Способы отвода избыточного тепла

Любой корпус современного системного блока разрабатывается с расчетом на процедуры по эффективному отводу тепла. Уже давно начали производить корпуса, поддерживающие сквозное охлаждение плат компьютера. Воздушные потоки направляются от передней стенки к задней с дополнительным охлаждением сквозь левую боковую стенку корпуса. Минимальная конфигурация такой системы подразумевает наличие одного вентилятора (в блоке питания). Добавление дополнительных вентиляторов позволяет не только увеличить интенсивность охлаждения ПК, но и уменьшить количество шума за счет снижения скорости вращения каждой из крыльчаток.

Самым распространённым методом отвода избыточного тепла является воздушное охлаждение, в котором тепло отводится сильным воздушным потоком. Рекомендуется сквозное охлаждение, то есть один вентилятор должен работать на вдув, а другой – на выдув.

Также для отвода тепла повсеместно используются радиаторы. В пассивных системах охлаждения они являются фактически единственным элементом, выполняющим охлаждающие функции. Тем не менее, для более эффективного охлаждения используются активные радиаторы – со встроенными вентиляторами. По сути радиатор является устройством для рассеивания тепла. Принцип его действия таков: металл с большей теплопроводимостью (как правило, медь) отводит тепло с процессора или с других сильно нагревающихся элементов и рассеивает это тепло через ребра в воздух. Для увеличения полезной площади рёбер радиатора (повышения теплоотдачи) производители прибегают к различным уловкам, из-за чего радиаторы часто имеют необычную форму. Чем больше площадь радиатора и чем больше меди в его составе, тем лучше осуществляется отвод тепла.

Для отвода избыточного тепла можно использовать и тепловые трубки, которые иногда выделяют и в отдельную разновидность систем охлаждения или в подвид жидкостных систем. Тепловую трубку можно описать как проводник тепла, предназначенный для эффективного перемещения тепла из одной точки в другую. Типичная тепловая трубка представляет герметичную трубку определенной структуры с двойными стенками. В процессе производства из трубки сначала удаляется воздух, после чего она заполняется специальной жидкостью и герметизируется. Тип жидкости и низкое давление внутри трубки обеспечивают закипание жидкости при относительно малых температурах. Когда трубка нагревается с одного конца, жидкость изменяет свое состояние на парообразное, поглощая при этом немало тепла. Пар поднимается к другому концу трубки, где конденсируется, превращается в жидкость, выделяя при этом тепло, после чего по внутренним стенкам трубки быстро стекает к ее исходному концу благодаря капиллярным явлениям. Сами по себе тепловые трубки не используются. Одним концом они закрепляются на процессоре или другом тепловыделяющем устройстве, а другим — на обычном радиаторе, часто активном.

Другим распространённым способом отвода тепла (который также можно использовать и как дополнение к другим методам) является использование термоинтерфейсов. Так, воздушное охлаждение не всегда может быть эффективным. Например, даже в самых продуманных системах радиатор никогда не прилегает к процессору настолько плотно, чтобы воздух не мог попасть между ними. Воздух, обладая высокой проникающей способностью, заполняет любые микроскопические неровности между соприкасающимися поверхностями. В итоге образуется тонкая воздушная прослойка между кулером и процессором. Поскольку воздух очень плохо проводит тепло, он существенно мешает нормальному протеканию теплообменных процессов между ядром ЦПУ и радиатором кулера. Результат этого — тепло от процессора отводится плохо, и он перегревается. Использование термоинтерфейсов и является решением данной проблемы: между процессором и радиатором помещают слой какого-нибудь вязкого вещества с низким термосопротивлением. Оно и заполняет собой полости между основанием радиатора и поверхностью процессора, с которой тот соприкасается, обеспечивая таким образом путь отводимому теплу. Обычно подобный слой и называют тепловым интерфейсом. Существуют четыре вида тепловых интерфейсов: термопасты, теплопроводящие прокладки, теплопроводящие клейкие пленки и термические смеси.

Существуют и другие методы отвода избыточного тепла от охлаждаемых деталей. В частности, к ним относится экстремальное термоэлектрическое охлаждение с использованием элементов Пельтье, использование жидкостей и хладагентов в системах охлаждения.