Datorkylning - Computer cooling
Datorkylning krävs för att avlägsna spillvärmen som produceras av datorkomponenter , för att hålla komponenter inom tillåtna drifttemperaturgränser . Komponenter som är mottagliga för tillfälligt fel eller permanent fel om de överhettas inkluderar integrerade kretsar som centrala processorenheter (CPU), chipset , grafikkort och hårddiskar .
Komponenter är ofta utformade för att generera så lite värme som möjligt, och datorer och operativsystem kan vara utformade för att minska energiförbrukningen och därmed uppvärmning enligt arbetsbelastning, men mer värme kan fortfarande produceras än vad som kan tas bort utan uppmärksamhet på kylning. Användning av kylflänsar som kyls av luftflöde minskar temperaturhöjningen som produceras av en viss mängd värme. Uppmärksamhet på luftflödesmönster kan förhindra utveckling av hotspots. Datorfläktar används flitigt tillsammans med kylflänsar för att sänka temperaturen genom att aktivt suga ut varm luft. Det finns också mer exotiska kyltekniker, såsom vätskekylning . Alla moderna processorer är utformade för att stänga av eller minska spänningen eller klockhastigheten om processorns interna temperatur överskrider en specificerad gräns. Detta är allmänt känt som termisk strypning, vid minskning av klockhastigheter eller termisk avstängning vid fullständig avstängning av enheten eller systemet.
Kylning kan vara utformad för att minska omgivningstemperaturen i en dators fall, till exempel genom att tömma ut varm luft, eller för att kyla en enda komponent eller ett litet område (punktkylning). Komponenter som vanligtvis kyls individuellt inkluderar CPU: n, grafikprocessorenhet (GPU) och Northbridge .
Generatorer av oönskad värme
Integrerade kretsar (t.ex. CPU och GPU) är de viktigaste generatorerna för värme i moderna datorer. Värmeproduktion kan reduceras genom effektiv design och val av driftsparametrar som spänning och frekvens, men i slutändan kan acceptabel prestanda ofta endast uppnås genom att hantera betydande värmeproduktion.
Vid drift kommer temperaturen på en dators komponenter att stiga tills värmen som överförs till omgivningen är lika med värmen som produceras av komponenten, det vill säga när termisk jämvikt uppnås. För pålitlig drift får temperaturen aldrig överstiga ett specificerat högsta tillåtna värde som är unikt för varje komponent. För halvledare är momentan övergångstemperatur , snarare än komponenthölje, kylfläns eller omgivningstemperatur avgörande.
Kylningen kan försämras av:
- Damm som fungerar som värmeisolator och hindrar luftflödet, vilket minskar kylflänsens och fläktens prestanda.
- Dåligt luftflöde inklusive turbulens på grund av friktion mot hindrande komponenter som bandkablar eller felaktig orientering av fläktar kan minska mängden luft som flödar genom ett hölje och till och med skapa lokala virvlar med varm luft i höljet. I vissa fall med utrustning med dålig termisk design kan kylluft enkelt flöda ut genom "kylande" hål innan den passerar över heta komponenter; kylning i sådana fall kan ofta förbättras genom att blockera utvalda hål.
- Dålig värmeöverföring på grund av dålig termisk kontakt mellan komponenter som ska kylas och kylanordningar. Detta kan förbättras genom användning av termiska föreningar för att utjämna ytfel, eller till och med genom att lappa .
Förebyggande av skador
Eftersom höga temperaturer kan reducera livslängden avsevärt eller orsaka permanenta skador på komponenter, och komponenternas värmeeffekt ibland kan överstiga datorns kylkapacitet, tar tillverkarna ofta ytterligare försiktighetsåtgärder för att säkerställa att temperaturen ligger inom säkra gränser. En dator med termiska sensorer integrerade i CPU, moderkort, chipset eller GPU kan stänga av sig själv när höga temperaturer upptäcks för att förhindra permanent skada, även om detta inte helt garanterar en långsiktig säker drift. Innan en överhettningskomponent når denna punkt kan den "strypas" tills temperaturen sjunker under en säker punkt med hjälp av dynamisk frekvensskalningsteknik . Strypning minskar driftsfrekvensen och spänningen för en integrerad krets eller inaktiverar icke-väsentliga funktioner i chipet för att minska värmeeffekten, ofta på bekostnad av något eller avsevärt minskad prestanda. För stationära och bärbara datorer styrs ofta strypning på BIOS -nivå. Strypning används också vanligtvis för att hantera temperaturer i smartphones och surfplattor, där komponenter packas tätt tillsammans med liten eller ingen aktiv kylning och med extra värme som överförs från användarens hand.
Stora ramar och superdatorer
När elektroniska datorer blev större och mer komplexa blev kylning av de aktiva komponenterna en kritisk faktor för tillförlitlig drift. Tidiga vakuumrörsdatorer, med relativt stora skåp, kan förlita sig på naturlig eller forcerad luftcirkulation för kylning. Emellertid packades solid state-enheter mycket tätare och hade lägre tillåtna driftstemperaturer.
Från och med 1965 sponsrade IBM och andra tillverkare av stordatordatorer intensiv forskning om fysiken för kylning av tätt packade integrerade kretsar. Många luft- och vätskekylsystem utvecklades och undersöktes med hjälp av metoder som naturlig och forcerad konvektion, direkt luftpåverkan, direkt nedsänkning av vätska och forcerad konvektion, poolkokning, fallande filmer, flödeskokning och vätskestrålning. Matematisk analys användes för att förutsäga temperaturstegringar för komponenter för varje möjlig kylsystemgeometri.
IBM utvecklade tre generationer av termisk ledningsmodul (TCM) som använde en vattenkyld kall platta i direkt termisk kontakt med integrerade kretspaket. Varje förpackning hade en termiskt ledande stift pressad på den, och heliumgas omgav flis och värmeledande stift. Designen kan ta bort upp till 27 watt från ett chip och upp till 2000 watt per modul, samtidigt som chipspaketets temperaturer uppgår till cirka 50 ° C (122 ° F). System som använder TCM var 3081 -familjen (1980), ES/3090 (1984) och några modeller av ES/9000 (1990). I IBM 3081 -processorn tillät TCM upp till 2700 watt på ett enda kretskort med bibehållen chiptemperatur vid 69 ° C (156 ° F). Värmeledningsmoduler med vattenkylning användes också i stordramsystem som tillverkats av andra företag inklusive Mitsubishi och Fujitsu.
