Технологии охлаждения ( на примере воздушных кулеров) .

для раздела Блоги

Коротко , но о главном .
Компьютерные компоненты становятся всё мощнее и горячее , а охлаждающие устройства ( кулеры ) всё сложнее и эффективнее . Воздушные кулеры , используемые в персональных компьютерах , эволюционировали от простых устройств , состоящих из небольшого алюминиевого радиатора и иногда вентилятора , до громоздких конструкций из меди , тепловых трубок и модулей Пельтье . Помимо систем воздушного охлаждения появляются альтернативные системы на воде и фреоне , а экстремальные оверклокеры и энтузиасты пользуются домашними самоделками на сухом льде или жидком азоте .
Производители же вынуждены постоянно совершенствовать технологии для повышения качества охлаждения , одновременно заботясь об уровне шума вентиляторов , а также размере и весе кулеров , которые становятся порой чрезмерными . Самыми популярными , активно меняющимися и отличающимися большим разнообразием можно считать воздушные кулеры , поэтому они интереснее для рассмотрения . Эта статья посвящена именно им , а точнее двум технологиям , применяемым в них для увеличения эффективности охлаждения .

Тепловые трубки .
Теплопроводные трубки ( Heatpipes ) встречаются практически в любом современном воздушном кулере . Сама трубка представляет собой полый герметичный цилиндр ( обычно из меди ) , внутри которого находится легко испаряющаяся жидкость .
Принцип действия заключается в том , что , если один конец цилиндра нагреть , жидкость превратится в пар и переместится в другой конец , где охладится ( конденсируется ) и затем в жидком состоянии вернётся обратно к нагретому участку , после чего всё повторится снова . Понятно , что для обеспечения нормальной эффективности работы системы зону конденсации надо охлаждать , для чего в воздушных кулерах совместно с трубками используются радиаторы и вентиляторы . Этот принцип применяется в трубках Гровера ( их изобретателя ) и имеет существенный недостаток : возврат жидкости к зоне нагрева происходит под действием гравитации ( силы тяжести ) , направленной вертикально вниз , поэтому зона нагрева должна обязательно находиться ниже зоны конденсации , а в горизонтальном положении система работать не будет .
Есть и другой вид трубок – трубки Гоглера . Они отличаются от первого наличием капиллярно – пористого материала ( фитиля ) , по которому жидкость возвращается в зону испарения капиллярным способом . Положение - горизонтальное или вертикальное здесь не имеет значения , вид и размеры конструкций на трубках Гоглера могут быть самыми разнообразными , что и делает их популярными . Именно они используются в современных устройствах охлаждения .

Примеры кулеров на тепловых трубках .

Titan Vanessa L-Type – кулер с применением всего одной трубки , но зато какой . Диаметр - 25 мм. , основание слегка расширено ,на трубку перпендикулярно нанизаны алюминиевые пластины , охлаждаемые 12 мм. вентилятором .


Zalman CNPS 9500 и 9700 – две похожие модели , отличающиеся размерами ( вторая побольше ) , имеют оригинальную конструкцию : 3 теплотрубки обеими концами соприкасаются с основанием и в средней части свёрнуты кольцом , на это «кольцо» по кругу надеты радиаторные пластины , а в середине вентилятор . Получилась этакая помесь кипятильника с ежом .


Ice Hammer IH-4000hp и IH-4200hp – также два похожих кулера от одного производителя , старшая модель сделана из меди , у младшей - радиатор алюминиевый . Необычность кулеров в том , что 4 десятимиллиметровые трубки не просто контактируют с общим основанием , но и сообщаются друг с другом ) .


Список можно продолжать очень долго . Как видите кулеры действительно могут иметь самые разнообразные и фантастические конструкции .

Модуль Пельтье .

Модуль Пельтье или термоэлектрический модуль ( ТЭМ ) в воздушных кулерах используется редко . Однако , судя по развитию архитектуры центральных и графических процессоров - увеличение количества ядер и транзисторов , а с ними и нагрева , может возникнуть необходимость в высокоэффективных методах охлаждения , так что потенциал у ТЭМ есть .

Эффект Пельте был открыт в 19 веке французским часовщиком Жаном Пельтье . Он заметил , что при прохождении электрического тока через цепь полупроводников разного ( n- и p- ) типа в местах контакта ( p – n , n – p переходах ) полупроводников происходит выделение и поглощение тепла , например , p – n переходы выделяют тепло , n – p – поглощают ( при смене направления тока всё происходит наоборот ) .

Модуль представляет собой пластину , собранную из простейших полупроводниковых элементов Пельтье таким образом , что все p – n переходы находятся на одной стороне пластины , а n –p - на другой ( пластина с обеих сторон покрыта изолирующим керамическим слоем ) . Получается , что одна сторона поглощает тепло , а другая это поглощённое тепло выделяет , нужно только обеспечить хорошее охлаждение « горячей » стороны и всё будет великолепно . Но не всё так гладко , есть и сложности . Модуль Пельтье является ещё и простейшим сопротивлением электрического тока и нагревается сам , он потребляет немалое количество электроэнергии , а при выходе из строя становится тепловым барьером и способствует перегреву устройства , которое должен охлаждать . На практике при снижении температуры нагревающейся стороны пластины до комнатной , температура поглощающей тепло стороны близка к нулю , это является не только достоинством , но одновременно и недостатком , так как вызывает образование губительного для электроники конденсата и необходимость искать компромисс между эффективностью и надёжностью . Эти проблемы и являются препятствием широкому распространению ТЭМ в компьютерных кулерах .

Примеры кулеров с ТЭМ .

Thermaltake SubZero 4G – первый воздушный кулер с ТЭМ , появившийся в 2004 году . Для защиты от перегрева в случае выхода модуля из строя и образования конденсата в комплекте шёл блок управления в виде PCI – карты , регулирующий работу ТЭМ . Кулер вместе с блоком управления занимал немало места и потреблял немало мощности , к тому же сильно нагревал воздух внутри системного блока .Эти недостатки в сочетании с не слишком выдающейся эффективностью не сделали его популярным даже среди энтузиастов и оверклокеров .


Titan Amanda TEC – кулер новой волны с модулем Пельтье , появившийся совсем недавно – в 2006 .ТЭМ располагается между двумя пластинами с отходящими от них трубками , таким образом охлаждаются обе стороны модуля и понижается эффективность его работы. Для чего это нужно ? Ответ прост : такая конструкция не позволяет температуре упасть слишком низко для образования конденсата и одновременно обеспечивает работоспособность кулера при выходе из строя ТЭМ . Отпала необходимость в блоке регулировки при хорошей эффективности и надёжности , но управляющая PCI – карта всё же присутствовала ( на всякий случай ) . Однако недостатки , присущие кулерам с модулем Пельтье ( необходимость хорошей вентиляции в корпусе и приличное энергопотребление модуля ) , остались ( тут уж ничего не поделаешь ) .


Заключение .
Помимо технологий и способов улучшения охлаждения , описанных здесь , существует множество других тоже интересных и оригинальных , но это уже отдельная тема .

Написано с использованием материалов с сайта 3DNews и из журналов «Железо» . Фотографии взяты с сайтов 3DNews и Overclockers.ru .









Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают