2023年12月7日发(作者：检韶容)
计算机冷却需要删除计算机部件产生的废热,使组件允许的工作温度范围内。
组件容易临时故障如果过热或永久的失败包括集成电路,如cpu,芯片组,显卡,硬盘驱动器。
组件通常是用来产生尽可能少的热量,和电脑和操作系统可能是旨在减少能耗和顺向加热根据工作负载,但更多的热量可能仍会产生比可以删除没有注意冷却。使用散热器冷却气流降低了温升产生的热量。注意的气流模式可以预防的发展热点。电脑爱好者广泛应用与散热片温度降低积极累人的热空气。还有更多的异国情调的冷却技术,如液体冷却。
所有现代处理器的设计是为了减少或降低电压(相当于用电)和/或时钟速度如果处理器的内部温度超过指定的限制。
内冷却可能旨在减少环境温度的情况下电脑,如热空气已耗尽,或冷却单个组件或小区域(现场冷却)。组件通常单独冷却包括CPU、GPU和北桥芯片。
发电机的热(编辑)
集成电路(如。、CPU和GPU)是现代计算机的主发电机的热量。可以减少热量生成高效的设计和操作参数如电压和频率的选择,但是最终,可接受的性能往往只能通过管理重要的热量的一代。
灰尘积聚在这笔记本CPU散热器经过三年的使用使得由于频繁热关闭笔记本电脑无法使用。
在操作,计算机的组件的温度将上升到热转移到环境产生的热量等于组件,当达到热平衡时。运行可靠,温度不能超过指定的最大容许值的每个组件。为半导体、瞬时结温,而不是组件的情况下,散热片,或环境温度是至关重要的。
冷却可以改变了:
灰尘作为热绝缘体,阻碍气流,从而减少散热器和风扇性能。 可怜的气流阻碍包括湍流由于摩擦组件(如带状电缆,或不正确的取向的粉丝,可以减少空气流经一个案例,甚至创建本地化的热空气漩涡的情况。在某些情况下的设备坏的热设计,冷却空气可以很容易地通过“冷却”洞流出之前经过热组件;冷却在这种情况下通常可以改善通过阻断选定的洞。
可怜的组件之间的传热由于热接触不良是冷却和冷却设备。这可以提高使用热化合物甚至表面缺陷,甚至通过研磨。
伤害预防[编辑]
因为高温可以显著减少寿命或造成永久性损坏组件,以及组件的热功率有时超过计算机的冷却能力,制造商经常采取额外的预防措施,以确保温度保持在安全范围内。热传感器集成的计算机CPU,主板,芯片组,或GPU可以检测到高温时关闭本身以防止永久性的伤害,尽管这可能不是完全保证长期安全运行。过热的组件之前到达这一点,它可能是“压制”,直到温度低于使用动态调整频率技术安全点。节流降低集成电路的工作频率和电压或禁用不必要的减少热功率芯片的特点,通常的成本略或显著降低性能。为桌面和笔记本电脑,节流是经常在BIOS控制水平。节流也是常用的管理在智能手机和平板电脑的温度,在组件是挤在一起没有主动冷却。[1]
主机和超级计算机(编辑)
随着电子计算机变得更大、更复杂,冷却的活性成分成为可靠运行的关键因素。早期的电子管计算机,有相对较大的柜,可以依赖自然或强制空气循环冷却。然而,固态设备包装更加密集和允许较低的操作温度。 从1965年开始,IBM和其他大型计算机制造商赞助的密集研究物理降温的密集的集成电路。许多空气和液体冷却系统设计和研究,使用方法等自然和强制对流,空气直接撞击,直接液体浸和强制对流,池沸腾,电影,下降流沸腾,液体射流撞击。数学分析是用来预测温度上升的组件为每个可能的冷却系统几何。[2]
IBM开发了三代的热传导模块(中医),使用水冷冷板直接接触热集成电路包。每个包有一个导热销压到它,和氦气包围了芯片和导热别针。设计可以删除27瓦从芯片和2000瓦特/模块,同时保持芯片包温度大约50°C(122°F)。系统使用中药是3081系列(1980),ES / 3090(1984)和一些模型的ES / 9000(1990)。[2]在IBM 3081处理器,中药可以高达2700瓦在一个单一的印刷电路板芯片温度维持在69°C(156°F)。[3]使用水冷热传导模块还用于主机系统生产的其他公司包括三菱和富士通。
Cray-1超级计算机设计在1976年有一个独特的冷却系统。机器只有77英寸(2000毫米)的高度和56 1⁄2英寸(1440毫米)直径和消费高达115千瓦;这是与几十个西方家庭的平均功耗和中型汽车(80 pk)。集成电路中使用的机器可以在最快的时间,使用射极耦合逻辑;然而,速度是伴随着高功耗相比后来互补金属氧化物半导体设备。 除热是至关重要的。液态氟利昂制冷剂循环通过管道嵌在垂直冷却酒吧的十二柱状部分机器。每个机器的1662印刷电路模块有铜芯,夹冷却酒吧。系统设计集成电路的情况下维持在不超过54°C(129°F),氟利昂制冷剂循环在21°C(70°F)。最后一排热是通过水热交换器的氟利昂。[4]管道、热交换器和冷却系统的泵被安排在一个软垫高靠背座椅的外面的电脑。在操作机器的重量约20%的冷却剂。
在以后Cray-2,更密集的模块,西摩克雷难以有效地冷却机与氟利昂制冷剂使用的金属传导技术,所以他转向液体浸没冷却。这种方法涉及Cray-2的底盘填满液体称为Fluorinert。Fluorinert,顾名思义,是一种惰性液体不会干扰电子元件的操作。组件的工作温度,热量会消散到Fluorinert,抽出机的冷冻水热交换系统。[5]
每瓦特性能的现代系统已经大大提高,可以进行更多的计算与给定的功耗比是可能的集成电路1980年代和1990年代。最近超级计算机项目,如蓝色基因依赖空气冷却,从而降低成本,复杂性,和大小的系统相比,液体冷却。
空气冷却(编辑)
进一步的信息:计算机风扇
粉丝(编辑) 球迷自然对流时使用不足以消除热量。球迷可能会安装电脑机箱或连接到cpu、gpu,芯片组,事业单位,硬盘,或者卡插入一个扩展槽。常见的风扇大小包括40岁,60岁,80年,92年,120年,140毫米。140年,230年,250毫米风扇有时用于高性能个人计算机。
性能的球迷在底盘(编辑)
进一步的信息:[底盘计划白皮书-冷却和噪音)
典型的风扇曲线和底盘阻抗曲线
电脑有一定的抵抗空气流经底盘和组件。这是小阻碍气流的总和,如进口和出口开口,空气过滤器,内部底盘和电子组件。球迷是简单的空气泵提供压力的空气入口端相对于输出端。空气压差波动通过底盘,空气流向压力低的地区。
球迷通常有两个出版规范:自由空气流和最大压差。自由的空气流风扇将空气量与背压为零。最大差压时压力粉丝的数量可以生成完全阻塞。在这两个极端之间的一系列相应的流量和压力的测量通常是作为一个图形。每个风扇模型将有一个独特的曲线,像邻插图的虚线。
系列平行与安装(编辑) 球迷可以安装相互平行,在系列,或两者的结合。平行安装将球迷并排安装。系列将第二个风扇安装符合另一个风扇等进口风机和排风机。为了简化讨论,它假定球迷是相同的模型。
平行的球迷将提供自由空气流量的两倍,但没有额外的驱动压力。系列安装,另一方面,将双可用的静态压力但不增加自由空气流量。相邻的插图显示了一个风扇和两个球迷与最大压力为0.15英寸(3.8毫米)的水和一倍流量约72立方英尺每分钟(2.0立方米/分钟)。
仔细看看下面的照片1 u圈地7球迷将显示它实际上包含14球迷与球迷安装顺序和并行。
注意,气流变化的平方根的压力。因此,翻倍的压力只会增加1.41(√2)倍流,不可能承担的两倍。看的另一种方式是,压力必须增加了四倍流率的两倍。
确定流量通过底盘,底盘可以测量阻抗曲线通过施加在进口底盘和任意压力测量流过它的底盘。这需要相当复杂的设备。与底盘阻抗曲线(由固体红色和黑色线相邻曲线)确定,实际流过底盘是由特殊的风扇配置生成图形化显示的底盘阻抗曲线穿过风扇曲线。底盘阻抗曲线的斜率是一个平方根函数,在两倍所需的流量压差的4倍。
在这个特殊的例子中,添加第二个风扇提供边际改善流的配置是大约27 - 28日每分钟立方英尺(0.76 - -0.79立方米/分钟)。虽然不是显示在情节,第二个风扇系列将提供性能略优于平行安装。[引文需要]
