Теория большого кулера: выбираем систему охлаждения для ПК

Пользователи в шутку окрестили системный блок «печкой» — и не без оснований. Пускай недостаток охлаждения позволяет экономить на комнатном обогревателе, поломка процессора или видеокарты часто обходится дороже. Поэтому стоит потратить немного времени на матчасть перед сборкой или апгрейдом. Разбираемся в основных моментах.

Теория большого кулера

Занимательная физика

Независимо от конструкции, все системы охлаждения используют одинаковые законы физики. Чтобы чип не перегревался, надо взять тепло из одной точки (на его поверхности) и переместить в другую — в воздух вокруг ПК. Эффективность этого процесса зависит от двух параметров: материала, из которого изготовлен радиатор кулера, и его размеров.

Первая важная характеристика — теплопроводность, то есть скорость распространения тепла по веществу. С ростом этого показателя тепло, выделяемое чипом, распределяется по всему объёму металла, который при этом равномерно остывает в любой точке. Проще говоря, не возникнет ситуации, когда основание радиатора накаляется, а его верхняя часть безо всякой пользы остаётся холодной. Другой ключевой параметр — теплоёмкость. Это количество тепла, поглощаемое материалом при нагревании его на 1 градус. Учитывая, что при остывании на тот же градус металл отдаёт такое же количество теплоты, делаем вывод — чем больше эта характеристика, тем лучше.

Чаще всего радиаторы систем охлаждения для компьютеров сделаны из алюминия и меди. Большее распространение получил первый металл: у него приличная теплоёмкость, да и стоит он дешевле. С другой стороны, теплопроводность меди выше, поэтому оба материала нередко комбинируют, чтобы увеличить общую эффективность кулера без существенного удорожания. Радиаторы оснащаются рёбрами, увеличивающими площадь контакта с воздухом. Для большей эффективности к ним крепится вентилятор, принудительно обдувающий их поверхность. Ещё один важный элемент — термоинтерфейс, равномерно заполняющий микрошероховатости в основании радиатора ради лучшего соприкосновения с крышкой процессора.

Теория большого кулера

Несмотря на схожий принцип работы всех систем охлаждения, сбить температуру CPU можно массой способов. Но не каждый идеально подходит для отдельно взятого системника — этот момент надо выяснить ещё на этапе планирования сборки. Самый важный нюанс — условная производительность. Тепловой пакет (TDP) чипа указан на сайте производителя, а та же характеристика кулера должна превышать это значение или хотя бы совпадать с ним. Не помешает уточнить и совместимость креплений системы к материнской плате. Свою роль играют число оборотов вентилятора и диаметр его лопастей, влияющие на баланс между эффективностью работы и уровнем шума.

Классические модели

Их встречал каждый покупатель «боксового» процессора. Обычно это компактный радиатор с низким профилем, прямо поверх рёбер которого расположен вентилятор небольшого диаметра. Но найти среди таких моделей эффективный вариант для охлаждения геймерского CPU сложно: воздух они гонят в сторону материнки, слегка повышая общую температуру внутри системного блока. К тому же из-за большой ширины они порой перекрывают ближайший к сокету слот для модуля памяти. Обычно их используют при бюджетной сборке, как «заглушку» перед покупкой более мощного решения или из-за нехватки свободного места в корпусе.

Теория большого кулера

Башенные кулеры

Своё название «башни» получили за характерную форму: в отличие от более плоской классики, они буквально возвышаются над процессором. Другая их особенность — боковой монтаж вентиляторов. Воздух в этом случае проходит сквозь рёбра радиатора к задней стенке системника и минимально влияет на «погоду» внутри него. Через основание практически всех башенных кулеров проходят запаянные тепловые трубки, от количества и расположения которых зависит эффективность выполнения задачи.

Принцип работы трубок прост: внутри них находится вода или другая жидкость под низким давлением, что значительно снижает температуру кипения. При нагреве радиатора вода образует пар и конденсируется в более холодной точке, отдавая тепло пластинам радиатора. Для повышения КПД кулера производители покрывают внутренние стенки трубок «фитилём» из порошковой меди или других мелкопористых материалов. По нему конденсат быстрее стекает обратно в нагретую область, где процесс повторяется заново. В некоторых случаях вместо порошка используется тонкая металлическая сетка, обладающая схожими свойствами.

Увеличение числа трубок в теории улучшает охлаждающую способность «башен», но есть нюанс. При установке на чип с низким TDP вода попросту не будет закипать — и качество охлаждения снизится. Другой подводный камень — расположенные в шахматном порядке трубки будут мешать воздушному потоку от фронтальных вентиляторов внутри корпуса.

