خافضات الحرارة - كل ما تحتاج إلى معرفته (دليل كامل)

نجد في السوق معالجات وبطاقات رسومات قوية بشكل متزايد ، مما يتطلب خافضات حرارة تناسبية في الأداء. إذا لم يكن لاستخدامها ، فلن تعمل أجهزة الكمبيوتر على هذا النحو ، على الأقل أجهزة الكمبيوتر المكتبية أو المحمولة لأن مكوناتها الرئيسية ستحترق دون علاج.

سنحاول في هذه المقالة التعرف على خافضات حرارة الكمبيوتر العميقة وعناصرها وأساسيات التشغيل والأنواع الموجودة. إذا كنت تفكر في شراء أحد هذه الأشياء ، فلا تفوت هذا العنصر ، لذا فلنبدأ!

فهرس المحتويات

ما هو غرفة التبريد

غرفة التبريد هي العنصر المسؤول عن تبديد أو إزالة الحرارة الناتجة عن مكون إلكتروني بسبب الاستخدام. هناك العديد من أنواع خافضات الحرارة ، مثل الهواء ، والتبريد السائل ، أو حتى الحمل المباشر المباشر في المكونات المغمورة في سائل غير موصل. لكن تلك التي سنغطيها هنا هي مبردات الهواء ، والأكثر شيوعًا للتوصيل والأخرى المستخدمة من قبل معظم المستخدمين.

في الواقع ، في جهاز الكمبيوتر لا نجد فقط غرفة تبريد ، قد نعتقد أن غرفة التبريد ليست سوى الكتلة الموجودة أعلى وحدة المعالجة المركزية أو على بطاقة الرسومات ، ولكن لا شيء بعيدًا عن الواقع. المكونات الأخرى مثل شرائح اللوحة الأم أو VRM من نفس النوع تحتاج أيضًا إلى خافض حرارة.

على وجه التحديد ، اكتسب هذا العنصر الأخير أهمية كبيرة في الآونة الأخيرة. إن VRM هو نظام إمداد الطاقة للمعالج ، وعلى هذا النحو يحتاج إلى إرسال كمية كبيرة من التيار حتى يعمل ، نتحدث عن 90-200 أمبير (A) عند حوالي 1.2-15 فولت. MOSFETS هي ترانزستورات تنظم التيار الذي يتم إرساله إلى وحدة المعالجة المركزية والذاكرة ، بحيث تصبح ساخنة جدًا. نجد أيضًا خافضات حرارة في مصدر الطاقة لنفس السبب ، وبشكل عام في أي شريحة تعمل على تردد عالٍ.

كيف يعمل حقًا: الأساس البدني لمبددات الحرارة

يبدأ كل شيء بالطريقة التي يولد بها المكون الإلكتروني الحرارة ، والتي تسمى تأثير الجول. إنها ظاهرة تحدث عندما تتحرك الإلكترونات في موصل. ونتيجة لذلك ، ستحدث زيادة في درجة الحرارة بسبب الطاقة الحركية والاصطدامات بينهما. كلما زادت كثافة الطاقة ، زاد تدفق الإلكترونات في الموصل ، وبالتالي ، سيتم إطلاق المزيد من الحرارة. هذا قابل للامتداد لرقائق السيليكون ، حيث يتكثف عدد كبير من الإلكترونات في شكل نبضات كهربائية.

يمكننا أن نرى هذه الظاهرة بشكل مثالي في هذا الالتقاط الحراري. عندما يستهلك الكمبيوتر كمية كبيرة من الطاقة ، حتى الموصلات تزيد في درجة الحرارة.

ومع ذلك ، فإن المبدد الحراري ليس أكثر من كتلة معدنية تتكون من مئات الزعانف التي تكون على اتصال مباشر مع الشريحة من خلال معجون حراري. وبهذه الطريقة ، تنتقل الحرارة الناتجة عن الشريحة إلى غرفة التبريد ومنها إلى البيئة. بشكل عام ، يتم وضع مروحة أو مروحتين فوق غرفة التبريد للمساعدة على إزالة الحرارة من المعدن. في الجوهر ، تتدخل آليتان لتبادل الحرارة:

• التوصيل: هي الظاهرة التي يمر بها جسم صلب أكثر سخونة حرارته إلى برودة أكثر ملامسة له. يحدث ذلك بدقة بين IHS لوحدة المعالجة المركزية والمبرد. ثم سنرى أن هناك بعض المقاومة الحرارية بينهما. الحمل الحراري: الحمل الحراري هو ظاهرة أخرى لانتقال الحرارة تحدث فقط في السوائل أو الماء أو الهواء أو البخار. في هذه الحالة ، يصل الهواء إلى زعانف غرفة التبريد ، ويفضل أن يكون بسرعة عالية بحيث يكون قادرًا على أخذ المزيد من الحرارة من الزعانف الساخنة ل غرفة التبريد.

