Každý, kto kedy staval počítač, sa s tým stretol. Stojíte pred voľbou chladenia a neviete si rady. Vzduch alebo voda? Čo je lepšie? A prečo vlastne rieši chladenie každý tak zložito? Táto otázka trápi ľudí už roky. A nie je sa čomu čudovať. Chladenie je jednoducho základ. Bez neho váš procesor zhorí rýchlejšie, než stačíte povedať "prehriatiu". Takže si to poďme rozobrať raz a navždy.
Ako Funguje Vzduchové Chladenie
Klasické vzduchové chladenie je vlastne geniálne jednoduché. Procesor sa zahreje, teplo prejde základňou chladiča a putuje tepelnými trubičkami do rebier. Tam na to fúkajú ventilátory a teplo mizne do vzduchu. Jednoducho a jednoducho. Chladič je namontovaný na procesore a vstrebáva jeho teplo, ktoré cestuje tepelnými rúrkami do radiátora chladiča, kde vetráky teplo ochladzujú.
Najväčšia výhoda? Spoľahlivosť. Vzduchový chladič jednoducho funguje. Roky a roky. Jedinou pohyblivou časťou sú ventilátory, a tie sa dajú vymeniť. Celý systém je taký jednoduchý, že sa na ňom prakticky nič nemôže pokaziť.
Vodné Chladenie a Jeho Špecifiká
Vodné chladenie už je trochu iná liga. Najčastejšie All-in-One (AIO) vodné chladenie sa skladá z radiátora, pumpy, hadičiek, v ktorých koluje voda, vodného bloku, ktorý sa montuje na procesor, a ventilátorov, ktoré chladia radiátor a vypúšťajú teplo von.
Znie to zložito? Trochu áno. Princíp je ale podobný ako pri vzduchu. Len namiesto tepelných rúrok máte hadičky s vodou. Voda sa ohreje pri procesore, pumpa ju pošle do radiátora, tam sa ochladí a vracia sa späť. Kolobeh pokračuje stále dookola.
Existujú dva hlavné typy vodného chladenia: All-in-One (AIO) systémy, ktoré kúpite hotové, a custom loop - to si staviate sami z jednotlivých komponentov. Pre väčšinu ľudí sú AIO jasná voľba. Custom loop je skôr pre fanatikov.
Cenové Porovnanie
Teraz k financiám, pretože tie rozhodujú. AIO chladiče vypĺňajú dieru na trhu čo do obstarávacej ceny medzi hi-endovými vzduchovými chladičmi, ktoré sa pohybujú okolo 2 500 Sk, a plnohodnotným vodným chladením začínajúcim od 15 000 Sk. Základné vzduchové chladiče zoženiete už od pár stoviek. Výkonné kusy ako Noctua alebo Be Quiet stoja okolo 2-3 tisíc. AIO chladiče začínajú okolo 2000 korún a idú pokojne do 5-6 tisíc za prémiové kusy s RGB a displejom. Pokiaľ chcete naozaj poriadneho custom vodníka, pripravte si minimálne 15 tisíc. A ak chcete niečo naozaj výnimočné s chladením grafiky, poriadne vodné chladenie, ktoré má chladiť výkonnú grafickú kartu s procesorom a má tiež nejako vyzerať, vychádza rádovo o desiatky tisíc vyššie.
Výkon: Kto Chladí Lepšie?
Tu to začína byť zaujímavé. Pokiaľ budeme za vodné chladenie považovať chladenie na mieru, potenciál k vyššiemu chladiacemu výkonu určite existuje. Ak však chceme porovnať vzduchové chladiče s All-in-One vodnými okruhmi, tkvie odpoveď čisto v rozdieloch dvoch konkrétnych modelov. Všeobecne platí, že veľký vzduchový chladič dokáže konkurovať menšiemu AIO. 240mm AIO chladič nie je automaticky lepší ako kvalitný vzduchový chladič za polovičnú cenu. Naopak, veľký 360mm AIO už vzduchové chladenie prevyšuje.
