Что такое кулер в информатике
Что такое кулер для компьютера
В процессе работы техника нагревается и, чтобы избежать перегрева, ее нужно охлаждать. Кулер для компьютера и есть тот самый охладитель.
Кулер для компьютера — что это
В отличие от обычного вентилятора, который прогоняет воздух для общей вентиляции внутри ПК, кулер – это охладительная система, остужающая непосредственно нагревающиеся детали. В основном продаются:
Зачем нужен кулер
Кулер защищает детали от перегрева, который приведет к поломке и их самих, и всей машины. Устанавливается он индивидуально на каждый компонент, что наиболее подвержен излишнему нагреву.
Устройство кулера
Такая система состоит из вентилятора и радиатора. Питание кулера для компьютера происходит через провода, которые подключаются к специальным контактам блока питания системника.
Радиатор
Функция радиатора – перенять на себя тепло, исходящее от нагревающегося компонента и «выбросить» его в пространство. Наиболее важными параметрами радиатора есть:
Теплопроводность характеризует скорость распределения тепла то поверхности радиатора. Чем она выше, тем лучше. При низком показателе, тепло будет накапливаться только в одной части радиатора и его излучение не будет эффективным.
Теплоемкость говорит о том, какое количество тепла может принять на себя радиатор.
Для того, что бы добиться высоких характеристик, при этом сделать доступной цену, радиаторы для ПК изготавливают из алюминия (дает высокую теплоемкость – 880 Дж/Кг*К) или меди (хорошая теплопроводность – 398 Вт/М*К).
Стоит обращать внимание и на метод крепления ребер к основанию. Если они приклеены на термопасту, такой радиатор менее надежен, чем с припаянными.
Винт
Для того, что бы радиатор мог остыть, нужно постоянно охлаждать воздух вокруг него. Этим и занимается вентилятор. Он состоит и рамки (пластиковой или резиновой), крыльчатки (винта, вентилятора) – вращающейся части, непосредственно гоняющей воздух, и двигателя, который и обеспечивает работу всей охладительной системы.
Крепить вентилятор лучше всего антивибрационными силиконовыми винтами, потому что они смягчают вибрацию и поглощают шум.
Перед установкой кулера на ПК нужно изучить вопрос: «В какую сторону должен дуть вентилятор». Поток воздуха должен быть направлен на охлаждаемую деталь: процессор, видеокарту, жесткий диск…
Когда внутри компа есть много перегревающихся деталей, стоит установить дополнительные вентиляторы.
В любом системнике холодный воздух поступает внутрь снизу через переднюю панель. Далее, нагреваясь, он продвигается и выходит через отверстия вверху задней панели. В связи с этим, если вентилятор установлен сзади, он не должен дуть внутрь.
Иногда кулер не успевает достаточно охлаждать ту же видеокарту, например, если запущена объемная сложная игра. В таком случае, на него можно установить вторую крыльчатку, если это предусмотрено конструкцией устройства.
Характеристики
Выбирая кулер для компьютера, стоит сосредоточить внимание на его основных характеристиках.
Частота вращения двигателя
Такой параметр обозначается аббревиатурой RPM и говорит о количестве оборотов в минуту. Чем этот показатель выше, тем мощнее, производительней кулер, но и более шумный вентилятор.
Воздушный поток, создаваемый крыльчаткой
Высокая производительность (CFM) говорит о том, что такой вентилятор пропускает через себя большой поток воздуха, значит, охлаждение происходит быстрее. Так, устройство размером 40мм на 40мм имеет производительность до 7 единиц, а 60х60 – до 15.
Уровень создаваемого шума
Уровень шума определяется в децибелах (dB). Нормальным считается шум в пределах 25-30 dB. Более высокий уровень шума может создавать дискомфорт для пользователя.
Управление кулерами компьютера для снижения уровня шума ведется нескольким способами:
устройством «Реобас», которое монтируется в лицевую панель и обеспечивает возможность управлять кулером вручную.
Разъемы
Так же нужно обратить внимание на количество проводов для подключения к блоку питания.