温度和流量(编辑)
气流通过底盘所需的方程
压电泵[编辑]
“双压电冷却射流”,由通用电气公司专利,使用振动泵空气通过设备。最初的设备是3毫米厚,由两个镍盘两侧连接片压电陶瓷。交流电通过陶瓷组件使其扩张和收缩高达每秒150次,镍盘像风箱。简约,圆盘的边缘推在一起,在热空气吸。扩大带来了镍盘在一起,排出空气在高速度。
设备没有轴承和不需要汽车。它比典型的球迷更薄,消耗更少的能量。飞机可以移动相同数量的空气冷却风扇的两倍大小而消耗一半的电力和以较低的成本。[6]
被动冷却(编辑) 被动散热冷却需要附加一块加工或挤压金属部分,需要冷却。可以使用热胶。更常见的个人电脑CPU,夹着散热器直接在芯片,用热油或热垫之间传播。这个街区有鳍和山脊,以增加其表面积。金属的导热性比空气,和它辐射热量比组件,它是保护(通常是一个集成电路或CPU)。铝散热器风扇冷却最初是正常值的台式电脑,但现在许多散热片特性铜基板或完全是铜做的。
金属鳍之间的灰尘累积散热器效率逐渐降低,但可以反击与气体喷粉机吹掉灰尘以及任何其他不必要的多余的材料。
被动散热片通常发现在旧cpu,部分不要很热(如芯片),和低功耗计算机。
通常散热器连接到集成热撒布机(IHS),本质上是一个大,与导电平板连接到CPU、粘贴层之间。这消散或本地传播热量。与散热器、撒布机是为了重新分配热量,不要删除它。此外,IHS保护脆弱的CPU。
被动冷却是没有风扇噪音。
其他技术[编辑]
液体浸没冷却(编辑)
一个常见做法是淹没计算机的组件在一个热,但是没有电,导电液体。虽然很少使用个人电脑、冷却的液体浸没[7]是一个常规的方法冷却变压器等大型配电组件。它与数据中心也变得流行起来。[8][9]个人电脑以这种方式可能不需要冷却风扇或泵,并由被动独家可能冷却换热之间的计算机硬件和放置在塑料盒子。[10][11]一个热交换器(即加热器核心或散热器)不过,可能仍然需要和管道也需要放置正确。[12]极端元件密度超级计算机如Cray-2和克雷T90使用额外的大型liquid-to-chilled除热量的液体热交换器。
使用的液体必须足够低导电性不干扰计算机的正常运行。如果有些导电液体,可能需要隔离组件容易受到电磁干扰的某些部分,比如CPU。[13]由于这些原因,首选的是液体介质。
各种液体存在为此,最合适的是变压器油和其他专业电气冷却油如3 m Fluorinert。暗示油,包括烹饪、运动和硅酮油,已成功用于冷却个人电脑。
液体蒸发可以构成问题,可能需要要定期加或密封在电脑的外壳。根据一个公司制造和销售矿物油浸没工具包,他们最初发现的石油通过毛细作用效应将丢失了电缆被淹没在石油。不再是这样,他们修改了装备。[14]
减少废热[编辑]
不需要与许多功能强大的计算机,那么强大的计算机可以使用或少的特性。2011年通过EPIA主板,CPU通常约25瓦热量消散,而一个更有能力的奔腾4主板和CPU通常消散140瓦左右。电脑可以用直流供电从外部电源砖电脑机箱内不产生热量。更换阴极射线管(CRT)显示了更高效的thin-screen液晶显示器(LCD)的21世纪初能显著降低功耗。
散热片(编辑)
主要文章:散热器
被动的芯片上的散热片。
活跃的散热器风扇和加热管。
一个组件可以安装在散热器良好的热接触,一个被动的设备与大型热容量和巨大的表面积相对于其体积。散热片通常由一个铝或铜等金属具有高导热性,[15]并整合鳍增加表面积。热量从一个相对较小的组件转移到更大的散热片;组件的平衡温度+散热片远低于单独组件的。带走热量从散热器对流或fan-forced气流。风扇冷却通常是用来冷却处理器和显卡,消耗大量的电能。在计算机中,一个典型的发热组件可以制造一个平坦的表面。一块金属与相应平面和翅片结构,有时附带一个风扇,夹到组件。填补差进行空气间隙由于不完全平坦,光滑的表面,一层薄薄的热油,热垫,或热胶可能会放置组件和散热器之间。
热量从对流的散热,在某种程度上通过辐射,并可能通过传导散热是否热接触,说,金属外壳。便宜的风扇冷却铝散热片上经常使用标准的台式电脑。散热片与铜基板或铜做的,比铝有更好的热特性。铜散热比铝更有效相同面积的单位,这是关于high-power-consumption相关组件用于高性能的电脑。
被动散热片通常发现:年长的cpu,部分不消散太多的权力,如芯片、低功耗处理器的电脑和设备,无声的行动是至关重要的,风扇噪音不可接受的。
一般情况下夹到集成热撒布机吸热(IHS),一个平坦的金属板的CPU包的大小是CPU的一部分在本地装配和利差的热量。他们之间放置一层薄薄的热复合补偿表面缺陷。机的主要目的是为了重新分配热量。散热鳍片改善其效率。
几个品牌的DDR2和DDR3内存模块是配备了一个翅片散热片剪到模块的上边缘。相同的技术用于视频卡使用被动散热器翅片在GPU上。
尘埃往往建立在翅片散热器的裂缝,特别是高气流产生的粉丝。这使空气远离热组件,减少冷却效果;然而,去除灰尘恢复效率。 珀尔帖效应(热电)冷却(编辑)
主要文章:热电冷却
常规的珀尔帖效应冷却电脑的设置
珀尔帖连接通常只有大约10 - 15%高效理想的冰箱(卡诺循环),相比之下,40 - 60%通过常规压缩循环系统(反向兰金系统使用压缩/膨胀)。[16]由于低效率、热电冷却通常只用于环境中固态性质(没有移动部件,维修费用低,紧凑的尺寸,和方向不敏感)大于纯效率。
现代侦探使用几个堆叠单元组成的每个数十或数百个热电偶相邻,使得大量的传热。的组合和碲铋是最常用的热电偶。
作为活跃的热泵消耗力量,tec可以产生温度低于环境,不可能与被动散热片,radiator-cooled流体冷却,热虹吸管hsf。 液体冷却(编辑)
水冷却的更多细节,请参阅水冷却。
常规的液体冷却的示意图为电脑的设置
DIY水冷设置显示12 V泵、CPU Waterblock和T-Line的典型应用
液体冷却是一种非常有效的方法,消除多余的热量,与最常见的传热流体在台式电脑(蒸馏)水。水冷/风冷的优点包括水的比热容和热导率更高。
原则应用于一个典型的(积极的)液体冷却系统对电脑使用的是相同的,在一个汽车的内燃机,水是循环水泵通过waterblock安装在CPU(有时额外组件GPU和北桥[17],热交换器,通常一个散热器。散热器本身就是有时此外通过风扇冷却。[18]除了风扇,它也可能是冷却通过其他方式,比如通过珀尔帖冷却器(尽管珀尔帖元素是最常见的硬件上直接放置冷却,冷却剂是用来进行热量从高温的珀尔帖效应元素)。[19][20]此外,冷却液储层通常也连接到系统。[21]
除了积极液体冷却系统,有时也使用被动液体冷却系统。[22][23][24][25][26]这些系统往往抛弃风机或水泵,因此理论上增加系统的可靠性,比活跃的系统和/或使它更安静。然而这些系统的缺点是,他们丢弃的加热效率更低,因此还需要更多的冷却剂,因此一个更大的冷却剂水库——(给予更多的时间来冷却剂冷却)。
液体允许转让更多的热量比空气被冷却,使液体冷却适合超频和高性能计算机的应用。[27]与空气冷却相比,液体冷却也少受环境温度的影响。[引文需要]液体冷却的相对较低的噪音水平与活跃的冷却,从而变得相当吵了。
液体冷却的缺点包括复杂性和冷却剂泄漏的可能性。泄露水会损害任何电子元件接触,和需要测试和修复泄漏使得对于更复杂的和不可靠的安装。一个风冷散热器通常更简单的构建、安装和维护比水冷解决方案,[28]虽然CPU特定水冷包也可以发现,这可能是一样容易安装一个空气冷却器。然而,这些不仅限于cpu和冷却的GPU卡也是可能的。[29]