Теория большого кулера

Системы жидкостного охлаждения

Следующим витком эволюции кулеров стали системы жидкостного охлаждения (СЖО). С процессором их радиаторы напрямую не контактируют — в качестве теплосъёмника используется компактная площадка. Радиатор, соединённый с ней трубками с водой, выносится за пределы корпуса или на одну из его внутренних стенок. Преимущество «водянок» — возможность компактной сборки при хорошем обдуве остального железа. К тому же почти все современные модели оснащаются циркулярными насосами: в отличие от старых помп, они гонят жидкость не пульсирующим, а постоянным потоком, снижая уровень шума.

Другой плюс таких систем — возможность выбрать количество секций радиатора. Наиболее распространены необслуживаемые готовые решения: их надо только смонтировать и подключить к контакту питания на материнской плате. Некоторые модели всё же предусматривают отдельную горловину для дозаправки, ведь часть жидкости со временем испаряется, просачиваясь в виде газа сквозь поры резиновых соединений.

Вдобавок жидкостные кулеры позволяют собирать кастомные конфигурации из OEM-комплектующих. Например, при желании можно организовать единый охлаждающий контур для всего железа, включая видеокарту, соединив трубками несколько площадок, радиаторов и вентиляторов. При правильных расчётах это существенно улучшит КПД охлаждения. Но надо смириться с высокой ценой и техническими проблемами при апгрейде: для замены любого элемента придётся пересобирать всё заново.

Теория большого кулера

Отдельную ступень в иерархии СЖО занимают иммерсионные системы. С ними все комплектующие погружаются в герметичный контейнер, куда заливают диэлектрическую жидкость. В зависимости от типа наполнителя, системы делятся на одно- и двухфазные. В первом случае обычно используется минеральное масло, которое не вредит комплектующим, включая блок питания с его высоким напряжением, и при этом обладает хорошей теплоёмкостью. Весь объём жидкости охлаждается пассивно или с помощью циркуляции, как и у водных аналогов.

Более продвинутый вариант — двухфазный контур. В отличие от масляных систем, вместо «минералки» в нём используется специальная фторсодержащая жидкость с низкой температурой кипения, выполняющая роль воды в тепловых трубках башенных кулеров. Испаряясь, она охлаждается на «потолке» и стекает обратно.

Достоинств у таких решений немало: нет шума и пыли, снижающей эффективность радиаторов, зато большой объём даёт стабильные температурные характеристики. Но и без минусов не обошлось: стоит такой «аквариум» дорого, а отмывать комплектующие от масла и другой химии — удовольствие ниже среднего. И если бак или помпа дадут течь, мебели и полу мало не покажется.

Экзотические решения

В дополнение к популярным решениям имеются и нестандартные. К примеру, термоэлектрические, принцип работы которых основан на эффекте Пельтье. Яркий представитель этого класса — Cooler Master V10 со специальной пластиной, одна из сторон которой охлаждается под воздействием электрического тока, а тепло с другой стороны отводит привычная «башня». На момент своего появления кулер действительно выглядел перспективным, но обладал рядом недостатков. Главными из них были огромные размеры, высокий ценник и большое энергопотребление, а уже через пару лет куда более доступные «воздушные» альтернативы справлялись с той же задачей не хуже. Поэтому решений с элементами Пельтье уже не делают.

Теория большого кулера

Примерно по той же причине не получили распространения и фреоновые контуры, работающие по принципу кондиционера. В теории они могли бы даже воздух в комнате охлаждать. Но оказались сложными в сборке, капризными в обслуживании и дорогими — не говоря уже о токсичности фреона в случае утечки. Несколько большую «живучесть» продемонстрировал отвод тепла от процессора при помощи жидкого азота или сухого льда. Благодаря способности создавать экстремально низкие температуры (от -80 °С и ниже) азот используется оверклокерами для максимального разгона. Но провернуть такой фокус в домашних условиях сложно. Помимо установки специального стакана и слоя изоляции от конденсата для материнки потребуется приличный запас охладителя, который постоянно испаряется. Поставить рекорд — одно дело, а вот доливать азот раз в 20 минут… Да и где его брать в таких объёмах?

Семь раз отмерь

Прежде чем выбрать тип охлаждения, стоит учесть и неочевидные моменты. В частности, размер и вес кулера. Ведь некоторые модели надо устанавливать на материнскую плату до её монтажа в корпус, чтобы сначала прикрутить к ней усиливающую пластину. Не менее важно расставить приоритеты в пользу эффективности или минимального шума. В первом случае готовьтесь к чтению мануалов и дополнительным расходам на обдув корпуса. Во втором вас ждёт то же самое, а вдобавок — тщательный подбор комплектующих с приличным запасом теплоёмкости. Например, «водянки» с большим радиатором и тихими вентиляторами.

Не повредит и чтение инструкции перед покупкой — это в ряде случаев сэкономит время и нервы. Простой пример: радиаторы некоторых моделей для сокетов AMD из-за особенностей конструкции оказываются повёрнуты на 90°, перекрывая слот для оперативной памяти. А если опыта или желания недостаёт, всегда можно воспользоваться услугами по сборке в том же интернет-магазине.

Добавить комментарий