Системе охлаждения системного блока компьютера

1. Первичный теплообменник (ватерблок);

 

Основной функцией этого компонента является передача тепловой энергии  от

процессора к воде. При этом очень  большую роль играет материал, из которого изготовлен теплообменник. Т.к. если теплообменник изготовлен из плохо теплопроводящего материала, то эффективность такой системы может быть ниже чем воздушной. Поэтому теплообменники изготавливаются из меди и алюминия, коэффициенты теплопроводности которых максимальны среди общедоступных металлов.

Для широкого круга пользователей  предлагается теплообменник, изготовленный  из алюминия. Все части теплообменников соединены между собой с помощью аргоновой сварки (эту операцию выполняют профессиональные сварщики), тем самым гарантируется герметичность теплообменника.

2. Вторичный теплообменник (радиатор);Основной функцией этого компонента является передача тепловой энергии от воды к воздуху. Важной особенностью таких радиаторов является необходимость их ПРИНУДИТЕЛЬНОГО охлаждения. в противном случае эффективность водяной системы охлаждения может быть ниже, по сравнению с воздушными системами. Для охлаждения радиатора целесообразно использовать вентиляторы 80х80х25 или больше. Т.к. такие вентиляторы могут обеспечивать достаточно большие значения расхода воздуха во времени при работе на пониженном напряжении (например 5 В или 7 В вместо стандартных 12 В) и при этом создавать незначительный уровень шума (таковой, который будет трудно или невозможно идентифицировать в условиях офиса или дома).

3. Помпа (насос); Назначение помпы в системе водяного охлаждения, как мне кажется, понятна всем - она создает циркуляцию охлаждающей жидкости (дистиллированной воды) в системе.

Как правило основным местом применения большинства помп, которые используются в подобных системах, являются различные  аквариумные системы. Такой выбор  является просто логичным. Но в каждом правиле есть исключения, которые  это правило подтверждают. Таким исключением является, например, помпа водяной системы охлаждения "AquariusII Liquid Cooling System" от компании Thermaltake, совмещенная с емкостью для воды. Эта компания разработала свою собственную помпу. Такой ход имеет как плюсы так и минусы. К плюсам можно отнести эксклюзивность помпы, а вот к минусам ту разницу в деньгах, по сравнению с серийно выпускаемыми аквариумными помпами, которую придется доплатить.

4. Соединительные трубки и переходник. В качестве соединительных

трубок для водяной системы охлаждения могут быть выбраны фактически любых подходящие по диаметру трубки начиная от самых простых прозрачных пластиковых, заканчивая автомобильными. Если для пользователя дизайн системы охлаждения находится не на одном из последних мест, то целесообразно использовать прозрачные трубки. Для большей надежности системы охлаждения существуют специальные армированные прозрачные трубки.

Системы жидкостного охлаждения, используемые в ПК, являются своего рода альтернативой  традиционным воздушным системам охлаждения и призваны преодолеть их основные недостатки – чрезмерный уровень шума и недостаточную эффективность теплоотвода. Принципиальная разница между воздушным и жидкостным охлаждением заключается в том, что в последнем случае для переноса тепла вместо воздуха используется жидкость, обладающая большей, по сравнению с воздухом, теплоёмкостью. Для этого вместо воздуха через радиатор прокачивается жидкость – вода или другие подходящие для охлаждения составы. Циркулирующая жидкость обеспечивает гораздо лучший теплоотвод, чем поток воздуха. Холодная жидкость, как правило, дистиллированная вода прокачивается через радиаторы охлаждаемых устройств, в которых она нагревается (отводит тепло). После этого нагретая жидкость поступает в теплообменник, снабжённый вентилятором, в котором, отдавая тепло, окружающему пространству, охлаждается. Все компоненты конструкции соединяются между собой гибкими шлангами. Для того чтобы заставить жидкость циркулировать по замкнутому контуру, применяется специальный водяной насос – помпа. Посредством системы жидкостного охлаждения тепло может отводиться от центрального процессора, графического процессора видеокарты, северного моста чипсета и даже от жёстких дисков. Эффективность жидкостных радиаторов определяется площадью контакта его поверхности с жидкостью, поэтому для увеличения площади контакта внутри жидкостных радиаторов устанавливают ребра или столбчатые иголки.                              Кроме очевидных преимуществ, жидкостные системы теплоотвода, в сравнении с воздушными системами, имеют ряд принципиальных недостатков. Главный их недостаток заключается в том, что если воздушный кулер процессора отводит тепло не только от самого процессора, но и от окружающих его цепей (в частности, от VRM-модуля), то жидкостные системы охлаждения действуют, локализовано и никакого охлаждения VRM-модуля не производят. Это, в свою очередь, таит в себе опасность перегрева именно питающих цепей процессора и, как следствие, активизации тепловой защиты Thermal Monitor, известной также как режим Throttling, или Thermal Monitor 2 (предполагается, что в системе применяется процессор Intel, поддерживающий данные технологии тепловой защиты). В результате активизации режима тепловой защиты процессор переходит на пониженную тактовую частоту, даже, несмотря на вполне приемлемую собственную температуру, что ведёт к падению производительности системы. По этой причине системы жидкостного охлаждения предпочтительно использовать только в сочетании с материнскими платами, дизайн которых предусматривает специальное охлаждение VRM-модуля (например, специальный радиатор или даже отдельный вентилятор). Впрочем, последнее является скорее исключением из правила. Таких плат не так уж много, и из общего списка можно выделить разве что некоторые модели плат ASUS и Gigabyte. Следующий недостаток водяных систем охлаждения – это их непомерно высокая стоимость особенно в сравнении с традиционными воздушными системами охлаждения. Остаётся лишь надеться, что указываемые производителем преимущества жидкостных систем охлаждения – эффективность теплоотвода и бесшумность – смогут компенсировать все их недостатки.

 

 

 

 

1.6. Элементы Пельтье

Элементы Пельтье, также известные  как термоэлектрические кулеры, представляют собой своеобразный "насос", который  при помощи электрического тока перекачивает тепло с одного конца устройства на другой. Здесь прямая аналогия с бытовым холодильником - вы включаете его в розетку, и он откачивает тепло из морозилки наружу. Разница температур на поверхностях элемента Пельтье может составлять, для очень хороших экземпляров, до 55 градусов. Как правило, эта величина меньше, но, в любом случае, такое устройство может сильно помочь вам остудить ваш процессор.                                Можно предположить, что "Пельтье" это название брэнда, выпускающего такие устройства, однако это не так. На самом деле, элемент Пельтье - это целый класс устройств, которые выпускаются многими фирмами. Название устройства следует из названия физического явления - эффекта Пельтье, на котором основывается работа кулера.

Эффект Пельтье был открыт еще  в 1834 году французским часовщиком и  физиком Жаном Чарльзом Афанасием  Пельтье. Эффект Пельтье возникает, когда электрический ток проходит по двум пластинкам из двух различных  проводящих материалов, соединенным  в двух точках. При этом одна точка разогревается, а температура другой падает, благодаря переносу тепла под действием электрического тока. Эффект может быть настолько сильным, что холодный конец термопары может покрыться изморозью... Посмотрим на рис. 3.3.

                                                            Рис. 3.3.

Материалы А и Б должны быть разными  проводниками. Именно разными - для  того чтобы эффект заработал у  материалов должны различаться концентрации свободных электронов. Когда два материала соединяются, устанавливается новое равновесие электронов. Их движение в местах соединения создает электромагнитное поле. Система старается сохранить равновесие, и поэтому если мы будем пропускать электрический ток, то один конец будет поглощать энергию и охлаждаться, а другой - отдавать ее и нагреваться. Посмотрите на следующий рис. 3.2.

                                                         Рис. 3.2.

Набор из термопар своими холодными  концами соединяются с процессором, а горячими с рассеивающим тепло  радиатором. Если подключить ток, то тепло  будет откачиваться от процессора и  рассеиваться на радиаторе.

При установке кулера надо соблюдать  своеобразную "полярность" - горячую  поверхность охлаждайте, а холодную - нагревайте. Другими словами холодную поверхность надо прижимать к  процессору, а горячую - к радиатору. Кроме того, тепло, откаченное от процессора никуда не пропадает - оно все выделяется на горячей поверхности. Поэтому, совместно с элементом Пельтье, вам необходимо использовать очень хорошие радиатор и вентилятор - это требование становится еще более жестким, если учесть, что помимо откаченного тепла, элемент Пельтье выделяет еще и собственное, связанное с прохождением через него тока.

 

2. Техническая часть

 

1. Последствия перегрева

 

1. Одним  из самых важных  и главных последствий перегрева,  является частые зависание компьютеров.

2.  Перегрев процессора или других микросхем, может вывести их из строя или сократить время их использования.

3. Как примечание: так как перегрев  может быть вызван большим  количеством пыли на компонентах  компьютера, то это  служит  сигналом к появлению неисправностей из-за короткого замыкания внутри корпуса компьютера.

4. При разгоне аппаратных компонентов  компьютера следует учитывать  возможные последствия перегрева. 

