Před tím , než se podíváme na konkrétní návrh chlazení PC, je namístě si představit dnes dostupné druhy chlazení, principy a tak všeobecně. Mnozí z vás jistě ani netuší, čím vším ze chladit počítač.   

Chlazení vzduchem

Nejrozšířenější a nejdostupnější způsob chlazení vůbec. To je to, co valná většina z vás používá doma. Dělí se na dva základní způsoby a to aktivní (pomocí aktivních činitelů, což je rotující větrák s lopatkami ) nebo pasivní (bez aktivních činitelů – bez větráku).

V minulosti se na výkon a tichost provozu příliš nehledělo, ani nemuselo, protože uživatelé tichý PC neznali.  Produkované teplo tehdejších komponent se s dnešními přímotopy  nedá takřka srovnat. Byla to éra malých a hlučných větráků a chlazení. Bohužel postupem časem rostlo produkované teplo, nicméně kvalita chlazení odpovídajícím způsobem nestoupala, stále to byly hlučné (dle hesla čím více otáček, tím lépe) malé větráky a chladiče. A tak mnozí hledali další alternativy chlazení, kterým bylo vodní chlazení. Nicméně naštěstí některé tehdy nové, ale i zavedené firmy pochopily, že takto to dále nejde a začal překotný vývoj chlazení a chladičů. Dnes máme na výběr opravdu z mnoha a mnoha variant. Nahradit tak hlučný a nepříliš účinný (i když dostatečný) Boxovaný chladič, i když i tam u dražších modelů CPU je znatelné zlepšení, je snadné. Jen si vybrat.   

Aktivní chladič:

Jak takový aktivní chladič funguje je pěkně vidět na následujícím obrázku. Demonstrované je to na chladiči procesoru klasické konstrukce od firmy Arctic Cooling, která se výrobou a návrhy chlazení zabývá a je jednou z nejznámějších.

Rotující větrák s lopatkami vhání vzduch na pasivní část, která je v přímém kontaktu s chlazenou komponentou a odvádí od ní teplo. Naháněný vzduch proudí po pasivu a odvádí teplo pryč do prostoru kolem žeber.

Pasivní chladič:

Postrádá aktivní část, bývá použit u tepelně méně výkonných součástek, jeho účinnost závisí na kvalitě a způsobu chlazení celého PC, jako celku. Vyšší teploty než u aktivního chladiče vynahrazuje naprosto bezhlučný provoz.

Pasivní chladič je vlastně veliký kus hliníkového nebo měděného masivu navrženého tak, aby pomocí proudění vzduchu odváděné teplo, co možná nejlépe odcházelo pryč. Z toho pramení tvarová různorodost žebrování. Asi je všem jasné, že tímto způsobem lze chladit pouze opravdu nepříliš tepelně náročné komponenty. Ty nejvýkonnější s vysokou produkcí tepla by sice se dali pasivně chladit také, ale k tomu by jste potřebovali opravdu velkou vyzařovací plochu a dostatečný proud vzduchu na ochlazení.

Moderní aktivně-pasivní chladič:

Dnes se nejčastěji setkáte s jistou kombinací obou. To znamená, že chladič lze u méně tepelně výkonných komponent použít jako pasiv, bez aktivního ventilátoru. Nicméně výrobce umožňuje i přidat aktivní chlazení a to ne velikostně ledajaký ventilátor. Dnes je naprosto běžnou praxí mít na chladiči přimontované ventilátory o velikosti 120x120, které mají opravdu obrovský proud vzduchu a navíc chladí tiše.

Heatpipe:     

Součástí skoro každého dobrého chladiče je dnes technologie zvaná heatpipe. Její princip můžete vidět na obrázku.

Jak to funguje? Jedná se nejčastěji o měděnou trubičku která má uvnitř houbovitou strukturu, která obsahuje speciální kapalinu. V místě zahřívání kapalina prudce absorbuje teplo vypařuje se a prudce putuje na druhý konec, který je chladnější, zde teplo odevzdá a pára se mění zpět na kapalinu a celý proces se opakuje. Tento proces je nezávislý na poloze trubičky a tedy i na gravitaci.

Jak účinná je heatpipe? Kdyby jste si to někdo chtěl zkusit, tak stačí ponořit chladnou heatpipe do horké vody a ihned se na druhém konci spálíte.

