Аппаратные средства охлаждения

2009-09-15 21:32 359 Нравится

Для обеспечения надежной и устойчивой работы современных, высокопроизводительных элементов и подсистем компьютера в штатных и особенно в форсированных режимах необходимо обеспечить их эффективное охлаждение.

Современные высокопроизводительные элементы и узлы компьютера характеризуются значительным тепловыделением, что требует адекватных средств, обеспечивающих рекомендуемые разработчиками температурные режимы работы комплектующих. Выбор аппаратных средств поддержки необходимых температурных режимов целесообразно начинать с корпуса компьютера. Для архитектуры современных компьютеров наиболее оптимальными являются корпуса стандарта ATX. При этом, учитывая высокое тепловыделение элементов, эксплуатируемых в форсированных режимах, целесообразно ориентироваться на корпуса типа mini ATX или даже более объемные midi ATX, обеспечивающие лучший температурный режим для комплектующих всей системы.

Полезно снабдить выбранный корпус компьютера дополнительными вентиляторами, которые обеспечивают снижение температуры воздуха внутри используемого корпуса. Это повышает эффективность работы локальных средств охлаждения электронных компонентов компьютера. К таким локальным средствам относятся радиаторы и охлаждающие вентиляторы, устанавливаемые, например, на центральный процессор, чипсет, микросхемы видеоадаптера.

Начиная с процессоров 486DX2/66 радиаторы (heatsinks) стали неотъемлемым атрибутом данных элементов. Связано это с тем, что вместе с ростом вычислительной мощности процессоров, как правило, растет их тепловыделение. В соответствии с этим приходится увеличивать размер и эффективную площадь радиатора. Но, несмотря на все усилия, связанные с улучшением технологии полупроводникового производства и совершенствованием архитектуры микросхем, тепловыделение высокопроизводительных элементов увеличивается быстрыми темпами. Поэтому уже с процессоров Pentium дополнительно к традиционным радиаторам стали монтировать специальные охлаждающие вентиляторы. Такие средства часто называют кулерами (от английского cooler — устройство охлаждения).

В дальнейшем тенденция использования кулеров, обеспечивающих поддержание необходимого температурного режима эксплуатации высокопроизводительных элементов, охватила и видеоадаптеры, основу которых составляют видеочипсеты. Необходимо отметить, что по внутренней сложности новейшие видеочипсеты мало уступает современным процессорам. Созданные по сходным технологиям, они, как и процессоры, также требуют интенсивного охлаждения, без которого, как правило, невозможна их эксплуатация.

Необходимо отметить, что в дополнение к указанным средствам для улучшения теплового контакта корпуса охлаждаемого элемента с прикрепленным к нему радиатором целесообразно использовать специальные термопасты, выпускаемые как отечественной промышленностью (например, КПТ-8), так и зарубежной (например, Arctic Silver). В качестве альтернативы или дополнения к термопастам могут быть использованы соответствующие термопленки. Данные средства - термопасты и термопленки исключают воздушный зазор между корпусом охлаждаемого элемента и его радиатором. Это способствует лучшей передаче тепла от защищаемого элемента к радиатору и соответственно более эффективному охлаждению данного элемента.

Итак, использование радиаторов обеспечивает лучший температурный режим эксплуатации электронных компонентов. Радиаторы увеличивают теплообмен охлаждаемых элементов, например, процессора, видеочипсета и т. п. с окружающей средой. Осуществляется это за счет значительного увеличения площади охлаждаемой поверхности по сравнению с площадью корпуса электронного элемента. Чем больше площадь радиатора, тем интенсивнее рассеивается через него тепло охлаждаемого элемента в окружающем пространстве. Существуют различные технологии изготовления радиаторов, влияющие на его качество. Однако следует отметить, что качественные изделия, как правило, являются не только эффективными, но соответственно и сравнительно дорогими элементами. Но, как правило, именно такие элементы являются наиболее оптимальными компонентами систем охлаждения.

Радиаторы обычно изготавливаются из алюминия — дешевого материала, хорошо проводящего тепло. Медь, конечно, - лучше, но этот материал существенно дороже. Кроме того, удельный вес меди значительно выше, что приводит к увеличению веса радиатора и осложняет проблему его крепления. Из физики известно, что тела темных цветов излучают тепло лучше светлых. Именно поэтому при выборе радиатора предпочтение следует отдавать радиаторам черного цвета, хотя для придания своим изделиям более выигрышного вида производители используют цвета золота и серебра. Но именно черный цвет является оптимальным. Однако необходимо обратить внимание на то, что черный цвет достигается в результате применения специальных технологий, связанных с протравливанием в химических реактивах, напылением специальных веществ и т. п. И, конечно, должного результата невозможно достичь с помощью обычной черной краски, которая является скорее тепловым изолятором, чем проводником, хотя встречается и такое покрытие. Конечно, это касается низкокачественных изделий, как правило, от неизвестных производителей.

