Сергій Пахомов
Традиційні системи рідинного охолодження
Система рідинного охолодження компанії Intel
Давно вже минули ті часи, коли в комп'ютерах використовувалося пасивне охолодження. Такі комп'ютери були хоча і абсолютно безшумними, але малопродуктивними. У міру зростання продуктивності процесорів і інших компонентів ПК збільшувалася і їх енергоспоживання, а отже, компоненти ПК ставали все більш гарячими. Знадобилося оснастити процесори масивними радіаторами, а незабаром до них додалися і вентилятори. Оскільки пасивне охолодження вже не могло забезпечити необхідний тепловідвід, то для підтримки допустимої температури довелося використовувати повітряне охолодження.
зростанням тактових частот процесора збільшувалася і ефективність теплоотовода, що досягалося завдяки застосуванню більш масивних радіаторів і більш швидких вентиляторів. З'явилися радіатори на теплових трубках, альтернативні системи водяного охолодження, системи охолодження з використанням термоелектричних модулів Пельтьє. Крім того, з часом радіаторами стали оснащувати графічні карти, чіпсет, пам'ять і навіть окремі мікросхеми на материнських платах. Якщо ж додати до цього систему охолодження процесора, систему охолодження відеокарти, радіатори, що встановлюються на модулі пам'яті, то стає зрозуміло, що джерел тепловиділення в сучасному комп'ютері досить багато і що для нормальної роботи всієї цієї складної структури потрібне створення ефективної системи теплоотовода.
В даний час розроблено велику кількість систем охолодження, які відрізняються один від одного принципом функціонування системи відводу тепла, тобто середовищем, використовуваної для відводу тепла. За цією ознакою системи охолодження можна розділити на наступні категорії:
- пасивні системи охолодження на основі радіаторів;
- системи охолодження на основі теплових трубок;
- повітряні системи охолодження;
- рідинні системи охолодження;
- системи охолодження на основі модулів Пельтьє.
У цій статті ми розглянемо перспективи подальшого розвитку рідинних систем охолодження, популярність яких останнім часом стає дедалі більше. За справу взялася і компанія Intel, а раз так - значить, незабаром рідинне охолодження виявиться затребуваним. Ці хлопці знають що роблять, недарма їх називають ліпохедамі (від нового слогану компанії Intel «Leap ahead»).
Однак сам факт того, що компанія Intel зайнялася розробкою рідинних систем охолодження, викликає певне здивування. Адже саме Intel є ініціатором курсу на енергозбереження процесорів, і, як очікується, наступне покоління процесорів на основі мікроархітектури Intel Core буде володіти значно меншим енергоспоживанням в порівнянні з нинішніми процесорами. Тоді виникає цілком слушне запитання: якщо процесори будуть споживати менше енергії, а отже, і менше розсіювати тепла, то навіщо потрібно розробляти високоефективні рідинні системи охолодження? Адже в цьому випадку цілком достатньо традиційних повітряних систем охолодження, які хоч і мають меншою ефективністю, але зате істотно дешевше.
З усього видно, інтерес Intel до систем рідинного охолодження обумовлений тим, що при одній і тій же ефективності повітряних і рідинних систем охолодження останні можна зробити значно менш гучними. А якщо згадати, що компанія Intel в даний час активно просуває концепцію нової платформи Intel Viiv як комп'ютера для цифрового будинку, то все стане на свої місця - комп'ютери на основі платформи Intel Viiv повинні бути, по можливості, малошумними.
Які ж удосконалення компанія Intel пропонує для рідинних систем охолодження? Однак перш ніж відповісти на це питання, давайте розглянемо традиційні системи рідинного охолодження.
Традиційні системи рідинного охолодження
рінціпіальная різниця між повітряним і рідинним охолодженням полягає в тому, що в останньому випадку для перенесення тепла замість повітря використовується рідина, що володіє більшою, в порівнянні з ним, теплоємністю. Для цього замість повітря через радіатор прокачується вода або будь-яка інша відповідна для охолодження рідина. Циркулює рідина забезпечує набагато кращий тепловідвід, ніж потік повітря.
Залежно від конструкції системи примусової циркуляції рідини по замкнутому контуру, системи рідинного охолодження можна розділити на два типи - внутрішні і зовнішні. При цьому відзначимо, що ніякої принципової різниці між внутрішніми та зовнішніми системами не існує; вся справа лише в тому, які функціональні блоки знаходяться всередині корпусу ПК, а які - зовні.
За принципом дії рідинні системи охолодження досить прості і нагадують систему охолодження в автомобільних двигунах. Холодна рідина (як правило, дистильована вода) прокачується через радіатори охолоджуваних пристроїв, в яких вона нагрівається (відводить тепло). Після цього нагріта рідина надходить в теплообмінник, в якому обмінюється теплом з навколишнім простором і охолоджується. Для ефективного теплообміну з навколишнім простором в теплообмінниках, як правило, використовуються вентилятори. Всі компоненти конструкції з'єднуються між собою гнучкими силіконовими шлангами діаметром 5-10 мм. Для того щоб змусити рідину циркулювати по замкнутому корпусу, застосовується спеціальний насос - помпа. Структурна схема такої системи показана на рис. 1.
Мал. 1. Загальна схема традиційної системи рідинного охолодження
Таким чином, традиційна схема рідинного охолодження передбачає наявність чотирьох функціональних блоків:
- радіатор охолоджується пристрої (рідинний радіатор);
- резервуар з рідиною;
- помпа;
- теплообмінник, поєднаний з вентилятором.
Ефективність рідинних радіаторів визначається площею контакту його поверхні з рідиною, тому для збільшення площі контакту всередині рідинних радіаторів встановлюють ребра або стовпчасті голки.
У зовнішніх рідинних системах охолодження всередині корпусу комп'ютера знаходиться тільки рідинний радіатор, а резервуар з охолоджувальною рідиною, помпа і теплообмінник, поміщені в єдиний блок, виносяться за межі корпусу ПК.
У внутрішніх системах рідинного охолодження все функціональні блоки знаходяться всередині корпусу ПК.
Система рідинного охолодження компанії Intel
т традиційної системи рідинного охолодження для процесора розробка компанії Intel має одну принципову відмінність - замість чотирьох функціональних блоків використовуються тільки два. Справа в тому, що помпа і рідинний радіатор процесора інтегровані в єдиний моноблок, а резервуар для рідини взагалі відсутній (рис. 2).
Мал. 2. Схема рідинного охолодження компанії Intel
Від себе додамо, що, за великим рахунком, особливої новизни в цій розробці немає. У всякому разі, сама ідея інтеграції помпи і рідинного радіатора в єдиний моноблок далеко не нова. Подібні системи рідинного охолодження вже пропонують і Cooler Master, і Gigabyte. Тому якщо і можна говорити про новизну даної системи охолодження, то тільки в плані удосконалення її конструкції, але не про принципово новий підхід.
Отже, давайте розглянемо, які переваги має запропонована компанією Intel схема рідинного охолодження.
По-перше, завдяки відмові від використання резервуара для рідини і зменшення кількості сполучних патрубків збільшується швидкість течії рідини по замкнутому контуру, а значить, підвищується ефективність тепловідведення.
По-друге, помпа з електродвигуном постійного струму, розміщена всередині рідинного радіатора, створює додаткову циркуляцію рідини всередині процесорного радіатора, що теж збільшує ефективність тепловідведення (рис. 3).
Мал. 3. Помпа, розміщена всередині радіатора, створює циркуляцію рідини, що збільшує ефективність тепловідведення
Ще однією особливістю моноблока, інтегруючого в собі помпу і радіатор, є схема подачі рідини. Холодна рідина надходить всередину радіатора не збоку, як в більшості подібних рідинних систем охолодження, а строго по центру (рис. 4). В результаті підвищується ефективність охолодження центральної (відповідно і найгарячішою) точки процесора.
Мал. 4. Схема подачі рідини всередину радіатора з помпою
Нова система рідинного охолодження компанії Intel підтримує інтелектуальне управління швидкістю роботи помпи в залежності від температури процесора. Для цього помпа підключається до того роз'єму на материнській платі, до якого зазвичай приєднується кулер. Управління помпою може здійснюватися як по постійному струму (трьохконтактного підключення), так і з використанням широтно-імпульсної модуляції (чотирьохконтактного підключення).
Поки ще не ясно, чи буде компанія Intel виробляти системи рідинного охолодження під своєю торговою маркою і коли подібні системи надійдуть в широкий продаж. Однак натяк на те, якими можуть стати в найближчому майбутньому рідинні системи охолодження, зроблений. Залишається лише з'ясувати, наскільки вони виявляться затребуваними на ринку.
КомпьютерПресс 5'2006
Тоді виникає цілком слушне запитання: якщо процесори будуть споживати менше енергії, а отже, і менше розсіювати тепла, то навіщо потрібно розробляти високоефективні рідинні системи охолодження?
Які ж удосконалення компанія Intel пропонує для рідинних систем охолодження?