Система охлаждения компьютера кратко

Обновлено: 02.07.2024

Иногда при работе с компьютером пользователи сталкиваются с проблемами тормозов, а то и вовсе полного зависания ПК. Причем для восстановления работоспособности системы в некоторых случаях приходится перезагружать компьютер. Но, как оказывается и эта процедура возвращает компьютер к нормальной работе не на долго. В чем же здесь проблема?

На самом деле причин зависания может быть много. Начиная от криво установленных драйверов до вирусов. Но есть и еще одна причина, это нагрев некоторых компонентов ПК до критических значений. Вот именно об этом и поговорим.

Виды охлаждения ПК

Пассивное воздушное охлаждение

Кстати, создать полностью пассивную систему охлаждения очень сложно. По этому в корпусах системных блоков все же стоят вентиляторы. Одни гонят воздух внутрь корпуса, другие наружу.

Активное воздушное охлаждение

Водяное охлаждение

Охлаждение с помощью фреона

Принцип работы почти такой же, как и у водяного охлаждения. Фреон под давлением циркулирует от охлаждаемого компонента к радиатору, в котором остывает. Дальше при помощи компрессора поступает снова к компоненту. В принципе, это своего рода холодильник в системном блоке.
К плюсам можно отнести тихую работу и отличное охлаждение.
К минусам, сложности в монтаже и последующем обслуживании. Так же цена за подобную систему будет высокой.

Кстати, при использовании данной системы охлаждения, существует риск образования конденсата, который может вывести из строя компоненты ПК.

Охлаждение с помощью азота

Для такого охлаждения устанавливают металлический стакан на компонент, который необходимо охладить и заливают в него азот.
У данной технологии имеется лишь один плюс, но он является главным, это самое лучшее охлаждение.
В остальном одни минусы. Это и неудобство монтажа и сложность в использовании. Так как постоянно нужно следить за уровнем азота и добавлять его при необходимости.

Спасибо за прочтение данной статьи. Если материал был полезен, поделитесь им с друзьями и поставьте лайк, вам не трудно, а мне приятно. Комментарии приветствуются.

Комплектующие компьютера греются при работе — их нужно охлаждать и выводить тепло из корпуса. Если бюджетный ПК может обойтись только небольшим алюминиевым кулером процессора, то в производительной машине нужно охлаждение не только процессору и видеокарте, но зачастую и оперативной памяти, и даже накопителям. Давайте разберемся в том, какие типы систем охлаждения бывают и как правильно выбрать их для вашего ПК.

Выбор оптимальной системы охлаждения для ПК — сложная и многогранная задача, имеющая свои подводные камни, и даже опытный пользователь ПК может совершить ошибку при ее решении. А начинающему пользователю, делающему первые шаги в сборке или настройке своего ПК, в начале нужно понять, чем различаются системы охлаждения комплектующих и на что нужно ориентироваться при их выборе. В этом блоге мы постараемся дать ответы на эти вопросы, систематизировав все системы охлаждения ПК, имеющиеся в продаже.

Воздушные кулеры и СЖО

Центральные процессоры при работе выделяют тепло, которое нужно быстро отвести от их корпуса, не допуская перегрева. Бюджетные модели с небольшим количеством ядер могут выделять всего 35 Вт тепла, как Athlon 200GE, а производительные, например, Ryzen Threadripper PRO 3995WX с 64 ядрами, выделяют 280 Вт. При выборе системы охлаждения для процессора нужно смотреть на его параметр TDP (Thermal Design Power), обозначающий требования по теплоотводу для системы охлаждения процессора.

К примеру, Ryzen 7 3700X с TDP 65 Вт в тяжелых нагрузках может потреблять намного более 100 Вт и выбрать для него самые недорогие кулеры, способные рассеять 65 Вт тепла, будет большой ошибкой. Подробнее разобраться в этих нюансах вам поможет чтение обзоров процессоров и блогов, посвященных выбору кулера для них. Бюджетные кулеры, состоящие из одного алюминиевого радиатора, неплохо подойдут для охлаждения бюджетных процессоров — Athlon 3000G или Celeron G5905.

