Охлаждение: самые распространенные мифы

Автор : Сергей Бучин, info@ferra.ru
Соавтор(ы): Смагин Сергей (smagsn@mail.ru)
Оригинал статьи : http://www.ferra.ru/online/cooling/s25211/

Мы разберем самые распространенные ошибки, которые допускает сферический пользователь в вакууме, когда начинает задумываться об эффективности системы охлаждения своего ПК.

Идея этого текста родилась у меня в голове после анализа многочисленных писем читателей, а также после общения с читателями же на Комтеке. Здесь мы разберем самые распространенные ошибки, которые (с активной помощью другой компетентной публики) допускает сферический пользователь в вакууме, когда начинает задумываться об эффективности системы  охлаждения своего ПК.

Миф первый: чем выше обороты кулера, тем он эффективнее

Вентилятор с огромной скоростью вращения эффектнее (шумнее) своего менее быстрого собрата, но не всегда эффективнее. То есть эффективность кулера не всегда пропорциональна скорости вращения. Поток воздуха вокруг ребер может быть как ламинарным (ровным, без возмущений), так и турбулентным, то есть беспорядочным, вихревым. Режим течения зависит от скорости воздуха: чем она выше, тем выше «турбулентность» потока. Турбулентный поток хорош тем, что, обеспечивая непрерывную ротацию воздуха у поверхности ребра, эффективнее снимает с них тепло. Минус же высокой турбулентности в том, что существенно падает скорость протекания воздуха через радиатор, потоки завихряются, и уже подогретый при предыдущем контакте с ребрами воздух, касаясь поверхности вновь, уже ничего с собой не уносит. Ламинарный же поток принимает энергию хуже, но и течет ровно, быстро утекая за пределы радиатора. Увеличение числа оборотов кулера до огромных значений ведет, конечно, к уменьшению температуры процессора, однако в данном случае цель не опрадывает средства.Гораздо удобнее сконструировать грамотный кулер со средним уровнем турбулентности, который будет охлаждать процессор не хуже неграмотного высокоскоростного и высокотурбулентного собрата. Примеры? Да их предостаточно. Вспомните хотя бы новый боксовый кулер от Intel  , скорость вращения вентилятора которого не так высока, а эффективность — очень даже. А все из-за грамотной конструкции, в том числе и конструкции ребер, обеспечивающих «правильный» поток.

Грамотная конструкция ребер.

Иными словами, не всегда имеет смысл гнаться за оборотами. Да и уши свои тоже стоит пожалеть.

Миф второй: шлифовка основания увеличивает эффективность охлаждения

Строго говоря, это не миф. Хорошая и качественная шлифовка действительно улучшит охлаждение, убрав царапины и прочие дефекты, уменьшающие площадь соприкосновения процессора и основания. Однако шлифовать основание надо правильно, иначе вместо улучшения охлаждения мы получим существенное падение эффективности кулера.

Как поступает большинство пользователей, услышавших о полировке основания? Да очень просто — пользователь берет крупную шкурку, и начинает пальцами или каким-то твердым предметом возить ее по основанию. Затем наждачка меняется на более мелкую, до тех пор, пока пользователю не покажется, что уже достаточно. Такой шлифовкой мы действительно уберем мелкие царапины, однако наделаем на основании много гораздо более крупных дефектов. Дело в том, что сила нажатия на инструмент не всегда одинакова, вернее, всегда неодинакова, да и время, потраченное на каждый квадратный сантиметр, различается, и в результате какой-то участок поверхности мы стачиваем сильнее, а какой-то совсем чуть-чуть. Если после такой шлифовки посмотреть на основание вооруженным глазом, то можно увидеть, что оно стало «волнистым».

Коэффициент теплопроводности любой термопасты много ниже оного у любого металла. А теперь подумайте, что сильнее ударит по эффективности охлаждения: царапина глубиной 0,1 мм и общей площадью 1 кв. мм, залитая термопастой, или яма такой же глубины, но площадью уже 1 кв. см? Правильно.

Этому основанию определенно нужна шлифовка.

Так что шлифовать основание надо, но, во-первых, только в самых тяжелых случаях, когда дефектов много, и они легко заметны, а во-вторых, так, чтобы таких «ям» не возникало, то есть или с помощью специальной машинки, или просто используя ровную поверхность, равномерно покрытую наждачкой. Половинный вариант — набор наждачек разной степени крупности — не принесет вам ничего хорошего.

Миф третий: медный сердечник всегда лучше сплошного алюминиевого основания

В большинстве случаев это действительно так — чем меднее основание, тем эффективнее кулер. Однако, есть варианты, когда сплошное алюминиевое основание намного эффективнее врезанного в него медного сердечника.

Все дело в том, что место соединения двух металлов — алюминия и меди — обладает некоторым термическим сопротивлением. И оно тем больше, чем хуже качество (то есть площадь и плотность) этого соединения. Вопрос о качестве, конечно же, не стоит, когда сердечник толстый, и врезан по всей толщине в алюминиевое основание или оправу с большим натягом. А вот в случае, когда сердечник, например, легко прокручивается в основании, или, несмотря на общую массивность сердечника, площадь соединения очень невелика, сопротивление границы раздела металлов будет очень велико. Настолько, что лучше бы на месте меди было просто сплошное алюминиевое основание — все преимущества меди с ее высоким коэффициентом теплопроводности «съедаются» местом контакта.

Вариант плохого соединения меди и алюминия.

К счастью, таких кулеров с каждым днем становится меньше. И вообще, нынче у произвордителей в моде кулеры с полностью медным основанием, которое будет всегда эффективнее, чем алюминиевое, при условии, конечно, качественного с точки зрения теплообмена крепления к нему ребер.

Миф четвертый: штатная термопаста/термонашлепка заслуживает лишь мгновенной замены ее на КПТ-8

Это далеко не всегда так. Безусловно, хорошая (не «подпольная») КПТ-8 — термопаста очень достойная, и она действительно лучше многих зарубежных паст, а уж прилагаемые к кулерам пасты вообще через одну курят в коридоре. Однако, если к вашему кулеру, скажем, Titan прилагается шприц с серебристой термопастой, не спешите бежать за КПТ-8. Прилагаемая термопаста ничем не хуже КПТ-8, по крайней мере, при тех значениях тепловых потоков, которые мы имеем в стандартном или даже сильно разогнанном ПК. Ну будет температура процессора отличаться от возможной на один градус — вы что, умрете от этого? А процессор? Тоже нет. Так что в подавляющем большинстве случаев в замене штатной термопасты на КПТ-8, АлСил-3 или даже более дорогую пасту «с серебром» нет никакого смысла.

Термопасты и термопрокладки.

Разумеется, если вы купили кулер, о месте рождения которого неизвестно даже ему самому, и в комплект поставки входил невзрачный пакетик с надписью «Silicone compound», вид которого вызывает не доверие, а прямо противоположные эмоции, то термопасту лучше заменить.

Отдельный разговор — термонашлепки. Они бывают разные — в виде очень густых паст, которые по идее должны плавиться при нагревании процессора, и в жидкой фазе заполнять все неровности, или в виде кусочка фольги, наклеенного на основание. Термонашлепку первого типа лучше удалить, и даже не потому, что она неэффективна (иногда ее эффективность довольно высока) — просто при последующем снятии кулера с холодного процессора вы можете оторвать вместе с ним еще и часть кристалла, что вряд ли входит в ваш план по продаже старого камня и замене его на новый.

На старом боксовом кулере от Intel, которым оснащаются Pentium 4 до 3,06 Ггц, на основании наклеен кусочек чего-то черного, напоминающего фольгу. Каких только мнений я не встречал! Говорили даже, что это — просто защитная накладка, а вот под ней-то скрывается настоящая термопаста. Это не так — фольга, покрытая тонким слоем высокоориентированного графита, есть сам интерфейс, а не защита термоинтерфейса, как думают очень многие продавцы и пользователи. Эффективность ее, к сожалению, оставляет желать лучшего (и даже Intel это косвенно признала, укомплектовав следующий кулер для более мощных процессоров обычной термопастой), однако если вы не собираетесь разгонять процессор, сойдет и она. Ничего страшного в ней нет, и свои функции эта фольга выполняет.

Термопрокладка из фольги с высокоориентированным графитом.

То, чем ее заменили.

В рамках этого мифа, пожалуй, стоит развеять еще один, появившийся на свет с легкой руки некоторых сетевых журналистов, и распространившийся поэтому достаточно быстро и хорошо. Все серебристые пасты «с добавлением алюминия или серебра», которые прилагаются к кулерам или продаются на соответствующих рынках, а также «пасты с добавлением цинка», к коим, в частности, относится и КПТ-8, не содержат этих металлов в чистом виде. В них используются оксиды или нитриды соответствующих металлов, которые, в отличие от металлов, являются изоляторами, а не проводниками электрического тока. Термопасты с добавлением чистого серебра существуют, однако ни один производитель в здравом уме не будет комплектовать ей свои кулеры — во-первых, потому, что дорого, а во-вторых, потому что опасно. Да и купить такую пасту достаточно сложно.

Следовательно, пробой нам не грозит, даже если мы покроем «алюминиевой» пастой весь Athlon с его мостиками.

Миф пятый: Чем больше в корпусе кулеров, тем лучше охлаждение

Я, будучи в здравом уме и трезвой памяти, заявляю, что прекрасно осознаю все то, что я тут пишу, и понимаю, что буду заплеван за нижеследующее многими моддерами, превратившими свои корпуса в подобие многомоторных винтовых самолетов. Однако все же скажу — бездумная установка кулеров в корпус лишь снижает эффективность охлаждения внутреннего пространства.

Дело в том, что большинство хороших (Обратите внимание — именно хороших! Плохие корпуса дорабатывать нет никакого смысла, горбатого только могила исправит) корпусов допускают установку дополнительных вентиляторов именно в тех местах, в которых допускают, не просто так, а потому, что так надо. Иными словами, если места под вентиляторы есть на передней и задней панели — так это не потому, что на других панелях места не было, а потому, что именно там вентиляторы и должны быть расположены для достижения наибольшей эффективности охлаждения. Разумеется, небольшие подвижки возможны, равно как возможно оснащение этих панелей вентиляторами сверх нормы. Однако большинство пользователей в погоне за прохладой поступает, как правило, иначе — режет блоухоллы там, где это вообще возможно, то есть чаще всего на боковой и верхней стенке. Причем ориентируют эти вентиляторы чаще всего на внос воздуха внутрь корпуса. И этим вносят в задумку производителя существенные коррективы, выражающиеся в дополнительных потоках воздуха, меняющих всю тепловую картину, и заставляющих воздух выходить не там, где надо, и проделывать совсем не тот путь, который нужно.

Так видит идеальный корпус фирма Intel.

Запомните — воздух должен поступать в корпус через переднюю его часть, а выходить — через заднюю. Кроме того, число входящих и исходящих вентиляторов, а вернее, их суммарный расход, должно быть хотя бы сопоставимо, иначе получится не картина, а непонятно что — воздух будет выходить совсем не там, где нужно, и совсем не так, как нужно. Боковые вентиляторы допустимы, но только в случае, когда вы понимаете, зачем это делаете. Для того, чтобы понимание наступило, полезно иногда нарисовать на бумаге корпус и все потоки внутри него.

По той же причине нежелательно иметь большое число вентиляционных отверстий в разных частях корпуса. Эти отверстия нужны только тогда, когда основной упор в охлаждении корпуса делается не на вынужденную, а на естественную конвекцию воздуха, то есть вентиляторов в корпусе мало, или их нет совсем. В случае же, когда расходы вентиляторов впереди и сзади сопоставимы и достаточно велики, вентиляционные отверстия не полезны, и даже вредны. Достаточно одного хорошего воздухозаборника перед каждым вентилятором. Кстати, эти воздухозаборники полезно закрывать фильтрами — реже придется пылесосить корпус.

Даже если вы завесите все передние и задние стенки вентиляторами, температура внутри корпуса все равно не упадет ниже температуры окружающей среды, а вот шум и  нагрузка на блок питания увеличатся очень сильно. Существует некая критическая масса вентиляторов, выше которой сколько их число не увеличивай, температуры все равно останутся такими же, или опустятся, но на столь малую величину, что вы этого даже не заметите. Для разных корпусов и конфигураций эта масса будет разной, но обычно критическое число вентиляторов невелико, и уж точно намного меньше, чем многие себе представляют — скажем, четыре или пять.

Так что не боритесь с ветряными мельницами, и не делайте ветряную мельницу из своего корпуса. Вместо этого улучшите охлаждение тех точек, которые в этом действительно нуждаются. Например, поставьте вентилятор  напротив жесткого диска.

Миф шестой: современные жесткие диски не нуждаются в специальном охлаждении

Миф активно существует благодаря продавцам ПК, не особенно утруждающих себя охлаждением жестких дисков в своих компьютерах. Однако, верен он с точностью до наоборот — как раз современные жесткие диски в этом охлаждении нуждаются намного больше своих древних собратьев. Связано это с тем, что плотность размещения элементов на схемах винчестеров, а также транзисторов в микросхемах, в последние годы существенно возросла, а вот токи, необходимые винчестеру, остались такими же. Соответственно, современный управляющий чип винчестера уже не в состоянии рассеять все выделяемое им тепло самостоятельно просто в силу очень маленькой площади корпуса. Диапазон же температур, в котором винчестер нормально работает, и его срок службы при этом не снижается, достаточно узок. Если в случае с процессором снижение срока службы с десяти лет до пяти не очень критично, то для винчестера этот же параметр намного важнее. Между тем, охлаждению процессора уделяется огромное количество внимания, а вот охлаждению микросхем контроллера винчестера — вообще не уделяется.
Оснащение винчестера своим вентилятором сделает проблему менее острой, хотя справедливости ради надо сказать, что вряд ли снимет ее совсем. Но это уже тема отдельной статьи.

Прохладных внутренностей!