رفتن به مطلب

معرفی خنک‌کننده‌های مایع و تفاوت آن‌ها با سیستم‌های خنک‌کننده‌ی سنتی در کامپیوترها


Imaaan

پست های پیشنهاد شده

water-cooler.png

 

خیلی‌ها متصورند که یک کامپیوتر قدرتمند و خنک مملو از فن‌های متعدد و پرسروصدا است؛ درحالی‌که امروزه خنک‌کننده‌های مایع همان کار را با بازده بالاتر و دمای بسیار پایین‌تری انجام می‌دهند. در این مطلب به‌طور کامل به معرفی این نوع از خنک‌کننده‌های کامپیوتر می‌پردازیم.

 

 

اگر صاحب یک لپ‌تاپ یا کامپیوتر شخصی باشید و در هنگام کار کردن دستگاه‌تان و در سکوت گوش‌های‌تان را تیز کنید، مطمئناً صدای فن‌ها را خواهید شنید. اگر هم کامپیوترتان دارای یک کارت گرافیک به‌روز و گران‌قیمت باشد که دارای چند فن هست، این صدا بیش‌تر خواهد بود.

 

در خیلی از کامپیوترها، فن‌ها می‌توانند به‌خوبی از پس خنک نگه داشتن قطعات موجود درون کیس بر بیایند؛ اما برای کسانی که از قطعات پیشرفته و گران استفاده می‌کنند و کارشان سنگین است، خنک‌کنندگی قطعات یکی از کارهای بسیار ضروری و مهم است که نه‌تنها باعث جلوگیری از صدمه به قطعات می‌شود، بلکه در عملکرد کلی کامپیوتر هم تاثیر بسزایی خواهد داشت. قطعاً استفاده از چند فن ساده نمی‌تواند در کارهای سنگین به کمک قطعات بیاید و آن‌ها را به‌طور چشم‌گیر خنک کند. این‌جاست که خنک‌کننده‌های مایع یا به‌اصطلاح واترکولرها وارد عمل می‌شوند. اگر با این سیستم آشنا نباشید، شاید غیرعقلانی برسد که بخواهید مایعات را در کنار قطعات بسیار حساس الکترونیکی موجود در کیس قرار دهید، اما این کار شدنی‌ست و خنک‌کننده‌های مایع بسیار به‌صرفه‌تر از فن‌های عادی هستند و بازدهی و راندمان آن‌ها هم بالاست.

 

air_vs_water_primary-100025795-large.jpg

 

عملکرد واترکولرها شباهت زیادی به سیستم خنک‌کننده‌ی خودروها دارد. هر دو از یک قانون پایه‌ای و ساده‌ی ترمودینامیک بهره می‌برند. بدین ترتیب که گرما همیشه از جسم گرم‌تر به جسم سردتر جریان می‌یابد. هرچه جسم سردتر گرما دریافت می‌کند و گرم می‌شود، به همان شکل هم جسم گرم‌تر گرما از دست می‌دهد و خنک‌تر می‌شود. برای آزمایش این قانون ساده می‌توانید کف دست خود را برای چند ثانیه روی یک نقطه‌ی سرد قرار دهید. وقتی دست خود را بردارید، مشاهده می‌کنید که علاوه بر این‌که آن نقطه گرم‌تر شده است، دست شما هم خنک‌تر از قبل شده است.

 

خنک‌کنندگی با مایع چیز عجیبی نیست و یک فرآیند رایج است. سیستم خنک‌کننده‌ی خودرو، آب خنکی که معمولاً با ضدیخ مخلوط شده است را درون موتور به حرکت در می‌آورد و طبق قانون گفته‌شده، آب گرم‌تر می‌شود و قطعات موتور سردتر. سپس این آب از موتور به سمت رادیاتور یا همان سردکن که از چند لوله و پره تشکیل شده و سطح بیرونی آن وسیع است جریان می یابد. در این مرحله گرما از آب به رادیاتور انتقال پیدا می‌کند و آب خنک‌تر می‌شود و رادیاتور گرم‌تر. مرحله‌ی بعدی مربوط به رادیاتور است که باید گرمای جذب شده را به‌وسیله‌ی فن‌ها به بیرون هدایت کند تا بتواند در چرخه‌ی بعدی، گرمای آب را دریافت کند. این چرخه همین‌طور ادامه پیدا می‌کند تا سیستم خنک‌کنندگی تحقق یابد.