Более массивные кулеры с большим количеством ребер с заявленной рассеиваемой мощностью 95 Вт подойдут для охлаждения процессоров уровня Ryzen 3 3100 или Core i3-10100F. Дальнейшее повышение рассеиваемой мощности кулеров стало возможным с внедрением в их конструкцию тепловых трубок, заполненных жидкостью. Жидкость кипит при низких температурах, и тепло быстро отводится от одного из концов за счет ее конденсирования.

Если взглянуть на процессорные кулеры стоимостью 799 рублей и выше, видно, как в их конструкции применяются одна или две тепловые трубки и небольшой радиатор, обдуваемый вентилятором диаметром 80 или 92 мм в зависимости от цены. Такие кулеры отлично справятся с охлаждением процессора Ryzen 5 1600.

Самыми популярными и универсальными кулерами стали модели с тремя или четырьмя теплотрубками и вентилятором размером 120 мм. Такие кулеры способны отвести от процессора 130–180 Вт тепла и отлично подойдут для процессоров Core i5-10400F или Ryzen 5 3600. При выборе кулера стоит сделать запас по рассеиваемой мощности, который позволит процессору меньше нагреваться и достигать более высоких частот буста, а вентилятор кулера сможет работать на более низких оборотах, создавая меньше шума.

В топовых воздушных кулерах количество трубок может достигать шести и более, радиатор может выполняться в виде двух отдельных секций, обдуваемых своим вентилятором. Цифры рассеиваемой мощности могут достигать 240–280 Вт. Такие кулеры отлично справятся с процессорами Core i7-11700KF или Core i7-10700KF даже с разгоном.

СЖО с двухсекционными радиаторами способны отвести от 200 до 300 Вт тепла, но главное их преимущество перед воздушными кулерами с аналогичными цифрами рассеиваемой мощности — высокая скорость отвода тепла. Это позволяет эффективно охладить процессоры с небольшой поверхностью кристалла, отличающиеся горячим нравом — Ryzen 9 5950X или Ryzen 9 5900X.

Кастомные СЖО

Большую гибкость в настройке имеют кастомные или обслуживаемые СЖО. Эти СЖО представляют из себя конструктор из помпы, радиатора, водоблоков, шлангов и расширительного бачка, который вы можете конфигурировать под свои нужды, добавляя новые компоненты: дополнительные радиаторы, водоблоки на видеокарту или ОЗУ.

Являясь отличным выбором для компьютерных энтузиастов, подобные СЖО дают возможность собирать ПК с высоким разгоном процессора, видеокарты или ОЗУ, при этом сохраняя возможность тихой работы. А использование прозрачных трубок с цветной жидкостью в сочетании с подсветкой позволяет создавать ПК с уникальным и ярким дизайном.

Водоблоки на видеокарты, материнские платы и ОЗУ

С кастомными СЖО можно установить отдельный водоблок для видеокарты, который может быть выполнен как уникальная модель, совместимая с конкретной видеокартой, например, EKWB EK-Quantum Vector Aorus RTX 2080 Ti D-RGB для видеокарты GIGABYTE Aorus GeForce RTX 2080 Ti. Есть водоблоки, совместимые с серией видеокарт, такие, как EKWB EK-Quantum Vector TUF RTX 3080/3090 D-RGB, предназначенный для эталонных видеокарт на базе архитектуры NVIDIA Ampere. Или Corsair Hydro X Series XG7 RGB 20-SERIES для видеокарт NVIDIA RTX 2080 Founders Edition.