Vodní chlazení

Se stoupajícím tepelným vyzařováním mnozí hledali nové a účinnější způsoby chlazení. Logicky prvním po ruce je chlazení vodou. To není žádná novinka, toto chlazení se používá třeba u automobilů, a tak na stejném principu pracuje i u komponent u počítače. Chladícím médiem nemusí být pouze voda, ale pro běžné užití je kapalinou nejdostupnější . Princip je u všech stejný. Proč je vůbec vodní chlazení účinnější než vzduchové? Protože voda má přibližně 25x lepší tepelnou vodivost (tj. dokáže přijmout a odvést 25x více tepla) než vzduch.  Ani vodní chlazení se neobejde bez chlazení vzduchem, někam to teplo musí logicky odcházet. Také princip vodních bloku má s pasivy u vzduchového chlazení mnoho společného.

Vodního chlazení tvoří vodní okruh, ve kterém chladící médium, tomto případě voda, obíhá. Sestává se z několika součástí, které si blíže uvedeme.     

Vodní blok

Je právě onen pasiv, který je v přímém styku s chlazenou komponentou. Vodním blokem obíhá voda a odebírá teplo. Konstrukce vodních bloků je věda. V principu jde o to, aby voda co možná nejhladčeji protékala blokem a při tom odebírala, co možná nejvíce tepla a teplo, co možná nelépe odcházelo s kapalinou pryč. Oblíbená hydromechanika v praxi.

Konstrukce vodních bloků jsou různé. Na několika obrázcích můžete vidět několik ukázek.

Vodní čerpadlo

 Je to, co nám kapalinu uvnitř vodního okruhu pohání. Původně jsou a byla určena pro akvaristiku, dnes již ale existují speciální čerpadla se spínáním a zapojením přímo do PC. V zásadě existují dva druhy a to průtoková a ponorná. Průtokové čerpadlo pracuje na suchu, voda jím jen protéká. Ponorné čerpadlo musí být pro své fungování ponořeno.

Vlastnosti čerpadel určitě nejsou jedno. Určitě neplatí, čím silnější čerpadlo tím lepší chlazení. Všechno má své meze. Například průtok se tak nejčastěji pohybuje od 300-800 litrů za hodinu. Více už je přespříliš a voda zase nestíhá teplo odebírat,  takže hasičské čerpadlo není to nejvhodnější.    

Hadičky:

To je to, co jednotlivé komponenty vodního okruhu spojuje. Na jejich kvalitě závisí mnohé. Hadičky se nesmí ohýbat a lámat, aby nedocházelo k zastavení vody. Nejvhodnějším materiálem je silikon, jelikož ten časem neztvrdne a nehrozí tak, jako u levných PVC hadic, prasknutí.  

Expanzní nádoba:

Expanzní nádoba není povinným vybavením vodního okruhu, nicméně je velice šikovným doplňkem. Vodní okruh totiž aby fungoval musí být dobře zavodněn – bez vzduchových bublin. S tím nám může pomoci právě expanzní nádoba. Zároveň slouží ke kontrolování hladiny a případnému dolévání kapaliny.

Radiátor:

Radiátor je ona největší podobnost se vzduchovým chlazením. Dokonce je tu i jistá podobnost s heatpipe. Radiátor není nic jiného než velký blok který obsahuje kovové trubky na kterých jsou navařeny kovové pláty. V trubkách obíhá voda a ochlazuje se. Často je radiátor doplněn aktivním chladičem, pro zvýšení účinnosti. Velikost a schopnost chladiče ochladit určuje celkovou účinnost vodního chlazení.

Chladit vodou dnes lze takřka všechny komponenty v PC, které chladit potřebují. Mnozí jdou do extrému a chladí i zdroj. Nicméně vodní chlazen zažívá velký ústup. Hlavně díky právě rostoucí kvalitě klasických vzduchových chladičů, které mnohdy dokáží dokonce chladit lépe než mnohem dražší instantní vodní chlazení, které se dnes snaží prodávat mnozí výrobci.

Nevýhody jsou zřejmé. Vysoká pořizovací cena, mnohdy, pokud je to tovární vodní chlazení zcela neadekvátní výkonu a hlavně hluku. Takže tyto instantní vodníky často nesplňují to, proč se s vodním chlazením začínalo – aby bylo tišší a účinnější než klasické vzduchové chladiče. Samozřejmě hmotnost vodního okruhu, nutnost údržby a sledování a hlavně je tu stále riziko vylití vody. Doba pokročila a voda dnes již není nejlepším způsobem, jak tiše a účinně chladit.