虽然最初仅限于大型计算机,液体冷却已成为实践很大程度上与超频的形式制造工具,或自己动手设置组装的形式单独收集部分。过去几年已经看到,民众支持率增加成品的液体冷却,中度到高绩效,台式电脑。密封(“闭环”)系统将一个小预填充散热器,风扇,waterblock简化水冷却的安装和维护代价轻微冷却效果相对于更大、更复杂的设置。液体冷却通常是与空气冷却相结合,使用液体冷却最热的组件,如cpu或gpu,同时保留少要求简单又便宜的空气冷却组件。 IBM Aquasar系统使用热水冷却来实现能源效率,水被用于供暖。[30][31]
自2011年以来,水冷却引发了一系列的有效性一体化(AIO)水冷解决方案。AIO解决方案导致一个更简单的安装单位,和大多数单位了积极评论网站。
的Danamics LMX Superleggera CPU冷却器使用液态金属钠钾共晶合金传输热量从CPU散热片。[32]
热管(编辑)
主要文章:热管
显卡,无风扇式冷却器的设计。
热管是一种空心管传热包含液体。液体吸收热量和蒸发管的一端。蒸汽旅行到另一个(冷却器)管,凝结,放弃其潜热。的液体返回到热端管由重力和毛细管作用,重复循环。热管比固体材料有效导热系数要高得多。用于电脑、CPU散热器的连接到一个更大的散热器散热。散热器都是空的,它们之间的连接,创建一个大型热管的热量转移CPU散热器,然后冷却使用一些传统的方法。这个方法很昂贵时,通常使用空间紧张,在小体积pc和笔记本电脑,或者没有风扇噪声可以被容忍,如音频生产。由于这个方法的冷却效率,许多桌面cpu和gpu,以及高端芯片,使用热管除了活跃通风机保持在安全操作温度的冷却。
静电空气流动和电晕放电效应冷却(编辑)
冷却技术发展下二氧化钛和刺微技术采用设备称为离子风泵(也称为一个液体静电加速器)。离子风泵的基本工作原理是电晕放电,附近的一个放电电离引起的带电导体周围的流体(空气)。
空气离子推进的原则与电晕产生带电粒子几乎已经知道只要电力本身。第一个引用感应靠近带电移动空气管出现在大约300年前在一本由弗朗西斯Hauksbee和许多先驱者的电力,包括牛顿、法拉第、麦克斯韦、研究这一现象。在现代,电晕放电是利用各种方式和应用在复印行业,在一些空调系统,在氮激光,特别是在空气离子发生器。二氧化钛,发展高效corona-based空气过滤器,试图冷却技术适应微处理器。的帮助下n . e . Jewell-Larsen c·p·许和a . v . Mamishev从华盛顿大学电气工程系和英特尔,他们创造了数个工作原型的电晕放电CPU冷却器,可以安安静静现代CPU有效降温。
电晕放电的冷却器由二氧化钛在以下方式:创建一个高电场的阴极,放在一边的CPU。高能源潜力导致空气中的氧和氮分子成为电离(带正电)并创建一个电晕带电粒子(晕)。将阳极在CPU的另一端接地导致电晕带电离子加速向阳极,与中性的路上空气分子发生碰撞。在这些碰撞,动量转移从中立的空气分子的电离气体,导致向阳极运动的气体。
corona-based冷却器的优点是显而易见的:它没有移动部件从而消除某些可靠性的问题,它甚至能有效降温最先进的并要求处理器和它的运作与接近零噪音水平和适度的能源消耗。[33]
软冷却(编辑)
软冷却利用软件的实践利用CPU节电技术来减少能源的使用。这样做是使用停止指令关闭或在备用状态CPU部分没有被使用或underclocking CPU。而导致较低的总速度,这非常有用如果超频CPU改进用户体验,而不是增加原料处理能力,因为它可以防止吵着冷却的需要。相反术语所暗示的那样,它不是一种冷却但减少热量的创造。
Undervolting[编辑]
Undervolting是一种实践运行CPU或任何其他组件的电压低于设备规范。一个undervolted组件功率减少,从而产生更少的热量。能力做这不同的制造商,产品,甚至不同的生产运行相同的产品(以及其他组件在系统),但处理器往往指定使用电压高于必要水平。这个公差确保执行正确的处理器将有更高的机会在最优条件下,如低质量的主板或低电源电压。低于一定限制处理器将不会正常工作,尽管undervolting太远不通常会导致永久性的硬件损伤。
Undervolting用于安静的系统,不需要冷却,因为热量的减少生产,让喧闹的球迷被省略了。电池充电时也使用生活必须最大化。
芯片集成[编辑]
传统冷却技术以外的所有“冷却”组件连接到计算机芯片的方案。这种“附加”技术将始终表现出一些热阻,降低其有效性。热可以直接更有效并迅速被冷却芯片的局部热点,在包中。在这些地方,功耗超过300 W / cm2(典型的CPU小于100 W /
cm2)可能发生,尽管未来系统预计将超过1000 W /平方厘米。[34]这种形式的局部冷却发展高功率密度芯片至关重要。这种意识形态导致的调查将冷却元素集成到计算机芯片。目前有两种技术:微通道散热器,射流冲击冷却。
在微通道散热器,通道是制成硅片(CPU)和冷却剂泵。渠道设计的非常大的表面积很大热量转移的结果。散热的3000 W /
cm2报道了这种技术。[35]散热可以进一步增加是否应用两相流冷却。系统需要很大的压力下降,不幸的是,由于小通道,热通量较低的介质冷却剂用于电子冷却。 另一个当地芯片冷却技术是射流冲击冷却。在这种技术中,一个冷却剂通过小口飞飞机。飞机是为了CPU芯片的表面,可以有效清除大的热通量。散热超过1000 W / cm2已经被报道。[36]系统可以在较低操作压力相比,微通道的方法。传热可以进一步增加使用两相流冷却和通过整合回流渠道(微通道散热器间的混合和射流冲击冷却)。
相变冷却(编辑)
相变冷却冷却处理器是一个非常有效的方法。蒸汽压缩相变冷却器是一个单位通常坐在电脑,下面管导致处理器。在单位是相同类型的压缩机窗式空调。压缩机压缩气体或混合气体变成液体。然后,液体注入到处理器,它通过冷凝器(散热设备),然后扩大设备蒸发液;设备可以使用一个简单的毛细管扩张到更复杂的热力膨胀阀。液体蒸发(改变阶段),吸收的热量处理器从它的环境吸引额外的能量来适应这种变化(见潜热)。蒸发可以产生温度达到约15−−150°C−238°F(5)。气体流过压缩机和循环再次开始。这种方式,处理器可以冷却温度从15到150°−−−238°F(5),根据负载,处理器的功率,制冷系统(见制冷)和所使用的气体混合物。这种类型的系统面临许多问题,但主要是,一个人必须关注露点和适当的绝缘必须完成的所有sub-ambient表面(管道将汗水,滴水敏感电子)。 此外,正在开发一种新型的冷却系统,将泵插入到热虹吸循环。这增加了另一个程度的灵活性设计工程师,热火现在可以有效地运输远离热源和环境再生或消散。结温度可以通过调整系统压力调整;更高的压力等于流体饱和温度。这允许更小的冷凝器,小球迷,和/或高环境温度环境中有效的热耗散。这些系统,从本质上说,下一代流体冷却模式,因为它们是大约10倍的效率比单相水。由于系统使用介质的热传输介质,泄漏不会造成灾难性故障的电气系统。
这种类型的冷却被视为一个更极端的方式冷却组件,因为单位是相对昂贵的相比,平均桌面。他们还产生大量的噪音,因为从本质上说,他们是冰箱;然而,压缩机的选择和空气冷却系统是主要的决定因素,允许灵活性降噪基于选择的部分。
液态氮(编辑) 可以使用液态氮冷却的超频组件。
液态氮的沸点是−196°C(−320.8°F),远低于冰点的水,它是有价值的作为一个极端的冷却剂短超频会话。
安装在一个典型的液态氮冷却,铜或铝管上装的是处理器和显卡。系统已经严重绝缘对冷凝后,液氮注入管,导致温度远低于−100°C(148°F−)。
蒸发设备从减少散热片与管道连接到自定义磨铜容器用于保存氮以及防止大的温度变化。然而,氮蒸发后,它必须被重新填充。在个人电脑领域,这种冷却方法很少用于超频以外的环境试验和创纪录的尝试,随着CPU通常会在一个相对短的时间内到期由于温度应力引起的内部温度的变化。
