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.

Найменші оберти, на яких здатний працювати вентилятор системи охолодження. Вказуються тільки для моделей, що мають регулятор оборотів (див. нижче).

Чим нижче мінімальні оберти (при тому ж максимумі) — тим ширше діапазон регулювання швидкості і тим сильніше можна уповільнити вентилятор, коли висока продуктивність не потрібна (таке уповільнення дозволяє знизити споживання енергії і рівень шуму). З іншого боку, великий діапазон відповідним чином позначається на вартості.

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.