Další metody chlazení.

Jednou z nejzajímavějších metod je chlazení tzv. Peltierovým článkem. Kupodivu princip tohoto chlazení je znám už od roku 1834, kdy o nějaký procesorech, co dnes potřebujeme chladit nevěděl onen pán vůbec nic.

Princip je poměrně jednoduchý. Když prochází elektrický proud uzavřeným obvodem se dvěma rozdílnými vodiči, tak se jedna z jejich styčných ploch zahřívá a druhá ochlazuje. Což je sice hezká myšlenka, nicméně prakticky to až tak dobře nefunguje. Je tu jistá energetická náročnost tohoto článku a také sám topí. Praktické nasazení je dnes výjimečné, ale sem tam se o něm začne mluvit a dokonce ho lze sehnat. Praktickou ukázku vidíte na obrázku, včetně schématu funkce

Mrazící zařízení

Toto je asi nejextrémnější způsob chlazení, který si domů na denní užívání můžete pořídit.

Chladícím médiem je zde plyn, ten se v kompresoru mění stlačením na kapalinu a vydá se k chladícímu tělísku – výparníku. Zde se kapalina uvolní a změní se zpět na plyn čímž ochladí těleso a putuje zpět do kompresoru.

Nevýhody jsou asi jasné, kromě šílené hmotnosti, i hluk (prostě lednička), energetická náročnost a asi i cena kolem 30 000,- s DPH u nejlevnějších modelů není zrovna lidová. Odměnou je ale bezkonkurenční výkon. Řeknete si že 50°C není nic moc, ale s tímto zařízením máte před touto hodnotou mínus  a -50°C už vypadá mnohem lépe.

Jiné metody chlazení:

Na závěr tohoto krátkého přehledu chlazení uvedu ještě jeden způsob chlazení PC. Jedná se bezesporu o nejtišší metodu. I když bude mít nevýhod asi trochu více, než jiné způsoby.

Chladit počítač lze i rostlinným olejem. A to prosím komplet. Samozřejmě asi nemůžete do oné lázně ponořit mechaniky atd. Také je tu jistá komplikace s chlazením pevných disků. Jak to, že to funguje? Protože olej není elektrický vodič za to je dobrý teplený vodič. Je to trochu obráceně než u vody. Zatímco vodě musíte zabránit dostat se na elektrické kontakty (jakékoli), aby nedošlo ke zkratu, oleji musíte zabránit dostat se mezi spoje, protože elektrický proud nevede a zařízení by tak přestalo fungovat.

Praktičnost tohoto chlazení je v pravdě diskutabilní, zkuste třeba na koleji půjčit spolubydlícímu ramku. Výhoda je zřejmá, pokud někdo bude potřebovat olej, jste k dispozici.

Prostě někdo chová v akváriu rybičky jiný počítač.

O chlazení tekutým dusíkem zde hovořit nebudu, to je chlazení, které se nedá doma dost dobře použít. I když nějaký ten šílenec se čas od času najde ;) .

Ideální chlazení – jak na to.

 Ideální chlazení počítače existuje, není nijak zvlášť náročné. S využitím běžných součástí lze chladit tiše a účinně. K chlazení počítače je nutné přistupovat jako ke kompletu. Nelze dobře chladit jednu část a špatně jinou, to se totiž zákonitě projeví na chlazení celku v celkovém výsledku.

Ideální způsob průtoku vzduchu při chlazení jsem se pokusil demonstrovat na obrázku. Červená barva je teplý vzduch a modrá studený.

Základem dobrého chlazení je kvalitní počítačová case. Ta je často krátkozrace podceňována. Kvalitní case nemusí stát mnoho do částky 1500,- bez zdroje, již lze pořídit kvalitní case, s dobře vyřešeným chlazením a hlavně s dobrého materiálu, která nevibruje a neohýbá se v ruce. Důležitou věcí je možnost umístění velkých větráků, typicky min 120x120mm pozice vpředu a vzadu. Nekvalitní case toto často nemají. Zbytečností jsou pozice pro umístění větráku před zdroj nahoru a zcela nevhodné jsou pozice v bočnicích.

Typy na koupi:

80x80 je to Arctic cooling FAN Pro TC, který je opravdu tichý. Z větších ventilátorů stojí za pozornost například produkty od firem Thermaltake a Nexus.

Časté chyby:

Umístění malého větráčku před zdroj nahoru do case. Tento větráček tam neřeší vůbec nic, je akorát zbytečným odběratelem energie a zdrojem hluku.  Kvalitní zdroj s velkým větrákem všechen teplý vzduch bez problémů odvede.

Umístění větráků do bočnice. Asi nejrozšířenější chyba. Větrák v bočnici neřeší vůbec nic, naopak je činitelem, který ideální proudění vzduchu nabourá. Navíc větrák v bočnici způsobí horší manipulaci s bočnicí, sám o sobě je zdrojem hluku, pokud je navíc osazen v nekvalitní ,,papírové“ case je zdrojem vibrací a tedy ještě většího hluku.

Nevyužití pozic, ve smyslu máte v pozici osazen menší větrák než je možné na dané místo osadit ? Je to škoda, větší větrák poskytne mnohem větší proud vzduchu a většinou i tišeji.

Teprve po vyřešení chlazení počítačové case jako celku, se řeší chlazení dalších komponent, pokud máte dobře vyřešené chlazení case, můžete si dovolit některé věci u chlazení dalších komponent.

Pevné disky:           

Chlazení pevných disků je vlastně vyřešeno předním větrákem v case. O tom, že disk potřebuje chladit, nebo jeho chlazení je alespoň vhodné, snad není sporu. Chlazením pevného disku se prodlouží jeho životnost a sníží se riziko možné poruchy a chyb v zápise. Pevný disk lze i odhlučnit. Na trhu se nachází několik zajímavých produktů, ovšem bohužel mají vždy nevýhodu, že onen disk přemístí do pozic pro mechaniky kvůli rozměrům oněch boxů. Příklad můžete vidět na obrázku.  Vyhněte se produktům s chlazením pomocí malých aktivních větráčků, ty jsou velmi hlučné. Pokud budete vybírat dobře, tak se na trhu nachází dnes již velmi tiché disky. Ale mezi značkami jsou veliké rozdíly.

Chipset základní desky:

Dalším na ráně v prodění vzduchu bývá chipset základní desky. Pokud patříte k těm šťastnějším, máte již na desce chipset pasivně chlazen v nejlepším případě pomocí heatpipe. Zde dále není, co řešit. Pokud nemáte přímo heatpipe pasiv, máte alespoň samotný pasiv, ten se dokáže při maximální zatížení pěkně rozpálit a dobré chlazení case, pro jeho používání je tak doporučené. Méně šťastnější máme na chipsetech aktivní malý chladič. V lepším případě je kvalitní na magnetickém polštářku a není hlučný. V horším a bohužel nejčastějším případem na dnešních základních deskách je aktivní chladič, který je hlučný za všech podmínek, natož za situace kdy se postupně zanese prachem. Takový chladič doporučuji nahradit pasivem. Většinou to lze, záleží na umístění chipsetu na desce. Dobře si to proměřte. V dnešní době není na trhu chipset, který by se nedal uchladit pasivně a tak aktivní chlazení je přežitek, který u mnoha desek stále přetrvává.

Grafická karta

Chlazení grafické karty je stejně rozsáhlou kapitolou, jako chlazení procesoru. Pokud neplánujete velké taktování, lze většinu slabších grafických karet chladit pasivně. Dokonce je k sehnání i grafická karta 7900GT s pasivním chladičem. Při dobrém chlazení PC case není problém ji uchladit. Pokud zvolíte aktivní chlazení, i to je na trhu sehnatelné tiché. Neduhem většiny referenčních chladičů je snaha ušetřit, což se projeví negativně na kvalitě a hluku osazovaných chladičů. Naštěstí existují náhrady. Nejlepší způsobem je odvádění ohřátého vzduchu přímo z case. Tím se vyznačuje firma Arctic cooling. Jeden z jejích chladičů můžete vidět na obrázku. Do ideálně chlazené case je nejvhodnější, nevrací ohřátý vzduch do case.

Typy na koupi:

Nejznámější jsou chladiče od firmy Arctic cooling řady silencer, jako dobrou, ale konstrukčně jednoduší alternativu lze zvolit řešení od firmy Zalman.

Nejčastější chyby:

 Užívání referenčních chladičů, kdy se jako uživatelé zbytečně necháváte otravovat hlukem. Navíc ani teplotní projevy referenčních chladičů nejsou z nejlepších. Přitom cena za náhradu není nijak horentní. Naprosto nepochopitelná je ochota některých uživatelů poslouchat mini aktivy 2x2cm na 5000ot/min.

