Technologie současného a budoucího chlazení

Technologie současného a budoucího chlazení
, , článek
Jednotlivé komponenty počítačů díky svým vysokým taktům, otáčkám a technologii na samé hranici použitelnosti, vyžadují stále účinnější chlazení a vše napovídá tomu, že bude hůř. Proto se podíváme na stav PC chlazení dnešních dnů a nastíníme si i budoucnost.
Kapitoly článku:
reklama
Nejdříve si probereme, nebo pro některé spíše zopakujeme, základy správného odvádění tepla od jeho zdroje, protože ničím jiným chlazení v podstatě není. Komponenty v PC se v dnešní době nejčastěji chladí stále ještě s pomocí kovového pasivu, který může být ovíván vzduchem tlačeným, nebo v několika případech i tahaným, s pomocí ventilátoru. A jak že se tepelná energie ze zahřáté komponenty přes chladič uvolňuje? V tomto případě jsou relevantní 3 pojmy – vedení, vyzařování a proudění tepla.

Vedení – za vedení tepla jsou odpovědné kmitající částice narážející na sebe a předávající si kinetickou energii, čímž se teplo přenáší uvnitř materiálu. Zde je zapotřebí přímého fyzického kontaktu, takže vedení se uplatňuje hlavně při přesunu tepla od komponenty na chladič, nebo samozřejmě přímo v těle samotného chladiče.

Vyzařování – přesněji elektromagnetické vyzařování ke své funkci nepotřebuje zhola nic, jen zahřátý chladič. Tepelná energie je jednoduše vyzářena do svého okolí a její množství záleží na materiálu a barvě chladiče. Černá barva vyzařuje nejlépe, ale to neznamená, že černé chladiče jsou nejlepší. Ve skutečnosti je množství vyzářeného tepla v tomto případě zanedbatelné.

Proudění – teplo se přenáší pohybem chladicího média (u PC tedy typicky vzduch nebo voda) přes žebroví chladiče. Logicky, čím rapidnější je obměna média, tím efektivněji se teplo dostává z chladiče pryč.


Chladič pro procesor i486 – dnes by stačil leda pro čipové sady

A jaké další zákonitosti u PC chlazení ještě máme? V první řadě platí závislost teploty vzduchem chlazené komponenty na teplotě okolního vzduchu. Tato závislost ovšem není tak bezprostřední, protože okolní vzduch a jeho cíl mají mezi sebou ještě většinou počítačovou skříň, samotný pasiv a teplovodivou pastu. Tyto všechny tvoří tepelnou bariéru, se kterou je nutno počítat a hlavně pokusit se její vliv omezit na minimum.



Klasický průběh vzduchu přes PC skříň

Počítačová skříň, jako první na ráně, musí být vyřešena tak, aby se v ní vzduch obměňoval co možná nejrychleji. Asi nepřekonatelným způsobem, jakým tohoto lze docílit, je starý dobrý průvan – takový, který předčí i otevřenou bočnici. Pomalu ale jistě na to přicházejí také výrobci i levnějších skříní a přestávají klást ventilátorům, respektive vzduchu z nich, překážky. Co ale ve většině případech zůstalo, jsou ostré, vyražené hrany u úchytů ventilátorů. Těch se nevyvarují ani renomovaní výrobci a to je docela škoda. Ale to už mluvíme spíše o tichém, než účinném chlazení.



Pasivní chladiče


Co se týče samotných pasivů, jakožto velice důležitých součástí chladicího řetězce, u nich záleží hlavně na použitém materiálu, tvaru, aktivní ploše, vyřešené aerodynamice, kvalitě zpracování a způsobu uchycení.

Materiál – až na povrchové úpravy, samotné hlavní materiály známe u PC chladičů jen dva a to hliník a měď. Výhodu mědi v podobě větší tepelné vodivosti snad už nemusím připomínat, stejně jako její nevýhody ve větší hmotnosti, ceně a horší zpracovatelnosti.

Tvar – donedávna jsme znali v podstatě jen dva tvary – klasické chladiče s rovnoběžnými žebry a turbíny, které ve své době zbytečně předražené uvedl výrobce Titan. Nyní už si výrobci meze opravdu nekladou a vznikají tak chladiče, u kterých má člověk pocit, že svůj tvar získaly spíše kvůli dobrému vzhledu, než chladicí efektivitě. Chladič by tedy měl být uzpůsoben tak, aby na svou hmotnost nabídl co největší plochu vystavenou proudícímu vzduchu – aktivní plochu. Další věcí je samotný způsob zpracování materiálu do požadovaného tvaru, jenž má na svědomí i velmi důležité opracování styčné plochy pro chlazenou komponentu, ale na toto se blížeji podíváme o něco dále.

Aerodynamika – navrhnout tvar chladiče tak, aby efektivně pracoval s proudem vzduchu není tak jednoduché, jak by se mohlo zdát. Samozřejmě je vždy nejlepší mít co největší plochu, ovšem větší plocha znamená víc žeber blíže u sebe, což s sebou přináší nevýhodu v podobě zvýšeného aerodynamického odporu, který musí být překonán silou ventilátoru. Nehledě na to, že návrh chladiče přímo ovlivňuje i míru hluku vytvářeného proudícím vzduchem.

Kvalita zpracování – platí, že výrobci si vesměs drží svoji úroveň zpracování, a tak se veskrze můžeme spolehnout, že výrobci jako Zalman nebo Thermalright si budou držet svou úroveň, i když za vyšší cenu, než bychom dali za podobné (někdy i designově identické), hůře zpracované chladiče. Vynikající kvalitou zpravidla rozumíme dokonale rovnou a hladkou styčnou plochu, minimalizovaný tepelný odpor v těle chladiče a dobře navržený způsob uchycení.

Způsob uchycení – co se týká chladičů procesorů, způsob uchycení je v dnešní době již uspokojivě vyřešen, ovšem není to tak dávno, kdy v době Morganů a Spitfirů si lidé rozmýšleli jejich koupi právě kvůli tomu, že způsob uchycení chladičů z nich dokázal v okamžiku udělat nefunkční zmetek s ulámanými kraji. Záleží samozřejmě na konkrétním chladiči a na šikovnosti při montáži. Nezřídka kdy se také dařilo ulamovat packy na socketu, čímž se obzvláště trapně znehodnotila celá základní deska.
reklama
Nejnovější články
Valve na Steamu ruší video sekci Valve na Steamu ruší video sekci
Společnost Valve nezačala rok 2019 dobře. Na konci minulého roku se najednou objevila konkurence v podobě Epic Games Store, která rychle vyrostla ve vážnou hrozbu a nyní tu máme zprávu o zrušené video sekci. 
Dnes, aktualita, Jan Vítek
Exploitů jako Spectre už se moderní procesory možná nikdy zcela nezbaví Exploitů jako Spectre už se moderní procesory možná nikdy zcela nezbaví
Výzkumníci firmy Google se zaměřili na podstatu exploitů Spectre a Meltdown, aby zodpověděli otázku, nakolik představují problém nejen pro Intel, ale i jiné společnosti ne nutně vyrábějící procesory x86. Co k tomu mohou říci?
Dnes, aktualita, Jan Vítek
Sphero RVR: jezdící robot pro Raspberry Pi a Arduino Sphero RVR: jezdící robot pro Raspberry Pi a Arduino
Společnost Sphero rozjela na Kickstarteru kampaň, která se týká financování dálkově ovládaného autíčka, které bude kompatibilní s minipočítači Raspberry Pi, Arduino i BBC micro:bit. Zájem je obrovský a cílová částka padla během chvíle. 
Dnes, aktualita, Jan Vítek
CPU chladiče Noctua nyní běžně obsahují montážní sady pro AMD AM4 CPU chladiče Noctua nyní běžně obsahují montážní sady pro AMD AM4
Noctua sice už dávno nabízí chladiče ve speciálních verzích SE-AM4, které jsou určeny i pro moderní procesory AMD Ryzen do patice AM4. Nyní se příslušné montážní sady dostanou do všech chladičů Noctua jako jejich hlavní výbava. 
Dnes, aktualita, Jan Vítek1 komentář
Microsoft chystá nový odlehčený systém jako konkurenci pro Chromebooky Microsoft chystá nový odlehčený systém jako konkurenci pro Chromebooky
Na konci ledna se objevila zpráva o jistém systému Windows 10 Lite, který by byl založen na notně osekaných Windows 10. Není jisté, že se bude takto jmenovat, ale ukazuje se, že něco takového si Microsoft opravdu chystá a půjde o jiný OS než obvykle. 
Dnes, aktualita, Jan Vítek1 komentář