Сравнение систем охлаждения

Компонент компьютерной системы, для которого предназначена система охлаждения.

В наше время наибольшее распространение получили две разновидности СО — для процессора и для корпуса. Выпускаются и другие решения — для видеокарт, оперативной памяти, жестких дисков M.2 SSD и т. п.; однако в большинстве случае подобные компоненты компьютера либо очень редко требуют специальных систем охлаждения (характерный пример — жесткие диски), либо оснащаются ими изначально (видеокарты).

СО для процессоров чаще всего имеют формат активного кулера либо системы водяного охлаждения (см. «Тип»). При этом и в том, и в другом случае в конструкции обычно предусматривается подложка — контактная пластина, прилегающая непосредственно к процессору. Тепло от подложки передается к блоку охлаждения при помощи тепловых трубок (в кулерах) или контура с циркулирующим теплоносителем (в жидкостных системах). Для процессоров выпускаются также радиаторы — они рассчитаны в основном на маломощные CPU с низким тепловыделением; при установке такого компонента нужно уделять особое внимание качеству охлаждения корпуса.

В свою очередь, СО для корпусов делаются исключительно в виде вентиляторов, так как их задача — не охлаждать строго определенный компонент, а удалять горячий воздух из всего объема системного блока.

— Вентилятор. Классический вентилятор — моторчик с лопастями, обеспечивающий поток воздуха; также сюда входят комплекты из нескольких вентиляторов. В любом случае не стоит путать такие приспособления с кулерами (см. ниже) — вентиляторы не имеют радиаторов. Практически все решения этого типа предназначены для корпусов (см. «Назначение»), лишь единичные модели рассчитаны на «обдув» жестких дисков или чипсетов.

— Реверсивный вентилятор. Разновидность вентиляторов (см. выше), у которых крыльчатка вывернута в обратную сторону. Сделано это для того, что при размещении сзади корпуса «системника» или в его верхней части можно было придать сборке эстетичный внешний вид — реверсивный вентилятор будет установлен лицевой стороной для вдува воздуха. Применяются такие решения в основном для боковых стенок корпусов типа «аквариум».

— Радиатор. Конструкция из теплопроводящего материала, имеющая специальную ребристую форму. Такая форма обеспечивает большую площадь соприкосновения с воздухом, как следствие — хорошую теплоотдачу. Радиаторы не потребляют энергии и работают абсолютно бесшумно, однако не отличаются эффективностью. Поэтому в чистом виде они встречаются крайне редко, а предназначаются такие модели либо для маломощных компонентов ПК с низким тепловыделением (энергоэффективные процессоры, жесткие диски и т.п.), либо для сборки активного кулера (см. ниже) из отдельн...о купленных вентилятора и радиатора (этот вариант встречается среди решений под видеокарты).

— Активный кулер. Приспособление в виде радиатора с установленным на нем вентилятором; при этом во многих моделях радиатор не контактирует с охлаждаемым компонентом напрямую, а соединяется с ним при помощи тепловых трубок, при этом выдув воздуха осуществяется вбок (так называемая башенная компоновка, особенно популярная в системах для CPU; подробнее см. «Выдув воздушного потока»). В любом случае подобные конструкции, с одной стороны, сравнительно просты и недороги, с другой — довольно эффективны, благодаря чему они являются чрезвычайно популярным типом СО. В частности, именно в данном формате выпускается большинство решений для процессоров (в т.ч. башенные и боксовые), а в целом кулеры могут применяться практически для любого компонента системы, за исключением корпуса.

— Водяное охлаждение. Системы водяного охлаждения состоят из трех основных частей: ватерблока, непосредственно контактирующего с охлаждаемым компонентом (обычно процессором), внешнего охладителя, а также помпы (отдельной или встроенной в охладитель). Эти компоненты соединяются шлангами, по которым циркулирует вода (или другой аналогичный теплоноситель) — она и обеспечивает перенес тепла. А охлаждающий блок обычно представляет собой кулер — систему из вентиляторов и радиаторов, которая рассеивает тепловую энергию в окружающем воздухе. Водяные системы заметно эффективнее активных кулеров (см. выше), они подходят даже для очень мощных и «горячих» CPU, с которым традиционные кулеры справляются с трудом. С другой стороны, данный тип охлаждения довольно громоздок и сложен в монтаже, да и обходится недешево.

— Комплект СЖО. Комплект для самостоятельной сборки системы жидкостного (водяного) охлаждения. В данном случае подразумевается, что вся система поставляется в виде набора деталей, из которого пользователь должен сам собрать готовую СЖО. Ее установка получается более сложной, нежели традиционных водяных систем. Поэтому комплектов СЖО выпускается немного, а рассчитаны они в основном на энтузиастов, которые любят экспериментировать с оформлением и конструкцией своих ПК.

— Backplate. Цельная металлическая пластина, используемая в качестве крепежного элемента системы охлаждения. Служит для предотвращения перегиба материнской платы или видеокарты при развертывании системы отвода тепла, а также обеспечивает пассивное охлаждение задней стороны тех модулей, с которыми соседствует.

— Водоблок VRM. Водоблок, обеспечивающий эффективное охлаждение элементов подсистемы питания центрального процессора VRM (Voltage Regulator Module).

— Водоблок CPU. Теплообменник из меди или никеля, предназначенный для отвода тепла от CPU через охлаждающую жидкость. Используется в системах водяного охлаждения компьютеров. Чаще всего процессорные водоблоки снабжаются креплением под определенные процессорные платформы.

— Водоблок GPU. Блоки жидкостного охлаждения для максимально эффективного отвода тепла от видеокарты. Выпускаются подобные решения под конкретную группу видеокарт на одном графическом процессоре. Состоят водоблоки GPU из двух основных частей: верхней, где расположены теплосъемник из медного сплава, пластиковая накладка с жидкостными каналами и кожух для придания конструкции жёсткости, а также металлической пластины в нижней части блока на обратную сторону печатной платы.

— Набор креплений. Набор креплений для монтажа охлаждающих систем на элементах материнской платы компьютера. Выпускаются под конкретные версии сокета.

Количество вентиляторов в конструкции системы охлаждения. Большее количество вентиляторов обеспечивает более высокую эффективность (при прочих равных); с другой стороны, габариты и шум, производимый при работе, также возрастают соответственно. Кроме того, отметим, что при прочих равных меньшее количество крупных вентиляторов считается более продвинутым вариантом, чем большое количество маленьких; подробнее см. «Диаметр вентилятора».

Диаметр вентилятора (вентиляторов), используемых в системе охлаждения.

В целом более крупные вентиляторы считаются более продвинутыми, чем небольшие: они позволяют создать мощный поток воздуха при сравнительно невысоких оборотах и небольшом уровне шума. С другой стороны, крупный диаметр означает большие габариты, вес и цену. Что касается конкретных цифр, то модели на 40 мм и 60 мм считаются миниатюрными, 80 мм и 92 мм — средними, 120 мм и 135/140 мм — крупными, а в самых мощных корпусных системах встречаются даже вентиляторы на 200 мм.

Этот параметр необходимо рассматривать в контексте того, впишется ли вентилятор в корпус компьютера. Стандартные корпусные вентиляторы выпускаются в размере порядка 25 мм в толщину. Низкопрофильные кулеры толщиной порядка 15 мм предназначены для малогабаритных корпусов, где крайне важна экономия пространства. Вентиляторы большой толщины (30-40 мм) могут похвастать высокой эффективностью охлаждения благодаря увеличенным размерам крыльчатки. Однако они шумнее стандартных моделей на тех же оборотах и не всегда нормально вписываются в корпус, порой задевая другие комплектующие.

Тип подшипника, используемого в вентиляторе (вентиляторах) системы охлаждения.

Подшипник — это деталь между вращающейся осью вентилятора и неподвижным основанием, которая поддерживает ось и снижает трение. В современных вентиляторах встречаются такие типы подшипников:

— Скольжения. Действие таких подшипников основано на прямом контакте между двумя сплошными поверхностями, тщательно отполированными для снижения трения. Подобные приспособления просты, надежны и долговечны, однако эффективность их достаточно невысока — качение, а тем более гидродинамический и магнитный принцип работы (см. ниже) обеспечивают значительно меньшее трение.

— Качения. Также называются «шарикоподшипниками», так как «посредниками» между осью вращения и неподвижным основанием являются шарики (реже — цилиндрические ролики), закрепленные в специальном кольце. При вращении оси такие шарики катятся между ней и основанием, за счет чего сила трения получается очень невысокой — заметно ниже, чем в подшипниках скольжения. С другой стороны, конструкция получается более дорогой и сложной, а по надежности она несколько уступает как тем же подшипникам скольжения, так и более продвинутым гидродинамическим приспособлениям (см. ниже). Поэтому, хотя подшипники качения в наше время достаточно широко распространены, однако в целом они встречаются заметно реже упомянутых разновидностей.

— Гидродинамический. Подшипники этого типа заполнены специальной жидкостью; при вращении она создаёт прослойку, по которой скользит подвижная часть подшипника. Таким образом удаётся избежать непосредственного контакта между твёрдыми поверхностями и значительно снизить трение по сравнению с предыдущими типами. Также такие подшипники тихо работают и весьма надёжны. Из их недостатков можно отметить сравнительно высокую стоимость, однако на практике этот момент нередко оказывается незаметным на фоне цены всей системы. Поэтому данный вариант в наше время чрезвычайно популярен, его можно встретить в системах охлаждения всех уровней — от бюджетных до продвинутых.