Procesor:

Chlazení procesoru se věnuje zákonitě asi největší pozornost, dnes není problém sehnat kvalitní a levný chladič, neexistuje absolutně žádný důvod k používání boxovaného chladiče. Pokud investujete více, není problém chladit při dobrém chlazení case rozumně výkonný procesor pasivně. Ale já doporučuji i tyto velké pasivy osadit velikým 120x120 větrákem, ten pomáhá odvádět vzduch mnohem lépe a navíc chladí i okolí procesoru.

Typy na koupi:

Z nejlevnějších, jako nejvhodnější náhrada BOX větráků je chladič Arctic cooling silencer Pro TC, který je na rozdíl od BOX větráku absolutně tichý, další vhodnou alternativou je pak poměrem cena výkon Arctic cooling Freezer PRO. Pokud chcete kvalitu a výkon budete se dívat cenově ještě o něco výše a tam stojí za pozornost určitě chladič Ninja Scythe +. Ten se prodává s tichým 120x120 ventilátorem a je schopen uchladit naprosto vše, co je dnes na trhu.  Slabší procesory (cca do AMD 3500+) při dobrém vnitřním chlazení case i pasivně. 

Nejčastější chyby:

Používání BOX chladiče. Za zanedbatelnou částku lze pořídit naprosto tichý a účinnější chladič než je BOX, takže je nepochopitelné, že se někdo nechá takto zbytečně otravovat hlukem.        

Paměti:

Chlazení pamětí dnes není nic neobvyklého, ale není nutnou záležitostí. Je většinou realizováno plechem méně častěji malými pasivy. Chlazení pamětí přímo souvisí s kvalitním chladičem na CPU, ten chladí i prostor kolem a právě tam jsou umístěny paměti.

Zdroj:

Zdroj je jedním z činitelů chlazení. Jeho vhodným zvolením právě umožníte kvalitní chlazení celku. Dnes i ty nejhorší zdroje mají velký ventilátor. A tak se hluk nedá příliš očekávat, i když i zde jsou rozdíly, čím kvalitnější zdroj a značka tím kvalitnější větrák. Pasivní zdroje jsou sice funkční, nicméně nepomáhají chlazení celku, což je celkem škoda. Navíc kvalitní pasivní zdroj stojí opravdu hodně.

Časté chyby:

Výběr nekvalitního zdroje a dívání se pouze na watty. To sice s dnešním tématem nesouvisí nicméně musí se to stále připomínat.

Problémy při chlazení:

Největším problémem je asi prach. Ventilátory jsou na prach náchylné, platí čím menší ventilátor, tím snáze se zanese. Proti prachu vám mohou pomoci prachové filtry, ty však mají nevýhodu, že se musejí celkem často čistit, zachytávají i jemný prach a s přibývající vrstvou klesá rapidně účinnost chlazení. Osobně bych spíše doporučil udržovat doma pořádek (alespoň okolo počítače) a čas od času uklidit i v počítači, prach vyfoukat a vysát. Mokrý hadr ani prachovka však nejsou opravdu vhodné pomůcky pro úklid v počítači.

Další problém může být hluk způsobený vibracemi nekvalitní case od ventilátoru. Na toto je snadná pomoc, prodávají se buď přímo hotové antivibrační podložky, nebo je můžete doma nahradit kouskem gumy mezi ventilátor a plech case.

Chladící pasta:

Občas se při výměně, či manipulaci s větrákem stane, že budete muset znovu aplikovat chladící pastu. To je médium, které je těsně mezi chladící součástí a chladičem. Zabraňuje připečení a zároveň pomáhá odvodu tepla. Výrobci k chladičům dodávají chladící pastu, takže ji bez obav můžete použít, u Box větráků je aplikovaná již na chladiči (ta šedá vrstva). Mezi pastami jsou sice rozdíly, ale ve výsledku minimální takže dávat za chladící pastu stovky korun je zbytečné.

Aplikace chladící pasty je snadná, vrstva však nesmí být ani příliš tenká (došlo by k připečení součásti) nebo příliš tlustá, to pak má opačný účinek a teplo zadržuje. Ideální je rovnoměrná vrstva cca 0,2-0,5mm. Pozor! Pasta se nesmí dostat na kontakty a už vůbec ne do patice procesoru!