Радіатори і вентилятори

Використання радіаторів (heatsinks) забезпечує кращий температурний режим роботи електронних компонентів. Радіатори збільшують теплообмін охолоджуваних елементів, наприклад, процесора, відеочіпсета і тому подібне з навколишнім середовищем. Здійснюється це за рахунок значного збільшення площі охолоджуваної поверхні в порівнянні з площею корпусу елементу. Чим більше площа радіатора, тим інтенсивніше розсівається через нього тепло охолоджуваного елементу в навколишньому просторі. Існують різні технології виготовлення радіаторів, що впливають на його якість. Проте слід зазначити, що якісні вироби, як правило, є не тільки ефективними, але, відповідно, і порівняно дорогими елементами. Як правило, саме такі елементи є найбільш оптимальними компонентами систем охолоджування.

Радіатори зазвичай виготовляються з алюмінію - дешевого матеріалу, добре провідного тепло. Мідь, звичайно, - краще, але цей матеріал істотно дорожчий. Крім того, питома вага міді значно вища, що приводить до збільшення ваги радіатора і ускладнює проблему його кріплення.

З фізики відомо, що тіла темних квітів випромінюють тепло краще світлих. Саме тому при виборі радіатора перевагу слід віддавати радіаторам чорного кольору. Проте необхідно звернути увагу на те, що чорний колір досягається в результаті застосування спеціальних технологій, пов'язаних з протравленням в хімічних реактивах, напиленням спеціальних речовин і тому подібне І звичайно, належного результату неможливо досягти за допомогою звичайної чорної фарби, яка є швидше тепловим ізолятором, чим провідником.

Якісними характеристиками радіаторів є коефіцієнт теплопровідності (thermal conductivity) і коефіцієнт термосопротівленія (thermal resistance). Термосопротівленіє - це величина, зворотна теплопровідності, в значній мірі залежить від матеріалу, з якого виготовлений радіатор. Для цього параметра використовується розмірність °С/Вт. Необхідно відзначити, що на величину даного параметра впливає не тільки матеріал радіатора, але і його розміри, форма і т. д., а також технологія і якість виготовлення радіатора. Термосопротівленіє показує величину, на яку підвищиться температура радіатора щодо температури навколишнього середовища при розсіюванні охолоджуваним елементом, наприклад, процесором потужності 1 Вт. Наприклад, при термосопротівленії в 2 °С/Вт і розсіюваній процесором потужності в 15 Вт температура підвищиться на 30 °С. Значення цього параметра зазвичай знаходяться в межах від 0,5 до 2 °С/Вт. До речі, велику роль грає не стільки розмір, скільки конструкція радіатора. Тому великі розміри радіатора зовсім не означають, що він кращий за той, який менше.

Приклад радіатора для процесора з роз'ємом типу Socket представлений на мал. 17.1.

Мал. 17.1. Приклад радіатора для процесора

Кращими властивостями, що охолоджують, володіє конструкція, що складається з радіатора і вентилятора. Вентилятор (fan) зазвичай встановлюється поверх радіатора, що має тепловий контакт з охолоджуваним об'єктом. Вентилятор призначений для відведення теплого повітря від радіатора і одночасної подачі в нього холоднішого потоку повітря.

Існує декілька типів вентиляторів, які відрізняються типом використовуваних підшипників: підшипників ковзання (sleeve bearings) і/або підшипників кочення (ball bearings). При цьому краще, якщо підшипники, використовувані в конструкції кулера, будуть підшипниками кочення. Це пов'язано з тим, що підшипники ковзання, як правило, менш надійні і зазвичай володіють вищим рівнем шумів. Вентилятори на основі підшипників кочення працюють в середньому в два рази довше за їх аналоги на підшипниках ковзання. Часто використовуються обидва типи підшипників - ball bearing cooler. Краще, якщо використовуються тільки підшипники кочення -double ball bearing cooler. В цьому випадку термін експлуатації вентилятора зростає, як мінімум, в півтора рази, в порівнянні з варіантом, що передбачає одночасне використання обох типів підшипників.

Термін експлуатації вентиляторів складає зазвичай 2-3 року. Проте слід не рідше за один раз на рік чистити вентилятор від пилу, що скупчився. Осідаючи з часом, пил може не тільки істотно погіршити параметри пристрою охолоджування, але і послужити причиною зупинки вентилятора, результатом чого може бути вихід з ладу охолоджуваного елементу, наприклад, процесора, відеочіпа і тому подібне Необхідно відзначити, що для запобігання перегріву процесора від зупинки вентилятора, що охолоджує, в конструкції самого процесора, материнської плати, BIOS, системного програмного забезпечення сучасних комп'ютерів передбачена ціла система апаратно-програмних засобів попередження і захисту. Така система має в своєму складі різноманітні датчики, що здійснюють контроль за температурою і напругою живлення. Про існування даних засобів слід дізнатися на етапі аналізу і вибору тих, що комплектують комп'ютера до їх придбання.

