Как выбрать процессорный кулер?

Даже в мае может случиться летняя жара. Весенняя прохлада приходит и уходит, но пользователям компьютеров всегда нужно помнить о надлежащем охлаждении. Десктопные процессоры проделали большой путь от 4- до 8-, 10- и теперь уже 16-ядерных моделей. Чипы с тактовой частотой 5ГГц и термопакетом больше 200Вт – обычное дело, и это представляет собой настоящую проблему для пользователей, которые хотят добиться от своего ПК максимальной производительности.

Из двух типов процессорных кулеров – воздушных и водяных – последние, кажется, пользуются большей популярностью за счет более высокой эффективности. Однако на самом деле между ними нет большой разницы, и выбор зависит от ваших потребностей. В данной статье мы опишем различия между ними и дадим несколько советов по их применению.

С воздушным охлаждением все просто: тепло передается от основания кулера к радиатору, который обдувается вентиляторами. Таким образом, эффективность воздушного кулера зависит от наличия основания, хорошо поглощающего тепло. Обычно оно изготавливается из чистой меди – материала с оптимальными теплопоглощением и теплопроводностью.

Основание воздушного кулера, как правило, изготавливается из цельного куска чистой меди, однако в некоторых случаях используется технология прямого контакта с тепловыми трубками – она была весьма популярна в период с 2007 по 2012 годы. В те времена считалось, что контакт между основанием и тепловой трубкой не был идеальным из-за ограничений производственного процесса, что влекло за собой определенные потери с точки зрения теплопроводности. Чтобы уменьшить эти потери, тепловую трубку размещали так, чтобы она непосредственно контактировала с верхней поверхностью процессора. Данная идея была в то время очень популярной и применялась на практике многими производителями воздушных кулеров.

Однако затем стали замечать, что прямой контакт с тепловой трубкой имеет свои недостатки. Принцип работы тепловой трубки схож с работой пылесоса, но у нее ограниченная толщина, что порождает две основные проблемы. Во-первых, для прилегания к процессору тепловая трубку нужно сделать плоской. Это снижает ее прочность. Со временем она может деформироваться, и это приведет к ухудшению контакта между процессором и радиатором, от чего пострадает общая эффективность кулера. Во-вторых, процессоры отличаются друг от друга, в том числе и по расположению наиболее горячих точек. Процессоры с большой площадью поверхности могут полностью покрываться основанием кулера, а вот тепловая трубка может оказаться не в том самом месте, где процессор горячее всего. Если основание сделано из чистой меди, этой проблемы просто не существует. Вот почему большинство нынешних воздушных кулеров среднего и высокого класса вернулись к использованию полностью медных оснований.

Из основания кулера тепло передается на пластины радиатора – посредством тепловых трубок, также сделанных из чистой меди. На эффективность теплообмена тут влияет множество факторов, в том числе то, как именно реализован контакт между радиатором и трубкой. Считается, что лучший вариант – пайка оплавлением, однако все зависит от конкретной реализации.

Далее – конструкция тепловых трубок. Теплообмен будет зависеть от их числа и толщины. В кулерах среднего класса, как правило, применяется шесть трубок, а во флагманских моделях – семь или восемь. Чем больше трубок, тем лучше переносится тепло. Также немаловажны способ изгиба и относительное расположение трубок в кулере.

Последний этап в воздушном охлаждении – рассеивание тепла с радиатора с помощью вентилятора. Производительность вентилятора зависит от скорости вращения и конструкции его лопастей. Некоторые вентиляторы заточены на тишину и поэтому вращаются медленно, производя слабый поток воздуха, а другие нацелены на высокое воздушное давление. В последнем случае они продувают спереди весь радиатор, а позади радиатора может при необходимости быть установлен дополнительный вытяжной вентилятор. В общем, смысл работы вентилятора – убирать тепло с ребер радиатора, что в конечном счете снижает температуру процессора.

Чтобы воздушное охлаждение было эффективным, площадь теплорассеивания должна быть большой. Вот почему многие воздушные кулеры среднего и высокого класса представляют собой большие одиночные «башни» или даже пару таких «башен» совместно с 14-сантиметровыми вентиляторами. По всей видимости, их конструкция достигла своего предела. Главная причина в том, что размер радиатора ограничивается шириной компьютерного корпуса, элементами охлаждения материнской платы и размером видеокарты. В ближайшем будущем крупнейшие производители воздушных кулеров будут стремиться ответить на вопрос, как лучше всего увеличить производительность их устройств в условиях ограниченного пространства.

Принцип работы системы водяного охлаждения (СВО) не слишком отличается от воздушных. Тепло, производимое процессором, передается в ватерблок посредством медного основания.

Затем хладагент переносит тепло от процессорного ватерблока в радиатор по соединительным трубкам, а радиатор обдувается вентиляторами. Главное преимущество систем водяного охлаждения состоит в том, что хладагент обладает высокой теплоемкостью. В сочетании с большой площадью теплорассеивания это позволяет достичь лучшей эффективности по сравнению с воздушными кулерами.

Вообще, теплопроводность жидкого хладагента примерно в четыре раза выше, чем у воздуха, и поток жидкости способен очень быстро перемещать тепло. Выше мы упомянули проблему воздушных кулеров, связанную с рассеиванием тепла. В СВО используются радиаторы большего размера (240, 280 или 360мм), потому что их размер не ограничен теми рамками, которые установлены для воздушных кулеров. Как результат, рассеивание тепла осуществляется эффективнее. Разумеется, если бы СВО включала в себя радиатор размером лишь 120мм, ее производительность была бы хуже, чем у воздушного кулера среднего класса.

Как мы отметили выше, и воздушные, и водяные системы охлаждения имеют свои плюсы и минусы. Достоинство воздушного кулера – его долговечность. Недостаток – большое занимаемое им пространство, причем он может блокировать доступ к модулям памяти, видеокарте и слотам M.2. Теплорассеивание не столь хорошее, как у СВО. Что касается необслуживаемых и обслуживаемых СВО, то эти два варианта водяного охлаждения предназначены для разных пользователей и служат разным целям. Вскоре мы остановимся на этом поподробнее.

Как было отмечено выше, в системе водяного охлаждения тепло от процессора отводится с помощью жидкого хладагента. Хладагент обладает высокой теплоемкостью и, если успевает охлаждаться, гарантирует отличное рассеивание тепла. Этот принцип заложен в основу любой СВО, а основная разница между необслуживаемыми и обслуживаемыми СВО состоит в архитектуре.

Мнение, что системы водяного охлаждения полностью заменят воздушные, существовало многие годы. Воздушным кулерам становилось все труднее справляться с процессорами, у которых постоянно увеличивалось число ядер и росла скорость. Сначала решением было использовать радиатор из чистой меди. Теплопроводность меди значительно выше, чем у алюминия, поэтому связка из медного радиатора и вентилятора стала на то время основной. Однако, чистая медь имеет недостаток – большой вес.

Впрочем, вскоре производительность воздушных кулеров существенно выросла благодаря совершенствованию технологии тепловых трубок. Суть ее состоит в том, что жидкий хладагент превращается в пар на «горячем» конце трубки и перемещается в другой ее конец, где конденсируется. Охладившись, он снова принимает жидкую форму и течет назад к «горячему» концу, и цикл повторяется. Эффективность тепловой трубки столь высока, что почти все качественные радиаторы, доступные в продаже, используют эту технологию, а производительность кулера связана (пусть и не полностью напрямую) с числом трубок, которые в нем содержатся.

В ситуации, когда самыми популярными являются четырехъядерные процессоры с тактовой частотой ниже 3ГГц и без существенного разгона, энергопотребление и тепловыделение не достигают серьезных значений. В этом случае воздушные кулеры с тепловыми трубками справляются на ура. Именно поэтому массовый сегмент еще не оценил в полной мере достоинства водяных кулеров. Впрочем, в последние годы спрос на них постоянно растет – вместе с ростом производительности, количества ядер и тактовой частоты процессоров.

Рассмотрев развитие и эволюцию воздушных и водяных кулеров, давайте теперь вернемся к вопросу о разнице между системами водяного охлаждения двух типов: необслуживаемыми и с открытым контуром. СВО с открытым контуром, как подразумевает название, состоит из отдельных компонентов, которые можно объединять вместе без ограничений. Главными из них являются ватерблок, резервуар, помпа, радиатор, вентиляторы, фитинги, соединительные трубки и охладитель. Иногда резервуар и помпа выполнены в виде единого блока. Некоторые бренды предлагают все эти компоненты вместе, облегчая тем самым их подбор. Впрочем, пользователям никто не мешает беспрепятственно подбирать и объединять свои собственные компоненты. В дополнение к резервуару, помпе, ватерблоку и радиатору они могут приобрести вентили, соединительные блоки, датчики водяного потока, термометр и т.д.

После подключения всех компонентов друг к другу следует позаботиться о том, чтобы все держалось прочно, трубки не отсоединялись и не протекали. Для этого могут потребоваться стойка под помпу и какие-то иные аксессуары. Перед запуском системы ее нужно заполнить хладагентом, провести различные проверки работоспособности. Ведь если СВО начнет протекать при включенном компьютере, опасность будет грозить и материнской плате, и видеокарте, и даже накопителям.

Трубки, соединяющие компоненты СВО с открытым контуром, могут быть мягкими и жесткими. Мягкие обычно делаются из ПВХ, полиуретана и аналогичных материалов. Их преимущество в том, что они гибкие и легко гнутся. Жесткие трубки изготавливаются из ПЭТГ, акрила и т.д. При их использовании нужно заранее продумать расположение компонентов СВО и приобрести соответствующие уголки. Жесткие трубки выглядят красивее и могут сопровождаться соответствующими аксессуарами, например датчиками водяного потока или водяными резервуарами. Однако установка всего этого будет более сложной, как правило она выполняется профессионалами. Мягкие трубки проще в обращении, поэтому с ними самостоятельно справится большинство пользователей.

Познакомившись с системами водяного охлаждения с открытым контуром, теперь давайте обсудим необслуживаемые СВО. Их установку облегчает модульная конструкция ватерблока и радиатора. Первое их поколение вышло на рынок примерно в 2011 году, и за прошедшие годы они усовершенствовались, так что теперь самой популярной конструкцией является вариант с помпой, встроенной в ватерблок. По сути, пользователю нужно лишь установить на радиатор вентилятор и затем разместить всю систему в корпусе ПК. В этом и есть главное преимущество необслуживаемой СВО – процедура ее установки очень проста.

В необслуживаемых СВО применяются два варианта конструкции водяной помпы. Первый представлен моделями MAG CORELIQUID C360/P360: помпа зафиксирована на радиаторе. Это несколько сказывается на компактности и производительности системы, но зато ватерблок избавлен от вибрации, что снижает риск протечек, а сам ватерблок можно сделать более тонким.

Еще один вариант конструкции необслуживаемой СВО – встроить водяную помпу в ватерблок. Такое решение применяется в кулерах от компании Asetek. СВО становится при этом более компактной и эффективной.

Чтобы расширить функциональность таких систем помимо собственно охлаждения, в новом их поколении появились различные дополнения, например адресуемая подсветка и ЖК-экраны.

Пример показан выше – модель MEG CORELIQUID S360. Ватерблок этой системы оснащен 2,4-дюймовым IPS-дисплеем, который может применяться для отображения GIF-картинок или данных аппаратного мониторинга (частота процессора, температура и т.д.). Кроме того, на него установлен 6-сантиметровый вентилятор, который предназначен для охлаждения силовых элементов материнской платы.

Главное преимущество СВО с открытым контуром – большая длина. За счет этого увеличивается объем хладагента и эффективность его охлаждения. Диаметр трубок может достигать 14 мм и более. В сочетании с высокоскоростной помпой это означает очень быстрый отвод тепла от процессора. Некоторые ватерблоки имеют оригинальную конструкцию. Например, на материнской плате MPG Z690 CARBON EK X, показанной выше, он имеет большой размер и занимает все доступное пространство. Необслуживаемые СВО имеют меньшую производительность, потому что они меньше: по размеру, мощности помпы, объему хладагента.

Главное преимущество необслуживаемой СВО – удобство. Достаточно установить ее один раз – и она будет готова работать сколько угодно без каких-либо действий со стороны пользователя. Может быть лишь придется переключать какие-то кабели для вентиляторов и подсветки. И пусть по производительности такие системы уступают системам с открытым контуром, они все равно превосходят большинство воздушных кулеров.