虽然液态氮是不易燃的,它可以直接从空气压缩氧气。液态氧和易燃材料的混合物可以危险的炸药。
液氮冷却,一般仅用于处理器基准,因为连续使用可能造成永久性伤害电脑的一个或多个部分,如果粗心的方式处理,甚至可以伤害用户。 液态氦(编辑)
液态氦冷比液态氮,也被用于冷却。液态氦的沸点是−269°C(−452.20°F)和温度从230−−240°C(−382.0−400.0°F)已经从散热片测量。[37]然而,液态氦更昂贵和更难以储存和使用液氮。同时,极低的温度会导致集成电路停止运转。例如,硅基半导体将冻结在−233°C(−387.4°F)。[38]
优化[编辑]
可以提高冷却由几个技术可能需要额外的费用或努力。这些技术通常使用,特别是那些运行部分计算机(如CPU和GPU)高于由制造商指定的电压和频率(超频),从而增加热量的一代。
安装更高的性能、非现成冷却也可能被视为改装。许多小只是买更有效,通常,更昂贵的风扇和散热器组合,而其他人采取更多的充满异国情调的计算机冷却方式,如液体冷却,珀尔帖效应热泵,热管或相变冷却。 也有一些相关的实践产生积极的影响在减少系统温度:
导热化合物[编辑]
热复合通常用于提高导热系数从CPU或GPU散热片凉爽。逆时针(从左上:北极条件、北极MX-4 Tuniq TX-4,Antec公式7,夜蛾属NT-H1)
完美的平面接触给最佳冷却,但完美的平面度和缺乏微观空气差距几乎是不可能的,尤其是在大规模生产设备。非常薄的热复合脱脂,比空气更导热,虽然比金属低得多,可以通过填写改善热接触,冷却空气间隙。如果只有少量的化合物就足以填补空缺,将获得最佳温度的降低。
有很多争论的价值化合物,和小超经常考虑一些化合物是高人一等。主要考虑是使用所需的最少的热复合表面,作为复合通常是1/20到1/400的导热系数比金属,虽然比空气。[39]
导热垫也使用,通常由制造商安装散热片。效果低于正确应用热复合,但简单的应用,如果固定在散热片,不能省略用户没有意识到的重要性,良好的热接触,或被一层厚而无效的化合物所取代。
不像这里讨论一些技术,使用热复合或填充消散时几乎普遍大量的热量。
散热器研磨(编辑)
批量生产的CPU散热器和散热片基地从未完全持平或平滑;如果这些表面放置在最好的接触,会有空气间隙减少热传导。这可以很容易地减少通过使用热复合,但最好的结果表面必须尽可能平坦。这可以通过一个艰难的过程称为研磨,可减少CPU温度通常5°C(9°F)。[40][41]
圆形电缆[编辑]
最老的电脑使用平带电缆连接存储驱动器(IDE和SCSI)。这些大型扁平电缆大大阻碍气流造成阻力和动荡。小超和游戏经常用圆形代替这些电缆,与导电连接紧密,减少表面积被捆绑在一起。从理论上讲,平行链带状电缆的导体为减少串扰(信号携带导体诱导信号导体附近),但是没有舍入电缆减少性能的经验证据。这可能是由于电缆的长度是足够短串扰的影响可以忽略不计。通常出现问题时,电缆不是电磁保护和长度是相当大的,更频繁的发生与旧网络电缆。
然后可以将这些计算机电缆电缆绑在底盘或其他电缆进一步增加气流。
这是新电脑更少的问题,利用串行ATA更窄的电缆。
气流[编辑]
冷的冷却介质(空气),更有效的冷却。冷却空气温度可以提高这些指导方针:
供应清凉的空气热组件尽可能直接。例子是空气管和隧道,外面的空气直接和专门的CPU或GPU冷却器。例如,BTX例设计规定一个CPU空气隧道。
驱逐暖空气尽可能直接。例子有:传统PC(ATX)电源把热空气吹出的情况。许多dual-slot显卡设计吹热风通过相邻插槽的封面。也有一些售后冷却器,这样做。一些CPU冷却设计把热空气直接吹向后面的情况下,它可以通过一个案例被粉丝。
空气已被用来spot-cool组件不应该重用spot-cool不同组件(在此之前从以前的项目)。BTX例设计违反这个规则,因为它使用CPU冷却器的排气冷却芯片和显卡。一个可能遇到旧或ultra-low-budget ATX情况下,事业单位在前山。然而大多数现代ATX病例有事业单位安装在底部的情况下直接与过滤空气通风下事业单位。
喜欢凉爽的吸入空气,避免吸入废气(外部空气或接近耗尽)。例如,CPU冷却风道的塔会吸入热空气从显卡排气。移动所有耗尽的情况下,传统/顶部,有助于保持摄入的空气冷却。
主板背后隐藏电缆托盘或简单地应用ziptie和储存电缆提供气流不受阻碍。
少粉丝但是有策略地放置的将改善气流PC内部,从而降低整体内部温度与环境条件。使用较大的球迷也提高效率和降低废热的数量随着数量的噪音产生的球迷在操作。
几乎没有不同的风扇位置配置的有效性,协议和小的系统测试已经完成。为一个矩形PC(ATX)情况下,风机与风扇在后面和前面一个前已发现一个合适的配置。然而,AMD的(有些过时的)系统冷却指南指出,“一个冷却风扇前面似乎并不是必不可少的。事实上,在一些极端的情况下,测试显示,这些球迷再循环热空气而不是引入清凉的空气。“[42]可能是球迷在侧板可以有一个类似的有害以及由此通过扰乱正常的气流。然而,这可能是未经证实的,随配置。
计算机类型(编辑)
台式电脑(编辑) 插图的气流冷却空气在一个电脑机箱电脑冷却
台式电脑通常使用一个或多个风扇来冷却。而几乎所有桌面电源至少有一个内置的风扇,电源不应该画热空气从内部,这将导致更高的事业单位操作温度降低事业单位的能源效率、可靠性和总体能力提供一个稳定的电力供应电脑的内部组件。出于这个原因,所有现代ATX例(除了一些例外发现ultra-low-budget情况下)特性电源安装在底部,有一个专门的事业单位进气口(通常有自己的过滤器)下的安装位置,使事业单位把清凉的空气从下面的情况。
大多数制造商建议带来凉爽,清新的空气在底部的情况下,和累人的热空气从顶部后方[引文需要]。如果风扇安装迫使空气进入情况下更有效地比,内部变得高于外部的压力,称为“积极的”气流(相反的情况称为“负面”气流)。值得注意的是,积极的内部压力只有防止灰尘积累在进风口配有粉尘过滤器。[43]情况负内部压力将遭受更高的灰尘积累即使摄入量是过滤,随着负压将灰尘从任何可用的开放
典型的桌面内的空气流动情况下通常是被动的CPU散热片不够结实。大多数桌面散热器是活跃的其中一个甚至多个直接连接球迷或鼓风机。
服务器(编辑) 服务器有七个球迷中间的底盘,驱动器之间正确的和主要的主板左边。
服务器散热风扇(1 U)附件通常是位于中间的外壳,硬盘在前面和后方被动CPU散热器。大(高)附件也有排气扇,从大约4 u他们可能有活跃的散热器。电源一般有自己的后置排球迷。
机架式[编辑]
数据中心通常包含许多架的薄,横向安装1 u服务器。空气在架子的前面和后方的疲惫。因为数据中心通常包含大量的电脑和其他power-dissipating设备,设备过热风险;广泛的暖通空调系统用于防止这种情况。经常使用地板地板下的面积可以使用作为一个大型充气冷却空气和电力电缆。
另一种容纳大量的系统在一个小空间使用刀片服务器机架,面向垂直,而不是水平,促进对流。空气加热的热组件往往会上升,创建一个自然气流沿板(烟囱效应),冷却。一些制造商利用这种效应。[44][45]
笔记本电脑(编辑)
一台笔记本电脑的CPU和GPU散热片,铜热管将热量转移到一个排气扇排出热空气
热量由排气离心风机开除一台笔记本电脑 笔记本电脑现在困难的机械气流设计,功耗和冷却的挑战。约束特定于笔记本电脑包括:设备作为一个整体必须尽可能轻;形式必须建立在标准的键盘布局,用户很近,所以噪音必须保持到最低限度,这样外部温度必须保持足够低的使用在大腿上。冷却通常使用强制空气冷却,但热管道和金属底盘或案例的使用作为一个被动的散热器也常见。解决方案来减少热量包括使用低能耗的手臂或英特尔Atom处理器。
