| |
В те славные годы число транзисторов на ядре можно было сосчитать по пальцам, а некоторые особо продвинутые хакеры знали каждый из них в лицо.
Годы минули.
Заматерел процесс выращивания кристаллов, поседели микропроцессорные отладчики, и мягкое тепло рабочего кремния превратилось в жар сталеплавильной домны.
Такова оказалась неминуемая плата за мегагерцы. Коварные законы физики, химии и кибернетики безжалостно заковали центральный процессор в температурные рамки, нарушить которые означает гибель. И лишь одно устройство способно уберечь миллионы ни в чем не повинных транзисторов от зарева пожарищ; имя ему — кулер. Великий и могучий КУЛЕР — властитель низких температур и лучший друг оверклокеров. Не будь его — и жизнь бесстрашных экспериментаторов, что не таясь разгоняют ЦПУ до 4 гигагерц, была бы пуста и бессмысленна...
И глубоко заблуждаются те, кто представляет его только в виде начищенного до блеска радиатора и богатого острыми лопастями вентилятора. Нет — наш кулер многолик и чудесен. Не только воздушные стихии подвластны ему, но также и водные, и азотные, и мистические энергии элементов Пельтье. О нем — едином во множестве обличий — наш сегодняшний рассказ.
Воздушное охлаждение
Говоря о традиционном — воздушном — охлаждении, в первую очередь стоит отметить его недостатки. Возьмем за аксиому тот факт, что температура процессора напрямую зависит от температуры в помещении. Чем меньше градусов Цельсия в вашей комнате — тем лучше.
|
В общем случае воздушные кулера имеют три основные характеристики: шум, сила воздушного потока и эффективность теплопередачи. Последняя характеристика напрямую зависит от типа материала, из которого сделан радиатор. Градация эффективности радиаторов выглядит следующим образом. Самым неэффективным вариантом являются классические китайские поделки из алюминия (блестящие такие и бестолковые). Значительно лучшей теплопроводностью обладают радиаторы с медной вставкой. Полностью медные радиаторы и радиаторы с тепловыми трубами — наиболее эффективный и финансово выгодный вариант. В виде элитного исключения фирма Akasa производит конструкции, которые покрываются слоем настоящего серебра. Однако и это не финиш. Максимальным коэффициентом теплопередачи обладают решения с золотым покрытием. Само собой, их мы рассматривать не будем, ибо это есть не что иное, как уникальные кустарные образцы, созданные руками безумных энтузиастов.
Вторая относительная величина — это уровень шума.
| Водный мир |
| В процессе написания статьи ваш покорный слуга столкнулся с очень примечательным случаем. Оказывается, одиноко стоящий возле компьютера аквариум можно задействовать в качестве пассивного радиатора. Теоретически, жидкость в двухметровой медной трубке, проведенной через весь аквариум, должна охлаждаться за счет тепловой инертности воды. Как ни странно, но затея удалась на славу. Хотел бы я знать, не расположен ли у кого-нибудь ПК по соседству с холодильником... |
Также имеет смысл добавить, что любой вентилятор можно кратко охарактеризовать по его габаритам. К примеру, если размеры кулера составляют 60*60 миллиметров, то не мудрствуя лукаво назовем его 60-миллиметровым. Аналогично, кулер с размерами 80 на 80 мм гордо именуется 80-миллиметровым. Чем больше устройство — тем теоретически лучше, так как поток воздуха больше и сильнее, а следовательно, и охлаждение эффективней. Однако с другой стороны, монтировать большой кулер в условиях стандартного корпуса — сущая морока. К нему следует покупать специальный — большой и красивый — корпус, где блок питания находится не над материнской платой.