Den Cray-1 superdator utformad 1976 hade en distinkt kylsystem. Maskinen var bara 77 tum (2000 mm) på höjd och 56+1 / 2 inches (1440 mm) i diameter, och konsumeras upp till 115 kilowatt; detta är jämförbart med den genomsnittliga energiförbrukningen för ett par dussin västerländska hem eller en medelstor bil. De integrerade kretsar som användes i maskinen var de snabbaste som fanns på den tiden, med hjälp av emitterkopplad logik ; hastigheten åtföljdes dock av hög strömförbrukning jämfört med senare CMOS -enheter.
Värmeborttagning var avgörande. Köldmedium cirkulerades genom rörledningar inbäddade i vertikala kylstänger i tolv pelarsektioner av maskinen. Var och en av de 1662 tryckta kretsmodulerna i maskinen hade en kopparkärna och klämdes fast vid kylstången. Systemet var utformat för att hålla fallen med integrerade kretsar vid högst 54 ° C (129 ° F), med köldmedium i cirkulation vid 21 ° C (70 ° F). Slutlig värmeavstötning skedde genom en vattenkyld kondensor. Rörledningar, värmeväxlare och pumpar för kylsystemet anordnades i en stoppad bänkstol runt utsidan av datorns bas. Ungefär 20 procent av maskinens vikt vid drift var köldmedium.
I den senare Cray-2, med sina mer tätt packade moduler, hade Seymour Cray problem med att effektivt kyla maskinen med hjälp av metallledningstekniken med mekanisk kylning, så han bytte till "vätske nedsänkning" kylning. Denna metod innebar att fylla chassit på Cray-2 med en vätska som heter Fluorinert . Fluorinert, som namnet antyder, är en inert vätska som inte stör driften av elektroniska komponenter. När komponenterna kom till arbetstemperatur skulle värmen försvinna till Fluorinert, som pumpades ut ur maskinen till en kylvärmeväxlare.
Prestanda per watt av moderna system har förbättrats kraftigt; många fler beräkningar kan utföras med en given strömförbrukning än vad som var möjligt med de integrerade kretsarna under 1980- och 1990 -talen. Nya superdatorprojekt som Blue Gene förlitar sig på luftkylning, vilket minskar kostnader, komplexitet och storlek på system jämfört med vätskekylning.
Luftkylning
Fläktar
Fläktar används när naturlig konvektion är otillräcklig för att avlägsna värme. Fläktar kan vara monterade på datorhöljet eller anslutna till processorer, GPU: er, chipset, nätaggregat (hårddiskar), hårddiskar eller som kort anslutna till en expansionsplats. Vanliga fläktstorlekar inkluderar 40, 60, 80, 92, 120 och 140 mm. 200, 230, 250 och 300 mm fläktar används ibland i högpresterande persondatorer.
Fläktarnas prestanda i chassit
En dator har ett visst motstånd mot luft som strömmar genom chassit och komponenter. Detta är summan av alla mindre hinder för luftflödet, såsom inlopps- och utloppsöppningar, luftfilter, internt chassi och elektroniska komponenter. Fläktar är enkla luftpumpar som ger tryck till inloppssidans luft i förhållande till utgångssidan. Den tryckskillnaden flyttar luft genom chassit, med luft som flyter till områden med lägre tryck.
Fläktar har i allmänhet två publicerade specifikationer: fritt luftflöde och maximalt differenstryck. Fritt luftflöde är mängden luft en fläkt kommer att röra sig med noll mottryck. Maximalt differenstryck är det tryck som en fläkt kan generera när den är helt blockerad. Mellan dessa två ytterligheter finns en serie motsvarande mätningar av flöde kontra tryck som vanligtvis presenteras som en graf. Varje fläktmodell kommer att ha en unik kurva, som de streckade kurvorna i den intilliggande illustrationen.
Parallell mot serieinstallation
Fläktar kan installeras parallellt med varandra, i serie eller en kombination av båda. Parallell installation skulle vara fläktar monterade sida vid sida. Serieinstallation skulle vara en andra fläkt i linje med en annan fläkt som en inloppsfläkt och en avgasfläkt. För att förenkla diskussionen antas det att fansen är samma modell.
Parallella fläktar ger dubbelt det fria luftflödet men inget ytterligare körtryck. Serieinstallation, å andra sidan, kommer att fördubbla det tillgängliga statiska trycket men inte öka det fria luftflödet. Den intilliggande illustrationen visar en enda fläkt kontra två fläktar parallellt med ett maximalt tryck på 0,15 tum (3,8 mm) vatten och en fördubblad flödeshastighet på cirka 72 kubikfot per minut (2,0 m 3 /min).
Observera att luftflödet ändras som trycket i kvadratroten. Fördubbling av trycket kommer således endast att öka flödet 1,41 ( √ 2 ) gånger, inte dubbelt så mycket som man kan anta. Ett annat sätt att se på detta är att trycket måste gå upp med en faktor fyra för att fördubbla flödeshastigheten.
För att bestämma flödeshastigheten genom ett chassi kan chassiets impedanskurva mätas genom att påföra ett godtyckligt tryck vid inloppet till chassit och mäta flödet genom chassit. Detta kräver ganska sofistikerad utrustning. Med chassiimpedanskurvan (representerad av de solida röda och svarta linjerna på den intilliggande kurvan) bestämd, visas det faktiska flödet genom chassit som genereras av en viss fläktkonfiguration grafiskt där chassiimpedanskurvan korsar fläktkurvan. Lutningen på chassiets impedanskurva är en kvadratrotfunktion, där fördubbling av flödeshastigheten krävs fyra gånger differenstrycket.
I detta speciella exempel gav tillägg av en andra fläkt marginal förbättring med flödet för båda konfigurationerna cirka 27–28 kubikfot per minut (0,76–0,79 m 3 /min). Även om det inte visas på tomten skulle en andra fläkt i serien ge något bättre prestanda än parallellinstallationen.
Temperatur gentemot flödeshastighet
Ekvationen för erforderligt luftflöde genom ett chassi är
var
CFM = Cubic Feet per Minute (0.028 m3/min) Q = Heat Transferred (kW) Cp = Specific Heat of Air r = Density DT = Change in Temperature (in °F)
En enkel konservativ tumregel för kylflödeskrav, diskontering av sådana effekter som värmeförlust genom chassiväggarna och laminärt kontra turbulent flöde, och redogör för konstanterna för specifik värme och densitet vid havsnivå är:
Till exempel, ett typiskt chassi med 500 watt belastning, 130 ° F (54 ° C) maximal inre temperatur i en 100 ° F (38 ° C) miljö, dvs en skillnad på 30 ° F (17 ° C):
Detta skulle vara det faktiska flödet genom chassit och inte fläktens fria luftvärde. Det bör också noteras att "Q", värmen som överförs, är en funktion av värmeöverföringseffektiviteten hos en CPU eller GPU -kylare till luftflödet.