المقدار لمعرفة ما إذا كان غرفة التبريد جيدة

بالنظر إلى العملية من الناحية الفنية ، سيتعين علينا معرفة المقدار الرئيسي الذي ينطوي عليه المبرد الجيد. على الرغم من حقيقة أن العديد منهم لا ينعكس في المواصفات ، إلا أنها الأكثر إثارة للاهتمام هي الأكثر إثارة للاهتمام.

• TDP: لا شك أن TDP هي أهم معلمة لمبرد غرفة التبريد ، لأنها تمثيلية للغاية. نسمي TDP (طاقة التصميم الحراري) مقدار الحرارة التي يُتوقع أن يولدها مكون إلكتروني عندما يكون عند أقصى حمولة له. تظهر هذه المعلمة على المعالجات وخافضات الحرارة ولا علاقة لها باستهلاك الطاقة للمكون الإلكتروني نفسه. لذلك تم إعداد المعالج لدعم الحد الأقصى من TDP ، لذلك يجب أن يحتوي غرفة التبريد على نفس أو أكثر لكي تعمل وحدة المعالجة المركزية بأمان. وحدة المعالجة المركزية TDP <غرفة تبريد TDP ، دائمًا. الموصلية والمقاومة: الموصلية هي القدرة على نقل الحرارة التي يمتلكها الجسم أو المادة. والمقاومة ، لأن العكس هو العكس ، المقاومة التي يقدمها لتوصيل الحرارة. يتم قياس الموصلية بوحدة W / mK (وات لكل متر كلفن) وكلما كان ذلك أفضل. المقاومة الحرارية: المقاومة الحرارية هي الظاهرة التي تعارض مرور الحرارة من عنصر إلى آخر. إنها مثل المقاومة الكهربائية ، وكلما كانت أكبر ، كلما كان من الصعب تمرير الحرارة. في نظام التبريد ، تتدخل العديد من المقاومات الحرارية ، على سبيل المثال ، اتصال وحدة المعالجة المركزية وخافض الحرارة ، الاتصال بين التغليف والنوى ، إلخ. لذلك ، يتعلق الأمر بوضع العناصر ذات الموصلية العالية ، لتجنب هذه المقاومة. سطح التلامس: سطح التلامس ليس شيئًا موضحًا في المواصفات ، حيث إنه جزء من تصميم غرفة التبريد. إذا كنا سنواجه صفيحة مع Noctua D15 ، أي واحدة ستقول أن لديها سطح اتصال أكثر؟ حسنا الحوض دون شك. تقيس هذه المعلمة المساحة الإجمالية التي سيتم الاستحمام بها عن طريق الهواء. كلما زاد عدد الزعانف ، زاد حجم التبادل ، نظرًا لأنهم جميعًا لديهم وجهان ، واحدًا تلو الآخر مضروبًا في مئات منهم. تدفق الهواء والضغط: هذه المعلمات تتعلق بالمراوح. تدفق الهواء هو مقدار الهواء الذي تحركه المروحة ، ويتم قياسه في CFM ، في حين أن الضغط الساكن هو القوة التي يضرب بها الهواء الزعانف ، ويقاس بـ mmH2O. في غرفة التبريد نريد أقصى ضغط ممكن مع تدفق مرتفع.

مكونات وأجزاء بالوعة الحرارة

بعد رؤية المعلمات التي ينطوي عليها تشغيل غرفة التبريد بالكمبيوتر ، ليس من فكرة معرفة العناصر التي تشكل جزءًا منه. أو بالأحرى ، كيف يتم بناء غرفة تبريد جديرة بالاهتمام. بالإضافة إلى ذلك ، سنرى العناصر التي تتدخل مباشرة بعد النواة DIE أو المعالج.

IHS

إن IHS ، أو مفرشة الحرارة المتكاملة ، هي تغليف وحدة المعالجة المركزية. هنا يبدأ كل شيء ، لأنه العنصر الأول الذي يتلامس مع نوى المعالج ، والذي يولد بالفعل حرارة المكون الإلكتروني. هذه الحزمة مصنوعة من النحاس ، ويتم لحام أقوى المعالجات مباشرة إلى DIE للقضاء على المقاومة الحرارية إلى الحد الأدنى.