Качественными характеристиками радиаторов являются коэффициент теплопроводности (thermal conductivity) и коэффициент термосопротивления (thermal resistance). Термосопротивление — это величина, обратная теплопроводности, в значительной степени зависит от материала, из которого изготовлен радиатор. Для этого параметра используется размерность *С/Вт. Необходимо отметить, что на величину данного параметра влияет не только материал радиатора, но и его размеры, форма и т. д., а также технология и качество изготовления радиатора. Термосопротивление показывает величину, на которую повысится температура радиатора относительно температуры окружающей среды при рассеивании охлаждаемым элементом, например, процессором мощности 1 Вт. Например, при термосопротивлении в 2 *С /Вт и рассеиваемой процессором мощности в 15 Вт температура повысится на 30 *С . Значения этого параметра обычно находятся в пределах от 0,3 до 2 *С /Вт. Кстати, большую роль играет ни столько размер, сколько конструкция радиатора. Поэтому большие размеры радиатора совсем не означают, что он лучше того, который меньше.

Лучшими охлаждающими свойствами обладает конструкция, состоящая из радиатора и вентилятора. Вентилятор (fan) обычно устанавливается поверх радиатора, имеющего тепловой контакт с охлаждаемым объектом. Вентилятор предназначен для отвода теплого воздуха от радиатора и одновременной подачи в него более холодного потока воздуха. Существует несколько типов вентиляторов, которые отличаются типом используемых подшипников: подшипников скольжения (sleeve bearings) и/или подшипников качения (ball bearings). При этом лучше, если подшипники, используемые в конструкции кулера, будут подшипниками качения. Это связано с тем, что подшипники скольжения, как правило, менее надежны и обычно обладают более высоким уровнем шумов. Вентиляторы на основе подшипников качения работают в среднем в два раза дольше их аналогов на подшипниках скольжения. Часто используются оба типа. Лучше, если используются только подшипники качения - double ball bearing cooler. В этом случае срок эксплуатации вентилятора возрастает, как минимум, в полтора раза, по сравнению с вариантом, предусматривающим одновременное использование обоих типов подшипников.

Срок эксплуатации вентиляторов составляет обычно 2-3 года. Однако следует периодически, как правило, не реже одного раза в год, очищать охлаждающий вентилятор от скопившейся пыли. Со временем пыль, оседая на лопастях вентилятора, может не только существенно ухудшить параметры устройства охлаждения, но и послужить причиной остановки вентилятора, результатом чего может быть выход из строя охлаждаемого элемента, например, процессора, видеочипа и т. п. Необходимо отметить, что для предотвращения перегрева процессора от остановки охлаждающего вентилятора, в конструкции самого процессора, материнской платы, BIOS, системного программного обеспечения современных компьютеров предусмотрена целая система аппаратно-программных средств предупреждения и защиты. Такая система имеет в своем составе разнообразные датчики, осуществляющие контроль за температурой и напряжениями питания. О существовании данных средств следует убедиться на этапе анализа и выбора комплектующих компьютера до их приобретения.

Существуют несколько основных параметров, характеризующих производительность вентилятора. Данные параметры обозначаются как CFM, LFPM и RPM.

Параметр CFM (cubic feet per minute) характеризует скорость подачи воздуха, т. е. показывает сколько кубических футов воздуха выдувает вентилятор за одну минуту. Типичные значения этого параметра для современных вентиляторов составляют 10-15.

Параметр LFPM (linear feet per minute) характеризует линейную скорость потока воздуха в футах в минуту. Типичные значения — 500-800. Умножив величину LFPM на площадь потока воздуха, создаваемого вентилятором, можно получить значение параметра CFM.

Параметр RPM (rotations per minute) показывает скорость вращения вентилятора в оборотах в минуту. Типичные значения этого параметра — 4000-6000 об/мин.

Чем больше каждый из описанных параметров CFM, LFPM и RPM, тем выше производительность вентилятора, тем он лучше как элемент системы охлаждения.

Размеры вентиляторов для современных процессоров составляют обычно 80x80x10 мм.

Уровень шумов, измеряемый в децибелах (дБ), характеризует эксплуатационные качества вентилятора. Высокий уровень шумов, как известно, плохо влияет на нервную систему пользователя, раздражает и утомляет. Хорошими являются вентиляторы с уровнем шумов порядка 20-25 дБ (меньше — лучше, больше — хуже). Нередко повышенный уровень шумов вызван вибрациями его конструкции. Поэтому еще один из признаков качественного вентилятора - это отсутствие значительных вибраций. Если от работающего в руке вентилятора ощущаются какие-либо вибрации, то этот вентилятор не очень высокого качества и лучше обратить свое внимание на другой.

Авторы: Рудометов Е., Рудометов В.

Комментарии (0)

Добавить смайл! Осталось 3000 символов
Создать блог

Опрос

Борется ли новая власть в коррупцией?

Реклама