خنک کننده مایع در کیس کامپیوتر چگونه کار می کند؟

فرقی نمی‌کند از یک کامپیوتر رومیزی استفاده کنید یا یک لپ تاپ، در هر صورت گوش‌های شما به شنیدن صدای گاه و بی‌گاه فن‌های کوچک آنها عادت کرده است. البته اگر سیستم شما یک سخت افزار رده بالا، مخصوصا کارت گرافیک خیلی قوی داشته باشد، طبیعتا این صدا بسیار گوش نوازتر خواهد شد. هر چند که سال‌هاست فن‌ها وظیفه خنک کاری با گردش هوا را به عهده دارند، اما سخت افزارهای امروزی به حدی نیاز به اتلاف حرارت دارند که دیگر روش‌های سنتی برای آن‌ها کارساز نیست، در همین نقطه است که خنک کننده مایع نقش خود را به عنوان یک راه حل کارآمدتر ایفا می‌کند. اما این خنک کننده مایع خنک کننده مایع در رایانه شخصی یا همان PC چگونه کار می کند؟ در ادامه به شرح نحونه عملکرد این سیستم خواهیم پرداخت.

بهترین انتخاب برای گیمرها: Cooler Master نمونه اولیه خنک کننده کارت گرافیک را به نمایش گذاشت

سیستم خنک کننده مایع کامپیوتر دقیقا شبیه خنک کننده خودرو عمل می‌کند

شاید اگر در گذشته ایده استفاده از مایعات برای خنک سازی قطعات الکترونیکی بسیار حساس را می‌شنیدیم، به نظرمان کمی غیرمنطقی می‌آمد، اما امروز همه ما آن را به عنوان یک روش بسیار کارآمد و حتی گاهی الزامی برای خنک کاری سخت افزارهای پیشرفته می‌شناسیم. اما خنک کننده های مایع در رایانه های شخصی چگونه کار می کنند؟

در عمل سیستم خنک کننده مایع برای رایانه شخصی دقیقا شبیه به همان سیستم خنک کننده خودرو عمل می‌کند. هر دو از یک اصل اساسی ترمودینامیک بهره می‌برند – اینکه گرما از اجسام گرمتر به اجسام سردتر منتقل می‌شود، بنابراین با گرم شدن جسم سردتر، جسم گرمتر سردتر می‌شود. شما می‌توانید این اصل را با قرار دادن دست خود روی یک نقطه خنک روی میز به مدت چند ثانیه تجربه کنید. وقتی دستتان را بلند می‌کنید، کف دستتان کمی سردتر می‌شود و نقطه‌ای که دستتان روی آن قرار داشته است کمی گرمتر شده است.

خنک سازی مایع یک فرآیند بسیار رایج است. سیستم خنک‌کننده خودرو، آب را که معمولاً با ضدیخ مخلوط می‌شود، در موتور به گردش در می‌آورد. سطوح داغ در موتور، آب را گرم می‌کند و خودشان در این فرآیند خنک می‌شوند.

آب به صورت مداوم از موتور به رادیاتور، در سیستمی بسته با فن‌ها و لوله‌هایی که دارای سطح بیرونی زیادی هستند، در حال گردش است. گرمای آب گرم توسط رادیاتور جذب می‌شود و باعث خنک شدن آب می‌شود. سپس آب خنک دوباره به سمت موتور باز می‌گردد. در همان زمان، یک فن هوا را در خارج از رادیاتور حرکت می‌دهد. رادیاتور هوای در حال جریان را گرم می‌کند و در عین حال خود را خنک می‌کند. به این ترتیب گرمای موتور از سیستم خنک کننده خارج و به هوای اطراف منتقل می‌شود. بدون تماس سطوح رادیاتور با هوا و دفع گرما، سیستم به جای خلاص شدن از شر گرما، فقط آن را به اطراف منتقل می‌کند.

موتور خودرو گرما را به عنوان اثر جانبی سوختن سوخت خودرو تولید می‌کند. از سوی دیگر، اجزای کامپیوتر، گرما را به عنوان اثر جانبی الکترون‌های در حال حرکت به اطراف تولید می‌کنند. ریزتراشه‌های یک کامپیوتر پر از ترانزیستورهای الکتریکی هستند که در اصل کلیدهای الکتریکی بسیار ریزی هستند که یا روشن یا خاموش هستند. همانطور که ترانزیستورها حالت خود را بین روشن و خاموش تغییر می‍دهند، الکتریسیته در ریزتراشه حرکت می‍کند. هر چه ترانزیستورهای یک تراشه بیشتر باشد و هر چه سریعتر تغییر حالت دهند، ریزتراشه داغتر می‌شود. درست مانند موتور خودرو، اگر تراشه هم بیشر از حد داغ شود، خطر آسیب شدید و از کار افتادن خواهد داشت.

هیت سینک در مقابل خنک کننده مایع

اکثر کامپیوترها گرما را تنها به وسیله‌ی هیت سینک‌ها و فن‌ها دفع می‌کنند. هیت سینک‌ها اساساً قطعات فلزی هستند که سطح زیادی را برای تماس با هوا فراهم می‌کنند. ریزتراشه هیت سینک را گرم می‌کند، هیت سینک هوا را گرم می‌کند و فن هوای گرم را از کیس کامپیوتر خارج می‌کند.

معمولا این سیستم ساده کار خود را به خوبی انجام می‌دهد، اما گاهی اوقات، قطعات الکترونیکی گرمای بیشتری نسبت به گردش هوای ساده تولید می‌کنند. تراشه‌های سطح بالا با تعداد بسیار بالای ترانزیستور خود، می‌توانند سیستم خنک کننده هوا را تحت تأثیر قرار دهند. همینطور تراشه‌هایی که اورکلاک شده‌اند یا به صورت دستی تنظیم شده‌اند تا سریع‌تر از سرعت پیش فرض خود کار کنند.

این جایی است که خنک کننده مایع وارد می‌شود. آب رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به هوا دارد – می‌تواند گرما را سریع‌تر از هوا منتقل کند. آب همچنین ظرفیت گرمایی ویژه بالاتری دارد. قبل از شروع به احساس گرما می‌تواند گرمای بیشتری را جذب کند. به طور کلی دو دلیل وجود دارد که چرا یک کامپیوتر ممکن است به افزایش رسانایی گرمایی و ظرفیت گرمایی آب نیاز داشته باشد:

1. قطعات الکترونیکی آن گرمای بیشتری نسبت به هوای اطراف خود تولید می‌کنند.
2. فن‌های مورد نیاز برای حرکت دادن هوای کافی برای خنک کردن تمام اجزاء، صدای زیادی ایجاد می‌کنند یا برق زیادی مصرف می‌کنند.

به عبارت دیگر، دو دلیل وجود دارد که ممکن است نیاز به خنک کردن کامپیوتر با مایع به جای هوا داشته باشید:

1. اجزای داخل کامپیوتر شما بیش از آنچه که هوا به تنهایی می‌تواند تامین کند به خنک سازی نیاز دارند.
2. شما می‌خواهید کامپیوترتان کم‌تر صدا تولید کند.

بسیاری از کاربران سیستم‌های خنک کننده خود را به عنوان یکی از ملزومات برای اورکلاک پردزانده مرکزی یا پردازنده گرافیکی خود ارتقا می‌دهند، اما با این حال بازهم مراقب باشید. اورکلاک کردن و گذشتن از حد و مرزهای تعیین شده برای سخت افزار حتی با وجود بهترین سیستم‌های خنک کننده مایع، بازهم می‌تواند به مرور زمان آسیب‌های جبران ناپذیری را به سخت افزار شما وارد کند.

نگاهی به اجزای تشکیل دهنده خنک کننده مایع

همان طور که قبلا گفتیم، یک سیستم خنک کننده مایع برای رایانه شخصی بسیار شبیه به سیستم خنک کننده برای یک خودرو است. مایع خنک کننده از طریق کانال‌های موجود در بلوک موتور خودرو جریان می‌یابد و بقیه سیستم خنک کننده شامل موارد زیر است:

• پمپ: که مایع خنک کننده را در سیستم حرکت می‌دهد
• رادیاتور: که گرما را در هوا دفع می‌کند
• فن: که هوا را روی رادیاتور حرکت می ‌دهد
• مخزن خنک کننده: که مایع اضافی را در خود نگه می‌دارد و اجازه می‌دهد تا به راحتی مایع خنک کننده اضافه شود
• شیلنگ: که قسمت‌های مختلف سیستم را به هم متصل می‌کند

بسیاری از قطعات الکترونیکی تماس مستقیم با مایع را تحمل نمی‌کنند. بنابراین به جای استفاده از کانال‌ها برای پمپاژ مستقیم مایعات از طریق ریزتراشه‌ها مانند موتور خودرو، در کامپیوترها از بلوک‌های آب استفاده می‌شود. بلوک آب قطعه‌ای از فلز رسانای گرما مانند مس یا آلومینیوم است که با لوله‌ها و کانال‌های توخالی پر شده است. پایین بلوک آب یک قطعه فلزی صاف وجود دارد که مستقیماً روی تراشه مورد نظر که در حال خنک شدن است قرار می‌گیرد. در بین بلوک و تراشه نیز خمیر حرارتی وجود دارد که انتقال حرارت را بهبود می‌بخشد، در واقع بدون وجود این خمیر معمولا سیستم کارایی خود را از دست می‌دهد. در نهایت تراشه بلوک را گرم می‌کند و آب گرما را در تمام کانال‌های درون بلوک جذب می‌کند.

بسیاری از بلوک‌های آب برای پردازنده مرکزی (CPU) طراحی شده‌اند، اما برخی از بلوک‌های آب به صورت ویژه برای پردازنده گرافیکی (GPU) طراحی شده‌اند و به همین دلیل تنها با تراشه‌های خاص کار می‌کنند. همچنین می‌توانید بلوک‌های آبی را پیدا کنید که برای خنک کردن چیپ‌ست‌های با دمای بالا طراحی شده‌اند، مانند هیت سینک پل شمالی، که CPU را به حافظه متصل می‌کند. معمولاً پیچ‌ها و واشرهای کوچکی بلوک آب را به برد مدار چاپی لازم (PCB) مانند مادربرد یا کارت گرافیک متصل می‌کنند.

پمپ خنک کننده مایع و رادیاتور

همه‌ی سیستم‌های خنک کننده مایع دارای فن نیستند، اما اکثر آنها از فن برای کمک به رادیاتور برای دفع سریع‌تر گرما استفاده می‌کنند. همچنین، هر سیستمی یک مخزن جداگانه ندارد. آنهایی که به طور کلی خط پر fill/bleed* برای اضافه کردن مایع خنک کننده و حذف هوای اضافی از سیستم را ندارند. معمولاً خط fill/bleed به درگاه پرکننده در بالای کیس کامپیوتر منتهی می‌شود.

در رایانه‌های شخصی خنک شونده با مایع، لوله‌کشی یکی از چالش‌های اصلی است. باید به اندازه کافی انعطاف پذیر باشد تا اجزایی را که ممکن است در زوایای عجیب و غریب به یکدیگر متصل شوند، متصل کند. اما نمی‌تواند مستعد پیچ خوردگی باشد – شلنگ پیچ خورده می‌تواند به شدت جریان سیال را از طریق سیستم محدود کند.

در یک کامپیوتر ساده با سیستم خنک کننده مایع، یک لوله پمپ را به ورودی یک بلوک آب متصل می‌کند. لوله‌های جداگانه از خروجی بلوک آب به رادیاتور و رادیاتور به مخزن می‌روند که اغلب در یکی از محفظه‌های CD-ROM کامپیوتر قرار می‌گیرد. لوله نهایی مخزن را به پمپ متصل می‌کند. برای سیستم‌هایی که دارای بلوک‌های آبی متعدد هستند، لوله‌ها خروجی یک بلوک را به ورودی بلوک بعدی متصل می‌کنند و بلوک‌ها را به صورت سری مانند یک سوئیچ‌های زنجیره‌ای دیزی* به هم وصل می‌کنند.

مایع خنک کننده مایع کامپیوتر

اما می‌رسیم به بخش نهایی یک سیستم خنک کننده مایع PC، یعنی خود مایع خنک کننده. بسیاری از مردم از آب مقطر استفاده می‌کنند، زیرا آب لوله کشی حاوی آلاینده‌هایی است که می‌تواند سیستم را کدر کند یا کانال‌های موجود در بلوک‌های آب و رادیاتور را با جرم‌ مسدود کند.

اما می‌توان با افزودنی‌های تخصصی رنگ‌های متنوعی به مایع خنک کننده داد که در صورت استفاده در یک محفظه شفاف از نظر بصری آن را جذاب‌تر می‌کند. آنها همچنین می‌توانند نقطه انجماد یا کشش سطحی آب را کاهش دهند و آن را به خنک کننده موثرتری تبدیل کنند. در نهایت، برخی از افزودنی‌ها دارای مواد ضد میکروبی یا ضد‌خوردگی هستند که می تواند عمر سیستم را افزایش دهد. درست مانند سیستم خنک کننده در خودرو که علاوه بر آب از برخی مواد افزودنی دیگر نیز استفاده می‌شود.

اگر تصمیم دارید یک سیستم خنک کننده مایع در رایانه خود نصب کنید، بهتر است به پمپ اجازه دهید مایع را برای مدتی به گردش درآورد تا احتمال وجود نشتی در آن را بررسی کنید. رایانه خود را در طول این دوره آزمایشی خاموش نگه دارید تا در صورت بروز نشت احتمال آسیب رساندن به سخت افزارتان کمتر باشد.

وقتی مطمئن شدید که همه چیز ضد آب است و هیچ نشتی وجود ندارد، آن موقع کامپیوتر را بوت کنید. می‌توانید دمای اجزای خود را در منوی بایوس رایانه خود یا با استفاده از نرم‌افزارهای مانیتورینگ سخت افزار که دما را کنترل می‌کنند، بررسی کنید. در صورت لزوم، می‌توانید هیت سینک‌های کوچک‌تری را بر روی تراشه‌های رم و سایر اجزای با دمای بالاتر در سیستم خود اعمال کنید.

با این حال، اگر ایده خنک کننده مایع را دوست دارید اما نمی‌خواهید زیاد درگیر مسائل پیچیده و فنی آن شوید، می‌توانید از کیت‌های خنک کننده مایع آماده AIO* استفاده کنید. واحدهای مستقل می‌توانند مستقیماً به شیارهای توسعه یا منبع تغذیه کامپیوتر وصل شوند و خنک کننده مایع را برای یک تراشه خاص فراهم کنند. کیت‌ها شامل تمام قطعات مورد نیاز و دستورالعمل مونتاژ خود هستند. فقط مطمئن شوید که قطعات موجود با سخت افزار کامپیوتر شما سازگار است. برخی از شرکت‌ها رایانه‌های شخصی رده بالایی را با خنک‌کننده مایع در کارخانه نصب می‌کنند.

به هرحال به دلیل حساس بودن قطعات الکترونیکی درون کامپیوتر، بهتر است که نصب و راه اندازی سیستم خنک کننده مایع را به افراد حرفه‌ای بسپارید تا خیالتان از بابت نشتی یا نصب و عدم اتصال مناسب راحت باشد.

• fill/bleed* تخلیه یا پر کردن درصدی از مایع
• سوئیچ‌های زنجیره‌ای دیزی* سوئیچ های زنجیره‌ای دیزی به پیکربندی شبکه‌ای اشاره دارند که در آن چندین سوئیچ به صورت متوالی به هم متصل می شوند.
• AIO* مخفف “All In One” است، که در این زمینه به خنک کننده CPU مایع اشاره دارد.

مطالب مرتبط:

• اینتل توسعه فناوری خنک کننده کریو خود را متوقف می‌کند
• خنک کننده NH-U12A نوکتوآ؛ اولین کولر سازگار با سوکت LGA1851 اینتل
• پیشرفت تاریخی در صنعت سرور: همکاری اینتل و سابمر با عرضه فناوری خنک کننده FCHS
• معرفی SSD های PCIe Gen5 با فناوری AirJet و خنک کننده مایع، همراه با طرح‌های هایبریدی Gen5/Gen4