Piezoelektrisk pump
En "dubbel piezokylstråle", patenterad av GE , använder vibrationer för att pumpa luft genom enheten. Den första enheten är tre millimeter tjock och består av två nickelskivor som är anslutna på endera sidan till en skiva piezoelektrisk keramik. En växelström som passerar genom den keramiska komponenten får den att expandera och dra ihop sig med upp till 150 gånger per sekund så att nickelskivorna fungerar som en bälg. Kontraherade, kanterna på skivorna skjuts ihop och suger in het luft. Expanding sammanför nickelskivorna och driver ut luften med hög hastighet.
Enheten har inga lager och kräver ingen motor. Den är tunnare och förbrukar mindre energi än vanliga fläktar. Strålen kan flytta samma mängd luft som en kylfläkt dubbelt så stor samtidigt som den förbrukar hälften så mycket el och till lägre kostnad.
Passiv kylning
Passiv kylflänskylning innebär att ett block av bearbetad eller extruderad metall fästs på den del som behöver kylas. Ett termiskt lim kan användas. Mer vanligt för en persondator -CPU håller en klämma kylflänsen direkt över chipet, med ett termiskt fett eller termisk kudde mellan. Detta block har fenor och åsar för att öka dess yta. Metallens värmeledningsförmåga är mycket bättre än luftens, och den utstrålar värme bättre än den komponent som den skyddar (vanligtvis en integrerad krets eller CPU). Fläktkylda aluminiumkylflänsar var ursprungligen normen för stationära datorer, men idag har många kylflänsar kopparplattor eller är helt gjorda av koppar.
Dammbildning mellan metallfenorna i en kylfläns minskar gradvis effektiviteten, men kan motverkas med en gasdamm genom att blåsa bort dammet tillsammans med annat oönskat överflödigt material.
Passiva kylflänsar finns vanligtvis på äldre processorer, delar som inte blir särskilt heta (till exempel chipset) och lågeffektdatorer.
Vanligtvis är en kylfläns ansluten till den integrerade värmespridaren (IHS), i huvudsak en stor, platt platta fäst vid processorn, med konduktionspasta lagrad mellan. Detta sprider eller sprider värmen lokalt. Till skillnad från en kylfläns är en spridare avsedd att omfördela värme, inte för att ta bort den. Dessutom skyddar IHS den ömtåliga CPU: n.
Passiv kylning innebär inget fläktljud då konvektionskrafter flyttar luft över kylflänsen.
Andra tekniker
Flytande nedsänkningskylning
.jpg)
En annan växande trend på grund av den ökande värmetätheten hos datorer, GPU: er, FPGA och ASIC är att sänka ner hela datorn eller välja komponenter i en termiskt, men inte elektriskt ledande vätska. Även om det sällan används för kylning av persondatorer, är flytande nedsänkning en rutinmetod för kylning av stora kraftfördelningskomponenter som transformatorer . Det blir också populärt bland datacenter. Persondatorer som kyls på detta sätt kan inte kräva varken fläktar eller pumpar, och kan kylas uteslutande genom passiv värmeväxling mellan datorns hårdvara och kapslingen den är placerad i. En värmeväxlare (dvs. värmekärna eller radiator) kan fortfarande behövas dock , och rören måste också placeras korrekt.
Kylvätskan som används måste ha tillräckligt låg elektrisk konduktivitet för att inte störa datorns normala drift. Om vätskan är något elektriskt ledande kan den orsaka elektriska kortslutningar mellan komponenter eller spår och skada dem permanent. Av dessa skäl är det föredraget att vätskan är en isolator ( dielektrisk ) och inte leder elektricitet.
Det finns en mängd olika vätskor för detta ändamål, inklusive transformatoroljor , syntetiska enfasiga och tvåfasiga dielektriska kylvätskor som 3M Fluorinert eller 3M Novec. Oljor utan ändamål, inklusive matlagnings-, motor- och silikonoljor , har framgångsrikt använts för kylning av persondatorer.
Vissa vätskor som används vid nedsänkningskylning, särskilt kolvätebaserade material som mineraloljor, matoljor och organiska estrar, kan bryta ned några vanliga material som används i datorer som gummi, polyvinylklorid (PVC) och termiska fetter . Därför är det viktigt att granska materialkompatibiliteten hos sådana vätskor före användning. Särskilt mineralolja har visat sig ha negativa effekter på PVC och gummibaserad trådisolering. Termiska pastor som används för att överföra värme till kylflänsar från processorer och grafikkort har rapporterats lösa sig i vissa vätskor, men med försumbar påverkan på kylning, om inte komponenterna togs bort och kördes i luft.
Avdunstning, särskilt för tvåfasiga kylvätskor, kan utgöra ett problem, och vätskan kan kräva att den fylls på regelbundet eller förseglas inuti datorns hölje. Nedsänkningskylning kan möjliggöra extremt låga PUE- värden på 1,05, mot luftkylningens 1,35, och tillåta upp till 100 KW datorkraft (värmeavledning, TDP) per 19-tums rack , i motsats till luftkylning, som vanligtvis hanterar upp till 23 KW.
Minskning av spillvärme
Där kraftfulla datorer med många funktioner inte krävs kan mindre kraftfulla datorer eller sådana med färre funktioner användas. Från och med 2011 avger ett VIA EPIA -moderkort med CPU vanligtvis cirka 25 watt värme, medan ett mer kapabelt Pentium 4 -moderkort och CPU vanligtvis släpper ut cirka 140 watt. Datorer kan drivas med likström från en extern strömförsörjningsenhet som inte genererar värme inuti datorhöljet. Ersättning av katodstråleröret (CRT) visas genom mer effektiv tunn-screen display med flytande kristaller (LCD) ettor i början av tjugoförsta århundradet har reducerad effektförbrukning avsevärt.
Värme sjunker
En komponent kan monteras i god termisk kontakt med en kylfläns, en passiv enhet med stor värmekapacitet och med en stor ytarea i förhållande till dess volym. Kylflänsar är vanligtvis gjorda av en metall med hög värmeledningsförmåga som aluminium eller koppar, och innehåller fenor för att öka ytarean. Värme från en relativt liten komponent överförs till den större kylflänsen; jämviktstemperaturen för komponenten plus kylflänsen är mycket lägre än komponentens ensam skulle vara. Värme förs bort från kylflänsen genom konvektivt eller fläkttvingat luftflöde. Fläktkylning används ofta för att kyla processorer och grafikkort som förbrukar betydande mängder elektrisk energi. I en dator kan en typisk värmegenererande komponent tillverkas med en plan yta. Ett metallblock med en motsvarande plan yta och flänskonstruktion, ibland med en fläkt pås fast vid komponenten. För att fylla dåligt ledande luftgap på grund av ofullkomligt plana och släta ytor kan ett tunt lager av termiskt fett , en värmedyna eller termiskt lim placeras mellan komponenten och kylflänsen.
Värme avlägsnas från kylflänsen genom konvektion , till viss del genom strålning , och möjligen genom ledning om kylflänsen är i termisk kontakt med, säg, metallhöljet. Billiga fläktkylda kylflänsar i aluminium används ofta på vanliga stationära datorer. Kylflänsar med kopparplattor , eller gjorda av koppar, har bättre termiska egenskaper än de av aluminium. En kopparkylfläns är mer effektiv än en aluminiumenhet av samma storlek, vilket är relevant med avseende på de högeffektförbrukande komponenterna som används i högpresterande datorer.
Passiva kylflänsar finns vanligtvis på: äldre processorer, delar som inte tappar mycket ström, till exempel chipset, datorer med lågeffektsprocessorer och utrustning där tyst drift är kritisk och fläktbrus oacceptabelt.
Vanligtvis kläms en kylfläns fast på den integrerade värmespridaren (IHS), en platt metallplatta med storleken på CPU -paketet som är en del av CPU -enheten och sprider värmen lokalt. Ett tunt lager av termisk förening placeras mellan dem för att kompensera för ytfel. Spridarens främsta syfte är att omfördela värme. Kylflänsflänsarna förbättrar dess effektivitet.
Flera märken av DDR2, DDR3, DDR4 och de kommande DDR5 DRAM -minnesmodulerna är utrustade med en flänsad kylfläns på modulens överkant. Samma teknik används för grafikkort som använder en finnad passiv kylfläns på grafikkortet.
Damm tenderar att byggas upp i sprickorna i flänsade kylflänsar, särskilt med det höga luftflödet som fläktarna producerar. Detta håller luften borta från den heta komponenten, vilket minskar kylningseffektiviteten; avlägsnande av damm återställer dock effektiviteten.
Peltier (termoelektrisk) kylning
Peltier-korsningar är i allmänhet bara cirka 10-15% lika effektiva som det idealiska kylskåpet ( Carnot-cykeln ), jämfört med 40–60% som uppnås med konventionella kompressionscykelsystem (reverse Rankine- system som använder komprimering/expansion). På grund av denna lägre verkningsgrad används termoelektrisk kylning i allmänhet bara i miljöer där solid state -naturen (inga rörliga delar , lågt underhåll, kompakt storlek och orienteringskänslighet) uppväger ren effektivitet.
Moderna TEC använder flera staplade enheter som var och en består av dussintals eller hundratals termoelement bredvid varandra, vilket möjliggör en betydande mängd värmeöverföring . En kombination av vismut och tellur används oftast för termoelementen.
Som aktiva värmepumpar som förbrukar effekt, kan TEC producera temperaturer under omgivningens, omöjligt med passiva kylflänsar, kylarkyld vätskekylning och heatpipe hsfs. Men medan värme pumpas kommer en Peltier -modul vanligtvis att förbruka mer elektrisk kraft än värmemängden som pumpas.
Det är också möjligt att använda ett Peltier -element tillsammans med ett högtryckskylmedel (tvåfaskylning) för att kyla CPU: n.
Vätskekylning
Vätskekylning är en mycket effektiv metod för att avlägsna överskottsvärme, där den vanligaste värmeöverföringsvätskan i stationära datorer är (destillerat) vatten. Fördelarna med vattenkylning framför luftkylning inkluderar vattens högre specifika värmekapacitet och värmeledningsförmåga .
Principen som används i ett typiskt (aktivt) vätskekylningssystem för datorer är identiskt med det som används i en bils förbränningsmotor , där vattnet cirkuleras av en vattenpump genom ett vattenblock monterat på CPU (och ibland ytterligare komponenter som GPU och northbridge) och ut till en värmeväxlare , vanligtvis en radiator . Kylaren kyls vanligtvis själv dessutom med hjälp av en fläkt . Förutom en fläkt kan den möjligen också kylas med andra medel, till exempel en Peltier -kylare (även om Peltier -element oftast placeras direkt ovanpå hårdvaran som ska kylas, och kylvätskan används för att leda värmen bort från den heta sidan av Peltier -elementet). En kylvätskebehållare är ofta också ansluten till systemet.
Förutom aktiva vätskekylsystem används även passiva vätskekylsystem ibland. Dessa system slänger ofta en fläkt eller en vattenpump, vilket ökar teoretiskt sett systemets tillförlitlighet och/eller gör det tystare än aktiva system. Nackdelarna med dessa system är dock att de är mycket mindre effektiva för att slänga värmen och därför också måste ha mycket mer kylvätska - och därmed en mycket större kylvätskebehållare - vilket ger kylvätskan mer tid att svalna.
Vätskor tillåter överföring av mer värme från de delar som kyls än luft, vilket gör vätskekylning lämplig för överklockning och högpresterande datorprogram. Jämfört med luftkylning påverkas vätskekylning också mindre av omgivningstemperaturen. Vätskekylning är relativt låg ljudnivå jämför sig positivt med luftkylning, vilket kan bli ganska bullrigt.
Nackdelar med vätskekylning inkluderar komplexitet och risken för kylvätskeläckage. Läckat vatten (eller ännu viktigare alla tillsatser i vattnet) kan skada alla elektroniska komponenter som det kommer i kontakt med, och behovet av att testa och reparera läckor ger mer komplexa och mindre tillförlitliga installationer. (Notably den första större razzia i området för vätskekylda persondatorer för allmänt bruk, high-end versioner av Apple : s Power Mac G5 , ultimately dömd av en benägenhet för läckage av kylvätska.) En luftkyld kylfläns är generellt mycket enklare att bygga, installera och underhålla än en vattenkylningslösning, även om CPU-specifika vattenkylningssatser också kan hittas, vilket kan vara lika enkelt att installera som en luftkylare. Dessa är dock inte begränsade till processorer och flytande kylning av GPU -kort är också möjlig.
Medan den ursprungligen var begränsad till stordatorer , har vätskekylning blivit en praxis som i stor utsträckning förknippas med överklockning i form av antingen tillverkade kit eller i form av gör-det-själv-uppställningar monterade från individuellt samlade delar. Under de senaste åren har vätskekylningens popularitet ökat i färdigmonterade, måttliga till högpresterande stationära datorer. Förseglade ("slutna slingor") system med en liten förfylld radiator, fläkt och vattenblock förenklar installation och underhåll av vattenkylning till en liten kostnad för kylningseffektivitet i förhållande till större och mer komplexa inställningar. Vätskekylning kombineras vanligtvis med luftkylning, genom att använda vätskekylning för de hetaste komponenterna, till exempel CPU: er eller GPU: er, samtidigt som den enklare och billigare luftkylningen bibehålls för mindre krävande komponenter.
