Об охладе на ПК - от способов нанесения термопасты до СЖО

Часто ли вы задумываетесь об охлаждении вашего ПК? Ведь ни для кого не секрет, что эволюция разработки процессоров привела к тому, что на смену 4-ядерным «камням» пришли 8-, 10- и 16-ядерные процессоры. В настоящее время, процессоры с частотой в 5 ГГц потребляют 200 Вт+ и выделяют равнозначное количество тепла , доставляя пользователям, которые уделяют особое внимание производительности, ряд проблем по их охлаждению и рассеиванию.

Установленная на мат плату "вода"

Среди энтузиастов есть два лагеря. Одни предпочитают охлаждать процессор с помощью так называемого воздушного кулера, другие – в том числе и геймеры – предпочитают водяное или жидкостное охлаждение. Последнее кажется более популярным решением из-за более высоких показателей эффективности.  Однако, как показывает практика, оптимальный выбор зависит исключительно от ваших потребностей. Тем не менее, вот несколько советов, которые помогут вам найти наилучшее решение.

Воздушный кулер

Принцип работы воздушного охлаждения довольно прост. Во время работы тепловые трубки кулера направляет тепло, идущие снизу, к радиатору, где оно и рассеивается. Следовательно, для воздушного кулера критически важно иметь хорошую теплопоглощающую основу, изготовляемую как правило из чистой меди, благодаря ее оптимальному поглощению тепла и теплопроводности.

Наненесение термопасты

Основание воздушного кулера обычно изготавливается из цельного куска чистой меди, но некоторые используют технологию прямого контакта тепловых трубок (HPDT), которая была довольно популярна в период с 2007 по 2012 год. Согласно заявлениям из той эпохи, площадь контакта между основанием и тепловой трубкой не была идеальной из-за ограничений производственного процесса, в связи с чем имели место быть проблемы с рассеиванием тепла. Однако, непосредственный контакт тепловой трубки с верхней крышкой процессора мог бы нивелировать эти проблемы. Данная концепция была очень популярна в то время, и многие производители выпускали продукты, следуя этой логике.

Однако через некоторое время люди стали замечать недостатки наличия прямого контакта с тепловой трубкой. Будучи спроектированной в форме вакуума, толщина трубки была ограниченной, что привело к следующим проблемам. Во-первых, тепловая трубка должна быть сплющена, чтобы покрыть всю площадь процессора. Из-за этого прочность трубки могла уменьшиться и через долгое время могла деформироваться, что в свою очередь могло привести к ослаблению контакта между процессором и радиатором и тем самым снизить эффективность отвода тепла. Во-вторых, площади поверхности процессоров могут отличаться друг от друга, как, собственно, и расположение самого кристалла CPU. Некоторые процессоры с большой площадью поверхности могут быть полностью закрыты основанием, но тепловая трубка кулера может не касаться источника нагрева более мелких ЦП. Стоит, однако, отметить, что кулеры с основаниями из чистой меди такой проблемы не имеют, поэтому большинство современных воздушных систем охлаждения среднего и высокого класса имеют основания медное основание, в добавок с никелированным покрытием.

После завершения процесса поглощения тепла в основании, тепловая энергия передается на ребра радиатора через тепловую трубку. На эффективность теплопроводности здесь влияет множество вещей, таких как способ организации контакта между радиатором и тепловой трубкой: простой охват, окольцевание, пайка. В целом, оптимальным вариантом здесь считается пайка оплавлением, но тут очень много зависит от качества реализации.

Теперь о том, что касается тепловых трубок. Их количество и толщина являются чуть ли не базовыми стандартами измерения теплопроводности. Как правило, кулеры среднего уровня оснащены шестью тепловыми трубками, а высокопроизводительные кулеры — семью или восьми. Соответственно, чем больше тепловых трубок, тем лучше показатели распределения тепла. На это также влияет уровень изгиба и размещения самой трубки.

Ну и наконец, финальным этапом охлаждения является рассеивание тепла с помощью вентилятора, расположенного непосредственно на радиаторе. Производительность вентилятора зависит от конструкции и скорости вращения его лопастей. Для некоторых фанатов важным параметром здесь является низкий уровень шума. Для них не так важны такие параметры, как скорость вращения лопастей вентилятора и сила исходящего воздушного потока. Другие пользователи наоборот делают акцент на воздушном потоке, подчеркивая, что весь радиатор можно продуть спереди, а сзади при необходимости добавить вторую вертушку. Вентилятор помогает отводить тепло от ребер радиатора, тем самым эффективно снижая температуру процессора.

Стоит, однако, учитывать, что системы воздушного охлаждения могут быть эффективными лишь тогда, когда площадь рассеивания тепла является большой. Вот почему многие кулеры среднего и высокого ценового сегмента имеют однобашенную конструкцию, рассчитанную на установку 140 мм вентилятора или же конструкцию двойной башни. И похоже, что развитие систем воздушного охлаждения достигло своего пика. Основная причина кроется в том, что площадь радиатора ограничена шириной корпуса ПК, размерами радиатора подсистемы питания VRM материнской платы, высотой модулей памяти и размером видеокарты. По этой причине, в будущем производители будут стремиться найти решение, которое позволит увеличить производительность в условиях ограниченного пространства.  

Системы Жидкостного Охлаждения (СЖО) функционируют с использованием жидкого хладагента. Принцип работы жидкостного охлаждения мало чем отличается от воздушного. Главная задача СЖО - отвести тепло от процессора и затем рассеять, прогнав его через помпу в радиатор. 

СЖО MEG CORELIQUID S

Что касается роли хладагента, то он выполняет функции теплоносителя, переводя тепло от процессора к радиатору через соединительные трубки: сам радиатор охлаждается с помощью вентиляторов. Главным же преимуществом СЖО является большая теплоемкость хладагента. Из-за этого, а также благодаря большей площади рассеивания тепла СЖО считаются более эффективными, чем обычные воздушные кулеры.

В целом, теплопроводность хладагента примерно в 4 раза выше, чем у воздуха. Ранее мы упоминали проблему, связанную с площадью рассеивания тепла у воздушных кулеров. Смотрите сами: системы жидкостного охлаждения могут быть оснащены радиаторами размером 240 мм, 280 мм и 360 мм, так как СЖО не ограничены теми рамками и пространством, которые есть у воздушных кулеров. Конечно, если оснастить «водянку» 120-мм радиатором, ее производительность не будет столь же хороша, как производительность воздушного кулера среднего звена.

Современные системы охлаждения синхронизируют подстветку с другими компонентами

Как уже было отмечено, воздушные и жидкостные системы охлаждения имеют свои плюсы и минусы. Сильной стороной воздушного кулера является его долговечность. Его можно использовать в течение длительного периода времени. Однако недостатки у воздушного кулера тоже имеются.  Например, он занимает большое пространство, потенциально блокируя оперативную память, и видеокарту, и M.2 слоты. Эффективность рассеивания тепла у кулера не столь хороша, как у СЖО. Хм, тогда Вы можете задаться вопросом, что лучше, обычная готовая «водянка» или кастомная «вода»?  Ответ здесь довольно простой; одна может похвастаться удобством установки, вторая – повышенной эффективностью благодаря увеличенному объему хладагента. Выбирать Вам! Подробнее об этом мы поговорим чуть ниже.  

По итогу мы имеем следующее: главная задача СЖО - отвести тепло от процессора с помощью помпы по трубкам в радиатор и рассеять его с помощью вентиляторов. Хладагент здесь играет роль теплоносителя, который благодаря своей высокой теплоемкости обеспечивает эффективное рассеивание тепла. Все это касается как готовых AIO «водянок», так и кастомных систем охлаждения, единственное принципиальное различие между ними кроется в архитектуре.

Тепловые трубки – это панацея?

Мнение о том, что СЖО полностью вытеснят с рынка воздушные кулеры, обсуждается уже много лет. С течением времени воздушным кулерам становилось труднее справляться с мощностями процессоров. Ранее стратегия производителей кулеров заключалась в использовании радиатора из чистой меди. Ведь не секрет, что теплопроводность меди намного лучше, чем у алюминия, поэтому в свое время «мейнстримом» считался радиатор из чистой меди + большой вентилятор.

Однако с усовершенствованием технологии тепловых трубок производительность кулеров значительно улучшилась. Принцип работы тепловых трубок заключается в том, что жидкий теплоноситель (специальная жидкость) испаряется на одном конце и затем конденсируется на другом. После охлаждения он снова переходит в жидкую форму и течет обратно к нагревательному концу, повторяя цикл, создавая непрерывный процесс испарения и конденсации жидкого вещества. Эффективность тепловой трубки настолько высока, что большинство лучших радиаторов на рынке используют тепловую трубку, а эффективность рассеивания тепла зависит в том числе (но не обязательно) и от количества тепловых трубок.

В эпоху 4-ядерных процессоров рабочая частота, как правило, ниже 3 ГГц, а разгон не очень высок, энергопотребление и тепловыделение не достигают запредельных значений. Воздушные кулеры с технологией тепловых трубок прекрасно справляются с мощностями подобных процессоров. Следовательно, массовый рынок еще не ощутил в полной мере преимуществ систем жидкостного охлаждения. Однако в последние годы, когда требования к производительности, ядрам ЦП и частоте ЦП выросли, СЖО становятся все более популярными.