2023年12月7日发(作者：检韶容)
计算机冷却需要删除计算机部件产生的废热,使组件允许的工作温度范围内。
组件容易临时故障如果过热或永久的失败包括集成电路,如cpu,芯片组,显卡,硬盘驱动器。
组件通常是用来产生尽可能少的热量,和电脑和操作系统可能是旨在减少能耗和顺向加热根据工作负载,但更多的热量可能仍会产生比可以删除没有注意冷却。使用散热器冷却气流降低了温升产生的热量。注意的气流模式可以预防的发展热点。电脑爱好者广泛应用与散热片温度降低积极累人的热空气。还有更多的异国情调的冷却技术,如液体冷却。
所有现代处理器的设计是为了减少或降低电压(相当于用电)和/或时钟速度如果处理器的内部温度超过指定的限制。
内冷却可能旨在减少环境温度的情况下电脑,如热空气已耗尽,或冷却单个组件或小区域(现场冷却)。组件通常单独冷却包括CPU、GPU和北桥芯片。
发电机的热(编辑)
集成电路(如。、CPU和GPU)是现代计算机的主发电机的热量。可以减少热量生成高效的设计和操作参数如电压和频率的选择,但是最终,可接受的性能往往只能通过管理重要的热量的一代。
灰尘积聚在这笔记本CPU散热器经过三年的使用使得由于频繁热关闭笔记本电脑无法使用。
在操作,计算机的组件的温度将上升到热转移到环境产生的热量等于组件,当达到热平衡时。运行可靠,温度不能超过指定的最大容许值的每个组件。为半导体、瞬时结温,而不是组件的情况下,散热片,或环境温度是至关重要的。
冷却可以改变了:
灰尘作为热绝缘体,阻碍气流,从而减少散热器和风扇性能。 可怜的气流阻碍包括湍流由于摩擦组件(如带状电缆,或不正确的取向的粉丝,可以减少空气流经一个案例,甚至创建本地化的热空气漩涡的情况。在某些情况下的设备坏的热设计,冷却空气可以很容易地通过“冷却”洞流出之前经过热组件;冷却在这种情况下通常可以改善通过阻断选定的洞。
可怜的组件之间的传热由于热接触不良是冷却和冷却设备。这可以提高使用热化合物甚至表面缺陷,甚至通过研磨。
伤害预防[编辑]
因为高温可以显著减少寿命或造成永久性损坏组件,以及组件的热功率有时超过计算机的冷却能力,制造商经常采取额外的预防措施,以确保温度保持在安全范围内。热传感器集成的计算机CPU,主板,芯片组,或GPU可以检测到高温时关闭本身以防止永久性的伤害,尽管这可能不是完全保证长期安全运行。过热的组件之前到达这一点,它可能是“压制”,直到温度低于使用动态调整频率技术安全点。节流降低集成电路的工作频率和电压或禁用不必要的减少热功率芯片的特点,通常的成本略或显著降低性能。为桌面和笔记本电脑,节流是经常在BIOS控制水平。节流也是常用的管理在智能手机和平板电脑的温度,在组件是挤在一起没有主动冷却。[1]
主机和超级计算机(编辑)
随着电子计算机变得更大、更复杂,冷却的活性成分成为可靠运行的关键因素。早期的电子管计算机,有相对较大的柜,可以依赖自然或强制空气循环冷却。然而,固态设备包装更加密集和允许较低的操作温度。 从1965年开始,IBM和其他大型计算机制造商赞助的密集研究物理降温的密集的集成电路。许多空气和液体冷却系统设计和研究,使用方法等自然和强制对流,空气直接撞击,直接液体浸和强制对流,池沸腾,电影,下降流沸腾,液体射流撞击。数学分析是用来预测温度上升的组件为每个可能的冷却系统几何。[2]
IBM开发了三代的热传导模块(中医),使用水冷冷板直接接触热集成电路包。每个包有一个导热销压到它,和氦气包围了芯片和导热别针。设计可以删除27瓦从芯片和2000瓦特/模块,同时保持芯片包温度大约50°C(122°F)。系统使用中药是3081系列(1980),ES / 3090(1984)和一些模型的ES / 9000(1990)。[2]在IBM 3081处理器,中药可以高达2700瓦在一个单一的印刷电路板芯片温度维持在69°C(156°F)。[3]使用水冷热传导模块还用于主机系统生产的其他公司包括三菱和富士通。
Cray-1超级计算机设计在1976年有一个独特的冷却系统。机器只有77英寸(2000毫米)的高度和56 1⁄2英寸(1440毫米)直径和消费高达115千瓦;这是与几十个西方家庭的平均功耗和中型汽车(80 pk)。集成电路中使用的机器可以在最快的时间,使用射极耦合逻辑;然而,速度是伴随着高功耗相比后来互补金属氧化物半导体设备。 除热是至关重要的。液态氟利昂制冷剂循环通过管道嵌在垂直冷却酒吧的十二柱状部分机器。每个机器的1662印刷电路模块有铜芯,夹冷却酒吧。系统设计集成电路的情况下维持在不超过54°C(129°F),氟利昂制冷剂循环在21°C(70°F)。最后一排热是通过水热交换器的氟利昂。[4]管道、热交换器和冷却系统的泵被安排在一个软垫高靠背座椅的外面的电脑。在操作机器的重量约20%的冷却剂。
在以后Cray-2,更密集的模块,西摩克雷难以有效地冷却机与氟利昂制冷剂使用的金属传导技术,所以他转向液体浸没冷却。这种方法涉及Cray-2的底盘填满液体称为Fluorinert。Fluorinert,顾名思义,是一种惰性液体不会干扰电子元件的操作。组件的工作温度,热量会消散到Fluorinert,抽出机的冷冻水热交换系统。[5]
每瓦特性能的现代系统已经大大提高,可以进行更多的计算与给定的功耗比是可能的集成电路1980年代和1990年代。最近超级计算机项目,如蓝色基因依赖空气冷却,从而降低成本,复杂性,和大小的系统相比,液体冷却。
空气冷却(编辑)
进一步的信息:计算机风扇
粉丝(编辑) 球迷自然对流时使用不足以消除热量。球迷可能会安装电脑机箱或连接到cpu、gpu,芯片组,事业单位,硬盘,或者卡插入一个扩展槽。常见的风扇大小包括40岁,60岁,80年,92年,120年,140毫米。140年,230年,250毫米风扇有时用于高性能个人计算机。
性能的球迷在底盘(编辑)
进一步的信息:[底盘计划白皮书-冷却和噪音)
典型的风扇曲线和底盘阻抗曲线
电脑有一定的抵抗空气流经底盘和组件。这是小阻碍气流的总和,如进口和出口开口,空气过滤器,内部底盘和电子组件。球迷是简单的空气泵提供压力的空气入口端相对于输出端。空气压差波动通过底盘,空气流向压力低的地区。
球迷通常有两个出版规范:自由空气流和最大压差。自由的空气流风扇将空气量与背压为零。最大差压时压力粉丝的数量可以生成完全阻塞。在这两个极端之间的一系列相应的流量和压力的测量通常是作为一个图形。每个风扇模型将有一个独特的曲线,像邻插图的虚线。
系列平行与安装(编辑) 球迷可以安装相互平行,在系列,或两者的结合。平行安装将球迷并排安装。系列将第二个风扇安装符合另一个风扇等进口风机和排风机。为了简化讨论,它假定球迷是相同的模型。
平行的球迷将提供自由空气流量的两倍,但没有额外的驱动压力。系列安装,另一方面,将双可用的静态压力但不增加自由空气流量。相邻的插图显示了一个风扇和两个球迷与最大压力为0.15英寸(3.8毫米)的水和一倍流量约72立方英尺每分钟(2.0立方米/分钟)。
仔细看看下面的照片1 u圈地7球迷将显示它实际上包含14球迷与球迷安装顺序和并行。
注意,气流变化的平方根的压力。因此,翻倍的压力只会增加1.41(√2)倍流,不可能承担的两倍。看的另一种方式是,压力必须增加了四倍流率的两倍。
确定流量通过底盘,底盘可以测量阻抗曲线通过施加在进口底盘和任意压力测量流过它的底盘。这需要相当复杂的设备。与底盘阻抗曲线(由固体红色和黑色线相邻曲线)确定,实际流过底盘是由特殊的风扇配置生成图形化显示的底盘阻抗曲线穿过风扇曲线。底盘阻抗曲线的斜率是一个平方根函数,在两倍所需的流量压差的4倍。
在这个特殊的例子中,添加第二个风扇提供边际改善流的配置是大约27 - 28日每分钟立方英尺(0.76 - -0.79立方米/分钟)。虽然不是显示在情节,第二个风扇系列将提供性能略优于平行安装。[引文需要]