IBM Aquasar -systemet använder varmvattenkylning för att uppnå energieffektivitet, vattnet används också för att värma byggnader.
Sedan 2011 har vattenkylningens effektivitet föranlett en rad allt-i-ett (AIO) vattenkylningslösningar. AIO -lösningar resulterar i en mycket enklare att installera enhet, och de flesta enheter har granskats positivt av granskningssajter.
Värmerör och ångkammare
Ett värmerör är ett ihåligt rör som innehåller en värmeöverföringsvätska. Vätskan absorberar värme och avdunstar i ena änden av röret. Ångan rör sig till den andra (svalare) änden av röret, där det kondenserar, ger upp sin latenta värme . Vätskan återgår till rörets heta ände genom gravitation eller kapillärverkan och upprepar cykeln. Värmerör har en mycket högre effektiv värmeledningsförmåga än fasta material. För användning i datorer är kylflänsen på CPU: n ansluten till en större kylare. Båda kylflänsarna är ihåliga, liksom anslutningen mellan dem, vilket skapar ett stort värmerör som överför värme från CPU: n till radiatorn, som sedan kyls med någon konventionell metod. Denna metod är dyr och används vanligtvis när utrymmet är trångt, som i små formfaktorer och bärbara datorer, eller där inget fläktbrus kan tolereras, som vid ljudproduktion. På grund av effektiviteten i denna kylmetod använder många stationära processorer och GPU: er, såväl som avancerade chipset, värmerör och ångkammare utöver aktiv fläktbaserad kylning och passiva kylflänsar för att hålla sig inom säkra driftstemperaturer. En ångkammare fungerar på samma principer som ett värmerör men har formen av en platta eller ett ark istället för ett rör. Värmerör kan placeras vertikalt ovanpå och utgöra en del av ångkammare. Ångkammare kan också användas på avancerade smartphones .
Elektrostatisk luftrörelse och koronaurladdningseffektkylning
Kyltekniken som utvecklas av Kronos och Thorn Micro Technologies använder en enhet som kallas en jonisk vindpump (även känd som en elektrostatisk vätskeaccelerator). Den grundläggande driftsprincipen för en jonisk vindpump är korona -urladdning , en elektrisk urladdning nära en laddad ledare som orsakas av joniseringen av den omgivande luften.
Corona -urladdningskylaren som utvecklats av Kronos fungerar på följande sätt: Ett högt elektriskt fält skapas vid katodspetsen, som placeras på ena sidan av CPU: n. Den höga energipotentialen gör att syre- och kvävemolekylerna i luften blir joniserade (positivt laddade) och skapar en corona (en halo av laddade partiklar). Att placera en jordad anod i motsatt ände av CPU: n får de laddade jonerna i koronan att accelerera mot anoden och kolliderar med neutrala luftmolekyler på vägen. Under dessa kollisioner överförs momentum från den joniserade gasen till de neutrala luftmolekylerna, vilket resulterar i rörelse av gas mot anoden.
Fördelarna med den koronabaserade kylaren är dess brist på rörliga delar, vilket eliminerar därmed vissa tillförlitlighetsproblem och fungerar med en ljudnivå nära noll och måttlig energiförbrukning.
Mjuk kylning
Mjuk kylning är att använda programvara för att dra nytta av CPU: s energibesparande teknik för att minimera energianvändningen. Detta görs med hjälp av stoppinstruktioner för att stänga av eller sätta i vänteläge CPU -underdelar som inte används eller genom att underklocka CPU: n. Även om det resulterar i lägre totala hastigheter kan det vara mycket användbart om man överklockar en CPU för att förbättra användarupplevelsen snarare än att öka rå processorkraft, eftersom det kan förhindra behovet av bullrigare kylning. I motsats till vad termen antyder är det inte en form av kylning utan att minska värmeskapandet.
Underspänning
Underspänning är en praxis för att köra CPU: n eller någon annan komponent med spänningar under enhetsspecifikationerna. En underspänd komponent drar mindre effekt och producerar därmed mindre värme. Möjligheten att göra detta varierar beroende på tillverkare, produktlinje och till och med olika produktionskörningar av samma produkt (liksom andra komponenter i systemet), men processorer är ofta specificerade för att använda högre spänningar än strikt nödvändigt. Denna tolerans säkerställer att processorn har en högre chans att fungera korrekt under suboptimala förhållanden, till exempel ett moderkort av lägre kvalitet eller låga spänningar. Under en viss gräns kommer processorn inte att fungera korrekt, även om underspänning för långt inte normalt leder till permanent hårdvaruskada (till skillnad från överspänning).
Underspänning används för tysta system , eftersom mindre kylning behövs på grund av minskad värmeproduktion, vilket gör att bullriga fläktar kan utelämnas. Den används också när batteriets laddningstid måste maximeras.
Chip-integrerad
Konventionella kyltekniker fäster alla sin "kylning" -komponent på utsidan av datorchipspaketet. Denna "fästande" teknik kommer alltid att uppvisa ett visst termiskt motstånd, vilket minskar dess effektivitet. Värmen kan mer effektivt och snabbt avlägsnas genom att direkt kyla de lokala hotspotsen i chipet, i paketet. Vid dessa platser, effektförlust på över 300 W / cm 2 (är typisk CPU mindre än 100 W / cm 2 ) kan förekomma, även om framtida system förväntas överstiga 1000 W / cm 2 . Denna form av lokal kylning är avgörande för att utveckla chips med hög effektdensitet. Denna ideologi har lett till undersökningen av integrering av kylelement i datorkretsen. För närvarande finns det två tekniker: mikrokanalens kylflänsar och kylning mot jetstrålning.
I kylkanaler med mikrokanaler tillverkas kanaler i kiselchipet (CPU) och kylvätska pumpas genom dem. Kanalerna är utformade med en mycket stor ytarea som resulterar i stora värmeöverföringar. Värmeavledning av 3000 W / cm 2 har rapporterats med denna teknik. Värmeavledningen kan ökas ytterligare om tvåfas flödeskylning appliceras. Tyvärr kräver systemet stora tryckfall på grund av de små kanalerna och värmeflödet är lägre med dielektriska kylmedel som används vid elektronisk kylning.
En annan lokal chipkylningsteknik är kylning med jetpåverkan. I denna teknik strömmar ett kylvätska genom en liten öppning för att bilda en stråle. Strålen är riktad mot ytan av CPU -chipet och kan effektivt ta bort stora värmeflöden. Värmeavledning på över 1000 W / cm 2 har rapporterats. Systemet kan drivas vid lägre tryck jämfört med mikrokanalmetoden. Värmeöverföringen kan ökas ytterligare med hjälp av tvåfasflödeskylning och genom att integrera returflödeskanaler (hybrid mellan mikrokanalens kylflänsar och kylning med jetpåverkan).
Fasförändringskylning
Fasförändringskylning är ett extremt effektivt sätt att kyla processorn. En ångkomprimering fasförändringskylare är en enhet som vanligtvis sitter under datorn, med ett rör som leder till processorn. Inuti enheten finns en kompressor av samma typ som i en luftkonditionering . Kompressorn komprimerar en gas (eller blandning av gaser) som kommer från förångaren (CPU -kylare diskuteras nedan). Därefter trycks den mycket heta högtrycksångan in i kondensorn (värmeavledningsanordning) där den kondenserar från en het gas till en vätska, vanligtvis underkyld vid kondensorns utgång och sedan matas vätskan till en expansionsanordning (begränsning i systemet) för att orsaka tryckfall a förånga vätskan (få den att nå ett tryck där den kan koka vid önskad temperatur); expansionsanordningen som används kan vara ett enkelt kapillarrör till en mer genomarbetad termisk expansionsventil. Vätskan avdunstar (skiftande fas), absorberar värmen från processorn när den drar extra energi från sin omgivning för att rymma denna förändring (se latent värme ). Avdunstningen kan producera temperaturer som når runt −15 till −150 ° C (5 till −238 ° F). Vätskan rinner in i förångaren och kyler CPU: n och förvandlas till en ånga vid lågt tryck. I slutet av förångaren strömmar denna gas ner till kompressorn och cykeln börjar om igen. På så sätt kan processorn kylas till temperaturer från −15 till −150 ° C (5 till −238 ° F), beroende på belastning, processorns watt, kylsystem (se kylning ) och gasblandningen som används . Denna typ av system lider av ett antal problem (kostnad, vikt, storlek, vibrationer, underhåll, elkostnader, buller, behov av ett specialiserat datortorn), men i huvudsak måste man vara bekymrad över daggpunkt och korrekt isolering av alla underomgivande ytor som måste göras (rören kommer att svettas, droppande vatten på känslig elektronik).
Alternativt utvecklas en ny typ av kylsystem som sätter in en pump i termosifonslingan . Detta ger ytterligare en grad av flexibilitet för konstruktören, eftersom värmen nu effektivt kan transporteras bort från värmekällan och antingen återvinnas eller släppas ut till omgivningen. Kopplingstemperatur kan justeras genom att justera systemtrycket; högre tryck är lika med högre vätskemättnadstemperaturer. Detta möjliggör mindre kondensatorer, mindre fläktar och/eller effektiv värmeavledning i en hög omgivningstemperatur. Dessa system är i huvudsak nästa generations vätskekylningsparadigm, eftersom de är ungefär 10 gånger effektivare än enfasvatten. Eftersom systemet använder ett dielektrikum som värmetransportmedium orsakar läckor inte ett katastrofalt fel i det elektriska systemet.
Denna typ av kylning ses som ett mer extremt sätt att kyla komponenter eftersom enheterna är relativt dyra jämfört med det genomsnittliga skrivbordet. De genererar också en betydande mängd buller, eftersom de i huvudsak är kylskåp; kompressorvalet och luftkylningssystemet är dock den viktigaste faktorn för detta, vilket möjliggör flexibilitet för brusreducering baserat på de valda delarna.
En "termosifon" hänvisar traditionellt till ett slutet system bestående av flera rör och/eller kammare, med en större kammare som innehåller en liten vätskebehållare (ofta med en kokpunkt strax över omgivningstemperatur, men inte nödvändigtvis). Den större kammaren är så nära värmekällan och utformad för att leda så mycket värme från den till vätskan som möjligt, till exempel en CPU -platta med kammaren inuti den fylld med vätskan. Ett eller flera rör sträcker sig uppåt i någon form av radiator eller liknande värmeavledningsområde, och allt är upprättat så att CPU: n värmer behållaren och vätskan som den innehåller, som börjar koka och ångan rör sig uppåt i röret radiatorn/värmeavledningsområdet och droppar sedan efter kondensering tillbaka ner i behållaren eller rinner ner på rörets sidor. Detta kräver inga rörliga delar och liknar något en värmepump, förutom att kapillärverkan inte används, vilket gör det potentiellt bättre i någon mening (kanske viktigast av allt, bättre genom att det är mycket lättare att bygga och mycket mer anpassningsbart för specifika användningsfall och flödet av kylvätska/ånga kan arrangeras i ett mycket större antal lägen och avstånd, och har mycket större termisk massa och maximal kapacitet jämfört med värmerör som är begränsade av mängden kylvätska och hastigheten och flödet kylvätska som kapillärverkan kan uppnå med det transporterade, ofta sintrade kopparpulvret på rörets väggar, som har en begränsad flödeshastighet och kapacitet.)
Flytande kväve
Eftersom flytande kväve kokar vid -196 ° C (-320,8 ° F), långt under vattenets fryspunkt, är det värdefullt som extremt kylvätska för korta överklockningspass.
I en typisk installation av flytande kvävekylning monteras ett koppar- eller aluminiumrör ovanpå processorn eller grafikkortet. Efter att systemet har isolerats kraftigt mot kondens hälls det flytande kvävet i röret, vilket resulterar i temperaturer långt under −100 ° C (−148 ° F).
Avdunstningsanordningar som sträcker sig från utskurna kylflänsar med rör kopplade till specialfrästa kopparbehållare används för att hålla kväve och för att förhindra stora temperaturförändringar. Men när kvävet har avdunstat måste det fyllas på igen. I sfären av persondatorer, är denna metod för kylning sällan användas i andra än sammanhang överklockning trial-körningar och spela in-inställning försök, eftersom CPU kommer vanligtvis att löpa ut inom en relativt kort tidsperiod på grund av temperatur påkänning som orsakas av förändringar i den interna temperatur.
Även om flytande kväve inte är brandfarligt kan det kondensera syre direkt från luften. Blandningar av flytande syre och brandfarliga material kan vara farligt explosiva .
Flytande kvävekylning används i allmänhet bara för processor benchmarking, på grund av att kontinuerlig användning kan orsaka permanent skada på en eller flera delar av datorn och, om den hanteras på ett vårdslöst sätt, till och med kan skada användaren och orsaka frostskador .
