همه چیز درباره انواع خنک‌کننده‌های مایع کامپیوترهای شخصی
اگر یک لپ‌تاپ یا کامپیوتر شخصی دارید و در هنگام کار کردن دستگاهتان و در سکوت گوش‌هایتان را تیز کنید، مطمئنا صدای فن‌ها را خواهید شنید. اگر هم کامپیوترتان دارای یک کارت گرافیک به‌روز و گران‌قیمت باشد که دارای چند فن است و این صدا بیشتر خواهد بود. در بسیاری از کامپیوترها، فن‌ها می‌توانند به‌خوبی از پس خنک نگه داشتن قطعات موجود درون کیس بر بیایند. اما برای کسانی که از قطعات پیشرفته و گران استفاده می‌کنند و کارشان سنگین است، خنک‌کنندگی قطعات یکی از کارهای بسیار ضروری و مهم است که نه‌تنها باعث جلوگیری از صدمه به قطعات می‌شود، بلکه در عملکرد کلی کامپیوتر هم تاثیر بسزایی خواهد داشت.
اگر یک لپ‌تاپ یا کامپیوتر شخصی دارید و در هنگام کار کردن دستگاهتان و در سکوت گوش‌هایتان را تیز کنید، مطمئنا صدای فن‌ها را خواهید شنید. اگر هم کامپیوترتان دارای یک کارت گرافیک به‌روز و گران‌قیمت باشد که دارای چند فن است و این صدا بیشتر خواهد بود. در بسیاری از کامپیوترها، فن‌ها می‌توانند به‌خوبی از پس خنک نگه داشتن قطعات موجود درون کیس بر بیایند. اما برای کسانی که از قطعات پیشرفته و گران استفاده می‌کنند و کارشان سنگین است، خنک‌کنندگی قطعات یکی از کارهای بسیار ضروری و مهم است که نه‌تنها باعث جلوگیری از صدمه به قطعات می‌شود، بلکه در عملکرد کلی کامپیوتر هم تاثیر بسزایی خواهد داشت. قطعا استفاده از چند فن ساده نمی‌تواند در کارهای سنگین به کمک قطعات بیاید و آنها را کاملا خنک کند. اینجاست که خنک‌کننده‌های مایع یا به‌اصطلاح واترکولرها وارد عمل می‌شوند.
عملکرد واترکولرها شباهت زیادی به سیستم خنک‌کننده خودروها دارد. هر دو از یک قانون پایه‌ای و ساده ترمودینامیک بهره می‌برند. به این ترتیب که گرما همیشه از جسم گرم‌تر به جسم سردتر جریان می‌یابد. هرچه جسم سردتر گرما دریافت می‌کند و گرم می‌شود، به همان شکل هم جسم گرم‌تر گرما از دست می‌دهد و خنک‌تر می‌شود. برای آزمایش این قانون ساده می‌توانید کف دست خود را برای چند ثانیه روی یک نقطه سرد قرار دهید. وقتی دست خود را بردارید، مشاهده می‌کنید که علاوه بر اینکه آن نقطه گرم‌تر شده است، دست شما هم خنک‌تر از قبل شده است.سیستم خنک‌کننده خودرو، آب خنکی را که معمولا با ضدیخ مخلوط شده است درون موتور به حرکت در می‌آورد و طبق قانون گفته‌شده، آب گرم‌تر می‌شود و قطعات موتور سردتر. سپس این آب از موتور به سمت رادیاتور یا همان سردکن که از چند لوله و پره تشکیل شده و سطح بیرونی آن وسیع است جریان می‌یابد.
در این مرحله گرما از آب به رادیاتور انتقال پیدا می‌کند و آب خنک‌تر می‌شود و رادیاتور گرم‌تر. مرحله بعدی مربوط به رادیاتور است که باید گرمای جذب شده را به‌وسیله فن‌ها به بیرون هدایت کند تا بتواند در چرخه بعدی، گرمای آب را دریافت کند. این چرخه ادامه پیدا می‌کند تا سیستم خنک‌کنندگی تحقق یابد.گرمایی که در موتور خودرو تولید می‌شود، محصول جانبی سوختن بنزین، گاز طبیعی فشرده و یا گازوئیل و دیگر سوخت‌هاست. در کامپیوترها اما گرمای تولید شده، از حرکت الکترون‌ها در مدارها تولید می‌شود. همان‌طور که می‌دانید کامپیوترها از ریزتراشه‌های زیادی تشکیل شده‌اند که خود همین ریزتراشه‌ها شامل میلیاردها ترانزیستور الکتریکی اند که در واقع سوئیچ‌های الکتریکی هستند که یا خاموشند یا روشن. این تغییر حالت بین روشن و خاموش، با حرکت الکترون‌ها در ریزتراشه‌ها اتفاق می‌افتد و متعاقبا هرچه تعداد این ترانزیستورها بیشتر و سرعت سوئیچ آنها سریع‌تر باشد، پردازنده گرم‌تر می‌شود. در نهایت می‌دانید که گرمای زیاد قاتل قطعات الکترونیکی است و به احتمال زیاد قطعه داغ شده از کار می‌افتد.
گرمابرها در برابر خنک‌کننده‌های مایع
همان‌طور که گفتیم، در اکثر کامپیوترها از هیت‌سینک و فن برای کنترل گرما استفاده می‌شود. گرمابرها یا هیت‌سینک‌ها اساسا قطعاتی ساخته‌شده از فلز هستند که سطح تماس‌شان با هوا زیاد است. پردازنده هیت سینک را گرم می‌کند؛ هیت‌سینک گرما را به هوا منتقل می‌کند و در نهایت فن هوای گرم را از نزدیکی پردازنده و هیت‌سینک دور می‌کند. این سیستم در اکثر موارد پاسخگوی نیازها است؛ اما در مواقعی قطعات الکترونیکی گرمایی تولید می‌کنند که بسیار بیشتر از توان خنک‌کنندگی هیت‌سینک و فن‌ها است. سی‌پی‌یوهای قدرتمند امروزی که اورکلاک هم می‌شوند مثالی از این قطعات هستند که می‌توانند به راحتی این سیستم خنک‌کنندگی را به زانو در بیاورند. اینجاست که واترکولرها وارد عمل می‌شوند. لازم است بدانید که رسانندگی گرمایی آب بیشتر از هواست و می‌تواند گرما را سریع‌تر انتقال دهد. ظرفیت گرمایی ویژه آب هم بالاتر است، یعنی به ازای افزایش دمای یک درجه‌ای برای جرم مشخص، گرمای بیشتری را دریافت می‌کند و به زبان ساده‌تر، دیرتر گرم می‌شود.
استفاده از آب به دلیل رسانندگی و ظرفیت گرمایی بیشتر می‌تواند دو دلیل داشته باشد؛ قطعات الکترونیکی کامپیوتر گرمایی بیشتر از مقداری را که هوای اطرافشان بتواند جذب کند تولید می‌کنند یا اینکه فن‌هایی که باید مقدار هوای کافی را برای خنک‌کنندگی جریان دهند پرسر و صدا هستند یا الکتریسیته زیادی مصرف می‌کنند. در واقع جایگزینی سیستم خنک‌کنندگی مایع با سیستم هیت‌سینک و فن به یکی از این دو دلیل انجام می‌شود؛ قطعات الکترونیکی به خنک‌کنندگی بیشتر از حد معمول فن‌ها احتیاج دارند، یا می‌خواهید سیستم‌تان کم‌صداتر باشد.
قطعات سیستم‌های خنک‌کننده: به این ترتیب واترکولرها از لحاظ مکانیزم و عملکرد شباهت زیادی به خنک‌کننده‌های خودرو دارند. قطعات واترکولرها عبارتند از: یک پمپ که مایع خنک‌کننده را به جریان در می‌آورد، یک رادیاتور که گرما را به هوا منتقل می‌کند، یک فن که هوای گرم را از رادیاتور دور می‌کند، یک منبع که مایع خنک‌کننده در آن قرار دارد و می‌توان به ذخیره آن افزود و در نهایت لوله‌هایی که قسمت‌های مختلف را به هم متصل می‌کنند.
خیلی از قطعات الکترونیکی در برابر تماس مستقیم با مایعات دوامی ندارند و می‌سوزند. بنابراین به‌جای اینکه مانند خودروها، مایع مستقیما به داخل موتور برود، در سیستم‌های خنک‌کننده کامپیوتری که از مایع استفاده می‌شود، قطعه‌ای به نام Water Block به‌کار گرفته می‌شود و معادل هیت‌سینک است. واتربلاک از فلزاتی مانند مس و آلومینیم که جاذب خوب گرما هستند ساخته می‌شود و در آن شبکه‌هایی برای جریان یافتن مایعات وجود دارد. سطح زیرین صیقلی و صاف آن روی پردازنده قرار می‌گیرد که البته بین آنها از خمیر حرارتی هم استفاده می‌شود. کار خمیر حرارتی که معمولا از سیلیکون تشکیل می‌شود این است که انتقال گرما بین پردازنده و واتربلاک را به‌طرز محسوسی تقویت می‌کند. گرمای پردازنده به فلز واتربلاک منتقل می‌شود و سپس مایعی که در درون آن جریان دارد، این گرما را جذب و از آن خارج می‌کند.اغلب واتربلاک‌هایی که مخصوصCPUها هستند از استاندارد خاصی پیروی می‌کنند و می‌توان از آنها در اکثر موارد استفاده کرد. درباره پردازنده‌های گرافیکی اما این مورد صادق نیست و هر واتربلاکی را نمی‌توان برای آنها به کار برد. قطعات دیگری به جز CPU و GPU هم وجود دارند که نیازمند سیستم‌های خنک‌کننده هستند که از میان آنها می‌توان به Northbridge یا پل شمالی اشاره کرد که وظیفه‌اش اتصال سی‌پی‌یو به حافظه رم است. اتصال واتربلاک به مدارهای چاپی مانند کارت‌گرافیک و مادربرد هم به‌وسیله پیچ و واشر صورت می‌پذیرد.
پمپ و رادیاتور مورد استفاده در سیستم‌های خنک‌کننده مایع: پمپ مورد استفاده معمولا از نوع پمپ گریز از مرکز است که می‌توان نمونه آن را در خودروها هم یافت. برخی پمپ‌ها هم قابل نفوذ در مایعات هستند و می‌توان مستقیما آنها را درون منبع مایع خنک‌کننده قرار داد. برای استفاده از این نوع پمپ‌ها باید دقت داشت که گرمای تولیدی پمپ قابل توجه نباشد تا مایع درون منبع زیاد گرم نشود. در واقع پمپ یکی از مهم‌ترین قطعات بهکاررفته است که شدت جاری شدن مایع را تحت کنترل دارد. شدت جریان مایع تاثیر بسزایی در خنک‌کنندگی دارد. مثلا اگر سرعت حرکت مایع در درون لوله‌ها خیلی زیاد باشد، فرصت زیادی برای جذب گرما ندارد و اگر خیلی کند جریان یابد هم گرمای زیادی در اطراف قطعات حساس تجمع پیدا می‌کند که خوب نیست. پمپ بهکاررفته همچنین باید قدرت زیادی داشته باشد تا بتواند از پایین‌ترین نقطه مایع را با قدرت مناسبی به بالا بفرستد. این مورد به فشار عمودی هم معروف است که تاثیر آن بیشتر در سرورهایی که ارتفاع زیادی دارند حس می‌شود.رادیاتوری هم که برای سیستم‌های خنک‌کننده مایع استفاده می‌شود می‌تواند از انواع مختلفی باشد. نمونه‌ای از آن، هیتری است که در خودرو استفاده می‌شود و در زمستان وظیفه تامین گرما برای بخاری‌های خودرو را دارد که البته استفاده آن نسبت به رادیاتورهای مخصوص سیستم خنک‌کننده مایع خیلی کم است.
منبع و لوله‌های مورد استفاده در واترکولرها: کمتر سیستمی است که برای کمک به خروج سریع‌تر گرما از رادیاتور، از فن استفاده کند. مشابه همین حالت کمتر سیستمی وجود دارد که یک منبع جدا برای مایع خنک‌کننده داشته باشد. یکی از چالش‌های موجود در واترکولینگ، استفاده از لوله‌های مناسبی است که انعطاف لازم را داشته باشند؛ چون در اکثر مواقع، دیگر اجزا در زاویه‌های بدی نسبت به هم قرار می‌گیرند که اتصال آنها به هم کار سختی است. هرگونه پیچ خوردگی و خم شدن آن هم می‌تواند باعث اختلال در سیستم شود. در حالت کلی و در یک سیستم خنک‌کننده ساده، لوله‌هایی از پمپ به واتربلاک متصل هستند. لوله‌هایی دیگر هم از خروجی واتربلاک به رادیاتور و سپس از رادیاتور به منبع می‌روند، منبعی که معمولا در جایگاه سی‌دی‌رام قرار می‌گیرد. آخرین لوله هم منبع را به پمپ متصل می‌کند.
مایع مورد استفاده در سیستم‌های خنک‌کننده مایع: آخرین بخش تشکیل‌دهنده واترکولرها هم مایعات هستند. یکی از مایعات پراستفاده در واترکولرها، آب مقطر است؛ چراکه مقدار ناخالصی آن بسیار کم است و باعث تشکیل رسوب نمی‌شود. برای زیبایی درون کیس حتی می‌توان به آن رنگ هم افزود. کاهش کشش سطحی و نقطه انجماد آب هم از دیگر راه‌های بهبود خنک‌کنندگی آن است. در نهایت می‌توان از افزودنی‌هایی استفاده کرد که ضدمیکروب و ضدزنگ هستند و می‌توانند عمر سیستم را بهبود ببخشند. اگر قصد استفاده از واترکول دارید، حتما پیش از نصب آن را روشن کنید تا اگر نشتی در آن دیده شد بتوانید برطرفش کنید؛ در غیر‌این‌صورت اگر مایع به بیرون نشت کند، قطعات آسیب جدی خواهند دید.پس از اینکه از سلامت و درستی تمام قطعات واترکول اطمینان حاصل پیدا کردید، می‌توانید از طریق BIOS، دمای قطعات را مشاهده کنید.
البته این کار از طریق نرم‌افزارهای جانبی که در سیستم‌عامل اجرا می‌شوند هم امکان‌پذیر است. معمولا خود شرکت سازنده مادربرد نرم‌افزارهای مخصوص رصد دما و کنترل فن‌ها را برای کاربران فراهم می‌کند که در این‌صورت کارتان راحت می‌شود. اگر احساس می‌کنید که دیگر چیپ‌ها از جمله رم نیاز به خنک‌کنندگی دارند، می‌توانید به آنها هم هیت‌سینک‌های کوچکی متصل کنید تا در دمای پایین‌تری کار کنند.با همه این‌ها، اگر تمایلی به جمع و سرهم کردن قطعات مذکور ندارید، می‌توانید از واترکولرهای آماده استفاده کنید که نصبشان بسیار ساده‌تر است. البته یکی از معایب آنها، عدم امکان شخصی‌سازی‌شان است. کیت‌های آماده موجود همه قطعات مورد نیاز را در خود دارند و فقط باید قبل از خرید، سازگاری آنها با سیستم خود را چک کنید. علاوه بر این حتی برخی شرکت‌های تولیدکننده کامپیوتر، دستگاه‌های خود را با سیستم‌های خنک‌کننده مایع روانه بازار می‌کنند.
ارسال نظر