С помощью водоблоков подобного типа удается отвести тепло не только от графического чипа, но и от модулей видеопамяти и системы питания видеокарты, получив низкие температуры и невысокий уровень шума. Существуют водоблоки, разработанные для определенных моделей материнских плат, например, EKWB EK-Quantum Momentum Aorus Z490 Master D-RGB - Plexi для GIGABYTE Aorus Z490 Master. Водоблок отводит тепло сразу и от установленного процессора, и от системы питания материнской платы.

Универсальный водоблок RAIJINTEK VWB-C1 сможет охладить VRM различных материнских плат. Кастомная СЖО позволит подключить сразу несколько таких водоблоков, если нужно иметь несколько точек снятия тепла.

А такая редкая вещь, как водоблок для ОЗУ, используется оверклокерами для покорения высоких частот памяти. Alphacool D-RAM Cooler X4 Universal - Plexi Black Nickel позволяет эффективно охладить чипы DDR2, DDR3, а также DDR4.

Термоинтерфейсы

Несмотря на то, что вы решите использовать для охлаждения — воздушный кулер или СЖО, — для их нормальной работы между охлаждаемой поверхностью и теплосъемником нужно использовать термопасту. Термопаста заполнит все неровности сопрягаемых поверхностей, вытеснив из них воздух, за счет чего достигается эффективная передача тепла.

Термопасты бывают на основе металлических, кремниевых частиц или на керамической основе и отличаются вязкостью, временем эффективной работы до полного высыхания и теплопроводностью, измеряемой в Вт/мК.

Несмотря на эффективность современных термопаст, их применение ограничено местами, где чип вплотную прилегает к охлаждающей поверхности с расстоянием между ними не более 0.15 мм. При большем расстоянии применяются эластичные термопрокладки в виде силиконового, графитового или керамического листа. Частые места их применения — системы питания материнских плат и видеокарт, модули видеопамяти.

Вентиляторы охлаждения

Воздушные кулеры на процессорах и видеокартах переносят тепло от чипов в корпус ПК, и только устройство с очень низким энергопотреблением может обойтись без вентиляторов охлаждения, выкачивающих нагретый воздух из корпуса и нагнетающих холодный снаружи. В продаже имеются вентиляторы самых разных размеров: от 25х25 мм, до 200х200 мм, но самыми распространенными стали размеры 80х80 мм, 120х120 мм и 140х140.

Различается и тип подшипников, используемых в вентиляторах: скольжения, качения и гидродинамические. А также — возможность регулировки оборотов и ее тип. На радость фанатам RGB есть вентиляторы с подсветкой.

Вентиляторы нельзя рассматривать в отрыве от корпуса, в который они будут устанавливаться. Стандартом для производительных ПК стали корпуса, имеющие несколько посадочных мест под нагнетающие вентиляторы на передней и нижней панели и несколько мест под выдувающие вентиляторы — сзади и сверху.

Охлаждение для накопителей SSD, чипсетов и модулей ОЗУ

Накопители M.2 SSD греются гораздо сильнее, чем SSD формата 2.5". Их популярность дала рождение новому подвиду устройств охлаждения. Радиаторы охлаждения SSD стали обычным делом в производительных ПК. Есть и водоблоки для SSD, позволяющие достичь гораздо более низких температур.

Итоги

В продаже есть большое количество систем охлаждения. Они снизят температуру, сделают работу за компьютером комфортной и к тому же откроют путь к разгону. В зависимости от того, какую сумму вы готовы потратить и насколько позволяют ваши технические навыки, можно создать как компьютер с недорогим, но эффективным воздушным охлаждением, так и экстремальную систему с СЖО, в которой жидкостью охлаждается даже SSD-накопитель и модули ОЗУ.

Система охлаждения компьютера — набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов.