Кастомное СЖО

Набор для сборки кастомной "водянки"

Поговорив о развитии рынка и эволюции воздушных и жидкостных кулерах, давайте вернемся к теме AIO и кастомных решений. Как следует из названия, кастомное СЖО состоит из отдельных и независимых частей, поэтому пользователям необходимо собирать их самостоятельно. Наиболее важными компонентами являются водоблок, резервуар, помпа (насос), радиатор, вентиляторы, фитинги, трубки и конечно же хладагент. Обратите внимание, что иногда резервуар и помпа объединены. Все компоненты жидкостных охладителей с открытым контуром различных брендов упакованы вместе для удобства установки и использования. Конечно, некоторые пользователи могут сами выбирать комплектующие и собирать их самостоятельно. Помимо резервуара, насоса, водоблока и радиатора, им также необходимо будет купить вентили, соединительные блоки, датчики водяного потока, термометр и т.д.

После сборки этих компонентов им потребуется крепление для водопроводных трубок и ряд других аксессуаров, которые помогут предотвратить падение и протечку. Перед использованием в систему жидкостного охлаждения следует залить жидкий хладагент. Затем следует провести ряд рабочих тестов, чтобы убедиться в исправности системы и отсутствии протечек. Ведь в случае их наличия, ка, материнская плата, видеокарта и даже накопители M.2 подвергнутся серьезному риску. 

Типы трубок: гибкие и жесткие

Пример сборки с кастомной СЖО

Кастомные системы охлаждения имеют два типа трубок: гибкие и жесткие. Гибкая трубка обычно изготавливается из ПВХ, полиуретана и других материалов. Преимущество ПВХ в том, что он более гибкий и лучше гнется. Жесткие трубки обычно изготавливаются из пластика (PETG), акрила и других материалов. Для жестких трубок необходимо заранее спланировать разводку и приобрести инструменты для загиба трубок. Жесткая трубка выглядит лучше и может сочетаться с различными периферийными устройствами, такими как датчики воды и резервуары для воды. Однако их установку лучше доверить профессионалу. Мягкие трубки установить гораздо легче, поэтому тут можно справиться самостоятельно.

 AIO-РЕШЕНИЯ

Теперь давайте поговорим о жидкостном охлаждении в формате «все-в-одном». Примерно в 2011 году на рынке начали появляться жидкостные кулеры «AIO» первого поколения. Модульная конструкция водоблока, а также радиатора упрощает процесс монтажа. Спустя более десяти лет разработки современные модели СЖО формата «AIO» стали очень зрелым продуктом, а решение со встроенным водяным насосом, стало доминирующим на рынке. Пользователям остается лишь установить вентилятор на радиатор, а затем установить «водянку» в корпус. Самым большим преимуществом СЖО AIO является то, что его установка не требует особых усилий и не занимает много времени. 

 У данного типа СЖО есть две общие конструкции водяных насосов. Один, как у MAG CORELIQUID C360/P360, с помпой водяного охлаждения, встроенной в радиатор.  При данной конструкции пространство и производительность будут затронуты в большей или меньшей степени, но такая конструкция может снизить уровень вибраций, а также уменьшить вероятность утечки жидкости и сделать водоблок тоньше.

Другое решение предполагает, что водяной насос встроен непосредственно в водяной блок. Ярким примером здесь служат «водянки» от Asetek. И так как помпа в таких водянках находится в специально выделенном блоке, то ее производительность и эффективность выше.

Кроме того, чтобы современные СЖО могут также похвастаться наличием ЖК-экранов и ARBG подсветки, что дает пользователю собрать ПК на любой вкус.

Примером подобной «водянки» является MEG CORELIQUID S360 от MSI. Ее водоблок оборудован 2,4-дюймовым IPS-дисплеем, который можно использовать для отображения полезной информации – частота процессора, температура и GIF. Кроме того, водоблок оснащен дополнительным 6-сантиметровым вентилятором, который способен гарантировать эффективное охлаждение зоны VRM материнской платы.

Резюме — производительность или удобство

материнская плата для кастомного охлаждения

Преимущество жидкостного охлаждения с кастомным контуром заключается в наличие большего количества хладагента, что в теории приводит к лучшему охлаждению. С помощью мощной помпы тепло можно быстро отвести от процессора, а некоторые водоблоки можно даже кастомизировать. Так, на материнскую плату MPG Z690 CARBON EK X можно установить довольно-таки большой водоблок, который будет занимать существенное пространство. Однако игра стоит свеч, ведь большой размер в данном случае приводит к увеличенному объему хладагента, что в свою очередь приводит к более эффективному охлаждению   Обычные водянки таким преимуществом похвастаться не могут, ведь они банально меньше по размеру, а значит имеют более низкую производительность и объём хладагента. 

Но свои «фишки» есть и у жидкостного охлаждения формата AIO, главной из которых является удобство. Установка займет минимум времени. В лучшем случае необходимо будет подключить несколько вентиляторов и кабели ARGB. Хотя производительность не сравнима с производительностью кастомной «водянки», она все же более чем достаточна, чем у большинства воздушных кулеров.