Порівняння систем охолодження

Компонент комп'ютерної системи, для якого призначена система охолодження.

У наш час найбільшого поширення набули два різновиди СО — для процесора і для корпусу. Випускаються і інші рішення – для відеокарт, оперативної пам'яті, жорстких дисків M.2 SSD тощо; однак в більшості ситуацій подібні компоненти комп'ютера або дуже рідко потребують спеціальних систем охолодження (характерний приклад — жорсткі диски), або оснащуються ними від початку (відеокарти).

СО для процесорів найчастіше мають формат активного кулера або системи водяного охолодження (див. «Тип»). При цьому і в тому, і в іншому разі в конструкції зазвичай передбачається підкладка — контактна пластина, яка прилягає безпосередньо до процесора. Тепло від підкладки передається до блоку охолодження за допомогою теплових трубок (в кулерах) або контуру з циркулюючим теплоносієм (в рідинних системах). Для процесорів випускаються також радіатори – вони розраховані в основному на малопотужні CPU з низьким тепловиділенням; при встановленні такого компонента потрібно приділяти особливу увагу якості охолодження корпусу.

Зі свого боку, СО для корпусів робляться виключно у вигляді вентиляторів, оскільки їх задача — не охолоджувати строго певний компонент, а видаляти гаряче повітря з усього об'єму системного блоку.

— Вентилятор. Класичний вентилятор-моторчик з лопатями, що забезпечує потік повітря; також сюди входять комплекти з декількох вентиляторів. У будь-якому разі не варто плутати такі пристосування з кулерами (див. нижче) – вентилятори не мають радіаторів. Практично всі рішення цього типу призначені для корпусів (див. «Призначення»), лише поодинокі моделі розраховані на «обдув» жорстких дисків або чипсетів.

— Радіатор. Конструкція з теплопровідного матеріалу, що має спеціальну ребристу форму. Така форма забезпечує велику площу зіткнення з повітрям, як наслідок — хорошу тепловіддачу. Радіатори не споживають енергії і працюють абсолютно безшумно, проте не характеризуються ефективністю. Тому в чистому вигляді вони зустрічаються вкрай рідко, а призначаються такі моделі або для малопотужних компонентів ПК з низьким тепловиділенням (енергоефективні процесори, жорсткі диски тощо), або для збірки активного кулера (див. нижче) з окремо куплених вентилятора і радіатора (цей варіант зустрічається серед рішень під відеокарти).

— Активний кулер. Пристосування у вигляді радіатора з встановленим на ньому вентилятором; при цьому в багатьох моделях радіатор не контактує з охолоджуваним компонентом напряму, а з'єднується з ним за допомогою теплових трубок, при цьому видування повітря здійснюється убік (так зване баштову компонування, особливо популярне в системах для CP...U; докладніше див. «Видування повітряного потоку»). У будь-якому разі подібні конструкції, з одного боку, порівняно прості і недорогі, з іншого-досить ефективні, завдяки чому вони є надзвичайно популярним типом СО. Зокрема, саме в даному форматі випускається більшість рішень для процесорів (див. «Призначення»), а в цілому кулери можуть застосовуватися практично для будь-якого компонента системи, за винятком корпусу.

— Водяне охолодження. Системи водяного охолодження складаються з трьох основних частин: ватерблока, що безпосередньо контактує з охолоджуваним компонентом (зазвичай процесором), зовнішнього охолоджувача, а також помпи (окремої або вбудованої в охолоджувач). Ці компоненти з'єднуються шлангами, по яким циркулює вода (або інший аналогічний теплоносій) — вона і забезпечує перенесення тепла. А охолоджуючий блок зазвичай являє собою кулер-систему з вентиляторів і радіаторів, яка розсіює теплову енергію в навколишньому повітрі. Водяні системи помітно ефективніше активних кулерів (див. вище), вони підходять навіть для дуже потужних і «гарячих» CPU, з якими традиційні кулери справляються з труднощами. З іншого боку, даний тип охолодження досить громіздкий і складний в монтажі, та й обходиться недешево.

– Комплект СРО. Комплект для самостійної збірки системи рідинного (водяного) охолоджння. Відмінність таких рішень від звичайного водяного охолоджння (див. вище) полягає в тому, що в даному разі вся система постачається у вигляді набору деталей, з якого користувач повинен сам зібрати готову СРО (тоді як в традиційних водяних системах справа зазвичай обмежується підключенням шлангів і заправкою теплоносія). Подібний формат помітно розширює можливості користувача в плані монтажу: можна самостійно вибрати окремі нюанси компонування, замінити деякі штатні деталі, доповнити конструкцію сторонніми елементами тощо. З іншого боку, саме встановлення виходить набагато складнішим, ніж у традиційних водяних систем. Тому комплектів СРО випускається дуже небагато, а розраховані вони в основному на ентузіастів-моддерів, які люблять експериментувати з оформленням і конструкцією своїх ПК.

Кількість вентиляторів в конструкції системи охолодження. Більша кількість вентиляторів забезпечує більш високу ефективність (за інших рівних умов); з іншого боку, габарити і шум, видаваний під час роботи, також зростають відповідно. Крім того, відзначимо, що за інших рівних умов меншу кількість великих вентиляторів вважається більш прогресивним варіантом, ніж велика кількість маленьких; докладніше див. «Діаметр вентилятора».

Діаметр вентилятора (вентиляторів), що використовуються в системі охолодження.

Загалом більш великі вентилятори вважаються більш прогресивними, ніж невеликі: вони дають змогу створити потужний потік повітря при порівняно невисоких обертах і невеликому рівні шуму. З іншого боку, великий діаметр означає великі габарити, вагу і ціну. Що стосується конкретних цифр, то моделі на 40 мм і 60 мм вважаються мініатюрними, 80 мм і 92 мм — середніми, 120 мм і 135/140 мм — великими, а в найбільш потужних корпусних системах зустрічаються навіть вентилятори на 200 мм.

Цей параметр слід розглядати в контексті того, чи впишеться вентилятор у корпус комп'ютера. Стандартні корпусні вентилятори випускаються у розмірі близько 25 мм завтовшки. Низькопрофільні кулери товщиною близько 15 мм призначені для малогабаритних корпусів, де дуже важлива економія простору. Вентилятори великої товщини (30-40 мм) можуть похвалитися високою ефективністю охолодження завдяки збільшеним розмірам крильчатки. Однак вони шумніші за стандартні моделі на тих же оборотах і не завжди нормально вписуються в корпус, часом зачіпаючи інші комплектуючі.

Тип підшипника, що використовується у вентиляторі (вентиляторах) системи охолодження.

Підшипник – це деталь між віссю вентилятора, що обертається, і нерухомою основою, яка підтримує вісь і знижує тертя. У сучасних вентиляторах зустрічаються такі типи підшипників:

— Ковзання. Дія таких підшипників заснована на прямому контакті між двома суцільними поверхнями, ретельно відполірованими для зниження тертя. Подібні пристосування прості, надійні і довговічні, проте ефективність їх досить невисока — кочення, а тим більше гідродинамічний і магнітний принцип роботи (див. нижче) забезпечують значно менше тертя.

— Кочення. Також називаються «кульковими підшипниками» оскільки «посередниками» між віссю обертання і нерухомою основою є кульки (рідше — циліндричні ролики), закріплені в спеціальному кільці. При обертанні осі такі кульки котяться між нею і основою, за рахунок чого сила тертя виходить дуже невисокою — помітно нижче, ніж в підшипниках ковзання. З іншого боку, конструкція виходить дорожчою і складнішою, а за надійністю вона дещо поступається як тим же підшипникам ковзання, так і більш прогресивним гідродинамічним пристосуванням (див. нижче). Тому, хоча підшипники кочення в наш час досить широко поширені, проте в цілому вони зустрічаються помітно рідше згаданих різновидів.

— Гідродинамічний. Підшипники цього типу заповнені спец...іальною рідиною; при обертанні вона створює прошарок, по якому ковзає рухома частина підшипника. Таким чином вдається уникнути безпосереднього контакту між твердими поверхнями і значно знизити тертя в порівнянні з попередніми типами. Також такі підшипники тихо працюють і вельми надійні. З їх недоліків можна відзначити порівняно високу вартість, проте на практиці цей момент нерідко виявляється непомітним на тлі ціни всієї системи. Тому даний варіант в наш час надзвичайно популярний, його можна зустріти в системах охолодження всіх рівнів — від бюджетних до прогресивних.

— Магнітне центрування. Підшипники, засновані на принципі магнітної левітації: вісь, що обертається, «підвішена» в магнітному полі. Таким чином вдається (як і в гідродинамічних) уникнути контакту між твердими поверхнями і ще більше знизити тертя. Вважаються найбільш прогресивним типом підшипників, надійні і безшумні, проте коштують дорого.

Найбільші оберти, на яких здатен працювати вентилятор системи охолодження; для моделей без регулятора обертів (див. нижче) у цьому пункті зазначається штатна швидкість обертання. У найбільш «повільних» сучасних вентиляторах максимальна швидкість не перевищує 1000 об/хв, в самих «швидких» може становити до 2500 об/хв і навіть більше .

Відзначимо, що даний параметр щільно пов'язаний з діаметром вентилятора (див. вище): чим менше діаметр, тим вище повинні бути оберти для досягнення потрібних значень повітряного потоку. При цьому швидкість обертання безпосередньо впливає на рівень шуму і вібрацій. Тому вважається, що потрібний об'єм повітря найкраще забезпечувати великими і порівняно «повільними» вентиляторами; а «швидкі» невеликі моделі має сенс застосовувати там, де компактність має вирішальне значення. Якщо ж порівнювати по швидкості моделі однакового розміру, то більш високі оберти позитивно позначаються на продуктивності, проте підвищують не тільки рівень шуму, а також ціну та енергоспоживання.

— Авто (PWM). Тип автоматичного регулятора, застосовуваний у системах охолодження для процесорів. Принцип такого регулювання полягає в тому, що автоматика відстежує поточне навантаження на CPU і підлаштовує під неї режим роботи вентилятора. Таким чином, система охолодження працює «на випередження»: вона фактично запобігає підвищення температури, а не усуває його (на відміну від описаного нижче терморегулятора). Недоліки подібної автоматики — висока вартість і додаткові вимоги до сумісності: функція PWM повинна підтримуватися материнською платою, а енергія на вентилятор повинна подаватися через роз'єм 4-pin (див. «Живлення»).

— Ручний. Ручний регулятор, що дозволяє виставити швидкість обертання за бажанням користувача. Головними його перевагами є можливість довільної підстроювання, так і надійність: автоматика не завжди реагує оптимально, і в продуктивних системах користувачеві іноді краще брати управління у свої руки. З іншого боку, ручне управління дорожче, а також складніше у застосуванні — воно потребує підвищеної уваги до стану системи, а при неуважному відношенні значно підвищується ймовірність перегріву.

— Ручний/авто. Поєднання вищенаведених двох систем: основне регулювання здійснюється за рахунок PWM, а ручний регулятор служить для обмеження максимальної швидкості обертання. Досить зручний і прогресивний варіант, що розширює можливості вирівнювання і при цьому не потребує постійного контролю температури, як при...чисто ручне налаштування. Щоправда, і коштує такий функціонал недешево.

— Перехідник (резистор). У цьому випадку регулювання обертів проводиться за рахунок зниження напруги, що подається на вентилятор. Для цього він підключається до блоку живлення через перехідник-резистор. Це своєрідна альтернатива ручному регулюванні: перехідники коштують недорого. З іншого боку, вони набагато менш зручні: єдиний спосіб змінити швидкість обертання при такому регулюванні — власне поміняти перехідник, а для цього доводиться відключати систему і лізти в корпус.

— Терморегулятор. Автоматичне регулювання обертів за даними з датчика, що вимірює температуру охолоджуваного компонента: при підвищенні температури інтенсивність роботи також підвищується, і навпаки. Такі системи простіше описаних вище PWM, до того ж можуть застосовуватися практично для будь-яких компонентів системи, не тільки для процесора. З іншого боку, вони мають велику інерцію і час реакції: якщо PWM запобігає нагрів заздалегідь, то терморегулятор спрацьовує від вже сталося підвищення температури.

Максимальний повітряний потік, що може створити вентилятор системи охолодження; вимірюється в CFM - кубічних футах за хвилину.

Чим вище кількість CFM - тим ефективніший вентилятор. З іншого боку, висока продуктивність вимагає або великого діаметра (що позначається на габаритах та вартості), або високої швидкості (а вона підвищує рівень шуму та вібрацій). Тому при виборі має сенс не гнатися за максимальним повітряним потоком, а скористатися спеціальними формулами, що дозволяють розрахувати необхідне кількість CFM залежно від типу та потужності компонента, що охолоджується, та інших параметрів. Такі формули можна знайти у спеціальних джерелах. Що ж до конкретних чисел, то найбільш скромних системах продуктивність вбирається у 30 CFM, а найбільш потужних може становити понад 80 CFM.

Також варто враховувати, що фактичне значення повітряного потоку на найбільших оборотах зазвичай нижче за заявлений максимальний; докладніше див. «Статичний тиск».