlazení je samostatný větráček různé velikosti s různým výkonem a různým uspořádáním lopatek. U aktivního chlazení nás zajímá především průtok vzduchu při minimální hlučnosti, ale najdou se i jedinci, kterým hlučnost větráčků nevadí a radši si jej pořídí s maximálními otáčkami, aby dosáhli rapidního snížení tepla. Příkladem aktivního chlazení s minimální hlučností a slušným výkonem jsou větráčky společnosti Noctua. Mám s nimi již pár zkušeností a musím říci, že díky dobrému uspořádání lopatek a fluidním ložiskům jsou naprosto tiché oproti ostatním větráčkům jiných firem. Na rozdíl od pasivního chlazení, na kterém se v podstatě nemá co rozbít, tak u aktivního to můžou být právě ložiska, která se postupem času mohou například zadřít, ale častějším problémem je prach, který způsobí velké zvýšení hlučnosti větráčku. Jelikož větráčky jsou občas velmi levné, tak i plasty, ze kterých se vyrábí, nemusejí být příliš pevné, a občas se nějaký jeho kousek může ulomit, nebo případně se může zlomit "základna" motůrku pro samotný větráček. V takové situaci by asi oprava byla zbytečná, proto je třeba při manipulaci s větráčky dávat trochu pozor.
U aktivního chlazení nás tedy zajímá, jak už jsem uvedl, průtok vzduchu, otáčky a jeho velikost. Velikosti jsou různé snad od miniaturních 25x25 mm až po velké 250x250 mm. Nejčastěji užívané velikosti jsou 80x80 mm a 120x120 mm.

Aktivní chladící prvek - větráček od společnosti Noctua.

Kombinované chlazení je asi nejznámější typ chladiče. Je to pasivní chladič osazený větráčkem. Větráček může být ale i vložen do celé konstrukce pasivu, jak uvidíte na následující fotce.
Kombinovaných chladičů je doopravdy spousta a výběr už pak záleží jen na vás. Nejznámější výrobci chladičů jsou Zalman, ThermalTake, CoolerMaster, Noctua, Scythe a ještě například PrimeColor.

Kombinovaný chladič včetně Heat-Pipe od společnosti Zalman.

Správný systém chlazení v počítačové skříni

Každý uživatel stolní počítačové sestavy by měl vědět, jak vypadá správné chlazení počítačové skříně. Správné tedy tím, že je především efektivní a odvádí většinu tepla pryč z počítačové skříně.
Na následujícím obrázku můžete vidět správný systém chlazení. Zepředu zespoda skříně, kde je teplo nejmenší, se nasává pomocí větráčku "studený" vzduch do skříně (studený v uvozovkách proto, že záleží na okolní teplotě a pozici skříně v místnosti). Poté se tento vzduch dostává přes pevné disky, které též chladí, na všechny komponenty počítače jako jsou procesor, grafická karta a jiné. Zde se vzduch zahřívá a je odvětráván větráčky na zadní a horní straně skříně a také může být odváděn počítačovým zdrojem, který má chladicí systém s aktivními prvky v sobě. Samozřejmě toto uspořádání nemusí být pro každého zrovna nejefektivnější, a také můžete mít například zdroj nahoře na konci počítačové skříně. V tom případě by větráček v horní části skříně nepřipadal v úvahu, alespoň ne tak velký. Systém chlazení je ale z obrázku patrný a hlavní myšlenka je nasátí "studeného" vzduchu zespoda dovnitř skříně a odsátí tepla seshora skříně. Pokud se vám podaří mít ve stolní sestavě takovýto podobný systém, nemělo by vám chlazení ostatních komponent dělat problémy. Tím "ostatních" myslím hlavně pevné disky, operační paměť aj. hardware, ale samozřejmě tento systém napomáhá i samotným chladičům na nejzákladnějších komponentách.

Optimální proud vzduchu v počítačové skříni.

Technologie Heat-Pipe

Překlad pojmu Heat-Pipe tedy "tepelná trubice" už naznačuje, o co se bude jednat. Technologie Heat-Pipe využívá delších trubic (většinou z mědi nebo oceli), ve kterých mohou být různé kapalné látky jako například voda, nebo alkohol. Systém funguje tak, že po zahřátí se na jedné straně trubice kapalina začne odpařovat a začne tak v trubici růst tlak. Na druhém konci trubice, kde jsou většinou umístěny žebra chladiče, se začne konec trubice velice rychle zahřívat a předávat teplo žebrům chladiče, které se spotřebovává při odpařování kapaliny v trubici. Nakonec kapalina steče zpět na původní stranu a tak to celé probíhá dokola, dokud se bude jeden konec zahřívat. Tento systém se většinou užívá k tomu, aby odvedl teplo od "základny zdroje tepla" k chladiči, kde se teplo ve volném prostoru může lépe spotřebovat. Tento systém má základy v průmyslovém chlazení výkonové elektroniky, kde má větší účinnost než v chlazení počítačových komponent.

Ukázka technologie Heat-Pipe na základní desce.

Vodní chlazení

V poslední době se stává čím dál tím oblíbenější vodní chlazení, které má mnohem menší hlučnost (v některých případech skoro žádnou), než chladiče kombinované. Tento systém spočívá v chladících blocích propojené hadicemi, ve kterých teče voda (nejlépe destilovaná, která nevede elektrický proud, pokud by se nedestilovaná voda dostala do počítačové skříně, mohlo by dojít ke zničení hardwaru). Tuto vodu pohání čerpadlo, které ji přes tepelný výměník (větší pasivní chladič) chladí. Všechny bloky chladící soustavy se komponentami zahřívají a takto dochází k udržování určité provozní teploty. Tepelný výměník může mít také prvky aktivního chlazení a tím nám hlučnost ale narůstá. Samotné čerpadlo je někdy hlučné a to je přesně to, čeho se chceme u vodního chlazení vyvarovat. Vodní chlazení vždy bývalo velmi drahou investicí, ale dnes již tomu tak není. Přibyla spousta dalších výrobců a ceny klesly a je dnes možné jej pořídit za slušnou cenu.

Blok vodního chlazení na grafické kartě společnosti eVGA.

Je třeba si nakonec uvědomit, že také nemůžeme "jen tak" přikládat chladiče přímo ke komponentě (toto se netýká aktivního chladiče, který nemá dosedací plošku). Je třeba mezi ně něco vložit a nejspolehlivější materiál pro tento přechod je teplovodivá pasta, která zaručí dobrý dosed chladiče na komponentu. Vzduch je poměrně dobrým izolantem tepla, takže je potřeba teplovodivou pastu vždy dobře rozetřít po celé ploše komponenty, na kterou bude chladič dosedat.


Zmrazení, ponoření a jiné zajímavosti...

Další metodou jak chladit počítačové komponenty je zmražení pomocí dusíku, nebo oxidu uhličitého. Tyto způsoby chlazení se běžně nepoužívají, ale například při počítačových soutěžích v přetaktování ano. Také se najdou finančně založený počítačový nadšenci, kteří si doma takto chladí počítačovou sestavu, ale pro obyčejného člověka, je tento způsob velice nepraktický a drahý. Další zajímavou metodou je ponoření celého počítače do minerálního oleje. Samozřejmě potřeba pasivních chladičů tu ale stále je. Může to být poměrně zajímavé tzv. "na oko", ale praktické použití je v podstatě nulové, i když odvod tepla je zde velice efektivní.

Ukázka dusíkem chlazeného procesoru od týmu PCTuning.cz na Invexu 2008.

Ukázka olejem chlazeného PC. Vypadá jak akvárko pro rybičky nemyslíte? =)

Nakonec bych zde rád uvedl jednu zajímavost, která mě velice zaujala. Společnost MSI před rokem vymyslela a zhotovila takové malé perpetuum mobile s chladičem čipsetu základních desek. Jedná se o první bezodběrový (elektricky bezodběrový) kombinovaný chladič, který má účinnost přes 70%. Princip spočívá v tom, že po zahřátí pasivního chladiče se vytváří v jeho mechanizmu teplý vzduch, který vyhání mechanizmus nad ním a díky němu se větráček otáčí a takto funguje, dokud jej bude čipset dostatečně zahřívat. Na následujícím obrázku se můžete podívat, jak chladič vypadá a na videu jak funguje.

Ukázka bezodběrového chladiče od společnosti MSI.

Závěr

Chlazení komponent je velmi důležitou záležitostí, protože určuje nejen stabilitu počítače, ale i délku životnosti jeho komponent.
O optimálních teplotách komponent se můžete dočíst v našem článku zde.