温度和流量(编辑)
气流通过底盘所需的方程
压电泵[编辑]
“双压电冷却射流”,由通用电气公司专利,使用振动泵空气通过设备。最初的设备是3毫米厚,由两个镍盘两侧连接片压电陶瓷。交流电通过陶瓷组件使其扩张和收缩高达每秒150次,镍盘像风箱。简约,圆盘的边缘推在一起,在热空气吸。扩大带来了镍盘在一起,排出空气在高速度。
设备没有轴承和不需要汽车。它比典型的球迷更薄,消耗更少的能量。飞机可以移动相同数量的空气冷却风扇的两倍大小而消耗一半的电力和以较低的成本。[6]
被动冷却(编辑) 被动散热冷却需要附加一块加工或挤压金属部分,需要冷却。可以使用热胶。更常见的个人电脑CPU,夹着散热器直接在芯片,用热油或热垫之间传播。这个街区有鳍和山脊,以增加其表面积。金属的导热性比空气,和它辐射热量比组件,它是保护(通常是一个集成电路或CPU)。铝散热器风扇冷却最初是正常值的台式电脑,但现在许多散热片特性铜基板或完全是铜做的。
金属鳍之间的灰尘累积散热器效率逐渐降低,但可以反击与气体喷粉机吹掉灰尘以及任何其他不必要的多余的材料。
被动散热片通常发现在旧cpu,部分不要很热(如芯片),和低功耗计算机。
通常散热器连接到集成热撒布机(IHS),本质上是一个大,与导电平板连接到CPU、粘贴层之间。这消散或本地传播热量。与散热器、撒布机是为了重新分配热量,不要删除它。此外,IHS保护脆弱的CPU。
被动冷却是没有风扇噪音。
其他技术[编辑]
液体浸没冷却(编辑)
一个常见做法是淹没计算机的组件在一个热,但是没有电,导电液体。虽然很少使用个人电脑、冷却的液体浸没[7]是一个常规的方法冷却变压器等大型配电组件。它与数据中心也变得流行起来。[8][9]个人电脑以这种方式可能不需要冷却风扇或泵,并由被动独家可能冷却换热之间的计算机硬件和放置在塑料盒子。[10][11]一个热交换器(即加热器核心或散热器)不过,可能仍然需要和管道也需要放置正确。[12]极端元件密度超级计算机如Cray-2和克雷T90使用额外的大型liquid-to-chilled除热量的液体热交换器。
使用的液体必须足够低导电性不干扰计算机的正常运行。如果有些导电液体,可能需要隔离组件容易受到电磁干扰的某些部分,比如CPU。[13]由于这些原因,首选的是液体介质。
各种液体存在为此,最合适的是变压器油和其他专业电气冷却油如3 m Fluorinert。暗示油,包括烹饪、运动和硅酮油,已成功用于冷却个人电脑。
液体蒸发可以构成问题,可能需要要定期加或密封在电脑的外壳。根据一个公司制造和销售矿物油浸没工具包,他们最初发现的石油通过毛细作用效应将丢失了电缆被淹没在石油。不再是这样,他们修改了装备。[14]
减少废热[编辑]
不需要与许多功能强大的计算机,那么强大的计算机可以使用或少的特性。2011年通过EPIA主板,CPU通常约25瓦热量消散,而一个更有能力的奔腾4主板和CPU通常消散140瓦左右。电脑可以用直流供电从外部电源砖电脑机箱内不产生热量。更换阴极射线管(CRT)显示了更高效的thin-screen液晶显示器(LCD)的21世纪初能显著降低功耗。
散热片(编辑)
主要文章:散热器
被动的芯片上的散热片。
活跃的散热器风扇和加热管。
一个组件可以安装在散热器良好的热接触,一个被动的设备与大型热容量和巨大的表面积相对于其体积。散热片通常由一个铝或铜等金属具有高导热性,[15]并整合鳍增加表面积。热量从一个相对较小的组件转移到更大的散热片;组件的平衡温度+散热片远低于单独组件的。带走热量从散热器对流或fan-forced气流。风扇冷却通常是用来冷却处理器和显卡,消耗大量的电能。在计算机中,一个典型的发热组件可以制造一个平坦的表面。一块金属与相应平面和翅片结构,有时附带一个风扇,夹到组件。填补差进行空气间隙由于不完全平坦,光滑的表面,一层薄薄的热油,热垫,或热胶可能会放置组件和散热器之间。
热量从对流的散热,在某种程度上通过辐射,并可能通过传导散热是否热接触,说,金属外壳。便宜的风扇冷却铝散热片上经常使用标准的台式电脑。散热片与铜基板或铜做的,比铝有更好的热特性。铜散热比铝更有效相同面积的单位,这是关于high-power-consumption相关组件用于高性能的电脑。
被动散热片通常发现:年长的cpu,部分不消散太多的权力,如芯片、低功耗处理器的电脑和设备,无声的行动是至关重要的,风扇噪音不可接受的。
一般情况下夹到集成热撒布机吸热(IHS),一个平坦的金属板的CPU包的大小是CPU的一部分在本地装配和利差的热量。他们之间放置一层薄薄的热复合补偿表面缺陷。机的主要目的是为了重新分配热量。散热鳍片改善其效率。
几个品牌的DDR2和DDR3内存模块是配备了一个翅片散热片剪到模块的上边缘。相同的技术用于视频卡使用被动散热器翅片在GPU上。
尘埃往往建立在翅片散热器的裂缝,特别是高气流产生的粉丝。这使空气远离热组件,减少冷却效果;然而,去除灰尘恢复效率。 珀尔帖效应(热电)冷却(编辑)
主要文章:热电冷却
常规的珀尔帖效应冷却电脑的设置
珀尔帖连接通常只有大约10 - 15%高效理想的冰箱(卡诺循环),相比之下,40 - 60%通过常规压缩循环系统(反向兰金系统使用压缩/膨胀)。[16]由于低效率、热电冷却通常只用于环境中固态性质(没有移动部件,维修费用低,紧凑的尺寸,和方向不敏感)大于纯效率。
现代侦探使用几个堆叠单元组成的每个数十或数百个热电偶相邻,使得大量的传热。的组合和碲铋是最常用的热电偶。
作为活跃的热泵消耗力量,tec可以产生温度低于环境,不可能与被动散热片,radiator-cooled流体冷却,热虹吸管hsf。 液体冷却(编辑)
水冷却的更多细节,请参阅水冷却。
常规的液体冷却的示意图为电脑的设置
DIY水冷设置显示12 V泵、CPU Waterblock和T-Line的典型应用
液体冷却是一种非常有效的方法,消除多余的热量,与最常见的传热流体在台式电脑(蒸馏)水。水冷/风冷的优点包括水的比热容和热导率更高。
原则应用于一个典型的(积极的)液体冷却系统对电脑使用的是相同的,在一个汽车的内燃机,水是循环水泵通过waterblock安装在CPU(有时额外组件GPU和北桥[17],热交换器,通常一个散热器。散热器本身就是有时此外通过风扇冷却。[18]除了风扇,它也可能是冷却通过其他方式,比如通过珀尔帖冷却器(尽管珀尔帖元素是最常见的硬件上直接放置冷却,冷却剂是用来进行热量从高温的珀尔帖效应元素)。[19][20]此外,冷却液储层通常也连接到系统。[21]
除了积极液体冷却系统,有时也使用被动液体冷却系统。[22][23][24][25][26]这些系统往往抛弃风机或水泵,因此理论上增加系统的可靠性,比活跃的系统和/或使它更安静。然而这些系统的缺点是,他们丢弃的加热效率更低,因此还需要更多的冷却剂,因此一个更大的冷却剂水库——(给予更多的时间来冷却剂冷却)。
液体允许转让更多的热量比空气被冷却,使液体冷却适合超频和高性能计算机的应用。[27]与空气冷却相比,液体冷却也少受环境温度的影响。[引文需要]液体冷却的相对较低的噪音水平与活跃的冷却,从而变得相当吵了。
液体冷却的缺点包括复杂性和冷却剂泄漏的可能性。泄露水会损害任何电子元件接触,和需要测试和修复泄漏使得对于更复杂的和不可靠的安装。一个风冷散热器通常更简单的构建、安装和维护比水冷解决方案,[28]虽然CPU特定水冷包也可以发现,这可能是一样容易安装一个空气冷却器。然而,这些不仅限于cpu和冷却的GPU卡也是可能的。[29]
