Какие существуют виды охлаждения CPU?

Введение

В компьютере много элементов, требующих охлаждения, но один из главных компонентов — это центральный процессор и в этом материале мы расскажем какие популярные системы охлаждения существуют для CPU и разберемся с их плюсами и минусами. При этом мы не будем сейчас трогать экзотические виды, вроде охлаждения на элементах Пельтье, систем фазового перехода и т.п. Они крайне мало распространены и предъявляют высокие требования к навыкам пользователя.

Вообще главный принцип работы охлаждения в компьютере заключается в рассеивании тепла от нагревающегося элемента в атмосфере. А разница в привычных видах охлаждения заключается в способах передачи тепловой энергии от источника до точки рассеивания. Поэтому основные способы улучшения теплоотвода — это снижение температуры окружающей среды, увеличение площади рассеивания, а также улучшение способов передачи тепловой энергии.

Воздушное

Воздушное охлаждение самое популярное на данный момент из-за относительно низкой цены, простоты установки и обслуживания, а также максимальной надежности, ведь сломаться может разве что вентилятор, который очень легко заменить.

Связка радиатора с вентилятором обычно называется кулером. А самыми эффективными для охлаждения центрального процессора являются кулеры башенной конструкции с тепловыми трубками.

Давайте разберемся с их устройством. Радиатор состоит из медного основания, которое контактирует с крышкой процессора. Сквозь основание проходят U-образные тепловые трубки, на которые с свою очередь нанизаны пластины (еще их называют ребрами), значительно увеличивающие площадь поверхности теплообмена.

Ребра изготавливаются из алюминия, реже – меди, а на трубках они обжаты в месте контакта. В самых дорогих кулерах места контакта дополнительно пропаяны, что улучшает теплопередачу. Многие производители делают пластины с вырезами или зазубренными краями, чтобы оптимизировать прохождение воздушного потока, ведь от этого зависит эффективность охлаждения.

Мы несколько раз упомянули тепловые трубки, но что это такое? Тепловая трубка представляет собой запаянную трубку из меди, из которой откачан воздух, а внутри находится легкокипящая жидкость – вода, аммиак, метанол или этанол. Перенос тепла происходит за счёт испарения жидкости на горячем конце трубки с поглощением энергии. На холодном конце с ребрами жидкость конденсируется и возвращается обратно в горячую область благодаря фитилю из тонкой проволоки или спечённой керамической крошке.

Вентилятор обеспечивает воздушный поток, который обдувает пластины и рассеивает тепло в атмосфере. Все просто и понятно.

Но данные системы охлаждения не лишены минусов. Тепловые трубки имеют ограничения по теплопередаче, поэтому обычно используют сразу несколько штук, но наращивать их количество бесконечно невозможно из-за размеров самого процессора.

При этом самые эффективные кулеры отличаются большим радиатором, который может деформировать материнскую плату, а вентиляторы создают ощутимый шум, особенно на максимальных оборотах, когда компьютер начинает походить на филиал аэропорта в отдельно взятой комнате. При этом эффективность охлаждения даже самых лучших воздушных кулеров уступает флагманским решениям жидкостного охлаждения.

К тому же воздушные системы охлаждения практически исчерпали возможности развития. Многие производители просто «шлифуют» свои лучшие модели, выпущенные несколько лет назад, чтобы выжать дополнительные проценты эффективности.

Жидкостное охлаждение закрытого типа

Следующая ступень среди видов охлаждения для процессора – это системы жидкостного охлаждения (СЖО). Их принцип работы также состоит в передаче тепла на радиатор, но это происходит при помощи рабочей жидкости (обычно смесь дистиллированной воды и различных присадок от коррозии и бактерий), которая циркулирует в замкнутом контуре по специальным трубкам. Это выгодно отличает водяное охлаждение, поскольку жидкость имеет гораздо большую теплоемкость и теплопроводность, что позволяет отвести больше энергии за единицу времени.

Среди СЖО (или СВО, называйте, как хотите) можно выделить обширную группу моделей, которые не требуют обслуживания и представляют собой заполненную и готовую к работе систему. Счастливому обладателю нужно только установить их на процессор и закрепить в корпусе. Название у них соответствующее: «All in one» или «все в одном».

Конструкции AIO у всех производителей практически одинаковая. Блок, который устанавливается на процессор включает в себя насос и водоблок.

Последний представляет собой медную пластину с множеством тончайших ребер, которая контактирует с крышкой процессора. Подобная внутренняя структура позволяют значительно увеличить площадь контакта с хладагентом.

Гибкие шланги соединяют процессорный блок и алюминиевый теплообменник с вентиляторами. Только в отличии от воздушных СО радиатор в жидкостном охлаждении это не тепловые трубки, а несколько каналов для жидкости, между которыми проклеена или припаяна алюминиевая гофролента.

По сути, именно радиатор отвечает за эффективность охлаждения, поскольку производительность уже не ограничивается каналом передачи тепловой энергии. Они бывают различного размера, в зависимости от совместимых вентиляторов. Это могут быть пропеллеры 120 или 140 мм, а их количество может доходить до 4 штук. Хотя самыми популярными вариантами являются модели с тремя стодвадцатками, как разумный компромисс между производительность и габаритами.

В применении СЖО можно отметить ряд преимуществ. Лучшая эффективность охлаждения при меньшем уровне шума, меньшая нагрузка на текстолит материнской платы, в отличие от тяжелого башенного радиатора. При этом от покупателя не требуется специальных знаний, даже прямые руки не обязательны.

Также нельзя забывать и эстетическую сторону – с распространением корпусов с огромными прозрачными окнами разноцветная подсветка вентиляторов и процессорного блока смотрится гораздо выигрышней объемных радиаторов воздушных СО. К тому же сейчас производители практикуют установку дисплеев на крышку насоса для вывода значимой системной информации.

Из минусов можно выделить цену (относительно «воздушек»), а также нюансы установки – все же флагманские решения требуют достаточно вместительных корпусов, чтобы разместить радиатор. Еще под определенным углом удобство закрытой системы становится минусом, ведь невозможно прочистить водоблок или поменять вышедшую из строя помпу. Шланги обжаты на фитингах, поэтому слить жидкость и залить новую просто невозможно, за исключением редких случаев, когда сам производитель предусмотрел эту возможность.

Кастомное жидкостное охлаждение

Последним популярным видом охлаждения для процессора можно назвать кастомное жидкостное охлаждение. Их отличие от AIO (необслуживаемых систем) является полная свобода конфигурации и максимальная гибкость. Кастомная СВО как паззл – вы сами решаете какие использовать фитинги, шланги, трубки, размер и толщину радиаторы и прочее.

Еще одно важное отличие от AIO состоит в том, что кастомное охлаждение можно установить не только на процессор. Существуют водоблоки для видеокарт, оперативной памяти, материнских плат и даже блоков питания. Причем водоблоки для видеокарт это комплексные решения, которые могут отводить тепло от GPU, цепей питания и памяти. А эффективность охлаждения при достаточном количестве радиаторов гораздо лучше, чем в необслуживаемых СВО и, тем более у воздушного кулера.

К примеру, графический процессор можно охладить при помощи СВО до температуры меньше 50 градусов при полной нагрузке. Даже самым лучшим воздушном кулерам такие показатели могут только сниться. И это при практически полном отсутствии шума. Именно возможность гибкой конфигурации практически не оставляет альтернатив при создании очень мощного, но тихого и холодного компьютера. А еще к этому стоит добавить тот факт, что кастомная СВО позволяет сделать из ПК практически произведение искусства.

Но за все нужно платить и в случае с жидкостным охлаждением платить нужно в прямом смысле слова. Самый главный минус состоит в цене на компоненты. Контур на процессор и видеокарту с парой радиаторов может легко уйти за 1000 долларов, поэтому обычно такие системы ставят в топовые компьютеры с самыми дорогими и горячими компонентами. Немного сглаживает этот недостаток то, что со сменой комплектующих нужно будет заменить минимум элементов водяного охлаждения, а не все целиком.

Еще из минусов СЖО можно назвать сложность сборки, потенциальный риск протечки, а также необходимость периодической чистки и перезаправки системы.

Выводы

На данный момент в большинстве случаев воздушный кулер по-прежнему является самым популярным способом охлаждения. При достаточно низкой цене они обеспечивают приемлемое охлаждение, высокий уровень надежности и максимальную простоту для самого неподготовленного пользователя. Однако сейчас их все чаще выбирают для компьютеров начального и среднего уровня, а для мощных игровых ПК предпочитают использовать AIO.

Необслуживаемые СЖО обеспечивают хорошую производительность, достаточно низкий уровень шума и приятный внешний вид. Чего вполне достаточно большинству требовательных пользователей, которые хотят получить эффективное охлаждение по адекватной цене.

Но если у вас много денег, а в ПК стоит уже самое топовое «железо», то самый логичный выбор это кастомная СВО. Именно водяное охлаждение вершина серийных видов охлаждения, доступных без танцев с бубном. «Водянка» обеспечивает самое лучшее охлаждение, практически полную бесшумность, позволяет гибко настроить систему под свои нужды, предлагает комплексное решение не только для CPU, но и для видеокарты, материнской платы и других компонентов. И может выглядеть так, что будет открываться рот от удивления.

Хотя совсем без бубна не обойдется, поскольку порог вхождения в «клуб водянщиков» достаточно высок – нужно обладать некоторыми знаниями, чтобы самостоятельно подобрать компоненты СВО и анатомически правильными конечностями, чтобы собрать контур. При этом стоит помнить, что жидкость в компьютере это все-таки жидкость, которая течет рядом с весьма дорогими комплектующими. И некачественный монтаж влечет за собой понятные риски убить всю систему.

Если вы не уверены в своих силах, то мы рекомендуем обратиться к профессионалам из команды Boiling Machine. Ниже представлены наши игровые компьютеры с системами водяного охлаждения, а для настоящих энтузиастов мы можем произвести ПК с кастомным водяным охлаждением.

280 990 р

Line

Видеокарта Nvidia GeForce RTX 3070 Ti

Процессор Intel Core i5-11600KF

Материнская плата GIGABYTE Z590 GAMING X

Оперативная память 16Gb DDR4 3200MHz Kingston HyperX Fury RGB

SSD накопитель GIGABYTE AORUS M.2 500GB Gen4x4

Жесткий диск Western Digital 1TB 7200rpm

Блок питания Super Flower 750W Leadex Gold III

292 990 р

Line

Видеокарта Nvidia GeForce RTX 3070ti

Процессор AMD Ryzen 5 5600X

Материнская плата GIGABYTE B550 AORUS ELITE

Оперативная память 16Gb DDR4 3200MHz Kingston HyperX Fury RGB

SSD накопитель GIGABYTE AORUS M.2 500GB Gen4x4

Жесткий диск Western Digital 1TB 7200rpm

Блок питания Super Flower 750W Leadex Gold III

80 990 р

Line

Видеокарта NVIDIA GeForce GTX 1050 Ti

Процессор Intel Core i3 10100F

Материнская плата GIGABYTE H470 HD3

Оперативная память Kingston HyperX FURY Black 16GB 2666Mhz

SSD накопитель 240GB Kingston A400

Жесткий диск 1TB Western Digital Blue 7200prm

Блок питания be quiet! System Power 9 400W

73 990 р

Line

Видеокарта NVIDIA GeForce GTX 1050 Ti

Процессор AMD Ryzen 3 PRO 1200

Материнская плата GIGABYTE B450 Gaming X

Оперативная память Kingston HyperX FURY Black 16GB 2666Mhz

SSD накопитель 240GB Kingston A400

Жесткий диск 1TB Western Digital Blue 7200prm

Блок питания be quiet! System Power 9 400W

115 990 р

Line

Видеокарта NVIDIA GeForce GTX 1660

Процессор Intel Core i5 10400F

Материнская плата GIGABYTE B460 HD3

Оперативная память Kingston HyperX FURY Black 16gb 2666Mhz

SSD накопитель 240GB Kingston A400

Жесткий диск 1TB Western Digital Blue 7200prm

Блок питания be quiet! System Power 9 400W

113 990 р

Line

Видеокарта NVIDIA GeForce GTX 1660

Процессор AMD Ryzen 5 3600

Материнская плата MSI B450-A PRO MAX

Оперативная память Kingston HyperX FURY Black 16gb 3200Mhz

SSD накопитель 240GB Kingston A400

Жесткий диск 1TB Western Digital Blue 7200prm

Блок питания be quiet! System Power 9 400W