Эти виды взаимосовместимы, то есть трехпроводной можно подключить к 4-х контактному разъему и наоборот. В последнем варианте, учитывая то, что 4-й контакт остается не задействованым, автоматический контроль не работает.
Какие двигатели устанавливаются на кулер
Сердце кулера – двигатель. От его характеристик зависит работа всей системы.
Осевые
Осевой вариант имеет простую конструкцию и невысокую цену, что делает его наиболее используемым на домашних ПК: на материнских платах, видеокартах, процессорах, блоках питания. В нем, как всасываемый, так и нагнетаемый воздух перемещаются вдоль вращающейся оси.
Центробежные
Центробежный двигатель устроен сложнее, он производительней и устанавливается в кулеры для особо мощных компьютеров. Его ротор сам состоит из крыльчатки. Он засасывает воздух, вращает его и выбрасывает в выходное отверстие «Улитки», из-за чего исходящий поток выходит под углом к засасываемому, не соприкасаясь с ним.
Ликбез по системам охлаждения
Со времени появления первых микропроцессоров прошло уже более 30 лет. Микроэлектронная технология успела далеко шагнуть за этот период, и если раньше компьютер был уделом только избранных, то теперь он стал неотъемлемой частью жизни каждого из нас. Но вместе с переходом компьютеров из категории роскоши в разряд, так сказать, средств передвижения, неминуемо образовалась масса серьезных проблем.
Ни для кого не секрет, что высокопроизводительные процессоры сильно нагреваются при работе, иными словами рассеивают большую тепловую мощность. И без дополнительных средств охлаждения быстродействующее «кремниевое сердце» современного компьютера обойтись уже не может. Проблема обеспечения оптимальной рабочей температуры процессора в последние годы начинает проявлять себя в полный рост, становясь самым настоящим краеугольным камнем на пути к созданию надежной, эргономичной и высокопроизводительной компьютерной системы. Общепризнанным и наиболее распространенным средством охлаждения процессора являются на сегодня так называемые кулеры (или, говоря по научному теплообменные аппараты принудительного воздушного охлаждения). В общем случае они являются сочетанием металлической оребренной пластины (радиатора) и воздушного насоса (вентилятора), и служат для поддержания рабочей температуры процессора в пределах допустимых нормативов, обеспечивая его правильное и надежн! ое функционирование. Что ж, давайте рассмотрим эти устройства поподробнее.
Радиаторы
По своей сути радиатор является устройством, существенно облегчающим теплообмен процессора с окружающей средой. Площадь поверхности процессорного кристалла чрезвычайно мала (на сегодня не превышает нескольких квадратных сантиметров) и недостаточна для сколько-нибудь эффективного отвода тепловой мощности, измеряемой десятками ватт. Благодаря своей оребренной поверхности, радиатор, будучи установленным на процессоре, в сотни и даже тысячи раз увеличивает площадь его теплового контакта с окружающей средой, способствуя тем самым усилению интенсивности теплообмена и кардинальному снижению рабочей температуры.
Фундаментальной технической характеристикой радиатора является термическое сопротивление относительно поверхности процессорного кристалла величина, позволяющая оценить его эффективность в качестве охлаждающего устройства.
Термическое сопротивление выражается простым соотношением:
Rt термическое сопротивление радиатора,
Tc температура поверхности процессорного кристалла,
Ta температура окружающей среды,
Ph тепловая мощность, рассеиваемая процессором.
Измеряется термическое сопротивление соответственно в °С/Вт. Оно показывает, насколько увеличится температура процессорного кристалла относительно температуры в компьютерном корпусе при отводе определенной тепловой мощности через данный конкретный радиатор, установленный на процессоре.
Для примера возьмем платформу VIA Eden. Типичное термическое сопротивление процессорного радиатора составляет здесь 6°С/Вт, типичная тепловая мощность процессора равняется 3 Вт, а типичная температура внутри системного блока лежит в пределах 50°C. Перемножив значения термического сопротивления радиатора и тепловой мощности процессора, мы получим 18°C. Теперь мы знаем, что температура поверхности процессорного кристалла будет превышать температуру в системном блоке на 18°C и будет держаться соответственно на уровне 68°C. В принципе, такая температура вполне соответствует «медицинским» нормативам на процессоры VIA Eden ESP, и поводов для беспокойства за его здоровье у нас нет.