هذا يضمن أن كل الحرارة الممكنة تنتقل في أفضل الظروف إلى عناصر التبديد الأخرى. هناك رقائق لا تحتوي على هذا التغليف ، مثل وحدات معالجة الرسومات ، حيث يعمل المبدد الحراري على الاتصال المباشر مع DIE من النوى بمساعدة المعجون الحراري ، لذلك يكون النقل أكثر كفاءة. تسمى عملية إزالة IHS ووضع غرفة التبريد على اتصال مباشر مع DIE Delidding. باستخدام معجون حراري قائم على معدن سائل ، يمكنك تحسين درجات الحرارة بما يصل إلى 20 درجة مئوية أو أكثر.

معجون حراري

العنصر ذو أعلى مقاومة حرارية في مجموعة غرفة التبريد. من المهم جدًا أن يكون لديك ممر حراري جيد جدًا في الرقائق القوية ، لأن الموصلية ستكون أعلى. وظيفة المعجون الحراري هي تحسين أكبر قدر ممكن من الاتصال بين IHS أو DIE والكتلة الباردة للمبرد.

على الرغم من أنه يبدو لنا أن الكتلة مصقولة بشكل جيد للغاية ، إلا أن الاتصال المجهري ليس مثاليًا لأنها صلبة ، لذلك هناك حاجة إلى عنصر يربطها فعليًا حتى يكون للتوصيل الحراري تأثير.

لدينا في السوق ثلاثة أنواع من العجينة الحرارية ، وهي من النوع الخزفي ، الأبيض بشكل عام ، والنوع المعدني ، وغالبًا ما يكون رماديًا أو فضيًا أو المعدن السائل الذي يبدو جيدًا ، معدن سائل. المعدن هو الأكثر شيوعًا ، مع نسبة أداء / سعر جيدة جدًا وتصل إلى موصلية تصل إلى 13 واط / م ك. عادة ما تستخدم تلك المعدن السائل في Delidding ، ولها موصلات تصل إلى 80 واط / م ك.

كتلة باردة

الكتلة الباردة هي قاعدة غرفة التبريد ، التي تتصل بالمعالج أو الشريحة الإلكترونية. عادة ما تكون أكبر من IHS نفسها ، لضمان أقصى استقبال للحرارة ونقلها.

يحتوي المبرد الجيد دائمًا على قاعدة مصنوعة من النحاس. يحتوي هذا المعدن على موصلية تتراوح بين 372 و 385 واط / م ك ، يتم تجاوزها فقط بالفضة والمعادن الأخرى الأكثر تكلفة. لاحظ الفرق بين هذه القيمة والقيمة التي يوفرها المعجون الحراري.

أنابيب حرارية

نحن نفترض أننا نقوم بتقييم غرفة التبريد ذات الأداء الجيد ، ولها دائمًا أنابيب حرارية أو أنابيب حرارية. مثل الكتلة الباردة ، فهي مصنوعة من النحاس أو النحاس المطلي بالنيكل.

وظيفتها بسيطة جدًا ولكنها مهمة جدًا ، لنقل كل الحرارة من الكتلة الباردة وحملها إلى الأبراج الزعنفة فوقها. في بعض الأحيان يتم ذلك بطريقة بصرية للغاية مع أنابيب الحرارة التي تفصل الكتلة عن الأبراج ، ويتم دمج البعض الآخر في المجموعة ، كما هو الحال مع Wrait Prism من AMD.

برج أو كتلة ذات زعانف

بعد العنصرين السابقين لدينا المبرد نفسه. وهو عبارة عن عنصر برجي مستطيل أو مربع مزود بعدد لا يصدق من الزعانف المتصلة ببعضها بواسطة أنابيب حرارية أو زعانف أخرى. وهي دائمًا ما تكون مصنوعة من الألمنيوم ، وهي أخف معدنًا من النحاس وبموصلية 237 واط / م ك. تتوسع الحرارة في كل منها ، لنقلها عن طريق الحمل الحراري إلى الهواء الملامس لسطحها.

مروحة

نعتقد أنه جزء من غرفة التبريد للقيام بالمهمة المهمة في إنشاء تدفق هواء عالي السرعة بحيث يتم دفع الحمل الحراري بدلاً من كونه طبيعيًا ويزيل المزيد من الحرارة من المعدن.

عادةً ما تحتوي خافضات الحرارة الحالية على كل مروحة أو مروحتين تقريبًا ، على الرغم من أنه ليس بالضرورة أن يكون لها حجم قياسي كما يحدث في تلك التي تباع بشكل منفصل للهيكل.

أنواع خافضات الحرارة

لدينا أيضًا أنواع مختلفة من خافضات الحرارة في السوق. يتم توجيه كل واحد منهم إلى وظيفة مختلفة ، إذا كان بإمكاننا أيضًا تصنيفها بطرق مختلفة.

خافضات حرارة سلبية

المبرد السلبي هو الذي لا يحتوي على عنصر كهربائي يعمل عليه لمساعدته على إزالة الحرارة ، على سبيل المثال مروحة. لا يتم استخدام خافضات الحرارة هذه عادةً للمعالجات ، على الرغم من أنها مخصصة للرقائق أو VRM. إنها ببساطة كتل من الألومنيوم أو الزعانف التي تطرد الحرارة عن طريق الحمل الحراري الطبيعي.

خافضات حرارة نشطة

على عكس الآخرين ، تحتوي خافضات الحرارة هذه على عنصر مسؤول عن زيادة التبادل الحراري مع البيئة. تحتوي المراوح المثبتة عليها على PWM أو تحكم تيار تناظري لدورات مختلفة في الدقيقة اعتمادًا على درجة حرارة المعالج. ولهذا السبب بالتحديد ، هم خافضات حرارة نشطة.

غرفة التبريد البرجية

إذا نظرنا إلى تصميمه ، لدينا أيضًا عدة أنواع ، أحدها هو غرفة التبريد البرجية. يعتمد هذا التكوين على كتلة باردة مزودة ببرج زعانف كبير لا يرتبط بالضرورة به مباشرةً ، ولكن بواسطة أنابيب حرارية. يمكننا العثور على خافضات حرارة برج واحد ، وبرجين ، وحتى أربعة بتصميم فخم. يبلغ قياسها عادة حوالي 120 مم وارتفاعها 170 مم ، مصممة بأكثر من 1500 جرام.

ومن مميزات ذلك أن المراوح توضع عموديًا فيما يتعلق بمستوى اللوحة الأم. هذا لا يلغي حقيقة وجود نماذج معهم أفقيًا.

خافضات حرارة منخفضة

على عكس سابقاتها ذات الارتفاع الكبير ، فإن هذه الرهان مع تكوينات منخفضة للغاية للهيكل الضيق أو المساحات المخفضة. يمكن اعتبار أن لديهم برجًا ، على الرغم من أنه أفقي. حتى أن لديهم مراوح تقع بين هذا البرج والكتلة الباردة.

على عكس المراوح السابقة ، يتم دائمًا وضع المراوح أفقيًا وموازيًا لمستوى لوحة القاعدة ، مما يطرد الهواء رأسيًا أو محوريًا.

خافضات حرارة منفاخ

تستخدم مبردات المنفاخ لبطاقات الجرافيكس والمكونات الأخرى في شكل بطاقات توسعة. حاليًا نجد أيضًا تكوينات مماثلة لشرائح عالية الطاقة مثل AMD X570. نجدها أيضًا في HTPC أو NAS ، والتي نظرًا لصغر مساحتها فهي الأكثر فعالية.

وتتميز بوجود مروحة طرد مركزي تمتص الهواء وتطرده على كتلة زعانف موازية للزعانف. وهي بشكل عام جرعة أسوأ من خافضات الحرارة السابقة.

خافضات حرارة المخزون

إنه ليس تصميمًا على هذا النحو ، لكنهم خافضات الحرارة التي تضمها الشركة المصنعة للمعالج في حزمة الشراء الخاصة به. هناك بعض من نوعية جيدة جدا مثل AMD ، والبعض الآخر سيئة للغاية مثل تلك من Intel.

تبريد سائل

تتكون هذه الأنظمة من دائرة مغلقة من الماء المقطر أو أي سائل آخر يمكن استخدامه. يبقى هذا السائل في حركة مستمرة بفضل المضخة أو الخزان المزود بمضخة بحيث يمر عبر الكتل المختلفة المثبتة على الأجهزة المراد تبريدها. في المقابل ، يمر السائل الساخن من خلال ما هو في الأساس بالوعة حرارية على شكل الرادياتير ، تقريبًا أو أكبر ، مزودة بمرواح. بهذه الطريقة ، يبرد السائل مرة أخرى ، ويكرر الدورة إلى أجل غير مسمى أثناء تشغيل معداتنا.

غرفة تبريد الكمبيوتر المحمول

في فئة خاصة ، يمكننا وضع المبرد الحراري لأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وهي أنظمة تستحق المشاهدة لأن بعضها يعمل حقًا.

تعتبر خافضات الحرارة هذه خاصة جدًا ، لأنها تحقق أقصى استفادة من ظاهرة التوصيل. بفضل الكتل الباردة المثبتة على وحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية التي تخرج منها أنابيب حرارية نحاسية سميكة طويلة ، مما يجلب الحرارة إلى منطقة التبديد. تتكون هذه المنطقة من مروحة أو اثنتين أو ما يصل إلى أربعة مراوح طرد مركزي تنفث الحرارة بين الكتل الصغيرة ذات الزعانف.

ما يجب مراعاته من أجل تجميعه

تركيب غرفة تبريد الكمبيوتر ليس معقدًا للغاية ، ولا توجد العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند تركيب واحد ، لغرض وحيد وهو التوافق والقياسات.

نشير إلى التوافق مع النظام الأساسي الذي لدينا على جهاز الكمبيوتر الخاص بنا. كل مصنع لديه مقابس خاصة به حيث يتم تثبيت المعالجات ، وبالتالي فإن المقابض والحجم ليسا متشابهين. على سبيل المثال ، تمتلك Intel حاليًا اثنتين: LGA 2066 لنطاقات محطات العمل X و XE ، و LGA 1151 لأجهزة Intel Core ix المكتبية. من ناحية أخرى ، تحتوي AMD أيضًا على اثنتين ، AM4 لـ Ryzen ، و TR4 لـ Threadripper ، على الرغم من أن هذه دائمًا ما تذهب مع التبريد السائل. على أي حال ، تأتي خافضات الحرارة المتاحة غير المتوفرة دائمًا مع أنظمة تركيب متوافقة مع جميع المقابس.

فيما يتعلق بالتدابير ، هناك اثنان يجب أن نأخذهما بعين الاعتبار. من ناحية ، ارتفاع غرفة التبريد ، والتي يجب أن نقارنها بالارتفاع المسموح به مع هيكلنا ، والذهاب إلى مواصفاته. من ناحية أخرى ، العرض والمساحة المتوفرة لذاكرة RAM. تستهلك خافضات الحرارة الكبيرة الكثير لدرجة أنها تحصل على رأس ذاكرة الوصول العشوائي ، لذلك يجب أن نعرف ملف التعريف الذي يدعمونه.

العنصر الثالث المهم هو معرفة ما إذا كان غرفة التبريد تأتي مع حقنة معجون حراري أو مثبتة مسبقًا في الكتلة. يحضره معظمهم ، ولكن ليس من الضروري التأكد في حال اضطررنا لشرائه بشكل منفصل.

مزايا وعيوب غرفة التبريد

كما فعلنا في المقالة حول التبريد السائل ، سنرى هنا أيضًا مزايا وعيوب استخدام خافضات الحرارة.

المزايا

• توافق عالي للكمبيوتر مقاسات لكل ذوق تقريبًا رخيصة وفعالة حتى للمعالجات القوية عدد قليل من الكابلات والتثبيت السهل أكثر موثوقية من التبريد السائل ، لا يوجد سائل أو مضخات يمكن أن تفشل في الصيانة البسيطة ، فقط قم بتنظيف الغبار

المساوئ

• بالنسبة للمعالجات التي تحتوي على أكثر من 8 نوى ، يمكن أن تأتي بشكل صحيح فهي تشغل مساحة كبيرة وهي قيود ثقيلة لارتفاع الهيكل وارتفاع ذاكرة الوصول العشوائي الجمالي غير المكرر للغاية

خاتمة ودليل لأفضل خافضات الحرارة للكمبيوتر الشخصي

ننتهي من هذه المقالة التي نناقش فيها بتعمق قضية خافضات الحرارة. قبل كل شيء ، ركزنا على عملها وأساسيات البناء والمكونات ، لأنها واحدة من الموضوعات الأقل معالجة بشكل عام.

يمكن أن يوفر غرفة التبريد الجيدة بشكل مثالي الحاجة إلى التبريد السائل ، نظرًا لوجود تكوينات وحشية في السوق مثل Noctua NH-D15s أو Gamer Storm Assassin أو Scythe Ninja 5 و Cooler Master Wraith Ripper. الآن نترك لكم مع دليلنا.

دليل لأفضل خافضات الحرارة والمراوح والتبريد السائل لأجهزة الكمبيوتر الشخصية

ما هو المبرد الذي لديك على جهاز الكمبيوتر الخاص بك؟ هل تفضل مبردات الهواء أم التبريد السائل؟