Будущее водяных систем охлаждения

Сергей Пахомов

Традиционные системы жидкостного охлаждения

Система жидкостного охлаждения компании Intel

 

Давно уже прошли те времена, когда в компьютерах использовалось пассивное охлаждение. Такие компьютеры были хотя и абсолютно бесшумными, но малопроизводительными. По мере роста производительности процессоров и других компонентов ПК увеличивалось и их энергопотребление, а следовательно, компоненты ПК становились все более горячими. Потребовалось оснастить процессоры массивными радиаторами, а вскоре к ним добавились и вентиляторы. Поскольку пассивное охлаждение уже не могло обеспечить требуемый теплоотвод, то для поддержания допустимой температуры пришлось использовать воздушное охлаждение.

ростом тактовых частот процессора увеличивалась и эффективность теплоотовода, что достигалось благодаря применению более массивных радиаторов и более быстрых вентиляторов. Появились радиаторы на тепловых трубках, альтернативные системы водяного охлаждения, системы охлаждения с использованием термоэлектрических модулей Пельтье. Кроме того, со временем радиаторами стали оснащать графические карты, чипсет, память и даже отдельные микросхемы на материнских платах. Если же добавить к этому систему охлаждения процессора, систему охлаждения видеокарты, радиаторы, устанавливаемые на модули памяти, то становится понятно, что источников тепловыделения в современном компьютере довольно много и что для нормальной работы всей этой сложной структуры требуется создание эффективной системы теплоотовода.

В настоящее время разработано большое количество систем охлаждения, которые отличаются друг от друга принципом функционирования системы теплоотвода, то есть средой, используемой для отвода тепла. По этому признаку системы охлаждения можно разделить на следующие категории:

  • пассивные системы охлаждения на основе радиаторов;
  • системы охлаждения на основе тепловых трубок;
  • воздушные системы охлаждения;
  • жидкостные системы охлаждения;
  • системы охлаждения на основе модулей Пельтье.

В этой статье мы рассмотрим перспективы дальнейшего развития жидкостных систем охлаждения, популярность которых в последнее время постоянно растет. За дело взялась и компания Intel, а раз так — значит, в скором времени жидкостное охлаждение окажется востребованным. Эти ребята знают что делают, недаром их называют липохэдами (от нового слогана компании Intel «Leap ahead»).

Однако сам факт того, что компания Intel занялась разработкой жидкостных систем охлаждения, вызывает некоторое недоумение. Ведь именно Intel является инициатором курса на энергосбережение процессоров, и, как ожидается, следующее поколение процессоров на основе микроархитектуры Intel Core будет обладать значительно меньшим энергопотреблением в сравнении с нынешними процессорами. Тогда возникает вполне уместный вопрос: если процессоры будут потреблять меньше энергии, а следовательно, и меньше рассеивать тепла, то зачем нужно разрабатывать высокоэффективные жидкостные системы охлаждения? Ведь в этом случае вполне достаточно традиционных воздушных систем охлаждения, которые пусть и обладают меньшей эффективностью, но зато существенно дешевле.

По все видимости, интерес Intel к системам жидкостного охлаждения обусловлен тем, что при одной и той же эффективности воздушных и жидкостных систем охлаждения последние можно сделать значительно менее шумными. А если вспомнить, что компания Intel в настоящее время активно продвигает концепцию новой платформы Intel Viiv как компьютера для цифрового дома, то все встанет на свои места — компьютеры на основе платформы Intel Viiv должны быть, по возможности, малошумными.

Какие же усовершенствования компания Intel предлагает для жидкостных систем охлаждения? Однако прежде чем ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим традиционные системы жидкостного охлаждения.

Традиционные системы жидкостного охлаждения

ринципиальная разница между воздушным и жидкостным охлаждением заключается в том, что в последнем случае для переноса тепла вместо воздуха используется жидкость, обладающая большей, по сравнению с ним, теплоемкостью. Для этого вместо воздуха через радиатор прокачивается вода или какая-либо другая подходящая для охлаждения жидкость. Циркулирующая жидкость обеспечивает гораздо лучший теплоотвод, чем поток воздуха.

В зависимости от конструкции системы принудительной циркуляции жидкости по замкнутому контуру, системы жидкостного охлаждения можно разделить на два типа — внутренние и внешние. При этом отметим, что никакой принципиальной разницы между внутренними и внешними системами не существует; все дело лишь в том, какие функциональные блоки находятся внутри корпуса ПК, а какие — снаружи.