И кстати о фарфоре. Единица измерения воздушного потока — CFM .(Cubic feet per minute — кубические футы в минуту). В узком кругу приличных производителей на упаковке каждого достопочтенного кулера принято пропечатывать сведения о точном количестве его CFM. Между тем особо хитрые кулермейкеры из страны восходящего риса иногда пытаются скрыть или завысить истинную величину воздушного потока. Как правило, у 60-миллиметровых кулеров воздушный поток варьируется от 20 до 35 CFM, у 80-миллиметровых —от 30 до 40 CFM, у 92 мм — 40-55 CFM, у 120 мм — вплоть до 130 CFM.
Для сборки хорошего воздушного охлаждения нужно помнить следующее. Холодный воздух всегда находится внизу, а посему поток воздуха в системном блоке следует направлять снизу вверх. Следует также убрать все провода и прочие препятствия на пути прохождения воздушного потока. Кроме того, если вы не являетесь счастливым обладателем Serial ATA жестких дисков, не помешают специальные скругленные аэродинамические IDE-шлейфы. С недавнего времени приобрести их не составляет никакой проблемы.
Элемент Пельтье
Продвигаясь вверх по шкале экстремальности, рассмотрим так называемый термоэлектрический холодильник (TEC, thermoelectric cooler).
|
Внешне устройство представляет собой две скрепленные керамические пластины (одна из которых присоединяется к поверхности микросхемы). Принцип работы предельно прост. При подаче напряжения одна из сторон охлаждается, другая — нагревается. Поразительно, но разница между холодной и горячей сторонами может составлять весьма внушительную величину — вплоть до 70оC.
|
Также из технических характеристик холодильника можно выделить мощность и КПД элемента. Перед покупкой нужно хотя бы примерно прикинуть необходимую вам мощность. Среднестатистический элемент Пельтье имеет мощность до 300 Ватт. Рассмотрим небольшой пример. Если мощность элемента с 40-процентным КПД составляет 235 Вт, в действительности он будет выдавать лишь 40 процентов от своих возможностей, то есть 94 Вт. Что, в общем, вполне достаточно для большинства современных процессоров.
Ясно как день, что горячая сторона элемента также нуждается в охлаждении. Обычно для отвода тепла от модуля применяют другой — более традиционный вид охлаждения. Классикой жанра является связка элемента Пельтье с воздушным кулером.
Существует ряд проблем, с которыми могут столкнуться начинающие оверклокеры. Во-первых, если вы заморозите свой камушек до температур, близких к нулю, то с некой долей вероятности на охлаждаемой поверхности начнет образовываться конденсат. Проще говоря, ваш процессор зальет вода, которая, по иронии судьбы, не совместима ни с одним полупроводниковым устройством. Решить эту проблему можно, герметизировав пространство вокруг холодильника любым пористым материалом, не пропускающим воздух.
Во-вторых, в случае отказа термоэлектрического холодильника керамические пластины послужат прекрасным теплоизолятором. Другими словами, вместо того, чтобы охлаждать микросхему, ваш кулер мгновенно разогреет ее до сталеплавильной температуры. Пережить такое способны немногие современные процессоры. Поэтому многие системы на основе Пельтье оснащаются дополнительными датчиками, способными выключить компьютер до того, как случится непоправимое.
Жидкостное охлаждение
Очень часто систему жидкостного охлаждения ошибочно именуют водяным охлаждением. Тем не менее заправляется она не совсем водой. Ибо, если "заливать бак" кристальной H2O из-под крана, то через неделю, максимум две, в трубках неминуемо появится растительный мусор и опасный белый осадок. Что, конечно же, весьма плохо влияет на надежность работы кулера. Поэтому роль охладителя принято поручать дистиллированной воде, разведенной с тосолом или спиртом в пропорции 1:1.