   Компьютер зависает в самый неподходящий момент. И это притом, что температура процессора, согласно показаниям сенсоров, заметно снизилась и уже не критична. Работоспособность компьютера зависит от всей системы в целом, а не только от центрального процессора. Все ее составляющие также весьма чувствительны к повышенной температуре, и сбой любого из них может привести к сбою всего персонального компьютера. При перегреве жесткого диска может быть сильный скрип. Диск начинает покрываться бэд-блоками, неизбежная потеря в производительности. При постоянном перегреве происходит поломка жёсткого диска. Перегрев видеокарты

 

сопровождается замутненным изображением, и появляются так называемые "артефакты" - места некорректного вывода видеокартой на монитор поступивших на нее данных. При высокой температуре начинают давать сбои и оперативная память компьютера - даже с коррекцией ошибок. Об этом можно узнать по ряби на экране монитора, его размытию, по провалу памятью тестов, или внезапным зависаниям. Почти все остальные составляющие компьютера не нуждаются в дополнительном охлаждении. CD-ROM, хотя и нагревается свыше 50°С, и должен работать при таком температурном режиме. Набор же системной логики самой материнской платы всегда снабжен производителем адекватной системой охлаждения. Кремниевые микросхемы устроены таким образом, что при чрезмерно повышенной температуре они, начинают давать сбои. И чем выше температура, тем больше вероятность сбоя. Центральный процессор не является исключением в данном ряду, ведь и его кристалл - кремниевый. При перегреве центрального процессора компьютер зависает.

2.2. Установка системы охлаждения

Установка воздушной системы охлаждения для процессора в большинстве  современных компьютеров происходит по одинаковой схеме. В данной схеме (рис 3.4.) подключения системы охлаждения помимо стандартных кабелей присутствуют дополнительные кабели, которые выводят дополнительные сведения об охлаждении в персональном компьютере.

Кабель CPU fan подключается к штекеру с аналогичным названием на материнской плате.

  Рис 3.4.

Установка вентиляторов в корпусах может быть различной.

Для иллюстрации приводим пример из жизни. В поисках наилучшего способа охлаждения своего десктопа, при переворачивании вентилятора в блоке питания на вдув. По идее, это должно улучшить охлаждение блока питания - ведь теперь он обдувается свежим воздухом, а не б/у из корпуса. Однако термодатчик блок питания показал прямо противоположное - температура выросла на 2 градуса!

      Рис 4.1.                      Рис. 4.2.                         Рис. 4.3.      

 

 Как такое могло произойти? 

Ответ прост - плата с датчиком установлена в стороне от вентилятора и поэтому оказалась в аэродинамической тени. Поскольку вместе с термодатчиком в этой тени оказались и некоторые другие элементы, во избежание выхода их из строя был восстановлен статус кво. Рассмотрим принципы эффективной вентиляции, для корпуса тауэр с верхним блоком питания.На рис.4.1. показан самый эффективный способ охлаждения такого корпуса. Дополнительный вентилятор на задней стенке фактически обеспечивает такой же режим продувки. Поскольку практически половина тепла выделяется процессором, есть смысл подавать часть холодного воздуха непосредственно в зону его работы. Это осуществляется через свободный трехдюймовый или пятидюймовый отсек на передней стенке - обе его заглушки (пластмассовая и металлическая) удаляются. В простейшем случае можно купить панельку с парой маленьких вентиляторов (которые сразу снять, толку от них ноль), благо таких панелей для пятидюймовых отсеков выпускается множество разновидностей - от обычной решетки до панелек со встроенным электронным индикатором, USB-портами или фенбасами (хотя площадь решетки у них меньше).

Неплохую продувку обеспечивает и  установка Rack-контейнера, ее нужно ставить в самый нижний отсек. Выбор конкретного варианта зависит от того, что в первую очередь надо "заморозить". Если перегревается процессор или память, отверстия надо сделать побольше, а если видеокарта - можно вообще обойтись без них, зато внизу открыть побольше слотов. Суммарная площадь отверстий при этом должна быть как минимум 70-80 кв. см. в зависимости от размера вентиляторов. Для справки: площадь одного отверстия слота равна 13 кв. см., открытого трехдюймового отсека - 30 кв. см., пятидюймового - 15-30 кв. см. с вышеописанной декоративной решеткой и 60 кв. см для полностью открытого. Еще 10-15 кв. см. может дать удаление заглушек с отверстий под порты на задней стенке. Ах да, чуть не забыл, есть же еще штатный воздухозаборник в нижней части передней панели площадью 5-30 кв. см., а у некоторых корпусов еще и дырочки в боковых стенках.