Тепло в конечном итоге может утилизироваться:

В атмосферу (радиаторные системы охлаждения):
1. Пассивное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением тепла и естественной конвекцией)
2. Активное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением (радиацией) тепла и принудительной конвекцией (обдув вентиляторами))
По способу отвода тепла от нагревающихся элементов, системы охлаждения делятся на:
1. Системы воздушного (аэрогенного) охлаждения
2. Системы жидкостного охлаждения установка
3. Системы открытого испарения
Также существуют комбинированные системы охлаждения сочетающие элементы систем различных типов:
1. Ватерчиллер
2. Системы с использованием элементов Пельтье
Содержание

Системы воздушного охлаждения

Принцип работы заключается в непосредственной передаче тепла от нагревающегося компонента на радиатор за счёт теплопроводности материала или с помощью тепловых трубок (или их разновидностей, таких как термосифон и испарительная камера). Радиатор излучает тепло в окружающее пространство тепловым излучением и передаёт тепло теплопроводностью окружающему воздуху, что вызывает естественную конвекцию окружающего воздуха. Для увеличения излучаемого радиатором тепла применяют чернение поверхности радиатора.

Поверхности нагревающегося компонента и радиатора после шлифовки имеют шероховатость около 10 мкм, а после полировки — около 5 мкм. Эти шероховатости не позволяют поверхностям плотно соприкасаться, в результате чего образуется тонкий воздушный промежуток с очень низкой теплопроводностью. Для увеличения теплопроводности промежуток заполняют теплопроводными пастами.

Наиболее распространенный тип систем охлаждения в настоящее время. Отличается высокой универсальностью - радиаторы устанавливаются на большинство компьютерных компонентов с высоким тепловыделением. Эффективность охлаждения зависит от эффективной площади рассеивания тепла радиатора, температуры и скорости проходящего через него воздушного потока. На компоненты с относительно низким тепловыделением (чипсеты, транзисторы цепей питания, модули оперативной памяти), как правило устанавливаются простейшие пассивные радиаторы. На некоторые компьютерные компоненты, в частности жёсткие диски, установить радиатор затруднительно, поэтому они охлаждаются за счёт обдува вентилятором. На центральный и графический процессоры устанавливаются преимущественно активные радиаторы (кулеры). Пассивное воздушное охлаждение центрального и графического процессоров требует применения специальных радиаторов с высокой эффективностью отвода тепла при низкой скорости проходящего воздушного потока и применяется для построения бесшумного персонального компьютера.

Системы жидкостного охлаждения

Принцип работы - передача тепла от нагревающегося компонента радиатору с помощью рабочей жидкости, которая циркулирует в системе. В качестве рабочей жидкости чаще всего используется дистиллированная вода, часто с добавками имеющими бактерицидный и/или антигальванический эффект; иногда - масло, антифриз, жидкий металл [1] , или другие специальные жидкости.

Система жидкостного охлаждения состоит из:
- Помпы — насоса для циркуляции рабочей жидкости
- Теплосъёмника (ватерблока, водоблока, головки охлаждения) — устройства, отбирающего тепло у охлаждаемого элемента и передающего его рабочей жидкости
- Радиатора для рассеивания тепла рабочей жидкости. Может быть активным или пассивным
- Резервуара с рабочей жидкостью, служащего для компенсации теплового расширения жидкости, увеличения тепловой инерции системы и повышения удобства заправки и слива рабочей жидкости
- Шлангов или труб
- (Опционально) Датчика потока жидкости
Жидкость должна обладать высокой теплопроводностью, чтобы свести к минимуму перепад температур между стенкой трубки и поверхностью испарения, а также высокой удельной теплоёмкостью, чтобы при меньшей скорости циркуляции жидкости в контуре обеспечить большую эффективность охлаждения.

