Sistem Pendingin Komputer: Pasif, Aktif, Cair, Freon, Pendingin Air, Penguapan Terbuka, Cascade, Pendinginan Peltier

Selama pengoperasian komputer, beberapa komponennya menjadi sangat panas, dan jika panas yang dihasilkan tidak dihilangkan dengan cukup cepat, komputer tidak akan dapat bekerja karena pelanggaran karakteristik normal komponen semikonduktor utamanya.

Menghilangkan panas dari bagian pemanas komputer adalah tugas terpenting yang diselesaikan oleh sistem pendingin komputer, yang merupakan seperangkat alat khusus yang berfungsi terus menerus, sistematis, dan harmonis selama komputer digunakan secara aktif.

Selama pengoperasian sistem pendingin komputer, panas yang dihasilkan oleh aliran arus operasi melalui elemen kunci komputer, terutama melalui elemen unit sistemnya, digunakan.Jumlah panas yang dihasilkan dalam hal ini bergantung pada sumber daya komputasi komputer dan bebannya saat ini terkait dengan semua sumber daya yang tersedia untuk mesin.

Bagaimanapun, panas dipulihkan di atmosfer. Dalam pendinginan pasif, panas dihilangkan dari bagian yang dipanaskan melalui radiator langsung ke udara sekitar dengan konveksi konvensional dan radiasi infra merah. Dalam pendinginan aktif, selain konveksi dan radiasi infra merah, kipas angin digunakan, yang meningkatkan intensitas konveksi (solusi ini disebut "pendingin").

Ada juga sistem pendingin cair dimana panas pertama kali dipindahkan oleh pembawa panas dan kemudian digunakan lagi di atmosfer. Ada sistem penguapan terbuka di mana panas dihilangkan karena transisi fase pendingin.

Jadi, sesuai prinsip pembuangan panas dari bagian pemanas komputer, ada sistem pendingin: pendingin udara, pendingin cair, Freon, penguapan terbuka dan gabungan (berdasarkan elemen Peltier dan pendingin air).

Sistem pendingin udara pasif

Peralatan yang tidak bermuatan panas sama sekali tidak memerlukan sistem pendingin khusus. Peralatan tanpa beban panas adalah peralatan yang fluks panas per sentimeter persegi permukaan yang dipanaskan (kepadatan fluks panas) tidak melebihi 0,5 mW. Dalam kondisi ini, panas berlebih dari permukaan yang dipanaskan relatif terhadap udara di sekitarnya tidak akan lebih tinggi dari 0,5 ° C, maksimum yang biasa untuk kasus seperti itu adalah +60 ° C.

Tetapi jika parameter termal komponen dalam mode normal operasinya melebihi nilai-nilai ini (namun tetap menjaga panas yang dihasilkan relatif rendah), maka hanya radiator yang dipasang pada komponen tersebut, yaitu perangkat untuk penghilang panas pasif. , yang disebut sistem pendingin pasif.

Ketika daya chip rendah, atau ketika kebutuhan kapasitas komputasi sistem terus-menerus dibatasi, sebagai aturan, hanya heatsink yang cukup, bahkan tanpa kipas. Radiator dipilih secara individual dalam setiap kasus.

Pada dasarnya sistem pendingin pasif bekerja dengan cara sebagai berikut: Panas dipindahkan langsung dari komponen pemanas (chip) ke heatsink karena konduktivitas termal material atau dengan bantuan pipa panas (thermosyphon atau ruang penguapan berbeda mendasar solusi dengan pipa panas).

Fungsi radiator adalah memancarkan panas ke ruang sekitarnya melalui radiasi infra merah dan mentransfer panas hanya melalui konduktivitas termal udara sekitar, yang berkontribusi pada terjadinya arus konveksi alami. Untuk memancarkan panas ke seluruh area radiator seintensif mungkin, permukaan radiator menjadi hitam.

Apalagi saat ini (di berbagai peralatan, termasuk komputer), sistem pendingin pasif tersebar luas. Sistem seperti ini sangat fleksibel, karena radiator dapat dengan mudah dipasang pada sebagian besar komponen yang intensif panas. Semakin besar area pembuangan panas efektif dari radiator, semakin efisien pendinginannya.

Faktor penting yang mempengaruhi efisiensi pendinginan adalah kecepatan aliran udara yang melewati heatsink dan temperatur (terutama perbedaan temperatur terhadap lingkungan).

Banyak orang tahu bahwa sebelum memasang heatsink pada suatu komponen, pasta termal (mis. KPT-8) harus dioleskan ke permukaan kawin. Ini dilakukan untuk meningkatkan konduktivitas termal di ruang antar komponen.

Awalnya, masalahnya adalah permukaan radiator dan komponen yang dipasangnya, setelah produksi dan penggilingan pabrik, masih memiliki kekasaran sekitar 10 mikron, dan bahkan setelah dipoles, kekasaran tetap sekitar 5 mikron. Penyimpangan ini mencegah permukaan penghubung ditekan bersama sekencang mungkin tanpa celah, menghasilkan celah udara dengan konduktivitas termal yang rendah.

Heatsink dengan ukuran terbesar dan area aktif biasanya dipasang pada CPU dan GPU. Jika perlu merakit komputer senyap, maka, mengingat kecepatan aliran udara yang rendah, diperlukan radiator khusus yang sangat besar, yang ditandai dengan peningkatan efisiensi pembuangan panas.

Sistem pendingin udara aktif

Untuk meningkatkan pendinginan, agar aliran udara melalui radiator lebih intens, kipas juga digunakan. Radiator yang dilengkapi dengan kipas disebut pendingin. Pendingin dipasang pada grafik dan prosesor pusat komputer. Jika tidak memungkinkan untuk memasang heatsink pada beberapa komponen, seperti hard drive, atau tidak disarankan, maka kipas sederhana meledak tanpa heatsink digunakan.Itu cukup.

Sistem pendingin cair

Sistem pendingin cair bekerja dengan prinsip memindahkan panas dari komponen yang didinginkan ke radiator dengan bantuan fluida kerja yang bersirkulasi di dalam sistem. Cairan seperti itu biasanya air suling dengan aditif atau antibeku bakterisidal dan anti-galvanik, minyak, cairan khusus lainnya, dan dalam beberapa kasus logam cair.

Sistem seperti itu harus mencakup: pompa untuk mensirkulasikan fluida dan radiator (blok air, kepala pendingin) untuk menghilangkan panas dari elemen pemanas dan memindahkannya ke fluida kerja. Panas kemudian dihilangkan oleh heatsink (sistem aktif atau pasif).

Selain itu, sistem pendingin cair memiliki reservoir fluida kerja, yang mengkompensasi pemuaian termalnya dan meningkatkan inersia termal sistem. Tangki nyaman untuk diisi dan juga nyaman untuk mengalirkan fluida kerja melaluinya. Dalam sistem seperti itu, selang dan pipa yang diperlukan diperlukan. Sensor aliran cairan dapat tersedia secara opsional.

Fluida kerja memiliki kapasitas panas yang cukup tinggi untuk memberikan efisiensi pendinginan yang tinggi pada kecepatan sirkulasi rendah dan konduktivitas termal yang tinggi, yang meminimalkan perbedaan suhu antara permukaan penguapan dan dinding pipa.

Sistem pendingin freon

Overclocking prosesor yang ekstrem membutuhkan suhu negatif dari elemen yang didinginkan selama operasi berkelanjutannya. Instalasi freon diperlukan untuk ini. Sistem ini adalah unit pendingin di mana evaporator dipasang langsung pada komponen yang panasnya harus dihilangkan dengan laju yang sangat tinggi.

Kerugian dari sistem freon, selain kerumitannya, adalah: kebutuhan akan isolasi termal, perjuangan wajib dengan kondensat, kesulitan mendinginkan beberapa komponen secara bersamaan, konsumsi energi yang tinggi, dan harga yang mahal.

Pendingin air

Waterchiller adalah sistem pendingin yang menggabungkan unit Freon dan pendingin cair. Di sini, antibeku yang bersirkulasi dalam sistem selanjutnya didinginkan dalam penukar panas menggunakan blok Freon.

Dalam sistem seperti itu, suhu negatif diperoleh dengan bantuan unit freon, dan cairan dapat mendinginkan beberapa komponen secara bersamaan. Sistem pendingin Freon konvensional tidak memungkinkan hal ini. Kerugian dari pendingin air adalah kebutuhan akan isolasi termal seluruh sistem, serta kompleksitas dan biayanya yang tinggi.

Buka sistem pendingin evaporatif

Sistem pendingin uap terbuka menggunakan fluida kerja—pendingin seperti helium, nitrogen cair, atau es kering. Fluida kerja diuapkan dalam kaca terbuka, yang dipasang langsung pada elemen pemanas, yang harus didinginkan dengan sangat cepat.

Metode ini milik amatir dan terutama digunakan oleh penghobi yang membutuhkan overclocking ekstrim ("overclocking") dari peralatan yang tersedia. Dengan menggunakan metode ini, Anda bisa mendapatkan suhu terendah, tetapi kaca dengan zat pendingin harus diisi ulang secara teratur, yaitu sistem memiliki batas waktu dan membutuhkan perhatian terus-menerus.

Sistem pendingin kaskade

Sistem pendingin kaskade berarti penyertaan dua freon atau lebih secara berurutan secara bersamaan. Untuk mencapai suhu yang lebih rendah, freon dengan titik didih rendah digunakan.Jika mesin freon satu tahap, maka tekanan kerja perlu ditingkatkan dengan kompresor yang kuat.

Tetapi ada alternatif - mendinginkan radiator blok freon dengan blok lain yang serupa. Dengan demikian, tekanan operasi dalam sistem dapat dikurangi dan daya tinggi tidak lagi diperlukan dari kompresor, kompresor konvensional dapat digunakan. Sistem kaskade, terlepas dari kerumitannya, memungkinkan untuk mencapai suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan pemasangan freon konvensional, dan dibandingkan dengan sistem penguapan terbuka, pemasangan semacam itu dapat bekerja terus menerus.

Sistem pendingin peltier

Di sistem pendingin dengan elemen Peltier itu dipasang dengan sisi dinginnya di permukaan yang akan didinginkan, sedangkan sisi panas elemen membutuhkan pendinginan intensif dari sistem lain selama operasinya. Sistem ini relatif kompak.