Bezvětrákové chladiče a odhlučňovače disků - 1. část

Pasivní chlazení pevných disků

Pokud máte opravdu tichý počítač, jistě víte, že pevné disky jsou největším zdrojem hluku. Zároveň však také poměrně dost hřejí a špatně se chladí. To především z toho důvodu, že pevný disk je "kostka", která na chlazení sebe samé není uzpůsobena. Ve většině skříní se nachází v tři a půl palcové pozici a spoléhat se může leda na přenos tepla do skříně a na pasivní přenos do vzduchu.

Jak pracuje chlazení? Teplota zařízení se projevuje ve formě kinetické energie atomů. Čím vyšší teplota, tím rychleji tyto atomy kmitají. Protože mezi atomy působí přitažlivé a odpudivé síly, mají seskupení atomů tendenci udržovat svou strukturu (proto se zařízení při vyšší teplotě nerozpadne - např. tak, že by některé atomy uletěly do prostoru).
V případě, kdy se do kontaktu s rychle se pohybujícími atomy dostane jiná látka, jejíž atomy se pohybují pomaleji, dojde postupně k rozkmitávání pomalých atomů na stejnou rychlost. Tím se přenese tepelná energie z jedné látky na druhou - teplá látka tak ochladne. V našem případě disk s teplotou 40 stupňů se dostane do kontaktu se vzduchem o teplotě 30 stupňů, následuje ohřátí vzduchu na vyšší teplotu (řekněme 39 stupňů) a pokles teploty disku ze 40 na 39 stupňů. Po vyrovnání teplot kmitají atomy obou látek stejně, další přenos energie tedy není možný.

Efektivita přenosu energie do vzduchu je závislá na tom, jak moc rychle se u disku (či chladiče) objeví nový, studený vzduch (... s teplotou 30 stupňů)- jinými slovy jak rychle od disku zmizí vzduch s teplotou 39 stupňů, kterým už není možné chladit. V zásadě existují dvě řešení, jak vzduch vyměnit - buďto ho jednoduše odfoukneme větrákem (tomu říkáme aktivní chlazení) nebo musíme počkat, až teplý vzduch předá svojí energii studenému vzduchu či, vlivem nižší hustoty, vystoupá směrem vzhůru (tomu říkáme pasivní chlazení).

Proč o tomhle vůbec mluvím? Především chci zdůraznit to, že design chladiče vhodný pro aktivní chlazení nemusí být vůbec vhodný pro chlazení pasivní. Protože rychlost výměny energie mezi teplým a studeným vzduchem těžko ovlivníme, stejně jako nemůžeme počítat s odfouknutím teplého vzduchu, existuje pouze jediná cesta, jak zlepšit účinnost pasivního chlazení - zvětšit styčnou plochu se vzduchem a přizpůsobit design tak, aby vzduch mohl snadno stoupat vzhůru. U aktivního chladiče stačí ke zvýšení účinnosti například zrychlení proudění vzduchu.

Jak se testovalo

Chladič byl testován ve skříni typu big tower v horní oblasti, kde prakticky neproudí žádný vzduch - chladič tak má možnost předvést, nakolik opravdu splňuje požadavky kladené na pasivní chladič disku. Proč právě v podmínkách bez proudění vzduchu? Výrobci (jmenovitě všichni testovaní - Primecooler, Zalman, Sunbeam a Silentmaxx) se na svých stránkách chlubí, jak jimi nabízené chladiče jsou skutečně účinné a jak bez větráku bez problémů ochladí pevný disk. Citace:

Primecooler: No fan, no noise! ... Extremely powerful passive HDD cooler
Zalman: Fanless design ensures noiseless, maintenance-free operation
Sunbeam: Efficient Cooling Effect
Silentmaxx: optimierte Wärmeabführung

Jako úkol - výsledek recenze - jsem si tedy stanovil potvrdit či vyvrátit tato tvrzení. Přiznejme si však také, že chladiče pevných disků jsou produkty pro relativně úzkou skupinu lidí. V běžné moderní skříni typu miditower nemusíme obvykle pevný disk chladit, protože ho umístíme dopředu na dno, kde již (vlivem vysávání horkého vzduchu zadními ventilátory) proudí vzduch studený natolik, že disk dostatečně ochladí. Problémy s chlazením nastávají, když máme více disků a musíme je dát někam, kde vzduch tak dobře neproudí. Výrobci diskových chladičů tvrdí, že jsou schopni disk v takové situaci ochladit bez asistence ventilátoru. Vezměme je tedy za slovo a vyzkoušejme to.

Použitým diskem byla 80GB Seagate Barracuda IV, což je disk s dvěma plotnami a čtyřmi hlavičkami, který vydává průměrně tepla - mohli bychom ho tedy nazvat typickým pevným diskem dneška. Teplota byla měřena přes SMART čidlem disku.

Za výbornou teplotu disku je považována hodnota pod 40 stupňů Celsia. To je teplota, kterou dosáhnete i velmi slabým ovíváním disku 80mm větrákem s tisíci otáčkami za předpokladu, že disk je na kolejích v 5.25" pozici a prostor je alespoň částečně odvětráván. Při těchto teplotách by měl disk vydržet, dokonce prý nové disky Hitachi při 35 stupních vypínají známou teplotní rekalibraci - zvuk zaškrcené slepice (toto však nemůžu ověřit). Za nevyhovující naopak považuji teplotu nad 45 stupňů. To už je disk na omak znatelně hřející a při náročnějším provozu již nemusí zvládat svou úlohu.

Disk byl ponechán cca. dvě až tři hodiny v klidu (četl jsem email, psal tuto recenzi...), pro test při vytížení byl spuštěn náročný defragmentovací nástroj Norton Speed Disk, který běžel tak dlouho, dokud teplota nepřestala stoupat.

Dalším kritériem hodnocení byl samozřejmě přenos vibrací z disku do skříně. Ideální je, pokud se žádné vibrace nepřenáší, protože pak je skříň v klidu. Pokud ale něco přeci jen pronikne, mohou vznikat nepříjemné rezonance mezi dvěma disky - to je dáno především tím, že každý z disků točí plotnou trochu jinak rychle (i přes stejné deklarované otáčky - 7200 za minutu - každý z disků používá trochu jiné motory, čili výsledkem není přesně toto množství otáček za minutu).

Na obrázku výše je to vidět (červený křížek značí výslednou vlnu v bodě) - čím větší vzdálenost od vodorovné černé čáry, tím intenzivnější hluk. Pakliže máme v počítači dva disky, které nejsou od skříně odizolovány a které každý vydává jinou zvukovou vlnu (... což je úplně běžná situace), bude docházet k zesílení či zeslabení výsledné zvukové vlny. Protože v mém případě - disky Seagate Barracuda IV a Samsung SpinPoint P80 - se toto projevuje dost výrazně - jednou je počítač velmi tichý, za dvě vteřiny se klepe, za další dvě vteřiny je tichý, pak opět klepe a tak dále - vznikla mi tak po instalaci chladičů krásná příležitost poslechnout si, na kolik jsou zvukové vlny utlumeny v těle chladiče. A kdyby někomu nestačil argument dvou rezonujících disků, dodám, že schopnost pohlcovat vibrace se velmi projevuje i na hlučnosti seeku - pokud jsou vibrace pohlceny například gumou, disk je při přesouvání hlav znatelně tišší.