Теперь давайте посмотрим другой пример. Если нам вдруг вздумается использовать радиатор от VIA Eden ESP, но уже с процессором AMD Athlon XP, тепловая мощность которого составляет порядка 40–60 Вт, то результат будет плачевным: температура процессора достигнет 300°C и более, что привет к его скоропостижной кончине от «теплового удара». Совершенно очевидно, что при такой тепловой мощности нужен радиатор (или предпочтительно уже полноценный кулер) с гораздо меньшим термическим сопротивлением, чтобы он смог удержать температуру процессора в пределах безопасных 75–90°C.
Таким образом, для термического сопротивления действует четкий принцип «чем меньше, тем намного лучше». Зная его величину, мы сможем легко оценить целесообразность применения того или иного радиатора (или процессорного кулера в целом, но об этом чуть позднее) в наших конкретных эксплуатационных условиях. И также легко сможем избежать ошибок, которые нередко приводят к катастрофическим последствиям для компьютерной системы и кошелька пользователя.
На практике термическое сопротивление (суть тепловая эффективность) радиатора во многом зависит не только от площади оребренной поверхности, но и от его конструктивных особенностей и технологии изготовления. В настоящее время на рынке представлены пять «архетипов» радиаторов, задействованных в массовом производстве. Позвольте уделить им немного вашего драгоценного внимания.
«Экструзионные» (прессованные) радиаторы. Наиболее дешевые, общепризнанные и самые распространенные на рынке, основной материал, используемый в их производстве алюминий. Такие радиаторы изготавливаются методом экструзии (прессования), который позволяет получить достаточно сложный профиль оребренной поверхности и достичь хороших теплоотводящих свойств.
«Складчатые» радиаторы. Отличаются довольно интересным технологическим исполнением: на базовой пластине радиатора пайкой (или с помощью адгезионных теплопроводящих паст) закрепляется тонкая металлическая лента, свернутая в гармошку, складки которой играют роль своеобразной оребренной поверхности. Основные материалы алюминий и медь. По сравнению с экструзионными радиаторами, данная технология позволяет получать изделия более компактных размеров, но с такой же тепловой эффективностью (или даже лучшей).
«Кованые» (холоднодеформированные) радиаторы. Для их изготовления используется технология холодного прессования, которая позволяет «ваять» поверхность радиатора не только в форме стандартных прямоугольных ребер, но и в виде стрежней произвольного сечения. Основной материал алюминий, но зачастую в основание (подошву) радиатора дополнительно интегрируют медные пластины (для улучшения его теплоотводящих свойств). Технология холодного прессования характеризуется относительно малой производительностью, поэтому «кованые» радиаторы, как правило, дороже «экструзионных» и «складчатых», но далеко не всегда лучше в плане тепловой эффективности.
«Составные» радиаторы. Во многом повторяют методику «складчатых» радиаторов, но обладают вместе с тем весьма существенным отличием: здесь оребренная поверхность формируется уже не лентой-гармошкой, а раздельными тонкими пластинами, закрепленными на подошве радиатора пайкой или стыковой сваркой. Основной используемый материал медь. Как правило, «составные» радиаторы характеризуются более высокой тепловой эффективностью, чем «экструзионные» и «складчатые», но это наблюдается только при условии жесткого контроля качества производственных процессов.
«Точеные» радиаторы. На сегодня это самые продвинутые и наиболее дорогие изделия. Они производятся прецизионной механической обработкой монолитных заготовок (обрабатываются на специализированных высокоточных станках с ЧПУ) и отличаются наилучшей тепловой эффективностью. Основные материалы алюминий и медь. «Точеным» радиаторам вполне по силам вытеснить с рынка все остальные «архетипы», если себестоимость такой технологии будет снижена до приемлемых значений.
Итак, радиаторы мы рассмотрели, обратимся теперь к вентиляторам.
Вентиляторы
Как уже было отмечено, современные процессоры испытывают нужду в охлаждающих устройствах с как можно более низким термическим сопротивлением. На сегодня даже самые продвинутые радиаторы не справляются с этой задачей: в условиях естественной конвекции воздуха, т.е. когда скорость движения воздушных масс мала (типичный пример марево над асфальтом дорожного полотна в жаркий летний день), «штатной» тепловой эффективности радиаторов оказывается недостаточно для поддержания приемлемой рабочей температуры процессора. Кардинально уменьшить термическое сопротивление радиатора можно только одним способом хорошенько его вентилировать (говоря по-научному, создать условия вынужденной конвекции теплоносителя, то бишь воздуха). Как раз для этих целей практически каждый процессорный радиатор и оборудуется вентилятором, который добросовестно продувает его внутреннее межреберное пространство.
На сегодня в процессорных кулерах находят применение в основном осевые (аксиальные) вентиляторы, формирующие воздушный поток в направлении, параллельном оси вращения пропеллера (крыльчатки).
Как же оценить, насколько хорош (или плох) тот или иной вентилятор? Каковы его технические характеристики и эксплуатационные параметры? Давайте посмотрим!
Во-первых, фундаментальной характеристикой любого вентилятора является его производительность (технический термин «расход») величина, показывающая объемную скорость воздушного потока. Выражается она в кубических футах в минуту (cubic feet per minute, CFM). Чем больше производительность вентилятора, тем он более эффективно продувает радиатор, уменьшая термическое сопротивление последнего. Типичные значения расхода от 10 до 80 CFM.
Во-вторых, очень важной характеристикой вентилятора является скорость вращения крыльчатки (в отечественной практике выражается в об/мин, американская единица измерения rotations per minute, RPM). Чем быстрее вращается крыльчатка, тем выше становится производительность вентилятора. Типичные значения скорости от 1500 до 7000 об/мин.
Ну и, в-третьих, еще одна важная характеристика вентилятора это его типоразмер. Как правило, чем больше габариты вентилятора, тем выше его производительность. Наиболее распространенные типоразмеры 60х60х15 мм, 60х60х20 мм, 60х60х25 мм, 70х70х15 мм, 80х80х25 мм.
Что же касается эксплуатационных параметров, то наиболее существенными из них являются уровень шума и срок службы вентилятора.
Уровень шума вентилятора выражается в децибелах и показывает, насколько громким он будет в субъективном восприятии. Значения уровня шума вентиляторов лежат в диапазоне от 20 до 50 дБА. Человеком воспринимаются в качестве тихих только те вентиляторы, уровень шума которых не превышает 30-35 дБА.
Наконец, срок службы вентилятора выражается в тысячах часов и является объективным показателем его надежности и долговечности. На практике срок службы вентиляторов на подшипниках скольжения не превышает 10-15 тыс. часов, а на подшипниках качения 40-50 тыс. часов.
Итак, на сегодня, пожалуй, все. В следующий раз мы вновь обратимся к вентиляторам, произведем их вскрытие и более подробно рассмотрим некоторые технические тонкости. Спасибо за внимание и до встречи!
Кулер и охлаждение процессора
Кулер для процессора или CPU cooler относится к числу компонентов персонального компьютера, на которые значительная часть пользователей не обращает особого внимания. Более того, вполне возможно, что многие пользователи, наверное, и не знают о существовании подобного компонента. Между тем, процессорный кулер вряд ли заслуживает столь пренебрежительного отношения, поскольку его функция в системном блоке достаточно важна. Можно сказать, что без этого вспомогательного устройства невозможно функционирование сердца компьютера – центрального процессора.
Назначение
Не секрет, что одной из основных особенностей работы центрального процессора является значительное выделение им тепла. Такое свойство процессора вполне естественно, ведь ему приходится трудиться «в поте лица», обрабатывая в долю секунды огромное количество данных и выполняя одновременно миллиарды операций. Как следствие, через кристалл процессора протекает значительный электрический ток, вызывающий его большой тепловой нагрев.