Існують декілька основних параметрів, що характеризують продуктивність вентилятора. Дані параметри позначаються як CFM, LFPM і RPM.

• Параметр CFM (cubic feet per minute) характеризує швидкість подачі повітря, тобто показує, скільки кубічних футів повітря видуває вентилятор за одну хвилину. Типові значення цього параметра для сучасних вентиляторів складають 10-12.
• Параметр LFPM (linear feet per minute) характеризує лінійну швидкість потоку повітря у футах в хвилину. Типові значення - 500-600. Помноживши величину LFPM на площу потоку повітря, що створюється вентилятором, можна набути значення параметра CFM.
• Параметр RPM (rotations per minute) показує швидкість обертання вентилятора в оборотах в хвилину. Типові значення цього параметра - 4000-6000 про./мин.

Чим більше кожен з описаних параметрів CFM, LFPM і RPM, тим вище продуктивність вентилятора, тим він краще "як елемент системи охолоджування.

Розміри вентиляторів для сучасних процесорів складають зазвичай 50x50x10 мм.

Рівень шумів, вимірюваний в децибелах (дб), характеризує експлуатаційні якості вентилятора. Високий рівень шумів, як відомо, погано впливає на нервову систему користувача, дратує і стомлює. Хорошими є вентилятори з рівнем шумів порядка 20-25 дб (менше - краще, більше - гірше). Нерідко підвищений рівень шумів викликаний вібраціями його конструкції. Тому ще одна з ознак якісного вентилятора - це відсутність значних вібрацій. Якщо від вентилятора, що працює в руці, відчуваються які-небудь вібрації, то цей вентилятор не дуже високої якості і краще звернути свою увагу на іншій. Приклад вентилятора представлений на мал. 17.2.

Мал. 17.2. Приклад вентилятора для процесора

Пристрої, що зазвичай охолоджують, складаються з двох частин - радіатора і вентилятора, складових разом продуктивний, ефективний кулер. При виборі оптимального кулера слід орієнтуватися на продукцію brand name відомих фірм. Як правило, вироби таких фірм володіють високою надійністю і стабільними параметрами. І, звичайно, вибраний і використовуваний кулер повинен володіти високою продуктивністю. Як приклади можна привести вироби таких фірм, як Intel, Titan, Thermaltake, Iwill, Asustek, Sanyo, AVC і тому подібне

На мал. 17.3 представлений схемний малюнок кулера, що складається з вентилятора з радіатором, встановленого на процесор з роз'ємом типу Socket 7.

Мал. 17.3. Приклад кулера для процесора

На мал. 17.4 показаний зовнішній вигляд популярного кулера відомої фірми Sanyo.

Мал. 17.4. Зовнішній вигляд кулера фірми Sanyo

Кулер фірми Intel (мал. 17.5) поставляється спільно з процесорами Pentium III 700 в боксовом варіанті. Він є оптимальним для даних процесорів і може бути використаний з ними як в штатних режимах експлуатації, так і в режимах помірного розгону (10-20%). Проте для процесорів, експлуатованих в жорстких режимах, що характеризуються підвищеними частотами і рівнями напруги, слід використовувати або кулери Intel, що поставляються спільно з продуктивнішими моделями, або застосовувати засоби інтенсивного охолоджування. Як приклад популярних пристроїв можна привести такі моделі кулеров, як Ttc-d2t (мал. 18.6), Ttc-d3t, Ttc-d3tb фірми Titan, а також Chrome Orb (мал. 18.7) і Super Orb фірми Thermaltake, результати тестування яких неодноразово наводилися на сайтах в Internet, наприклад, на сайті ixbt.

Мал. 17.5. Кулер фірми Intel, рекомендований для процесора Pentium III 700

Мал. 17.6. Кулер Ttc-d2t фірми Titan, рекомендований для процесорів AMD Duron і AMD Athlon (Thunderbird)

Мал. 17.7. Кулер Chrome Orb фірми Thermaltake

He зачіпаючи особливості конструктивного виконання вказаних популярних кулеров, слід зазначити, що їх параметри, як пристроїв охолоджування процесорів, достатньо близькі між собою. Особливо це стосується виробів фірм Titan і Thermaltake. Температурні режими процесорів, підтримку яких забезпечують кулери цих фірм, в тестах відрізняються, як правило, в межах 3-5 °С, що в діапазоні 50-60 градусів зазвичай не є істотними. Часто більший вплив на температурні режими процесора роблять такі чинники, як розташування кабелів, вліяю-ших на циркуляцію повітря усередині комп'ютера', а також додаткові вентилятори системного блоку.

Варто відзначити, що інтенсивного охолоджування вимагають не тільки процесори, але нерідко і мікросхеми чіпсета, відеокарти, деяких типів пам'яті. Крім того, рекомендується охолоджувати високопродуктивні жорсткі диски великої ємкості, робота яких супроводжується значним тепловиділенням, особливо в режимах розгону.