Vodný chladič obvykle ponúka vyšší chladiaci výkon, najmä pri použití veľkých radiátorov, a tiež rovnomernejšiu prevádzku ventilátorov vďaka tepelnej zotrvačnosti vody. Voda má väčšiu tepelnú kapacitu ako vzduch, takže dokáže lepšie vyrovnávať špičky zaťaženia.
Hlučnosť a Pohodlie
Každý chce mať tichý počítač. A tu je vodné chladenie často lepšie. Nie vždy, ale často. Prečo? Väčšie radiátory dokážu chladiť pri nižších otáčkach ventilátorov. A nižšie otáčky znamenajú menej hluku. Vzduchové chladiče majú ale jednu výhodu - sú jednoduché na nastavenie. Zapojíte ich a fungujú. U AIO musíte často ladiť krivky ventilátorov a pumpy, inak vám to môže byť hlučnejšie ako vzduch.
Inštalácia a Kompatibilita
Vzduchové chladiče vyhrávajú v jednoduchosti inštalácie. Priskrutkujete, zapojíte a hotovo. Nevýhoda? Vzduchové chladenie zaberá viac miesta na základnej doske, čo môže spôsobiť problémy s presahovaním až k slotom RAM a usporiadaniu káblov.
AIO má opačný problém. Aj napriek tomu, že AIO je celkovo väčšia ako vzduchové chladenie, tak na základnej doske zaberá miesto len vodný blok, ktorý je veľmi často malý a eliminuje sa tým problém, kedy vzduchového chladenia môže byť natoľko veľké, že zasahuje k RAM slotom. Musíte ale vyriešiť, kam dáte radiátor.
Spoľahlivosť a Údržba
Tu vzduch jasne víťazí. Výhoda vzduchových chladičov tkvie predovšetkým v absencii pumpy, ktorá býva tou najporuchovejšou časťou AiO chladičov. Vzduchový chladič prakticky nemá ako zlyhať. Ventilátory sa občas rozbijú, ale to sa stáva aj pri AIO. Vodné chladenie má viac komponentov, takže viac vecí sa môže pokaziť. Pumpa, tesnenie, ventilátory.
Z dlhodobého hľadiska si vodný chladič vyžaduje viac servisnej pozornosti, pretože každých pár rokov musíte dopĺňať chladiacu kvapalinu. U custom loopov je údržba ešte náročnejšia.
Vzhľad a Pocit z Vlastníctva
Toto je veľmi subjektívne, ale dôležité. S väčšou cenou vodného chladenia prichádza aj vizuálny bonus. Či už v podobe celkového vzhľadu, kedy AIO vyzerá viac moderne, tak aj to, že množstvo vodných blokov má dizajnové ozdoby v podobe skla s logom výrobcu, RGB, alebo dokonca aj displeja. Vzduchové chladiče vyzerajú... no, prakticky. Niektoré sú pekné, ale väčšinou to sú jednoducho kovové svietiace vecičky. AIO systémy pôsobia viac high-tech a v presklenej skrini vyzerajú lepšie.
Čo Si Vybrať?
Toto je tá najdôležitejšia otázka. A odpoveď závisí od vás. Ak staviate počítač prvýkrát, chcete spoľahlivosť a nechcete sa trápiť, bežte do vzduchu. Kvalitný vzduchový chladič za 2000-3000 korún vám vydrží roky a bude chladiť skvele.
Ak máte malú skriňu, vysoké RAMky alebo chcete pekný vzhľad, AIO je dobrá voľba. Len počítajte s vyššou cenou a možnými komplikáciami. Custom vodník je pre fanatikov a ľudí, ktorí chcú absolútny výkon a sú ochotní za to zaplatiť aj časom na údržbu.
Chladiace Systémy v Elektronike
Účinné chladenie elektronických zariadení si vyžaduje výber správneho riešenia, ale aj zladenie z hľadiska účinnosti a technického výkonu. Výrobcovia ponúkajú riešenia prispôsobené špecifickým potrebám a veľmi prísnym požiadavkám. S rozvojom technológií sú počítače nútené spracovávať čoraz viac údajov. Čelia zložitým úlohám a výrobcovia sa snažia miniaturizovať elektronické zariadenia, ideálne do vreckovej veľkosti. Počítače, ktoré kedysi zaberali celé miestnosti, mali za úlohu len jednoduché výpočty. Dnešné počítače sa zmestia do dlane a ich možnosti sa zdajú byť takmer neobmedzené. Čo sa však nemení je to, že elektronické obvody produkujú teplo. Keďže sa využíva čoraz väčší výpočtový výkon, úmerne tomu sa zvyšuje aj množstvo odvádzaného tepla.
Pre nikoho nie je novinkou, že nadmerné teplo je jedným z najväčších nepriateľov elektronických systémov. Spôsobuje oveľa rýchlejšie opotrebenie elektronických komponentov, ako napríklad tranzistorov, rezistorov alebo relé. V osobitných prípadoch môžu vysoké teploty viesť dokonca k neopraviteľnému poškodeniu riadiaceho systému. Náklady na opravu takéhoto zariadenia môžu často prekročiť hranicu rentability.
V súčasnosti elektronické systémy udávajú tempo fungovania človeka, zaisťujú bezpečnosť a umožňujú ďalší vývoj technológií. Aby fungovali bezchybne, s maximálnou účinnosťou, je prioritou zabezpečiť primerané chladenie a ochranu pred prehriatím. Existuje niekoľko najbežnejších systémov chladenia a odvodu tepla používaných v elektronických systémoch. Líšia sa predovšetkým veľkosťou, ktorá je jedným z hlavných kritérií výberu chladiaceho systému pre konkrétnu aplikáciu, ale aj chladiacim médiom alebo účinnosťou odvodu tepla.
Ventilátory
Ventilátor je základné chladiace zariadenie, s ktorým sa stretávame v každej domácnosti alebo priemyselnom podniku. Prvým a najčastejším využitím ventilátorov v elektronických zariadeniach je odvádzanie tepla. Takéto komponenty nájdeme v stolových počítačoch aj v prenosných počítačoch. Prítomnosť ventilátora si zvyčajne uvedomíme, keď spustíme náročný program alebo hru. Vtedy počítač pracuje na maximálny výkon, čo zároveň generuje viac tepelnej energie.
Ventilátory sú zariadenia vybavené motorom, ktorý poháňa lopatky rotora. Konvekčné pohyby vzduchu, ktoré sú vynútené otáčajúcim sa rotorom ventilátora, spôsobujú, že teplo vznikajúce v elektronickom zariadení sa rozptyľuje a odvádza preč. Tepelná energia sa odvádza cez mriežky umiestnené v skrini počítača. Pohyb ventilátora spúšťa snímač teploty. Keď dôjde k prekročeniu určitej hodnoty, rotor ventilátora sa začne otáčať a jednotka sa ochladzuje. Objem vzduchu, ktorý ventilátor spracuje, sa vypočíta v metroch kubických za hodinu. Pri používaní aktívneho chladenia hrozí aj riziko poškodenia niektorej zo súčiastok ventilátora. Môže ísť o hnacie ústrojenstvo alebo samotný poháňaný rotor.
Chladiče
Ďalšou bežne používanou súčasťou chladiaceho systému je chladič. Vyrába sa vo forme rebrovaného kovového prvku a najčastejšie sa používa v spojení s vyššie opísanými ventilátormi na zvýšenie účinnosti odvodu tepla. Podľa všeobecných zásad prenosu tepla platí, že čím väčšia je plocha, ktorá pohlcuje tepelné žiarenie, tým väčší je chladiaci výkon. V chladiči sú za maximalizáciu plochy prestupu tepla zodpovedné vhodne tvarované rebrá. Nie je preto prekvapujúce, že čím väčší je chladič, tým intenzívnejšie bude chladenie. Najväčším obmedzením sú preto rozmery zariadenia, pre ktoré bude daný komponent pracovať. Ďalším veľmi dôležitým aspektom je vzdialenosť chladiča od vyhrievanej súčiastky. Čím je vzdialenosť menšia, tým je odvod tepla účinnejší. Aby sa maximalizoval prenos tepla, na rozhraní medzi dvoma povrchmi sa používa teplovodivá páska.
Peltierove Moduly
Veľmi zaujímavým riešením chladenia elektronických obvodov sú Peltierove moduly. Konštrukcia zariadenia pozostáva z paralelne usporiadaných keramických dosiek, medzi ktorými sú striedavo umiestnené polovodiče typu n a typu p. Priamy kontakt medzi nimi je zabezpečený pomocou medených plôšok ako dopravného prostriedku pre elektróny. Pretekajúci elektrický prúd spôsobuje teplotné zmeny na prechode rozdielnych polovodičov. Bezporuchovosť, relatívne malá a kompaktná konštrukcia alebo absencia chladiva sú hlavnými výhodami tohto chladiaceho systému. Dôležitým aspektom je aj možnosť rozšíriť a zvýšiť kapacitu Peltierovho článku pomocou ďalších modulov. Teplá strana prvého modulu sa potom pripojí k "studenej" strane ďalšieho modulu. Schopnosť prijímať teplo teda závisí od dostupnosti priestoru a od hodnoty elektrického prúdu. Články nájdu uplatnenie v náročných podmienkach prostredia, ako je napríklad vysoká prašnosť.
Kvapalinové Chladiace Systémy
Účinný odvod tepla v pokročilej výkonnej elektronike si vyžaduje vysoký chladiaci výkon. Pritom stojí za to vedieť, že tepelná kapacita vzduchu, t. j. množstvo energie, ktoré je vzduch schopný uskladniť, je približne 1, zatiaľ čo voda má kapacitu 4000. Nie je ťažké uhádnuť, že náročné elektronické zariadenia využívajú kvapalinové chladiace systémy. Takzvané vodné bloky sú skonštruované na princípe obtekania chladiča vodou alebo inou chladiacou kvapalinou v uzavretom plášti. Za pohyb kvapaliny je zodpovedný systém čerpadiel.
Systémy kvapalinového chladenia si vyžadujú vysoký stupeň výrobnej presnosti. Je totiž známe, že kontakt s vodou nebude prospešný pre elektricky napájané systémy. Aj keď je systém naplnený elektricky nevodivou látkou a samotný kontakt nezničí zariadenie, strata média zastaví proces chladenia. Hoci táto technológia bola známa už v 40. rokoch 20. storočia, priemyselné využitie našla až o 20 rokov neskôr. Teplo sa absorbuje vo výparníku, kde sa odparuje kvapalné médium. Tlak v priestore výparníka je vyšší ako tlak v priestore kondenzátora.
Nadmerné teplo v zariadení skracuje jeho životnosť, obmedzuje jeho možnosti a často vedie k nevyhnutnému zlyhaniu elektronických obvodov. Správny výber chladiacich komponentov zabraňuje všetkým týmto negatívnym následkom. Pre projektantov je to veľká výzva, pretože je potrebné zohľadniť mnoho faktorov - dôležité sú technické parametre zariadenia a rozmery. A nezaobíde sa to bez náležitých výpočtov.
Vodné Chladenie v Počítačoch
Stále častejšie sa stretávame s počítačmi, ktoré sú chladené vodným chladením. Vodné chladenie kráča ruka v ruke s pretaktovaním (overclockingom), ktoré násobne zvyšuje požiadavky na chladenie jednotlivých komponentov počítača. Vysoký chladiaci výkon - výkon vodného chladenia sa diametrálne líši od ostatných typov chladenia, ako napr. chladenie vzduchom. Prináša oveľa lepší výkon pri pretaktovaní komponentov.
Bežný popis práce vodného chladenia je nasledujúci: vodné bloky odoberajú teplo z komponentov a odovzdávajú ho vode. Vodná pumpa v okruhu ženie ohriatu vodu do radiátora, kde sa voda následne ochladí a putuje ďalej do expanznej nádoby. Tento proces sa neustále dookola opakuje. Okrem samostatných komponentov vodného chladenia je možné na trhu kúpiť ešte "všetko v jednom", teda "all in one" riešenia.
Komponenty Vodného Chladenia
Vodné Bloky
Vodné bloky slúžia na odvod stratového tepla z procesora a ďalších zdrojov produkujúcich teplo. Všeobecne možno neodporučiť bloky, alebo radiátory vyrobené z hliníka, okrem prípadu, keď je celý vodný okruh z hliníka a bez medených súčastí. Pri blokoch na grafickú kartu sa musíme rozhodnúť, či chceme tzv. Full cover blok, tzn. blok chladiaci jadro grafickej karty aj jej pamäti a napäťové regulátory, alebo či postačí blok na jadro. Full cover bloky sú pre grafickú kartu lepšie, ale tiež sú podstatne drahším riešením. Navyše sú kompatibilné väčšinou len s jedným modelom grafických kariet.
Fitinky a Závity
V Európe existujú dve normy fitiniek (fitting), respektíve závitov. Väčšina kvalitných výrobcov používa 1/4" závity, pretože príliš neobmedzujú prietok vody v okruhu. Existujú tiež polovičné 1/8" závity. Tie používajú skôr ázijskí výrobcovia ako Thermaltake alebo Zalman. Vhodné je použiť typ s prevlečnou maticou.
Hadice
Výber hadíc je dôležitý krok. Hadice sa vyrábajú v rôznych veľkostiach, od 8/6mm cez 10/8mm, 11/8mm až napríklad po 19/13mm. Prvé číslo určuje vonkajší priemer hadice, druhé číslo určuje vnútorný priemer hadice. Najlacnejším variantom je použitie klasických PVC (polyvinylchlorid) hadíc. Ovšem daňou v tomto prípade za nízku cenu je tvrdosť a teda je celkom problém urobiť v PC skrini oblúky tak, ako je potreba. Oplatí sa teda investovať a kúpiť hadice lepšie (Tygon), ktoré sa krásne tvarujú a zalomia sa až v extrémnych prípadoch. Ich nevýhodou je teda obstarávacia cena a fakt, že časom stráca svoju priezračnosť a môžu aj šednúť (pretože sú určené do čistého laboratórneho prostredia). Najlepšími hadicami sú aktuálne modely výrobcu Primochill - Primochill Advanced hadice, prípadne kvalitné EPDM EK Water Blocks EK-Tube ZMT hadice.
Čerpadlá
Na trhu existuje mnoho čerpadiel od rôznych výrobcov, ktorá sa líši výkonom aj cenou. Medzi užívateľmi sú najviac obľúbené čerpadlá Laing. Pumpy Laing sa môžu pochváliť svojimi malými rozmermi, prevádzkou na 12V, veľkou výtlačnou výškou, skvelým prietokom a veľkou tvrdosťou. Laing DDC pumpy odporúčame kombinovať s niektorým z alternatívnych TOPov - buď v plexi, alebo acetal verzii. S takýmto topom má potom pumpa lepšie prevádzkové (tvrdosť) vlastnosti a je tichšia. Rovnako v prípade Laing DDC Plus pumpy (18W verzia) odporúčame pumpu resp. jej telo chladiť špeciálnym, kovovým obalom, ktorý slúži ako chladič. Laing D5 pumpy patria medzi najkvalitnejšie s extra nízkou možnosťou poruchy, skvelým výkonom, možnosťou plynulej regulácie na zadnej strane tela pumpy. Netrpia prehrievaním elektroniky ako v prípade DDC verzií Laing. Pri kúpe Laing D5 je nutné zakúpiť TOP, bez ktorého pumpa nefunguje.
Expanzné Nádoby
Expanzné nádoby sa predávajú v rôznych prevedeniach. Najčastejšie predávaným typom sú expanzné nádoby klasického valcového typu. Následne sú tiež populárne expanzné nádoby do 5,25" pozícii, pričom podľa modelu zaberajú maximálne 2x 5,25" pozície. Samozrejme existujú rôzne iné mikro expanzné nádoby, vhodné do špeciálnych projektov. Obľúbenou značkou expanzných nádob sú expanzné nádoby EK Water Blocks EK-RES vo veľkostiach 100, 150, 250 a 400 mm. Najmenší sa hodia skôr k okruhom so slabším čerpadlom. Pre silnejšie čerpadlá odporúčame expanznú nádobu s väčšou dĺžkou, s ktorou je zavodňovanie príjemnejšie. Veľkosť 250 je univerzálna a hodí sa pre všetky pumpy.
Radiátory
Pri pasívnych radiátoroch sa teplo odvádza samovoľným prúdením vzduchu. Tieto výmenníky tepla sú spravidla veľké, ťažké a nemožno s nimi dosiahnuť žiadnych zázračných teplôt, ak vlastníte PC s vyšším výkonom. Pokiaľ ale preferujete úplné ticho, je to dobrá voľba. Posledné modely pasívnych radiátorov, ale kombinujú možnosť inštalovať v prípade potreby aj ventilátory. U radiátorov aktívnych používame väčšinou ventilátory o rozmere 120x120 mm, alebo 140x140 mm, ktoré sú v súčasnej dobe najviac rozšírené a pri relatívne nízkych otáčkach produkujú dostatočné množstvo vzduchu postačujúce na prefúknutie lamiel radiátora. Na našom trhu sa môžeme stretnúť s radiátormi vyrobenými pre jeden až deväť ventilátorov, bežne sa používajú radiátory pre jeden až tri ventilátory. Ak vlastníme výkonné čerpadlo, môžeme zapojiť do okruhu väčšie množstvo radiátorov a výkon znásobiť. Lamely radiátorov sú vyrábané z ocele, hliníka alebo medi. Ideálnymi radiátory sú dnes výrobky firmy Alphacool s názvami ST30, XT45 a UT60. Jednotlivé verzie sa líšia hrúbkou radiátora a vyrábajú sa pre 120mm, 140mm, alebo aj 180mm ventilátory.
Kvapaliny
Súčasťou vodného okruhu je aj samotná kvapalina. Dnes je najlepšie používať už vopred namiešané náplne, ktoré obsahujú okrem špičkovo filtrovanej vody resp. destilovanej vody aj všetky potrebné inhibítory na ochranu vodného okruhu pred riasami a pod. Tieto náplne sa predávajú s obsahom 1L až 5L. Prevedenia kvapalín sú rôzne od bežných, transparentných a farebných variácií sú v ponuke aj špeciálne nepriehľadné pastelové typy, ako aj špeciálne typy určené výhradne do okruhov určených na prezentáciu a kratší čas. Do niektorých typov predpripravených kvapalín je možné dolievať farebné zložky, tj. farbu na dosiahnutie Vami požadovanej farby.
Záver
Počiatočná investícia do kvalitného vodného chladenia je pomerne vysoká, odmení sa neporovnateľným tichom a obrovským chladiacim potenciálom oproti vzduchovému chladeniu. Pred prípadnou kúpou sa s nami poraďte a my Vám určite pri výbere komponentov radi poradíme.