Flytande helium
Flytande helium , kallare än flytande kväve, har också använts för kylning. Flytande helium kokar vid −269 ° C (−452,20 ° F) och temperaturer från −230 till −240 ° C (−382,0 till −400,0 ° F) har mätts från kylflänsen. Flytande helium är dock dyrare och svårare att lagra och använda än flytande kväve. Dessutom kan extremt låga temperaturer orsaka att integrerade kretsar slutar fungera. Kiselbaserade halvledare, till exempel, kommer att frysa ut vid cirka −233 ° C (−387,4 ° F).
Optimering
Kylning kan förbättras med flera tekniker som kan innebära ytterligare kostnader eller ansträngning. Dessa tekniker används ofta, i synnerhet av dem som kör delar av sin dator (t.ex. CPU och GPU) vid högre spänningar och frekvenser än vad som anges av tillverkaren ( överklockning ), vilket ökar värmegenereringen.
Installation av högre prestanda, icke-lager kylning kan också anses vara modding . Många överklockare köper helt enkelt mer effektiva och ofta dyrare kombinationer av fläktar och kylflänsar, medan andra använder sig av mer exotiska sätt för datorkylning, till exempel vätskekylning, Peltier -effektvärmepumpar, värmerör eller fasbyteskylning.
Det finns också några relaterade metoder som har en positiv inverkan på att minska systemtemperaturer:
Värmeledande föreningar
Kallas ofta termiskt gränssnittsmaterial (TIM) (t.ex. Intel).
Perfekt plana ytor i kontakt ger optimal kylning, men perfekt planhet och frånvaro av mikroskopiska luftgap är inte praktiskt möjligt, särskilt inte i massproducerad utrustning. En mycket tunn skum av termisk förening , som är mycket mer värmeledande än luft, men mycket mindre än metall, kan förbättra termisk kontakt och kylning genom att fylla i luftgapen. Om endast en liten mängd förening bara räcker till för att fylla luckorna, kommer den bästa temperaturreduktionen att uppnås.
Det finns mycket debatt om fördelarna med föreningar, och överklockare anser ofta att vissa föreningar är överlägsna andra. Det viktigaste är att använda den minimala mängd termisk förening som krävs för att jämna ut ytor, eftersom föreningens värmeledningsförmåga vanligtvis är 1/3 till 1/400 av metall, men mycket bättre än luft. Konduktiviteten hos kylflänsföreningen varierar från cirka 0,5 till 80 W/mK (se artiklar); Aluminium är cirka 200, luftens värde är cirka 0,02. Värmeledande kuddar används också, som ofta tillverkas av kylflänsar. De är mindre effektiva än korrekt applicerad termisk förening, men enklare att applicera och kan, om de är fästa på kylflänsen, inte utelämnas av användare som inte är medvetna om vikten av god termisk kontakt, eller ersättas av ett tjockt och ineffektivt lager av förening.
Till skillnad från vissa tekniker som diskuteras här är användningen av termisk förening eller vaddering nästan universell vid avledning av betydande mängder värme.
Kylflänslappning
Massproducerade CPU-värmespridare och kylflänsar är aldrig helt platta eller släta; Om dessa ytor placeras i bästa möjliga kontakt kommer det att finnas luftgap som minskar värmeledningen. Detta kan lätt mildras genom användning av termisk förening, men för bästa möjliga resultat måste ytorna vara så plana som möjligt. Detta kan uppnås genom en mödosam process som kallas lappning , som kan minska CPU -temperaturen med vanligtvis 2 ° C (4 ° F).
Avrundade kablar
De flesta äldre datorer använder platta bandkablar för att ansluta lagringsenheter ( IDE eller SCSI ). Dessa stora platta kablar hindrar kraftigt luftflödet genom att orsaka drag och turbulens. Överklockare och modder ersätter ofta dessa med rundade kablar, med de ledande trådarna hopbundna för att minska ytarean. Teoretiskt tjänar de parallella strängarna av ledare i en bandkabel till att minska överhörning (signalbärande ledare som inducerar signaler i närliggande ledare), men det finns inga empiriska bevis för att rundning av kablar minskar prestanda. Detta kan bero på att kabelns längd är tillräckligt kort för att effekten av överhörning är försumbar. Problem uppstår vanligtvis när kabeln inte är elektromagnetiskt skyddad och längden är avsevärd, vilket är vanligare med äldre nätverkskablar.
Dessa datorkablar kan sedan kopplas till chassit eller andra kablar för att ytterligare öka luftflödet.
Detta är mindre problem med nya datorer som använder seriell ATA som har en mycket smalare kabel.
Luftflöde
Ju kallare kylmedium (luften) desto effektivare är kylningen . Kylluftens temperatur kan förbättras med dessa riktlinjer:
- Tillför kall luft till de heta komponenterna så direkt som möjligt. Exempel är luftsnorklar och tunnlar som matar uteluften direkt och uteslutande till CPU- eller GPU -kylaren. Till exempel föreskriver BTX -låddesignen en CPU -lufttunnel.
- Utsläpp varm luft så direkt som möjligt. Exempel är: Vanliga PC ( ATX ) strömförsörjningar blåser ut den varma luften från baksidan av fodralet. Många grafikkortsdesigner med två kortplatser blåser den varma luften genom locket på den intilliggande kortplatsen. Det finns också några eftermarknadskylare som gör detta. Vissa CPU -kyldesigner blåser den varma luften direkt mot baksidan av fodralet, där den kan matas ut av en fläkt.
- Luft som redan har använts för att avkyla en komponent ska inte återanvändas för att avkyla en annan komponent (detta följer av föregående artiklar). BTX -fodralets design bryter mot denna regel, eftersom den använder CPU -kylarens avgas för att kyla chipset och ofta grafikkortet. Man kan stöta på gamla eller ultralåga ATX-fodral med ett PSU-fäste i toppen. De flesta moderna ATX -fodral har dock ett PSU -fäste i botten av fodralet med en filtrerad luftventil direkt under PSU.
- Föredra sval insugsluft, undvik inandning av frånluft (uteluft ovanför eller nära avgaserna). Till exempel skulle en CPU -kylluftkanal på baksidan av ett tornhölje andas in varm luft från ett grafikkortavgas. Att flytta alla avgaser till ena sidan av fodralet, vanligtvis baksidan/toppen, hjälper till att hålla insugsluften sval.
- Dölja kablar bakom moderkortsfacket eller helt enkelt applicera dragkedja och stoppa bort kablar för att ge obehindrat luftflöde.
Färre fläktar men strategiskt placerade kommer att förbättra luftflödet internt i datorn och därmed sänka den totala interna lådtemperaturen i förhållande till omgivande förhållanden. Användningen av större fläktar förbättrar också effektiviteten och minskar mängden spillvärme tillsammans med mängden buller som genereras av fläktarna under drift.