虽然最初仅限于大型计算机,液体冷却已成为实践很大程度上与超频的形式制造工具,或自己动手设置组装的形式单独收集部分。过去几年已经看到,民众支持率增加成品的液体冷却,中度到高绩效,台式电脑。密封(“闭环”)系统将一个小预填充散热器,风扇,waterblock简化水冷却的安装和维护代价轻微冷却效果相对于更大、更复杂的设置。液体冷却通常是与空气冷却相结合,使用液体冷却最热的组件,如cpu或gpu,同时保留少要求简单又便宜的空气冷却组件。 IBM Aquasar系统使用热水冷却来实现能源效率,水被用于供暖。[30][31]
自2011年以来,水冷却引发了一系列的有效性一体化(AIO)水冷解决方案。AIO解决方案导致一个更简单的安装单位,和大多数单位了积极评论网站。
的Danamics LMX Superleggera CPU冷却器使用液态金属钠钾共晶合金传输热量从CPU散热片。[32]
热管(编辑)
主要文章:热管
显卡,无风扇式冷却器的设计。
热管是一种空心管传热包含液体。液体吸收热量和蒸发管的一端。蒸汽旅行到另一个(冷却器)管,凝结,放弃其潜热。的液体返回到热端管由重力和毛细管作用,重复循环。热管比固体材料有效导热系数要高得多。用于电脑、CPU散热器的连接到一个更大的散热器散热。散热器都是空的,它们之间的连接,创建一个大型热管的热量转移CPU散热器,然后冷却使用一些传统的方法。这个方法很昂贵时,通常使用空间紧张,在小体积pc和笔记本电脑,或者没有风扇噪声可以被容忍,如音频生产。由于这个方法的冷却效率,许多桌面cpu和gpu,以及高端芯片,使用热管除了活跃通风机保持在安全操作温度的冷却。
静电空气流动和电晕放电效应冷却(编辑)
冷却技术发展下二氧化钛和刺微技术采用设备称为离子风泵(也称为一个液体静电加速器)。离子风泵的基本工作原理是电晕放电,附近的一个放电电离引起的带电导体周围的流体(空气)。
空气离子推进的原则与电晕产生带电粒子几乎已经知道只要电力本身。第一个引用感应靠近带电移动空气管出现在大约300年前在一本由弗朗西斯Hauksbee和许多先驱者的电力,包括牛顿、法拉第、麦克斯韦、研究这一现象。在现代,电晕放电是利用各种方式和应用在复印行业,在一些空调系统,在氮激光,特别是在空气离子发生器。二氧化钛,发展高效corona-based空气过滤器,试图冷却技术适应微处理器。的帮助下n . e . Jewell-Larsen c·p·许和a . v . Mamishev从华盛顿大学电气工程系和英特尔,他们创造了数个工作原型的电晕放电CPU冷却器,可以安安静静现代CPU有效降温。
电晕放电的冷却器由二氧化钛在以下方式:创建一个高电场的阴极,放在一边的CPU。高能源潜力导致空气中的氧和氮分子成为电离(带正电)并创建一个电晕带电粒子(晕)。将阳极在CPU的另一端接地导致电晕带电离子加速向阳极,与中性的路上空气分子发生碰撞。在这些碰撞,动量转移从中立的空气分子的电离气体,导致向阳极运动的气体。
corona-based冷却器的优点是显而易见的:它没有移动部件从而消除某些可靠性的问题,它甚至能有效降温最先进的并要求处理器和它的运作与接近零噪音水平和适度的能源消耗。[33]
软冷却(编辑)
软冷却利用软件的实践利用CPU节电技术来减少能源的使用。这样做是使用停止指令关闭或在备用状态CPU部分没有被使用或underclocking CPU。而导致较低的总速度,这非常有用如果超频CPU改进用户体验,而不是增加原料处理能力,因为它可以防止吵着冷却的需要。相反术语所暗示的那样,它不是一种冷却但减少热量的创造。
Undervolting[编辑]
Undervolting是一种实践运行CPU或任何其他组件的电压低于设备规范。一个undervolted组件功率减少,从而产生更少的热量。能力做这不同的制造商,产品,甚至不同的生产运行相同的产品(以及其他组件在系统),但处理器往往指定使用电压高于必要水平。这个公差确保执行正确的处理器将有更高的机会在最优条件下,如低质量的主板或低电源电压。低于一定限制处理器将不会正常工作,尽管undervolting太远不通常会导致永久性的硬件损伤。
Undervolting用于安静的系统,不需要冷却,因为热量的减少生产,让喧闹的球迷被省略了。电池充电时也使用生活必须最大化。
芯片集成[编辑]
传统冷却技术以外的所有“冷却”组件连接到计算机芯片的方案。这种“附加”技术将始终表现出一些热阻,降低其有效性。热可以直接更有效并迅速被冷却芯片的局部热点,在包中。在这些地方,功耗超过300 W / cm2(典型的CPU小于100 W /
cm2)可能发生,尽管未来系统预计将超过1000 W /平方厘米。[34]这种形式的局部冷却发展高功率密度芯片至关重要。这种意识形态导致的调查将冷却元素集成到计算机芯片。目前有两种技术:微通道散热器,射流冲击冷却。
在微通道散热器,通道是制成硅片(CPU)和冷却剂泵。渠道设计的非常大的表面积很大热量转移的结果。散热的3000 W /
cm2报道了这种技术。[35]散热可以进一步增加是否应用两相流冷却。系统需要很大的压力下降,不幸的是,由于小通道,热通量较低的介质冷却剂用于电子冷却。 另一个当地芯片冷却技术是射流冲击冷却。在这种技术中,一个冷却剂通过小口飞飞机。飞机是为了CPU芯片的表面,可以有效清除大的热通量。散热超过1000 W / cm2已经被报道。[36]系统可以在较低操作压力相比,微通道的方法。传热可以进一步增加使用两相流冷却和通过整合回流渠道(微通道散热器间的混合和射流冲击冷却)。
相变冷却(编辑)
相变冷却冷却处理器是一个非常有效的方法。蒸汽压缩相变冷却器是一个单位通常坐在电脑,下面管导致处理器。在单位是相同类型的压缩机窗式空调。压缩机压缩气体或混合气体变成液体。然后,液体注入到处理器,它通过冷凝器(散热设备),然后扩大设备蒸发液;设备可以使用一个简单的毛细管扩张到更复杂的热力膨胀阀。液体蒸发(改变阶段),吸收的热量处理器从它的环境吸引额外的能量来适应这种变化(见潜热)。蒸发可以产生温度达到约15−−150°C−238°F(5)。气体流过压缩机和循环再次开始。这种方式,处理器可以冷却温度从15到150°−−−238°F(5),根据负载,处理器的功率,制冷系统(见制冷)和所使用的气体混合物。这种类型的系统面临许多问题,但主要是,一个人必须关注露点和适当的绝缘必须完成的所有sub-ambient表面(管道将汗水,滴水敏感电子)。 此外,正在开发一种新型的冷却系统,将泵插入到热虹吸循环。这增加了另一个程度的灵活性设计工程师,热火现在可以有效地运输远离热源和环境再生或消散。结温度可以通过调整系统压力调整;更高的压力等于流体饱和温度。这允许更小的冷凝器,小球迷,和/或高环境温度环境中有效的热耗散。这些系统,从本质上说,下一代流体冷却模式,因为它们是大约10倍的效率比单相水。由于系统使用介质的热传输介质,泄漏不会造成灾难性故障的电气系统。
这种类型的冷却被视为一个更极端的方式冷却组件,因为单位是相对昂贵的相比,平均桌面。他们还产生大量的噪音,因为从本质上说,他们是冰箱;然而,压缩机的选择和空气冷却系统是主要的决定因素,允许灵活性降噪基于选择的部分。
液态氮(编辑) 可以使用液态氮冷却的超频组件。
液态氮的沸点是−196°C(−320.8°F),远低于冰点的水,它是有价值的作为一个极端的冷却剂短超频会话。
安装在一个典型的液态氮冷却,铜或铝管上装的是处理器和显卡。系统已经严重绝缘对冷凝后,液氮注入管,导致温度远低于−100°C(148°F−)。
蒸发设备从减少散热片与管道连接到自定义磨铜容器用于保存氮以及防止大的温度变化。然而,氮蒸发后,它必须被重新填充。在个人电脑领域,这种冷却方法很少用于超频以外的环境试验和创纪录的尝试,随着CPU通常会在一个相对短的时间内到期由于温度应力引起的内部温度的变化。