Типичная система жидкостного охлаждения состоит из четырех деталей. Самая важная составляющая системы — это теплообменник.
|
|
|
На пути от теплообменника к резервуару жидкость проходит через четвертый элемент системы — охлаждающий радиатор. В отличие от радиаторов воздушного охлаждения, радиаторы в жидкостных системах обладают гораздо большей рабочей площадью за счет наличия огромного количества тонких ребер и иголок внутри. Выражаясь простыми словами, водяной радиатор эффективнее потому, что тепло рассеивается по всему контуру радиатора равномерно. В то время как воздушный кулер имеет значительно меньшую зону передачи тепла, так как рассеивание тепла имеет направленный характер (сверху вниз). С другой стороны, так же как и в случае воздушного охлаждения, эффективность охлаждения практически напрямую зависит от размеров радиатора.
В природе существуют модифицированные системы водяного охлаждения, в составе которых присутствует так называемый "ватерчиллер". Задача оного заключается в охлаждении резервуара с жидкостью. Такую функцию, к примеру, может выполнять элемент Пельтье в паре с воздушным кулером. Стоит отметить, что использование элементов Пельтье способно значительно повысить эффективность системы жидкостного охлаждения. Своеобразный пример правильной коалиции. Само собой, что при этом все минусы обоих подходов складываются. Для справки. В отличие от элемента Пельтье, отказ жидкостного охлаждения не приводит к огнеопасной обстановке и лесным пожарам. Совсем наоборот. При разгерметизации системы не только ЦПУ, но и все остальные комплектующие вашего компьютера бесстрашно пойдут ко дну. И дед Мазай не поможет...
Пипец Терминатору
В сети Интернет неоднократно муссировалась новость о бытовом разгоне процессора Intel Pentium 4 до фантастических 4623 мегагерц.
| |
Также существуют и более изощренные методы охлаждения. Примером тому служит охлаждение замороженным углеродом (так называемый "сухой лед") и использование Phase-Change систем. Последние также известны в России как "криосистемы" или "фреонки". Данный вид охлаждения обеспечивает температуру на процессоре в -25 градусов Цельсия и вполне пригоден для каждодневного использования. В последнее время даже выпускаются серийно.
Принцип работы Phase-Change систем довольно сложен. Предлагаю попросту посмотреть схему работы Phase-Change систем (а-ля "фреонки" и "крионки"). Хладагент (фреон) циркулирует в системе. В компрессоре он превращается в газ высокого давления. Далее он двигается в первый радиатор, где под высоким давлением и охлаждающим действием радиатора газ превращается в жидкость. Жидкость поступает в теплообменник. А так как теплообменник находится на процессоре, фреон тут же начинает кипеть и испаряться, поглощая неимоверные количества тепла.
| Сосуд Дьюара | Наглядный пример жидкостного охлаждения | ||||
| У некоторых читателей может возникнуть законный вопрос: где бы, мол, взять немного азотику.
| Теплоноситель подается по шлангу помпой (2) на теплообменник (1).
|
На пути к совершенству
Как видно из статьи — совершенных и положительных во всех отношениях методов охлаждения не существует. Сермяжная правда — в коалиции и единстве противоположностей. Объединенные вместе водяные, воздушные, азотные и Пельтье-холодильники способны без труда одолеть самый "карячий" и разогнанный кавказский процессор. Резерва этой морозной свежести должно хватить и на Pentium 5, и на Athlon 2. Что будет дальше — пока науке не известно. Наука пока на этот вопрос ответить затрудняется...
Почитать
1. www.overcloсkers.ru. Самая настоящая находка для оверклокера. Масса полезной информации по всем видам охлаждения. Советую обратить пристальное внимание на обзоры, посвященные охлаждению с помощью жидкого азота.
2. www.compware.ru/site. Начинающим оверклокерам и моддерам стоит заглянуть на сайт "Компвэра". Ресурс изобилует всяческого рода справочной информацией по разгону, моддингу и охлаждению. Также здесь можно обнаружить теплообменники, системы жидкостного охлаждения и прочие оверклокерские штучки по вполне приемлемым ценам.
3. www.kryotherm.ru. Российский разработчик и производитель термоэлектрических охлаждающих модулей (элементов Пельтье)