Technologie současného a budoucího chlazení

Vedení tepla

Vedení tepla, jako často zapomínanou vlastnost chladiče, si rozdělíme na dvě části. V prvé řadě je to přímý přenos tepla z chlazené komponenty přes teplovodivou pastu nebo fólii na pasiv chladiče. V řadě druhé je to distribuce tepla přímo v těle pasivu.

Co se týče přenosu tepla na chladič, máme zde na vyřešení hned dva problémy. První závisí přímo na kvalitě teplovodivé pasty. Kvalitní pasta by měla mít samozřejmě co největší tepelnou vodivost, pokud možno nulovou elektrickou vodivost a co největší trvanlivost – neměla by po čase používání vysychat, čímž by ztrácela svou efektivitu. Nejsnadněji se uživatel dostane ke klasické, bílé silikonové pastě, ale dnes už přebírají vládu efektivnější stříbrné nebo měděné pasty. Jak je ovšem porovnat? Známe pro to jednu fyzikální veličinu – tepelnou vodivost. Udává se v jednotkách W/m.K, nám všem známých při udávání vlastností mědi a hliníku. Pro porovnání, tepelná vodivost mědi je při 20°C asi 390 W/m.K. Silikonová pasta Coolermaster Premium má ale vodivost jen 6.8 W/m.K a špičková Arctic Silver (neplést s firmou Arctic Cooling) ji má okolo 9 W/m.K.
Proč tedy pastu vůbec používat, když jsou její tepelně vodivé vlastnosti ve srovnání s hliníkem nebo mědí více než žalostné? Odpověď je nasnadě. Styčná plocha chladiče, ať už sebelépe zarovnaná a vyhlazená, je stále plná mikroskopických nerovností, které jsou při nasazení na CPU nebo GPU vyplněny pouze vzduchem. A pokud si máme vybrat mezi vodivostí past a vodivostí vzduchu (0.025 W./m.K), vybereme si samozřejmě to menší zlo. Je ale také jasné, že pasta nesmí klást překážku přímému styku chladiče s komponentou, tudíž jí musí být tak akorát, aby vyplnila nerovnosti.

Někteří uživatelé si doma s použitím prostých papírových brusných papírů zlepšují kvalitu styčných ploch, hlavně u chladičů, na kterých jsou už od výroby okem rozpoznatelné hluboké rýhy. Využívají se k tomu brusné papíry o zrnu postupně 400 až 1500, ale stačí i 1000 nebo méně. Papír se položí na ten nejrovnější povrch, který nalezneme a na úzkém filmu vody se klouzavým pohybem zbavuje nerovností. Toto broušení se také někdy nesprávně nazývá jako lapování.
Hlavní překážkou, jakou musí teplo překonat i poté, co se úspěšně dostalo do těla chladiče, je odpor jeho šíření. Tento odpor je hlavní příčinou, proč se začaly používat měděná jádra v jinak hliníkových chladičích; teplo se mohlo rychleji rozšířit po těle chladiče a minimalizovalo se tak riziko lokálního přehřátí CPU, s čímž měly problémy hlavně dřívější verze Pentií 4. Vnitřní odpor šíření je daný kvalitou použitého materiálu, jeho homogenností a tvarem, neboli přítomností úzkých hrdel v podobě nekvalitně připevněných žeber a úzkých míst. Zde se osvědčila heatpipe technologie, jako výborný způsob šíření tepla po těle chladiče, protože velmi úzká žebra některých chladičů kladou nezanedbatelný tepelný odpor. Problémem ovšem zase zůstává kvalita spojení chladič – heatpipe, jež je diskutabilní hlavně u některých GPU chladičů.