Следовательно, если процессор специально не охлаждать, то его температура его будет постоянно расти. Однако процессор не может нагреваться выше определенной величины, поскольку это может привести к выходу его из строя. Кроме того, постоянное воздействие высокой температуры может отрицательно сказаться на работоспособности и долговечности процессора.
Поэтому для охлаждения процессора и удержания его температуры в безопасных пределах применяются устройства охлаждения. Устройства охлаждения обычно делятся на пассивные и активные. Пассивные охладители отводят тепло от источника и рассеивают его в пространстве. Примером пассивного охладителя является радиатор. Однако недостаток охлаждающих устройств подобного типа состоит в том, что они не используют приток холодной среды в зону выделения тепла. Последний способ применяется в активных охлаждающих устройствах.
Примером подобного устройства является вентилятор для процессора, или, как также часто его называют, кулер. А если взять отдельно сам вентилятор, то его можно отнести к числу наиболее распространенных охлаждающих устройств в компьютере. Сфера его применения включает не только охлаждение центрального процессора, но и охлаждение других интенсивно выделяющих тепло компонентов, таких, как блок питания, графическая карта, винчестер, чипсет материнской платы и т.д. Основные достоинства вентилятора – простота конструкции, невысокая стоимость и достаточно высокая надежность.
Как правило, большинство процессоров оснащается их производителями штатными кулерами. Однако подобные охлаждающие устройства имеют довольно средние характеристики, и поэтому в некоторых случаях для того, чтобы обеспечить достаточное охлаждение центрального процессора, пользователю может потребоваться более эффективный процессорный кулер, чем штатный.
Принцип работы
Название «кулер» происходит от английского слова «cooler» – охладитель. Между тем, далеко не всякое охлаждающее устройство можно отнести к разряду кулеров. Обычно кулером в компьютерной терминологии называют охлаждающее устройство, главным компонентом которого является вентилятор. Часто кулером называют сам по себе охлаждающий вентилятор, хотя, строго говоря, кулером на самом деле является комбинация вентилятора и радиатора. Таким образом, кулер использует как активный, так и пассивный методы охлаждения.
Радиаторы представляют собой устройства, сделанные из металла, обладающего высокой тепловодностью, например, алюминия. Существуют также кулеры из меди, обладающей еще более высокой тепловодностью, чем алюминий, однако медные радиаторы дороже и встречаются реже. Одной из основных особенностей радиатора является его сложный профиль. Как правило, радиатор состоит множества металлических пластин, расположенных параллельно или под углом друг другу. Благодаря этому радиатор имеет большую площадь поверхности, что также способствует интенсивному рассеиванию тепла. Кроме того, в радиаторе обычно можно выделить две части – основание, которое непосредственно соприкасается с процессором и основную охлаждающую секцию.
Также существуют кулеры, которые используют для отвода тепла не только радиатор, но и специальные алюминиевые или медные трубки, в которых находится некоторое количество охлаждающей жидкости. Принцип работы трубок состоит в том, что жидкость, имеющая низкую температуру кипения, испаряется в области интенсивного поступления тепла, забирая при этом большое количество энергии, а затем отдает тепло, конденсируясь в холодной области кулера, обдуваемой вентилятором. Данная конструкция охлаждающего устройства пришла в компьютерный обиход из области промышленных охлаждающих систем. Хотя еще не так давно кулеры, использующие тепловые трубки, казались экзотическими устройствами, но в настоящий момент они занимают значительную часть рынка. Существует два основных типа кулеров с охлаждающими трубками – кулеры, в которых трубки граничат непосредственно с поверхностью процессора, и кулеры, в которых трубки впаяны в радиатор, но не касаются поверхности процессора непосредственно.
Пример дизайна радиатора с тепловыми трубками приведен ниже:
Несмотря на большое значение радиатора, вентилятор является не менее важным составным элементом кулера для процессора. Он предназначен для создания мощного воздушного потока, благодаря которому осуществляется отвод теплого, прошедшего через радиатор, воздуха во внутреннее пространство системного блока. Обычно тепловой поток, создаваемый вентилятором, имеет направление, совпадающее с осью его вращения, но существуют и вентиляторы, создающие радиальный, то есть, перпендикулярный оси вращения поток. Подобные вентиляторы называются бловерами. На сегодняшний день также нередко можно встретить кулер, имеющий не один, а сразу несколько вентиляторов.
