Радиаторы и вентиляторы
Использование радиаторов (heatsinks) обеспечивает лучший температурный режим работы электронных компонентов. Радиаторы увеличивают теплообмен охлаждаемых элементов, например, процессора, видеочипсета и т. п. с окружающей средой. Осуществляется это за счет значительного увеличения площади охлаждаемой поверхности по сравнению с площадью корпуса элемента. Чем больше площадь радиатора, тем интенсивнее рассеивается через него тепло охлаждаемого элемента в окружающем пространстве. Существуют различные технологии изготовления радиаторов, влияющие на его качество. Однако следует отметить, что качественные изделия, как правило, являются не только эффективными, но, соответственно, и сравнительно дорогими элементами. Как правило, именно такие элементы являются наиболее оптимальными компонентами систем охлаждения.
Радиаторы обычно изготавливаются из алюминия – дешевого материала, хорошо проводящего тепло. Медь, конечно, – лучше, но этот материал существенно дороже. Кроме того, удельный вес меди значительно выше, что приводит к увеличению веса радиатора и осложняет проблему его крепления.
Из физики известно, что тела темных цветов излучают тепло лучше светлых. Именно поэтому при выборе радиатора предпочтение следует отдавать радиаторам черного цвета. Однако необходимо обратить внимание на то, что черный цвет достигается в результате применения специальных технологий, связанных с протравливанием в химических реактивах, напылением специальных веществ и т. п. И конечно, должного результата невозможно достичь с помощью обычной черной краски, которая является скорее тепловым изолятором, чем проводником.
Качественными характеристиками радиаторов являются коэффициент теплопроводности (thermal conductivity) и коэффициент термосопротивления (thermal resistance). Термосопротивление – это величина, обратная теплопроводности, в значительной степени зависит от материала, из которого изготовлен радиатор. Для этого параметра используется размерность °C/Вт. Необходимо отметить, что на величину данного параметра влияет не только материал радиатора, но и его размеры, форма и т. д., а также технология и качество изготовления радиатора. Термосопротивление показывает величину, на которую повысится температура радиатора относительно температуры окружающей среды при рассеивании охлаждаемым элементом, например, процессором мощности 1 Вт. Например, при термосопротивлении в 2 °C/Вт и рассеиваемой процессором мощности в 15 Вт температура повысится на 30 °C. Значения этого параметра обычно находятся в пределах от 0.5 до 2 °C/Вт. Кстати, большую роль играет не столько размер, сколько конструкция радиатора. Поэтому большие размеры радиатора совсем не означают, что он лучше того, который меньше.
Пример радиатора для процессора с разъемом типа Socket представлен на рис. 17.1.
Рис. 17.1. Пример радиатора для процессора
Лучшими охлаждающими свойствами обладает конструкция, состоящая из радиатора и вентилятора. Вентилятор (fan) обычно устанавливается поверх радиатора, имеющего тепловой контакт с охлаждаемым объектом. Вентилятор предназначен для отвода теплого воздуха от радиатора и одновременной подачи в него более холодного потока воздуха.
Существует несколько типов вентиляторов, которые отличаются типом используемых подшипников: подшипников скольжения (sleeve bearings) и/или подшипников качения (ball bearings). При этом лучше, если подшипники, используемые в конструкции кулера, будут подшипниками качения. Это связано с тем, что подшипники скольжения, как правило, менее надежны и обычно обладают более высоким уровнем шумов. Вентиляторы на основе подшипников качения работают в среднем в два раза дольше их аналогов на подшипниках скольжения. Часто используются оба типа подшипников – ball bearing cooler. Лучше, если используются только подшипники качения – double ball bearing cooler. В этом случае срок эксплуатации вентилятора возрастает, как минимум, в полтора раза, по сравнению с вариантом, предусматривающим одновременное использование обоих типов подшипников.
Срок эксплуатации вентиляторов составляет обычно 2-3 года. Однако следует не реже одного раза в год чистить вентилятор от скопившейся пыли. Оседая со временем, пыль может не только существенно ухудшить параметры устройства охлаждения, но и послужить причиной остановки вентилятора, результатом чего может быть выход из строя охлаждаемого элемента, например, процессора, видеочипа и т. п. Необходимо отметить, что для предотвращения перегрева процессора от остановки охлаждающего вентилятора в конструкции самого процессора, материнской платы, BIOS, системного программного обеспечения современных компьютеров предусмотрена целая система аппаратно-программных средств предупреждения и защиты. Такая система имеет в своем составе разнообразные датчики, осуществляющие контроль за температурой и напряжениями питания. О существовании данных средств следует узнать на этапе анализа и выбора комплектующих компьютера до их приобретения.