Det finns liten överenskommelse om effektiviteten hos olika fläktplaceringskonfigurationer, och lite i vägen för systematisk testning har gjorts. För ett rektangulärt PC (ATX) -fodral har en fläkt på framsidan med en fläkt bak och en i toppen visat sig vara en lämplig konfiguration. Men AMDs (något föråldrade) riktlinjer för systemkylning noterar att "En främre kylfläkt verkar inte vara nödvändig. Faktum är att i vissa extrema situationer visade tester att dessa fläktar recirkulerar varm luft snarare än att introducera kall luft." Det kan vara så att fläktar i sidopanelerna kan ha en liknande skadlig effekt - möjligen genom att störa det normala luftflödet genom höljet. Detta är dock obekräftat och varierar troligen med konfigurationen.
Lufttryck
Löst talat innebär positivt tryck att intaget i höljet är starkare än avgaserna från höljet. Denna konfiguration resulterar i att trycket inuti höljet är högre än i omgivningen. Negativt tryck betyder att avgaserna är starkare än intaget. Detta resulterar i att det inre lufttrycket blir lägre än i miljön. Båda konfigurationerna har fördelar och nackdelar, med positivt tryck som den mest populära av de två konfigurationerna. Negativt tryck resulterar i att fallet drar luft genom hål och ventiler separerade från fläktarna, eftersom de inre gaserna kommer att försöka nå ett jämviktstryck med miljön. Följaktligen resulterar detta i att damm kommer in i datorn på alla platser. Positivt tryck i kombination med filtrerat intag löser detta problem, eftersom luft bara kommer att släppas ut genom dessa hål och ventiler för att nå en jämvikt med sin omgivning. Damm kan då inte komma in i höljet utom genom insugningsfläktarna, som måste ha dammfilter.
Datortyper
Stationära datorer
Stationära datorer använder vanligtvis en eller flera fläktar för kylning. Medan nästan alla stationära strömförsörjningar har minst en inbyggd fläkt, bör nätaggregat aldrig dra upp uppvärmd luft inifrån väskan, eftersom detta resulterar i högre PSU-driftstemperaturer som minskar PSU: s energieffektivitet, tillförlitlighet och övergripande förmåga att ge en stabil strömförsörjning till datorns interna komponenter. Av denna anledning har alla moderna ATX-fodral (med vissa undantag i fall med låg budget) ett strömförsörjningsfäste i botten, med ett dedikerat PSU-luftintag (ofta med eget filter) under monteringsplatsen, vilket gör att PSU för att dra kall luft under höljet.
De flesta tillverkare rekommenderar att du tar in sval, frisk luft längst ner på fodralet och utmattande varm luft från ovansidan. Om fläktar är monterade för att tvinga luft in i höljet mer effektivt än det avlägsnas, blir trycket inuti högre än utsidan, kallat ett "positivt" luftflöde (det motsatta fallet kallas "negativt" luftflöde). Värt att notera är att positivt inre tryck endast förhindrar att damm samlas i höljet om luftintagen är utrustade med dammfilter. Ett fall med negativt inre tryck kommer att drabbas av högre dammansamling även om intagen filtreras, eftersom det negativa trycket drar in damm genom alla tillgängliga öppningar i fodralet
Luftflödet inuti det typiska skrivbordsfodralet är vanligtvis inte tillräckligt starkt för en passiv CPU -kylfläns. De flesta stationära kylflänsar är aktiva inklusive en eller till och med flera direkt anslutna fläktar eller fläktar.
Servrar
Serverkylare
Varje server kan ha ett oberoende internt kylsystem; Serverkylfläktar i (1 U ) -skåp är vanligtvis placerade i mitten av höljet, mellan hårddiskarna på framsidan och passiva CPU -kylflänsar bak. Större (högre) kapslingar har också avgasfläktar och från cirka 4U kan de ha aktiva kylflänsar. Strömförsörjningar har i allmänhet egna bakåtvända avgasfläktar.
Rackmonterade kylare
Rackskåp är ett typiskt hölje för horisontellt monterade servrar. Luft dras vanligtvis in på framsidan av stället och uttömt på baksidan. Varje skåp kan ha ytterligare kylalternativ; till exempel kan de ha en anslutningsmodul som kan anslutas till nära koppling eller integreras med skåpelement (som kyldörrar i iDataPlex -serverrack ).
Ett annat sätt att rymma ett stort antal system i ett litet utrymme är att använda bladchassi , orienterat vertikalt snarare än horisontellt, för att underlätta konvektion . Luft som värms upp av de heta komponenterna tenderar att stiga, vilket skapar ett naturligt luftflöde längs brädorna ( stapeleffekt ), vilket kyler dem. Vissa tillverkare utnyttjar denna effekt.
Datacenterkylning
Eftersom datacenter vanligtvis innehåller ett stort antal datorer och andra strömavledande enheter riskerar de att utrustningen överhettas; omfattande HVAC -system används för att förhindra detta. Ofta används ett upphöjt golv så att området under golvet kan användas som en stor plenum för kyld luft och kraftkablar.
Direktkontakt vätskekylning har framträtt mer effektivt än luftkylningsalternativ, vilket resulterar i mindre fotavtryck, lägre kapitalkrav och lägre driftskostnader än luftkylning. Den använder varm vätska istället för luft för att flytta värmen bort från de hetaste komponenterna. Energieffektivitetsvinster från vätskekylning driver också dess antagande.
Bärbara datorer
Bärbara datorer presenterar en svår mekanisk luftflödesdesign, kraftförlust och kylutmaning. Begränsningar som är specifika för bärbara datorer inkluderar: enheten som helhet måste vara så lätt som möjligt; formfaktorn måste byggas kring standardtangentbordslayouten; användarna är väldigt nära, så buller måste hållas till ett minimum och ytterhustemperaturen måste hållas tillräckligt låg för att användas på ett varv. Kylning använder vanligtvis forcerad luftkylning men värmerör och användning av metallchassit eller -höljet som passiv kylfläns är också vanligt. Lösningar för att minska värmen inkluderar att använda lägre strömförbrukning ARM eller Intel Atom- processorer.
Mobil enheter
Mobila enheter har vanligtvis inga diskreta kylsystem, eftersom mobila CPU- och GPU -chips är utformade för maximal energieffektivitet på grund av begränsningarna i enhetens batteri. Vissa enheter med högre prestanda kan inkludera en värmespridare som hjälper till att överföra värme till det yttre fodralet på en telefon eller surfplatta.
Se även
Referenser
externa länkar
- CPU -kylare tumregler
- Submersion Cooling Patent Application
- DIY Submersion Cooling (Fish Tank + Mineral Oil) Gametrailers.com Forum - Videor [1] . [2] , [3] .
- "Microsofts nya sätt att kyla sina datacenter: Kasta dem i havet" .