虽然液态氮是不易燃的,它可以直接从空气压缩氧气。液态氧和易燃材料的混合物可以危险的炸药。
液氮冷却,一般仅用于处理器基准,因为连续使用可能造成永久性伤害电脑的一个或多个部分,如果粗心的方式处理,甚至可以伤害用户。 液态氦(编辑)
液态氦冷比液态氮,也被用于冷却。液态氦的沸点是−269°C(−452.20°F)和温度从230−−240°C(−382.0−400.0°F)已经从散热片测量。[37]然而,液态氦更昂贵和更难以储存和使用液氮。同时,极低的温度会导致集成电路停止运转。例如,硅基半导体将冻结在−233°C(−387.4°F)。[38]
优化[编辑]
可以提高冷却由几个技术可能需要额外的费用或努力。这些技术通常使用,特别是那些运行部分计算机(如CPU和GPU)高于由制造商指定的电压和频率(超频),从而增加热量的一代。
安装更高的性能、非现成冷却也可能被视为改装。许多小只是买更有效,通常,更昂贵的风扇和散热器组合,而其他人采取更多的充满异国情调的计算机冷却方式,如液体冷却,珀尔帖效应热泵,热管或相变冷却。 也有一些相关的实践产生积极的影响在减少系统温度:
导热化合物[编辑]
热复合通常用于提高导热系数从CPU或GPU散热片凉爽。逆时针(从左上:北极条件、北极MX-4 Tuniq TX-4,Antec公式7,夜蛾属NT-H1)
完美的平面接触给最佳冷却,但完美的平面度和缺乏微观空气差距几乎是不可能的,尤其是在大规模生产设备。非常薄的热复合脱脂,比空气更导热,虽然比金属低得多,可以通过填写改善热接触,冷却空气间隙。如果只有少量的化合物就足以填补空缺,将获得最佳温度的降低。
有很多争论的价值化合物,和小超经常考虑一些化合物是高人一等。主要考虑是使用所需的最少的热复合表面,作为复合通常是1/20到1/400的导热系数比金属,虽然比空气。[39]
导热垫也使用,通常由制造商安装散热片。效果低于正确应用热复合,但简单的应用,如果固定在散热片,不能省略用户没有意识到的重要性,良好的热接触,或被一层厚而无效的化合物所取代。
不像这里讨论一些技术,使用热复合或填充消散时几乎普遍大量的热量。
散热器研磨(编辑)
批量生产的CPU散热器和散热片基地从未完全持平或平滑;如果这些表面放置在最好的接触,会有空气间隙减少热传导。这可以很容易地减少通过使用热复合,但最好的结果表面必须尽可能平坦。这可以通过一个艰难的过程称为研磨,可减少CPU温度通常5°C(9°F)。[40][41]
圆形电缆[编辑]
最老的电脑使用平带电缆连接存储驱动器(IDE和SCSI)。这些大型扁平电缆大大阻碍气流造成阻力和动荡。小超和游戏经常用圆形代替这些电缆,与导电连接紧密,减少表面积被捆绑在一起。从理论上讲,平行链带状电缆的导体为减少串扰(信号携带导体诱导信号导体附近),但是没有舍入电缆减少性能的经验证据。这可能是由于电缆的长度是足够短串扰的影响可以忽略不计。通常出现问题时,电缆不是电磁保护和长度是相当大的,更频繁的发生与旧网络电缆。
然后可以将这些计算机电缆电缆绑在底盘或其他电缆进一步增加气流。
这是新电脑更少的问题,利用串行ATA更窄的电缆。
气流[编辑]
冷的冷却介质(空气),更有效的冷却。冷却空气温度可以提高这些指导方针:
供应清凉的空气热组件尽可能直接。例子是空气管和隧道,外面的空气直接和专门的CPU或GPU冷却器。例如,BTX例设计规定一个CPU空气隧道。
驱逐暖空气尽可能直接。例子有:传统PC(ATX)电源把热空气吹出的情况。许多dual-slot显卡设计吹热风通过相邻插槽的封面。也有一些售后冷却器,这样做。一些CPU冷却设计把热空气直接吹向后面的情况下,它可以通过一个案例被粉丝。
空气已被用来spot-cool组件不应该重用spot-cool不同组件(在此之前从以前的项目)。BTX例设计违反这个规则,因为它使用CPU冷却器的排气冷却芯片和显卡。一个可能遇到旧或ultra-low-budget ATX情况下,事业单位在前山。然而大多数现代ATX病例有事业单位安装在底部的情况下直接与过滤空气通风下事业单位。
喜欢凉爽的吸入空气,避免吸入废气(外部空气或接近耗尽)。例如,CPU冷却风道的塔会吸入热空气从显卡排气。移动所有耗尽的情况下,传统/顶部,有助于保持摄入的空气冷却。
主板背后隐藏电缆托盘或简单地应用ziptie和储存电缆提供气流不受阻碍。
少粉丝但是有策略地放置的将改善气流PC内部,从而降低整体内部温度与环境条件。使用较大的球迷也提高效率和降低废热的数量随着数量的噪音产生的球迷在操作。
几乎没有不同的风扇位置配置的有效性,协议和小的系统测试已经完成。为一个矩形PC(ATX)情况下,风机与风扇在后面和前面一个前已发现一个合适的配置。然而,AMD的(有些过时的)系统冷却指南指出,“一个冷却风扇前面似乎并不是必不可少的。事实上,在一些极端的情况下,测试显示,这些球迷再循环热空气而不是引入清凉的空气。“[42]可能是球迷在侧板可以有一个类似的有害以及由此通过扰乱正常的气流。然而,这可能是未经证实的,随配置。
计算机类型(编辑)
台式电脑(编辑) 插图的气流冷却空气在一个电脑机箱电脑冷却
台式电脑通常使用一个或多个风扇来冷却。而几乎所有桌面电源至少有一个内置的风扇,电源不应该画热空气从内部,这将导致更高的事业单位操作温度降低事业单位的能源效率、可靠性和总体能力提供一个稳定的电力供应电脑的内部组件。出于这个原因,所有现代ATX例(除了一些例外发现ultra-low-budget情况下)特性电源安装在底部,有一个专门的事业单位进气口(通常有自己的过滤器)下的安装位置,使事业单位把清凉的空气从下面的情况。
大多数制造商建议带来凉爽,清新的空气在底部的情况下,和累人的热空气从顶部后方[引文需要]。如果风扇安装迫使空气进入情况下更有效地比,内部变得高于外部的压力,称为“积极的”气流(相反的情况称为“负面”气流)。值得注意的是,积极的内部压力只有防止灰尘积累在进风口配有粉尘过滤器。[43]情况负内部压力将遭受更高的灰尘积累即使摄入量是过滤,随着负压将灰尘从任何可用的开放
典型的桌面内的空气流动情况下通常是被动的CPU散热片不够结实。大多数桌面散热器是活跃的其中一个甚至多个直接连接球迷或鼓风机。
服务器(编辑) 服务器有七个球迷中间的底盘,驱动器之间正确的和主要的主板左边。
服务器散热风扇(1 U)附件通常是位于中间的外壳,硬盘在前面和后方被动CPU散热器。大(高)附件也有排气扇,从大约4 u他们可能有活跃的散热器。电源一般有自己的后置排球迷。
机架式[编辑]
数据中心通常包含许多架的薄,横向安装1 u服务器。空气在架子的前面和后方的疲惫。因为数据中心通常包含大量的电脑和其他power-dissipating设备,设备过热风险;广泛的暖通空调系统用于防止这种情况。经常使用地板地板下的面积可以使用作为一个大型充气冷却空气和电力电缆。
另一种容纳大量的系统在一个小空间使用刀片服务器机架,面向垂直,而不是水平,促进对流。空气加热的热组件往往会上升,创建一个自然气流沿板(烟囱效应),冷却。一些制造商利用这种效应。[44][45]
笔记本电脑(编辑)
一台笔记本电脑的CPU和GPU散热片,铜热管将热量转移到一个排气扇排出热空气
热量由排气离心风机开除一台笔记本电脑 笔记本电脑现在困难的机械气流设计,功耗和冷却的挑战。约束特定于笔记本电脑包括:设备作为一个整体必须尽可能轻;形式必须建立在标准的键盘布局,用户很近,所以噪音必须保持到最低限度,这样外部温度必须保持足够低的使用在大腿上。冷却通常使用强制空气冷却,但热管道和金属底盘或案例的使用作为一个被动的散热器也常见。解决方案来减少热量包括使用低能耗的手臂或英特尔Atom处理器。