Вентилятор процессорного кулера:
Подключение кулера
Для подключения кулера к материнской плате используется расположенный на ней специальный разъем. Через этот разъем поступает питание, вращающее вентилятор. Кроме того, разъем может иметь одну или две вспомогательные линии данных. Разъем для кулера, в зависимости от типа материнской платы, может иметь 2, 3 или 4 контакта.
Кратко остановимся на особенностях, которыми обладает каждый разъем. Двухконтактный разъем поддерживает лишь линии питания, которым соответствуют черный и красный провод в кабеле вентилятора. Трехконтактный разъем означает, что присутствует еще одна дополнительной линия управления, предназначенная для контроля скорости вращения кулера. Четырехконтактный разъем поддерживает еще одну линию – линию управления скоростью вращения вентилятора методом PWM. Как правило, современные материнские платы имеют именно четырехконтактный разъем, хотя в него можно включать и вентиляторы, имеющие кабели с меньшим количеством проводов.
Устанавливается кулер, точнее говоря, радиатор кулера на верхнюю крышку процессора. Обычно между радиатором и процессором пролегает слой специальной проводящей пасты – так называемой термопасты. Предназначение термопасты – обеспечить плотное прилегание основания радиатора к поверхности процессора и предотвратить появление воздушных полостей между этими устройствами. Сверху, а иногда и сбоку от радиатора устанавливается вентилятор. Для крепления кулера к материнской плате используются специальные защелки и зажимы, а во многих случаях – винты.
Основные параметры кулера
Главным требованием, которое предъявляется к кулеру, является его способность осуществлять эффективное охлаждение центрального процессора. Как правило, для определения эффективности работы кулера используют такой параметр, как тепловое или термическое сопротивление. Этот параметр определяет количество градусов, на которое повысится температура процессора, при выделении им ватта тепловой энергии. Из этого можно понять, что чем ниже термическое сопротивление кулера, тем лучшую охлаждающую способность он имеет, и, как следствие, тем ниже будет температура кристалла процессора, на который он установлен. Стоит правда, иметь в виду, что кулер, имеющий высокое термическое сопротивление, не обязательно является низкокачественным, он просто может быть рассчитан на процессор с относительно низким тепловыделением.
Однако термическое сопротивление не является единственным критерием, характеризующим эффективность и качество кулера. Также хороший кулер должен по возможности обладать следующими свойствами:
Также при выборе кулера следует обратить внимание на то, поддерживает ли он регулировку скорости вращения в зависимости от нагрузки процессора. Эта возможность позволяет значительно снизить уровень шума, производимого вентилятором кулера. На данный момент большинство кулерных вентиляторов оснащено подобной функцией.
Настройка параметров кулера в BIOS
Практически в любой современной БИОС существуют опции, связанные с различными параметрами работы вентиляторов. Это могут быть как чисто информационные опции, подобные опции CPU Fan Speed, которая показывает скорость вращения вентилятора, так и опции позволяющие регулировать параметры кулера, в частности, скорость его вращения. Существуют опции, например, Smart CPU Fan Target, которые позволяют задать скорость кулера косвенным путем, при помощи привязки ее к определенной температуре центрального процессора.
Во многих БИОС можно найти также опции типа CPU Smart FAN Mode, которые позволяют выбрать тип управления вращения вентилятором – при помощи изменения напряжения или посредством прямого регулирования скорости.
Заключение
CPU cooler – это одно из важнейших вспомогательных устройств компьютера, без которого была бы невозможна его нормальная работа. Как правило, кулер представляет собой комбинацию мощного охлаждающего вентилятора, который можно подключить к любой материнской плате через специальный разъем, и радиатора, изготовленного из металла с высокой тепловодностью – меди или алюминия. Главное назначение кулера – охлаждение центрального процессора и обеспечение нормального температурного режима его функционирования. Поэтому качеством, надежностью и эффективностью кулера ни в коем случае не стоит пренебрегать.