— Магнитное центрирование. Подшипники, основанные на принципе магнитной левитации: вращающаяся ось «подвешена» в магнитном поле. Таким образом удаётся (как и в гидродинамических) избежать контакта между твёрдыми поверхностями и ещё больше снизить трение. Считаются наиболее продвинутым типом подшипников, надёжны и бесшумны, однако стоят дорого.

Наибольшие обороты, на которых способен работать вентилятор системы охлаждения; для моделей без регулятора оборотов (см. ниже) в данном пункте указывается штатная скорость вращения. В самых «медленных» современных вентиляторах максимальная скорость не превышает 1000 об/мин, в самых «быстрых» может составлять до 2500 об/мин и даже более .

Отметим, что данный параметр плотно связан с диаметром вентилятора (см. выше): чем меньше диаметр, тем выше должны быть обороты для достижения нужных значений воздушного потока. При этом скорость вращения напрямую влияет на уровень шума и вибраций. Поэтому считается, что нужный объем воздуха лучше всего обеспечивать крупными и сравнительно «медленными» вентиляторами; а «быстрые» небольшие модели имеет смысл применять там, где компактность имеет решающее значение. Если же сравнивать по скорости модели одинакового размера, то более высокие обороты положительно сказываются на производительности, однако повышают не только уровень шума, но также цену и энергопотребление.

— Авто (PWM). Тип автоматического регулятора, применяемый в системах охлаждения для процессоров. Принцип такой регулировки заключается в том, что автоматика отслеживает текущую нагрузку на CPU и подстраивает под нее режим работы вентилятора. Таким образом, система охлаждения работает «на опережение»: она фактически предотвращает повышение температуры, а не устраняет его (в отличие от описанного ниже терморегулятора). Недостатки подобной автоматики — высокая стоимость и дополнительные требования к совместимости: функция PWM должна поддерживаться материнской платой, а энергия на вентилятор должна подаваться через разъем 4-pin (см. «Питание»).

— Ручной. Ручной регулятор, позволяющий выставить скорость вращения по желанию пользователя. Главными его достоинствами являются как возможность произвольной подстройки, так и надёжность: автоматика не всегда реагирует оптимально, и в производительных системах пользователю иногда лучше брать управление в свои руки. С другой стороны, ручное управление дороже, а также сложнее в применении — оно требует от пользователя повышенного внимания к состоянию системы, а при невнимательном отношении значительно повышается вероятность перегрева.

— Ручной/авто. Сочетание вышеописанных двух систем: основная регулировка осуществляется за счёт PWM, а ручной регулятор служит для ограничения максимальной скорости вращения. Достаточно удобный и продвинутый вариант, расширяющий во...зможности авторегулировки и при этом не требующий постоянного контроля температуры, как при чисто ручной настройке. Правда, и обходится такой функционал недёшево.

— Переходник (резистор). В этом случае регулировка оборотов производится за счёт снижения напряжения, подаваемого на вентилятор. Для этого он подключается к блоку питания через переходник-резистор. Это своеобразная альтернатива ручной регулировке: переходники стоят недорого. С другой стороны, они гораздо менее удобны: единственный способ изменить скорость вращения при такой регулировке — собственно поменять переходник, а для этого приходится отключать систему и лезть в корпус.

— Терморегулятор. Автоматическая регулировка оборотов по данным с датчика, измеряющего температуру охлаждаемого компонента: при повышении температуры интенсивность работы также повышается, и наоборот. Такие системы проще описанных выше PWM, к тому же могут применяться практически для любых компонентов системы, не только для процессора. С другой стороны, они имеют бОльшую инерцию и время реакции: если PWM предотвращает нагрев заранее, то терморегулятор срабатывает от уже случившегося повышения температуры.

Максимальный воздушный поток, который может создать вентилятор системы охлаждения; измеряется в CFM — кубических футах в минуту.

Чем выше число CFM — тем эффективнее вентилятор. С другой стороны, высокая производительность требует либо большого диаметра (что сказывается на габаритах и стоимости), либо высокой скорости (а она повышает уровень шума и вибраций). Поэтому при выборе имеет смысл не гнаться за максимальным воздушным потоком, а воспользоваться специальными формулами, позволяющими рассчитать необходимое число CFM в зависимости от типа и мощности охлаждаемого компонента и других параметров. Такие формулы можно найти в специальных источниках. Что же касается конкретных чисел, то в наиболее скромных системах производительность не превышает 30 CFM, а в наиболее мощных может составлять свыше 80 CFM.

Также стоит учитывать, что фактическое значение воздушного потока на наибольших оборотах обычно ниже заявленного максимального; подробнее см. «Статическое давление».