По принципу действия жидкостные системы охлаждения довольно просты и напоминают систему охлаждения в автомобильных двигателях. Холодная жидкость (как правило, дистиллированная вода) прокачивается через радиаторы охлаждаемых устройств, в которых она нагревается (отводит тепло). После этого нагретая жидкость поступает в теплообменник, в котором обменивается теплом с окружающим пространством и охлаждается. Для эффективного теплообмена с окружающим пространством в теплообменниках, как правило, используются вентиляторы. Все компоненты конструкции соединяются между собой гибкими силиконовыми шлангами диаметром 5-10 мм. Для того чтобы заставить жидкость циркулировать по замкнутому корпусу, применяется специальный насос — помпа. Структурная схема такой системы показана на рис. 1.

 

Рис. 1. Общая схема традиционной системы жидкостного охлаждения

Рис. 1. Общая схема традиционной системы жидкостного охлаждения

Таким образом, традиционная схема жидкостного охлаждения предусматривает наличие четырех функциональных блоков:

  • радиатор охлаждаемого устройства (жидкостный радиатор);
  • резервуар с жидкостью;
  • помпа;
  • теплообменник, совмещенный с вентилятором.

Эффективность жидкостных радиаторов определяется площадью контакта его поверхности с жидкостью, поэтому для увеличения площади контакта внутри жидкостных радиаторов устанавливают ребра или столбчатые иголки.

Во внешних жидкостных системах охлаждения внутри корпуса компьютера находится только жидкостный радиатор, а резервуар с охлаждающей жидкостью, помпа и теплообменник, помещенные в единый блок, выносятся за пределы корпуса ПК.

Во внутренних системах жидкостного охлаждения все функциональные блоки находятся внутри корпуса ПК.

В начало В начало

Система жидкостного охлаждения компании Intel

т традиционной системы жидкостного охлаждения для процессора разработка компании Intel имеет одно принципиальное отличие — вместо четырех функциональных блоков используются только два. Дело в том, что помпа и жидкостный радиатор процессора интегрированы в единый моноблок, а резервуар для жидкости вообще отсутствует (рис. 2).

 

Рис. 2. Схема жидкостного охлаждения компании Intel

Рис. 2. Схема жидкостного охлаждения компании Intel

От себя добавим, что, по большому счету, особой новизны в этой разработке нет. Во всяком случае, сама идея интеграции помпы и жидкостного радиатора в единый моноблок далеко не нова. Подобные системы жидкостного охлаждения уже предлагают и Cooler Master, и Gigabyte. Поэтому если и можно говорить о новизне данной системы охлаждения, то только в плане усовершенствования ее конструкции, но не о принципиально новом подходе.

Итак, давайте рассмотрим, какие преимущества имеет предлагаемая компанией Intel схема жидкостного охлаждения.

Во-первых, благодаря отказу от использования резервуара для жидкости и уменьшению количества соединительных патрубков увеличивается скорость течения жидкости по замкнутому контуру, а значит, повышается эффективность теплоотвода.

Во-вторых, помпа с электродвигателем постоянного тока, размещенная внутри жидкостного радиатора, создает дополнительную циркуляцию жидкости внутри процессорного радиатора, что тоже увеличивает эффективность теплоотвода (рис. 3).

Рис. 3. Помпа, размещенная внутри радиатора, создает циркуляцию жидкости, что увеличивает эффективность теплоотвода

Рис. 3. Помпа, размещенная внутри радиатора, создает циркуляцию жидкости, что увеличивает эффективность теплоотвода

Еще одной особенностью моноблока, интегрирующего в себе помпу и радиатор, является схема подачи жидкости. Холодная жидкость поступает внутрь радиатора не сбоку, как в большинстве подобных жидкостных систем охлаждения, а строго по центру (рис. 4). В результате повышается эффективность охлаждения центральной (соответственно и самой горячей) точки процессора.

 

Рис. 4. Схема подачи жидкости

Рис. 4. Схема подачи жидкости внутрь радиатора с помпой

Новая система жидкостного охлаждения компании Intel поддерживает интеллектуальное управление скоростью работы помпы в зависимости от температуры процессора. Для этого помпа подключается к тому разъему на материнской плате, к которому обычно подсоединяется кулер. Управление помпой может осуществляться как по постоянному току (трехконтактное подключение), так и с использованием широтно-импульсной модуляции (четырехконтактное подключение).

Пока еще не ясно, будет ли компания Intel производить системы жидкостного охлаждения под своей торговой маркой и когда подобные системы поступят в широкую продажу. Однако намек на то, какими могут стать в ближайшем будущем жидкостные системы охлаждения, сделан. Остается лишь выяснить, насколько они окажутся востребованными на рынке.

КомпьютерПресс 5'2006

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует