Procesor je nepochybne srdcom každého počítača a jeho výkon je pre mnohých užívateľov kľúčovým parametrom. Avšak aj ten najvýkonnejší procesor môže mať problémy s dosahovaním svojho plného potenciálu, ak nemá zabezpečené optimálne podmienky, najmä efektívne chladenie. Moderné procesory obsahujú miliardy tranzistorov, ktoré pri prechode elektrického prúdu produkujú teplo. V oblasti chladenia počítačových komponentov sa často diskutuje o dvoch hlavných prístupoch: vodnom chladení a vzduchovom chladení. Každý z týchto systémov má svoje výhody a nevýhody a je dôležité preskúmať, ktorý z nich je pre konkrétne potreby lepší.
Úvod do chladenia počítačových komponentov
Chladenie počítačových komponentov je nevyhnutné pre ich efektívne fungovanie a dlhú životnosť. Bez správneho chladenia sa komponenty môžu prehrievať, čo vedie k zníženiu výkonu alebo dokonca k poškodeniu. Existujú dva hlavné typy chladenia: vodné a vzduchové.
Chladenie, alebo odvod odpadového tepla sa netýka iba počítačov, ale aj akejkoľvek elektroniky či spalovacích motorov. Napríklad audiozosilňovačov alebo aj výkonnejších LED.
Princípy šírenia tepla
Predtým, ako sa budeme venovať samotným chladiacim systémom, je dôležité porozumieť spôsobom, akými sa teplo šíri:
- Vedením (kondukciou): Teplo sa šíri pomocou kmitania častíc v materiáli, zjednodušene povedané, dotykom styčných plôch. Takto sa šíri teplo z procesora alebo grafického čipu na chladič.
- Vyžarovaním (radiáciou): Teplo sa rozptyľuje podľa vlastností zahriateho telesa, ako sú materiál, veľkosť alebo farba. Tepelná radiácia je rozptyľovaná v podobe elektromagnetického žiarenia.
- Prúdením (konvekciou): Teplo sa odvádza pohybom chladiaceho média (najčastejšie vzduchu) okolo a cez rebrovanie pasívnej časti chladiča. Využíva rozdiel teplôt okolia.
Vzduchové chladenie
Najrozšírenejším typom chladenia procesorov sú vzduchové chladiče. Vzduchové chladenie je najbežnejším typom chladenia, ktorý využíva ventilátory na prúdenie vzduchu okolo komponentov. Tento systém je často preferovaný pre svoju jednoduchosť a cenovú dostupnosť. Vzduchové chladenie môže byť aktívne alebo pasívne. Aktívne chladenie je vykonávané prúdiacim vzduchom, na vytvorenie prúdu sa väčšinou používajú ventilátory, ktoré sa používajú na nasávanie chladnejšieho vzduchu do počítača a vyfukovanie ohriateho vzduchu von. Ventilátory sú namontované na pasívnych chladičoch, ktoré sú pripevnené ku komponentom alebo na telo počítačovej skrine. Samotný chladič sa skladá z dvoch častí:
Prečítajte si tiež: BMW E36 316i: Výmena vodného čerpadla
- Základňa chladiča: Táto časť je v priamom kontakte s procesorom.
- Rebrá chladiča: Slúžia na zväčšenie plochy pre odvod tepla.
Tieto časti sú v drvivej väčšine prípadov prepojené tepelnými trubicami (Heatpipes). Existujú však aj chladiče, kde sú rebrá priamo napojené na základňu bez použitia trubíc. Ide o základný typ chladičov, ktoré je najčastejšie možné nájsť v balení lacnejších procesorov. Pri týchto pribalených chladičoch je základňa spojená s rebrami. Existujú aj pokročilejšie nízkoprofilové chladiče vybavené tepelnými trubicami, ktoré si poradia aj s relatívne výkonnejšími procesormi. Sú preto vhodné najmä do počítačových zostáv s obmedzeným priestorom.
Typy vzduchových chladičov
- Nízkoprofilové chladiče: Kompaktné chladiče vhodné do menších zostáv.
- Vežové chladiče: Rozmernejšie chladiče s vysokým výkonom, často vybavené viacerými ventilátormi.
Tento typ chladičov je omnoho rozšírenejší pri dedikovaných zostavách. Značne sa líši svojimi rozmermi od relatívne malých až po masívne chladiče, schopné ochladiť aj najvýkonnejší procesor. Ak ide o použité materiály, v posledných rokoch sa stali štandardom hliníkové rebrá chladičov a medené tepelné trubice.
Faktory ovplyvňujúce výber vzduchového chladiča
- TDP (Thermal Design Power): Najdôležitejší ukazovateľ, ktorý udáva, koľko tepla je chladič schopný odviesť.
- Počet tepelných trubíc: Líši sa podľa kvality chladiča - lacnejšie modely mávajú obyčajne 2 až 3, kým lepšie štandardne ponúkajú 4.
- Veľkosť ventilátora: Najčastejšie sa používajú 120 mm a 140 mm ventilátory.
- Konštrukcia základne: Pri cenovo dostupnejších chladičoch sú tepelné trubice v priamom kontakte s procesorom.
- Veľkosť chladiča: Všeobecne platí, že čím väčšia je celková plocha chladiča, tým účinnejšie býva jeho chladenie.
Začína sa objavovať aj technológia vapor chamber (odparovacia komora), ktorá funguje na rovnakom princípe odparovania ako tepelné trubice, ale dosahuje vyššiu účinnosť.
Výhody vzduchového chladenia
- Jednoduchosť: Vzduchové chladenie je jednoduché na inštaláciu a nevyžaduje špeciálne zručnosti. Väčšina vzduchových chladičov sa jednoducho montuje na procesor bez potreby dodatočných komponentov.
- Náklady: Zvyčajne je lacnejšie ako vodné chladenie, čo ho robí atraktívnym pre široké spektrum používateľov. Vzduchové chladenie je zvyčajne lacnejšie ako vodné chladenie, čo ho robí prístupnejším pre široké publikum.
- Údržba: Vzduchové chladenie vyžaduje menej údržby, ako sa nevyskytujú problémy s únikmi kvapaliny. Minimum poruchových miest.
- Spoľahlivosť: Vzduchový chladič jednoducho funguje. Roky a roky. Prakticky nemá ako zlyhať. Ventilátory sa občas rozbijú, ale to sa stáva aj pri AIO.
- Ekonomika času: Vzduch šetrí čas a nervy (minimálna údržba).
- Motor skôr dostaneš na prevádzkovú teplotu: Chladenie vzduchom má tú výhodu, že motor skôr dostaneš na prevádzkovú teplotu, ako vodníka, ale tá prevádzková teplota je o niečo vyššia ako u vodníka.
Nevýhody vzduchového chladenia
- Účinnosť: Pri vysokých zaťaženiach môže byť menej účinné pri chladení ako vodné chladenie. Obmedzená kapacita chladenia: Pri vysokých zaťaženiach môže vzduchové chladenie dosiahnuť svoje limity a nespĺňať požiadavky na chladenie.
- Hluk: Vyžaduje vyššie otáčky ventilátorov, čo môže viesť k väčšiemu hluku. Pri vysokých otáčkach môžu ventilátory vytvárať výrazný hluk, čo môže byť nepríjemné.
- Obmedzený priestor: V niektorých prípadoch sú vzduchové chladiče objemné a môžu obmedzovať priestor okolo komponentov. Vzduchové chladenie zaberá viac miesta na základnej doske, čo môže spôsobiť problémy s presahovaním až k slotom RAM a usporiadaniu káblov.
- Pozor na výšku chladiča a kolízie s RAM (výška modulov):
Vodné chladenie
Druhým typom procesorových chladičov sú vodné chladiče. Ako už názov napovedá, na chladenie sa používa destilovaná voda (s aditívami proti korózii či vodným riasam). Ich najväčšou výhodou oproti vzduchovým chladičom je väčšia termálna kapacita. Vodné chladenie je systém, ktorý využíva kvapalinu ako chladivo. Tento prístup je populárny medzi nadšencami a hráčmi, ktorí hľadajú maximálny výkon a tichší chod. Vodné chladenie je vo všeobecnosti efektívnejšie, pretože voda odvádza teplo lepšie ako vzduch.
Komponenty vodného chladenia
- Blok procesora: Je v priamom kontakte s procesorom a odvádza teplo.
- Radiátor: Slúži na ochladzovanie kvapaliny pomocou ventilátorov.
- Pumpa: Zabezpečuje cirkuláciu kvapaliny v systéme.
- Hadice: Spájajú jednotlivé komponenty a umožňujú prúdenie kvapaliny.
Všetky časti sú prepojené hadicami, cez ktoré prúdi voda.
Prečítajte si tiež: Poruchy čerpadiel umývačiek Candy
Typy vodného chladenia
- AIO (All-in-One): Ide o uzavretý systém, kde sú všetky komponenty (pumpa, radiátor, hadice) integrované do jedného celku. Tu sú všetky spomenuté časti zakomponované do jedného riešenia. Pumpa je súčasťou procesorového bloku a ten je napevno pripevnený pomocou hadíc k radiátoru. Toto riešenie teda nie je možné rozrobiť a predáva sa ako celok.
- Custom loop: Používateľ si zostavuje systém z jednotlivých komponentov podľa svojich predstáv. Tu sú všetky komponenty vodného obehu riešené zvlášť a používateľ si ich zostavuje podľa svojich predstáv.
Rozdelenie vodných chladičov podľa počtu ventilátorov
- S jedným ventilátorom: Určené do kompaktných počítačov, podobne ako nízkoprofilové vzduchové chladiče.
- S dvoma ventilátormi (240 mm alebo 280 mm): Dokážu ochladiť väčšinu procesorov na trhu.
- S tromi ventilátormi: Bez problémov ochladia akýkoľvek bežne dostupný procesor na trhu.
Treba ale pamätať na to, že ventilátory chladičov existujú v dvoch veľkostiach, a to 120 a 140 mm. Chladiče používajúce 140 mm ventilátory majú, samozrejme, väčšiu plochu než ich 120 mm ekvivalenty.
Výhody vodného chladenia
- Účinnosť: Vodné chladenie je efektívnejšie pri prenose tepla ako vzduchové chladenie, pretože voda má vyššiu tepelnú kapacitu. Vodné chladenie dokáže udržiavať nižšie teploty pri vysokých zaťaženiach, čo je ideálne pre výkonové komponenty.
- Hluk: Vzhľadom na nižšie otáčky ventilátorov môže byť vodné chladenie tichšie, čo je dôležité pre používateľov, ktorí preferujú tichý počítač. Mnohé vodné chladenia fungujú tichšie, čo poskytuje príjemnejšie prostredie. Vodný chladič obvykle ponúka vyšší chladiaci výkon, najmä pri použití veľkých radiátorov, a tiež rovnomernejšiu prevádzku ventilátorov vďaka tepelnej zotrvačnosti vody. Voda má väčšiu tepelnú kapacitu ako vzduch, takže dokáže lepšie vyrovnávať špičky zaťaženia.
- Estetika: Mnoho užívateľov preferuje vzhľad vodného chladenia, najmä s RGB osvetlením a prispôsobiteľnými komponentmi. S väčšou cenou vodného chladenia prichádza aj vizuálny bonus. Či už v podobe celkového vzhľadu, kedy AIO vyzerá viac moderne, tak aj to, že množstvo vodných blokov má dizajnové ozdoby v podobe skla s logom výrobcu, RGB, alebo dokonca aj displeja. AIO systémy pôsobia viac high-tech av presklenej skrini vyzerajú lepšie.
- Priestor: Vodné chladenie (na rozdiel od vzduchového chladenia) zaberá v oblasti základnej dosky oveľa menej miesta. Jediné, čo sa v oblasti základnej dosky nachádza, je pumpa s blokom umiestená na procesore. Aj napriek tomu, že AIO je celkovo väčšia ako vzduchové chladenie, tak na základnej doske zaberá miesto len vodný blok, ktorý je veľmi často malý a eliminuje sa tým problém, kedy vzduchového chladenia môže byť natoľko veľké, že zasahuje k RAM slotom.
- Regulovaná teplota: U vodníka sa o to postará termostat.
Nevýhody vodného chladenia
- Inštalácia: Inštalácia vodného chladenia môže byť zložitá a vyžaduje si viac času a technických zručností. Inštalácia vodného chladenia si vyžaduje viac času a odbornosti, najmä pri montáži radiátorov a čerpadiel.
- Náklady: Vodné chladenie je zvyčajne drahšie ako vzduchové chladenie, čo môže byť pre niektorých používateľov prekážkou. Vodné chladenie býva drahšie, čo môže byť pre niektorých užívateľov odradzujúce.
- Údržba: Vyžaduje pravidelnú údržbu a kontrolu, aby sa predišlo únikom alebo znečisteniu kvapaliny. Z dlhodobého hľadiska si vodný chladič vyžaduje viac servisnej pozornosti, pretože každých pár rokov musíte dopĺňať chladiacu kvapalinu. U custom loopov je údržba ešte náročnejšia.
- Riziko úniku: Existuje riziko úniku kvapaliny, čo môže viesť k poškodeniu komponentov.
- AIO: Ventilátory + pumpa → potenciál pre jemné bzučanie/vibrácie:
- AIO: Pumpa je mechanická súčiastka (opotrebovanie):
- AIO: Treba miesto pre radiátor (top/front + hrúbka s ventilátormi), hadice bez ostrých zalomení:
- AIO: Okrem prachu sledovať stav pumpy (RPM, zvuky), po 2 - 5 rokoch môže klesať výkon:
- AIO presúva teplo z okolia pätice, VRM sa spoľahne na airflow skrine:
Ventilátory
Či sa rozhodnete pre použitie vzduchového alebo vodného chladiča, pri oboch nájdete ventilátory. Prvými z nich sú vnútorné ložiská, vďaka ktorým sa ventilátor otáča. Druh ložísk použitých vo ventilátoroch určuje hneď dve dôležité vlastnosti - hlučnosť a spoľahlivosť ventilátora.
Typy ložísk ventilátorov
- Ball Bearing (guľôčkové ložiská): Pracujú na princípe kovových guličiek umiestnených medzi dvoma povrchmi. Sú lacné a spoľahlivé, s relatívne dobrou výdržou a hlučnosťou.
- Rifle bearing (klzné ložiská): Hriadeľ je vyrobený z materiálu s nízkym trením a umiestnený do ložiska, v ktorom sa otáča. Drážka na hriadeli distribuuje mazivo po dĺžke ložiska a znižuje trenie.
- Fluid Dynamic Bearing a Hydro-Dynamic Bearing: Pri otáčaní ložiska dochádza vplyvom tlaku k vytvoreniu tenkej vrstvy kvapaliny, vďaka ktorej nedochádza ku kontaktu hriadeľa s telom ložiska. Výhodou je nízke opotrebenie a tichá prevádzka.
Ako už vyplýva z článku, najpoužívanejšími veľkosťami sú 120 a 140 mm. Pri vodných sú to exkluzívne tieto dve veľkosti, pri vzduchových možno nájsť aj iné veľkosti. Najčastejšie je to veľkosť 92 mm, ktorú nájdete hlavne pri kompaktných chladičoch. Ďalším bodom je samotná konštrukcia ventilátora. Kategorizácia je však takmer nemožná, keďže každý výrobca ventilátorov využíva svoj vlastný dizajn, či už ide o počet lopatiek ventilátora, ich tvar alebo použitý materiál.
RGB a ARGB ventilátory
Pri ventilátoroch ide koniec-koncov aj o vzhľad. Ak preferujete varianty bez RGB, na trhu nájdete veľa modelov, ktoré splnia vaše požiadavky. Lacnejšie modely RGB dokážu typicky zobraziť iba jednu farbu alebo majú prednastavený určitý počet režimov. Drahšie ARGB ponúkajú plnú možnosť prispôsobenia vrátane synchronizácie s ostatnými RGB prvkami vášho počítača, ako sú grafické karty či rôzne LED pásiky. Pri RGB je treba dávať pozor na kompatibilitu. Rôzni výrobcovia používajú vlastný softvér pre nastavenie RGB a je možné, že niektoré značky spolu nebudú fungovať na 100 %.
Konektory pre ventilátory
Ventilátory a pumpy chladičov sa musia, samozrejme, napájať.
Prečítajte si tiež: Novinky v chladení
- CPU_FAN: Konektor slúžiaci na pripojenie ventilátorov, a to ako vzduchových, tak aj vodných chladičov. Práve tento konektor riadi rýchlosť ventilátorov pre reguláciu chladenia.
- 3pin a 4pin konektory (SYSFAN či CHAFAN): Slúžia pre ventilátory v skriniach. 3pin nastavuje rýchlosť otáčania pomocou napätia, 4pin pomocou PWM (pulzné šírkové modulácie) a ponúka tak precíznejšie ovládanie. Prednosť v dnešných časoch majú hlavne 4pin konektory, pri nákupe ventilátorov zohľadnite výbavu vybranej základnej dosky.
- AIO_Pump: Na doskách je možné často nájsť aj dedikovaný konektor pre pripojenie pumpy vodného chladenia.
Samostatnou témou je RGB. Okrem zapojenia ventilátorov do konektorov pre napájanie a reguláciu otáčok je treba ventilátory s RGB prvkami pripojiť do dedikovaných konektorov pre ovládanie RGB.
- 4pin RGB konektor: Starší konektor s napätím 12 V. Nevýhodou je, že nie je možné spravovať jednotlivé LED a nastaviť sa tak dá v daný moment vždy len jedna farba.
- 3pin ARGB konektor: Písmeno A znamená adresovateľný. Ide o 5 V konektor s nastaviteľnými jednotlivými LED.
RGB konektory ale nie sú úplne štandardom a lacnejšie základné dosky ich vôbec nemusia obsahovať. Problém môže nastať aj pri doskách, ktoré majú ARGB konektory. Do skríň sa totiž dá umiestiť mnoho ventilátorov a počet ARGB konektorov na doske často nemusí stačiť pre ich pokrytie.
Teplovodivé pasty
Poslednou dôležitou vecou, ktorú treba spomenúť sú teplovodivé pasty. Teplovodivé povrchy ako na procesore, tak aj na samotných chladičoch, sú vyrobené z kovu. Pri prvom pohľade sa môže zdať, že sú tieto povrchy úplne hladké, avšak v mikroskopickom meradle sú plné trhlín. Práve v týchto trhlinách vznikajú vzduchové bubliny, ktoré fungujú ako izolácia. A na to slúžia teplovodivé pasty. Dnes je to už štandard, že chladiče prichádzajú s teplovodivou pastou už v balení v podobe tubičky, pomocou ktorej musíte naniesť pastu na procesor. Alternatívou je situácia, keď je pasta vopred nanesená priamo na povrchu chladiča a stačí len nasadiť chladič na procesor. Teplovodivá pasta sa v priebehu rokov vysúša a odporúča sa ju pravidelne meniť. Bežne udávaný čas na výmenu je zhruba každých 3 až 5 rokov.
Použitie a výber chladenia
Vzduchové chladiče dokážu pokryť potreby väčšiny procesorov na trhu. To platí aj pre hráčov. Vodné chladiče sú vhodné hlavne pre high-end procesory ako Ryzen 9 v prípade AMD. Pri procesoroch Intel, ktoré z dôvodu architektúry využívajú väčší počet jadier, dochádza ku generovaniu väčšieho množstva tepla a ich TDP je teda vyššie. Série 7 a 9 sú preto dobrými kandidátmi pre vodné chladenie.
Ďalšie dôležité faktory pri výbere chladenia
- Kompatibilita: Vždy si overte kompatibilitu chladiča s päticou vášho procesora (napr. Intel LGA1700, AMD AM5).
- Rozmery: Skontrolujte výšku chladiča v jeho špecifikáciách a porovnajte ju s maximálnou povolenou výškou pre chladiče v špecifikáciách vašej PC skrine.
- Dynamické limity príkonu (PL1/PL2, PPT): Dnešné procesory majú dynamické limity príkonu (PL1/PL2, PPT), v krátkych špičkách prudko menia odoberaný výkon a teploty. Preto už nestačí pozerať iba na “TDP”.
- Teplota vs. dlhodobá životnosť: Každý stupeň navyše mierne skracuje životnosť, ale moderné CPU sú navrhnuté na vysoké teploty.
- Monitorujte RPM pumpy, neprirodzené zvuky a teploty v idle vs. load:
Čo si vybrať?
Ak staviate počítač prvýkrát, chcete spoľahlivosť a nechcete sa trápiť, bežte do vzduchu. Kvalitný vzduchový chladič vám vydrží roky a bude chladiť skvele. Ak máte malú skriňu, vysoké RAMky alebo chcete pekný vzhľad, AIO je dobrá voľba. Len počítajte s vyššou cenou a možnými komplikáciami. Custom vodník je pre fanatikov a ľudí, ktorí chcú absolútny výkon a sú ochotní za to zaplatiť aj časom na údržbu.