 

گرمایی که در موتور خودرو تولید می‌شود، محصول جانبی سوختن بنزین، گاز طبیعی فشرده و یا گازوئیل و دیگر سوخت‌هاست. در کامپیوترها اما گرمای تولید شده، از حرکت الکترون‌ها در مدارها تولید می‌شود. همان‌طور که می‌دانید کامپیوترها از ریزتراشه‌های زیادی تشکیل شده‌اند که خود همین ریزتراشه‌ها شامل میلیاردها ترانزیستور الکتریکی هستند که در واقع سوییچ‌های الکتریکی هستند که یا خاموشند و یا روشن. این تغییر حالت بین روشن و خاموش، با حرکت الکترون‌ها در ریزتراشه‌ها اتفاق می‌افتد و متعاقباً هرچه تعداد این ترانزیستورها بیش‌تر و سرعت سوییچ آن‌ها سریع‌تر باشد، پردازنده گرم‌تر می‌شود. در نهایت می‌دانید که گرمای زیاد قاتل قطعات الکترونیکی است و به احتمال زیاد قطعه‌ی داغ شده از کار می‌افتد.

 

 

هیت‌سینک‌ها (یا گرمابرها) در برابر خنک‌کننده‌های مایع

 

همان‌طور که اشاره شد، در اکثر کامپیوترها از هیت‌سینک و فن برای کنترل گرما استفاده می‌شود. هیت‌سینک‌ها اساساً قطعاتی ساخته‌شده از فلز هستند که سطح‌تماس‌شان با هوا زیاد است. پردازنده هیت سینک را گرم می‌کند؛ هیت‌سینک گرما را به هوا منتقل می‌کند و در نهایت فن هوای گرم را از نزدیکی پردازنده و هیت‌سینک دور می‌کند.

 

graphics-card-2.jpg

 

این سیستم در اکثر موارد پاسخگوی نیازها است؛ اما در مواقعی قطعات الکترونیکی گرمایی تولید می‌کنند که بسیار بیش‌تر از توان خنک‌کنندگی هیت‌سینک و فن‌ها است. سی‌پی‌یوهای قدرتمند امروزی که اورکلاک هم می‌شوند مثالی از این قطعات هستند که می‌توانند به‌راحتی این سیستم خنک‌کنندگی را به زانو در بیاورند. این‌جاست که واترکولرها وارد عمل می‌شوند. لازم است این نکته را بدانید که رسانندگی گرمایی آب بیش‌تر از هواست و می‌تواند گرما را سریع‌تر انتقال دهد. ظرفیت گرمایی ویژه‌ی آب هم بالاتر است، یعنی به ازای افزایش دمای یک درجه‌ای برای جرم مشخص، گرمای بیش‌تری را دریافت می‌کند و به زبان ساده‌تر، دیرتر گرم می‌شود.

 

استفاده از آب به‌خاطر رسانندگی و ظرفیت گرمایی بیش‌ترش می‌تواند دو دلیل داشته باشد:

 

  • قطعات الکترونیکی کامپیوتر گرمایی بیش‌تر از مقداری که هوای اطرافشان بتواند جذب کند را تولید می‌کنند.
  • فن‌هایی که باید مقدار هوای کافی را برای خنک‌کنندگی جریان دهند پرصدا هستند و یا الکتریسیته‌ی زیادی مصرف می‌کنند.

در واقع برای جایگزینی سیستم خنک‌کنندگی مایع با سیستم هیت‌سینک و فن می‌توان به این دو دلیل اکتفا کرد:

 

  • قطعات الکترونیکی به خنک‌کنندگی بیش‌تر از حد معمول فن‌ها احتیاج دارند.
  • می‌خواهید سیستم‌تان کم‌صداتر باشد.

 

intel-done-6653433-100025689-large.jpg

 

در بخش بعدی نگاهی به تک‌تک قطعات به‌کاررفته در سیستم‌های خنک‌کننده‌ی مایع داریم.

 

قطعات سیستم‌های خنک‌کننده

 

طبق توضیحاتی که داده شد، واترکولرها از لحاظ مکانیزم و عملکرد شباهت زیادی به خنک‌کننده‌های خودرو دارند. قطعات واترکولرها به‌شرح زیر هستند:

 

  • یک پمپ که مایع خنک‌کننده را به جریان در می‌آورد.
  • یک رادیاتور که گرما را به هوا منتقل می‌کند.
  • یک فن که هوای گرم را از رادیاتور دور می‌کند.
  • یک منبع که مایع خنک‌کننده در آن قرار دارد و می‌توان به ذخیره‌‌ی آن افزود.
  • لوله‌هایی که قسمت‌های مختلف را به هم متصل می‌کنند.

 

خیلی از قطعات الکترونیکی در برابر تماس مستقیم با مایعات دوامی ندارند و می‌سوزند. پس به‌جای این‌که مانند خودروها، مایع مستقیماً به داخل موتور برود، در سیستم‌های خنک‌کننده‌ی کامپیوتری که از مایع استفاده می‌شود، قطعه‌ای به‌نام Water Block به کار گرفته می‌شود و معادل هیت‌سینک است. همان‌طور که از نام این قطعه بر می‌آید، بلوکی است که مایع در آن جریان می‌یابد. واتربلاک از فلزاتی مانند مس و آلومینیم که جاذب خوب گرما هستند ساخته می‌شود و در آن شبکه‌هایی برای جریان یافتن مایعات وجود دارد. سطح زیرین صیقلی و صاف آن روی پردازنده قرار می‌گیرد که البته بین آن‌ها از خمیر حرارتی هم استفاده می‌شود. کار خمیر حرارتی که معمولاً از سیلیکون تشکیل می‌شود این است که انتقال گرما بین پردازنده و واتربلاک را به‌طرز محسوسی تقویت می‌کند. گرمای پردازنده به فلز واتربلاک منتقل می‌شود و سپس مایعی که در درون آن جریان دارد، این گرما را جذب و از آن خارج می‌کند.

 

liquid-cooled-pc-3.jpg

 

خیلی از واتربلاک‌هایی که مخصوص CPUها هستند از استاندارد خاصی پیروی می‌کنند و می‌توان از آن‌ها در اکثر موارد استفاده کرد. درباره‌ی پردازنده‌های گرافیکی اما این مورد صادق نیست و هر واتربلاکی را نمی‌توان برای آن‌ها به کار برد. قطعات دیگری به جز CPU و GPU هم وجود دارند که نیازمند سیستم‌های خنک‌کننده هستند که از میان آن‌ها می‌توان به Northbridge یا پل شمالی اشاره کرد که وظیفه‌اش اتصال سی‌پی‌یو به حافظه‌ی رم است. اتصال واتربلاک به مدارهای چاپی مانند کارت‌گرافیک و مادربرد هم به‌وسیله‌ی پیچ و واشر صورت می‌پذیرد.

 

PCF252.feature1.cpu_lump-650-80.jpg

 

پمپ و رادیاتور مورد استفاده در سیستم‌های خنک‌کننده‌ی مایع

 

پمپ مورد استفاده معمولاً از نوع پمپ گریزازمرکز است که می‌توان نمونه‌ی آن را در خودروها هم یافت. برخی پمپ‌ها هم قابل نفوذ در مایعات هستند و می‌توان مستقیماً آن‌ها را درون منبع مایع خنک‌کننده قرار داد. برای استفاده از این نوع پمپ‌ها باید دقت داشت که گرمای تولیدی پمپ قابل توجه نباشد تا مایع درون منبع زیاد گرم نشود.

در واقع پمپ یکی از مهم‌ترین قطعات به‌‌کاررفته است که شدت جاری شدن مایع را تحت کنترل دارد. شدت جریان مایع تاثیر بسزایی در خنک‌کنندگی دارد. مثلاً اگر سرعت شارش مایع در درون لوله‌ها خیلی زیاد باشد، فرصت زیادی برای جذب گرما ندارد و اگر خیلی کند جریان یابد هم گرمای زیادی در اطراف قطعات حساس تجمع پیدا می‌کند که چیز خوبی نیست. پمپ به‌کاررفته هم‌چنین باید قدرت زیادی داشته باشد تا بتواند از پایین‌ترین نقطه مایع را با قدرت مناسبی به بالا بفرستد. این مورد به فشار عمودی هم معروف است که تاثیر آن بیش‌تر در سرورهایی که ارتفاع زیادی دارند حس می‌شود.

 

PCF252.feature1.corsair-650-80.jpg

 

رادیاتوری که برای سیستم‌های خنک‌کننده‌ی مایع استفاده می‌شود هم می‌تواند از انواع مختلفی باشد. نمونه‌ای از آن، هیتری است که در خودرو استفاده می‌شود و در زمستان وظیفه‌ی تامین گرما برای بخاری‌های خودرو را دارد که البته استفاده‌ی آن نسبت به رادیاتورهای مخصوص سیستم خنک‌کننده‌ی مایع خیلی کم است.

 

منبع و لوله‌های مورد استفاده در واترکولرها

 

کم‌تر سیستمی است که برای کمک به خروج سریع‌تر گرما از رادیاتور، از فن استفاده کند. مشابه همین حالت کم‌تر سیستمی وجود دارد که یک منبع جدا برای مایع خنک‌کننده داشته باشد.

 

fillingwater-5174091.jpg

 

یکی از چالش‌های موجود در واترکولینگ، استفاده از لوله‌های مناسبی است که اتعطاف لازم را داشته باشند؛ چون در اکثر مواقع، دیگر اجزا در زاویه‌های بدی نسبت به هم قرار می‌گیرند که اتصال آن‌ها به هم کار سختی است. هرگونه پیچ خوردگی و خم شدن آن هم می‌تواند باعث اختلال در سیستم شود.

 

در حالت کلی و در یک سیستم خنک‌کننده‌ی ساده، لوله‌هایی از پمپ به واتربلاک متصل هستند. لوله‌هایی دیگر هم از خروجی واتربلاک به رادیاتور و سپس از رادیاتور به منبع می‌روند. منبعی که معمولاً در جایگاه سی‌دی‌رام قرار می‌گیرد. آخرین لوله هم منبع را به پمپ متصل می‌کند.

 

مایع مورد استفاده در سیستم‌های خنک‌کننده‌ی مایع

 

آخرین بخش تشکیل‌دهنده‌ی واترکولرها هم مایعات هستند. یکی از مایعات پراستفاده در واترکولرها، آب مقطر است؛ چراکه مقدار ناخالصی آن بسیار کم است و باعث تشکیل رسوب نمی‌شود. برای زیبایی درون کیس حتی می‌توان به آن رنگ هم افزود. کاهش کشش سطحی و نقطه‌ی انجماد آب هم از دیگر راه‌های بهبود خنک‌کنندگی آن است. در نهایت می‌توان از افزودنی‌هایی استفاده کرد که ضدمیکروب و ضدزنگ هستند و می‌توانند عمر سیستم را بهبود ببخشند.

 

اگر قصد استفاده از واترکول دارید، حتماً پیش از نصب آن را روشن کنید تا اگر نشتی در آن دیده شد بتوانید برطرفش کنید؛ در غیر‌این‌صورت اگر مایع به بیرون نشت کند، قطعات آسیب جدی خواهند دید.

 

liquid-cool-your-cpu-1200x0.jpg

 

پس از این‌که از سلامت و درستی تمام قطعات واترکول اطمینان حاصل پیدا کردید، می‌توانید از طریق BIOS، دمای قطعات را مشاهده کنید. البته این کار از طریق نرم‌افزارهای جانبی که در سیستم‌عامل اجرا می‌شوند هم امکان‌پذیر است. معمولاً خود شرکت سازنده‌ی مادربرد نرم‌افزارهای مخصوص رصد دما و کنترل فن‌ها را برای کاربران فراهم می‌کند که در این‌صورت کارتان راحت می‌شود. اگر احساس می‌کنید که دیگر چیپ‌ها از جمله رم نیاز به خنک‌کنندگی دارند، می‌توانید به آن‌ها هم هیت‌سینک‌های کوچکی متصل کنید تا در دمای پایین‌تری کار کنند.

 

با همه‌ی این اوصاف، اگر حوصله‌ی جمع‌کردن و سرهم کردن قطعات گفته‌شده را ندارید، می‌توانید از واترکولرهای آماده استفاده کنید که نصبشان بسیار ساده‌تر است. البته یکی از معایب آن‌ها، عدم امکان شخصی‌سازی‌شان است. کیت‌های آماده‌ی موجود همه‌ی قطعات مورد نیاز را در خود دارند و فقط باید قبل از خرید، سازگاری آن‌ها با سیستم خود را چک کنید. علاوه بر این حتی برخی شرکت‌های تولیدکننده‌ی کامپیوتر، دستگاه‌های خود را با سیستم‌های خنک‌کننده‌ی مایع روانه‌ی بازار می‌کنند.

 

PCF252.feature1.water_bits-650-80.jpg

 

در نهایت باید بگوییم که با وجود کیت‌های آماده‌ی واترکولینگ که قیمت‌های معقولی هم دارند، ارتقای سیستم‌های خنک‌کننده‌ای که بر اساس فن و هیت‌سینک هستند چندان خوشایند نیست و می‌توان همان هزینه را صرف تجهیز سیستم به سیستم خنک‌کننده‌ی مایع کرد که در کنار صدای کم‌تر، دمای پایین‌تر را به ارمغان می‌آورد.

 

 

منبع: فارنت

لینک ارسال

به گفتگو بپیوندید

هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از 75 اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به صورت لینک

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.

×
×
  • اضافه کردن...