Фреоновые установки

Холодильная установка, испаритель которой установлен непосредственно на охлаждаемый компонент. Такие системы позволяют получить отрицательные температуры на охлаждаемом компоненте при непрерывной работе, что необходимо для экстремального разгона процессоров.
- Необходимость теплоизоляции холодной части системы и борьбы с конденсатом (это общая проблема систем охлаждения работающих при температурах ниже температуры окружающей среды)
- Трудности охлаждения нескольких компонентов
- Повышенное электропотребление
- Сложность и дороговизна
Ватерчиллеры

Системы совмещающие системы жидкостного охлаждения и фреоновые установки. В таких системах антифриз, циркулирующий в системе жидкостного охлаждения, охлаждается с помощью фреоновой установки в специальном теплообменнике. Данные системы позволяют использовать отрицательные температуры, достижимые с помощью фреоновых установок для охлаждения нескольких компонентов (в обычных фреонках охлаждение нескольких компонентов затруднено). К недостаткам таких систем относится большая их сложность и стоимость, а также необходимость теплоизоляции всей системы жидкостного охлаждения.

Системы открытого испарения

Системы каскадного охлаждения

Две и более последовательно включенных фреоновых установок. Для получения более низких температур требуется использовать фреон с более низкой температурой кипения. В однокаскадной холодильной машине в этом случае требуется повышать рабочее давление за счет применения более мощных компрессоров. Альтернативный путь - охлаждение радиатора установки другой фреонкой (т. е. их последовательное включение), за счет чего снижается рабочее давление в системе и становится возможным применение обычных компрессоров. Каскадные системы позволяют получать гораздо более низкие температуры чем однокаскадные и, в отличие от систем открытого испарения, могут работать непрерывно. Однако, они являются и наиболее сложными в изготовлении и наладке.

Системы с элементами Пельтье

Элемент Пельтье для охлаждения компьютерных компонентов никогда не применяется самостоятельно из-за необходимости охлаждения его горячей поверхности. Как правило, элемент Пельтье устанавливается на охлаждаемый компонент, а другую его поверхность охлаждают с помощью другой системы охлаждения (обычно воздушной или жидкостной). Так как компонент может охлаждаться до температур ниже температуры окружающего воздуха, необходимо применять меры по борьбе с конденсатом. По сравнению с фреоновыми установками элементы Пельтье компактнее и не создают шум и вибрацию, но заметно менее эффективны.

Для охлаждения современных компьютеров и их компонентов придумано несколько основных типов и способов. В этой статье я рассмотрю основные виды охлаждения ПК. Давайте начинать .

Жидкостное

Принцип работы состоит в передаче тепла от нагревающегося элемента охлаждающему радиатору. Это происходит при помощи рабочей жидкости (обычно воды), которая циркулирует в системе по специальным трубкам.
- Эффективность охлаждения, лучше традиционного воздушного
- Качественные системы работают очень тихо
- Такая система может выглядеть очень красиво в прозрачном корпусе, если есть подсветка.
- Водянка будет стоить всегда дороже, чем вентиляторы
- Высокие требования к качеству сборки и установки. Необходим надежный компьютерный корпус
- Постоянный контроль за работой системы и ее обслуживание, если что-то пойдет не так и будет протечка жидкости, то вы можете лишиться дорогостоящего оборудования.
Воздушное

Можно разделить на →

Принцип работы пассивного охлаждения заключается в передаче тепла от нагревающегося элемента на радиатор. Радиатор может быть сделан из алюминия или меди, а более продвинутые модели имеют тепловые трубки, которые помогают увеличить площадь рассеивания тепла.

Радиатор полученное тепло рассеивает в окружающее пространство, тем самым отводя его от нагревающихся компонентов.

Эффективность такого пассивного охлаждения, напрямую зависит от циркуляции воздуха и его температуры.

Чем больше объема воздуха, участвует в теплообмене и чем ниже его температура, тем лучше работает пассивное охлаждение.

Субъективно, полностью пассивную воздушную систему охлаждения создать невозможно, так как для создания потоков воздуха внутри замкнутого объема, так или иначе нужны вентиляторы.
- Относительная бесшумность
- Меньше вентиляторов — выше надёжность, но надо просчитать, хватит ли возможностей вашей пассивной системы для охлаждения всех компонентов компьютера.
- Заводское пассивное охлаждение дорогое удовольствие. В основном им занимаются моддеры и энтузиасты, для которых цена не важна
- Требуется компьютерный корпус большого объема, для достаточной циркуляции воздуха и продуманную систему охлаждения всего системного блока
- В таких условиях, к разгону компьютера нужно подходить очень осторожно.
Ну а теперь подробно разберем активное воздушное охлаждение. Оно самое распространенное и недорогое. Главное подойти к его организации с умом.

В этом способе используются вентиляторы совместно с радиаторами . Обычно их называют куллерами. Вентилятор обдувает радиатор, который отводит тепло от греющего его компонента компьютерной системы. Чем больше воздушный поток проходящий через радиатор и чем он холоднее, тем эффективнее происходит охлаждение.
- Дешевле и надежнее, чем жидкостное охлаждение
- Большая гибкость в организации систем охлаждения ПК.
- Шум от большого количества работающих вентиляторов. Если брать вентиляторы большего размера, хорошего качества и с небольшой скоростью вращения, можно сильно снизить издаваемый шум системным блоком. Нужен комплексный подход
- В мощных системах, где большое энергопотребление и соответственно высокое выделение тепла, требуется грамотная организация воздушных потоков и обдуманного подхода к охлаждению каждого сильно греющегося компонента (видеокарта и процессор).
Теперь перейдем к альтернативным способам охлаждения ⇒

Фреоновые установки

Принцип работы системы охлаждения на основе фреона, несмотря на внешне сложное устройство, довольно прост. Это холодильник в компьютере.

В замкнутом контуре циркулирует газ (фреон), который забирает тепло от центрального процессора или видеокарты. Двигаясь дальше по контуру, он охлаждается в специальном радиаторе. Дальше, охлажденный фреон под давлением, поступает к охлаждаемым компонентам и процесс повторяется снова.
- Можно добиться очень низких температур, что положительно скажется на возможностях разгона.
- Сложность монтажа и обслуживания
- При неправильном подходе, может образовываться конденсат, что приведет к выходу из строя электроники
- Высокое энергопотребление и цена.
Криогенное или азотное

Жидкий азот представляет собой прозрачную жидкость, без цвета и запаха, с температурой кипения -196 градусов по Цельсию!

Криогенные системы охлаждения с жидким азотом представляют из себя металлический (чаще всего медный) стакан . Такие стаканы делают в основном для охлаждения процессора и видеокарты. Они, как и радиаторы, плотно закрепляются с охлаждаемым элементом. Далее компьютер запускается и начинает вручную наливаться в стакан/ы азот. В процессе охлаждения он постепенно испаряется, поэтому его постоянно необходимо подливать.

На охлаждении азотом, ставятся все рекорды по разгону железа.

Криогенные установки используются только для экстремального охлаждения.

Плюс у данного вида охлаждения ПК только один — этот способ лучше всего охлаждает.

Остальное — одни минусы. Цена, неудобство, сложность и т.п.

Элемент Пельтье

Термоэлектрический преобразователь (термоэлектрический охладитель), принцип действия которого базируется на возникновении разности температур при протекании электрического тока.

В принципе работы элементов Пельтье лежит контакт двух полупроводниковых материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости.

В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если нагревающуюся сторону элемента Пельтье охлаждать при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны станет ещё ниже. Разность температур может достигать 70 °C.

До азотного охлаждения, энтузиасты использовали модуль Пельтье для охлаждения процессоров при экстремальном разгоне.
- Небольшие размеры
- Отсутствие движущихся частей, газов и жидкостей
- Бесшумность.
- Более низкий КПД, чем у установок на фреоне. Это ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур.
Так же существуют различные комбинации всех перечисленных выше систем, но их практическая реализация очень сложна.

По совокупности всех положительных качеств, лучшим способом охлаждения компьютера и комплектующих, остается воздушное охлаждение.

Увлечен компьютерами и программами с 2002 года. Занимаюсь настройкой и ремонтом настольных ПК и ноутбуков.

Читайте также: