संगणक कूलिंग सिस्टम: निष्क्रिय, सक्रिय, द्रव, फ्रीॉन, वॉटर कूलर, ओपन इव्हॉपरेशन, कॅस्केड, पेल्टियर कूलिंग

संगणकाच्या कार्यादरम्यान, त्याचे काही घटक खूप गरम होतात आणि जर व्युत्पन्न उष्णता लवकर पुरेशी काढून टाकली गेली नाही, तर संगणक त्याच्या मुख्य सेमीकंडक्टर घटकांच्या सामान्य वैशिष्ट्यांच्या उल्लंघनामुळे कार्य करू शकणार नाही.

संगणकाच्या हीटिंग पार्ट्समधून उष्णता काढून टाकणे हे सर्वात महत्वाचे कार्य आहे जे संगणक कूलिंग सिस्टम सोडवते, जे विशेष साधनांचा एक संच आहे जो संगणक सक्रियपणे वापरला जात असताना सतत, पद्धतशीरपणे आणि सुसंवादीपणे कार्य करतो.

संगणक शीतकरण प्रणालीच्या कार्यादरम्यान, संगणकाच्या मुख्य घटकांद्वारे, विशेषत: त्याच्या सिस्टम युनिटच्या घटकांद्वारे ऑपरेटिंग करंट्सच्या मार्गाने निर्माण होणारी उष्णता वापरली जाते.या प्रकरणात निर्माण होणाऱ्या उष्णतेचे प्रमाण संगणकाच्या संगणकीय संसाधनांवर आणि मशीनसाठी उपलब्ध असलेल्या सर्व संसाधनांच्या संबंधात त्याच्या वर्तमान लोडवर अवलंबून असते.

कोणत्याही परिस्थितीत, वातावरणात उष्णता वसूल केली जाते. निष्क्रिय कूलिंगमध्ये, उष्णता तापलेल्या भागांमधून रेडिएटरद्वारे थेट आसपासच्या हवेमध्ये पारंपारिक संवहन आणि इन्फ्रारेड रेडिएशनद्वारे काढून टाकली जाते. सक्रिय कूलिंगमध्ये, संवहन आणि इन्फ्रारेड किरणोत्सर्गाव्यतिरिक्त, पंख्याने फुंकणे वापरले जाते, ज्यामुळे संवहनाची तीव्रता वाढते (या द्रावणाला «कूलर» म्हणतात).

द्रव शीतकरण प्रणाली देखील आहेत जेथे उष्णता प्रथम उष्णता वाहकाद्वारे हस्तांतरित केली जाते आणि नंतर पुन्हा वातावरणात वापरली जाते. खुल्या बाष्पीभवन प्रणाली आहेत जेथे शीतलकच्या फेज संक्रमणामुळे उष्णता काढून टाकली जाते.

तर, संगणकाच्या गरम भागांमधून उष्णता काढून टाकण्याच्या तत्त्वानुसार, कूलिंग सिस्टम आहेत: एअर कूलिंग, लिक्विड कूलिंग, फ्रीॉन, ओपन बाष्पीभवन आणि एकत्रित (पेल्टियर घटक आणि वॉटर कूलरवर आधारित).

निष्क्रिय एअर कूलिंग सिस्टम

उष्णता भारित नसलेल्या उपकरणांना विशेष कूलिंग सिस्टमची आवश्यकता नसते. नॉन-हीट लोडेड उपकरणे अशी आहे जिथे गरम पृष्ठभागाच्या प्रति चौरस सेंटीमीटर उष्णतेचा प्रवाह (उष्णता प्रवाह घनता) 0.5 मेगावॅटपेक्षा जास्त नाही. या परिस्थितीत, सभोवतालच्या हवेच्या सापेक्ष गरम पृष्ठभागाचे ओव्हरहाटिंग 0.5 डिग्री सेल्सिअस पेक्षा जास्त नसेल, अशा परिस्थितीत सामान्य कमाल +60 डिग्री सेल्सियस असते.

परंतु त्यांच्या ऑपरेशनच्या सामान्य मोडमध्ये घटकांचे थर्मल पॅरामीटर्स या मूल्यांपेक्षा जास्त असल्यास (उष्णतेची निर्मिती करताना, तथापि, तुलनेने कमी), तर अशा घटकांवर फक्त रेडिएटर्स स्थापित केले जातात, म्हणजेच निष्क्रिय उष्णता काढण्यासाठी उपकरणे. , तथाकथित निष्क्रिय शीतकरण प्रणाली.

जेव्हा चिपची शक्ती कमी असते, किंवा जेव्हा सिस्टमच्या संगणकीय क्षमतेची आवश्यकता सतत मर्यादित असते, तेव्हा नियमानुसार, पंखा नसतानाही, फक्त एक हीटसिंक पुरेसे असते. प्रत्येक बाबतीत रेडिएटर स्वतंत्रपणे निवडले जाते.

मूलभूतपणे, निष्क्रिय शीतकरण प्रणाली खालील प्रकारे कार्य करते. सामग्रीच्या थर्मल चालकतेमुळे किंवा उष्णता पाईप्सच्या मदतीने गरम घटक (चिप) मधून उष्णता थेट हीटसिंकमध्ये हस्तांतरित केली जाते (थर्मोसिफोन किंवा बाष्पीभवन चेंबर भिन्न मूलभूत आहेत. उष्मा पाईप्ससह उपाय).

रेडिएटरचे कार्य इन्फ्रारेड किरणोत्सर्गाद्वारे आसपासच्या जागेत उष्णता पसरवणे आणि आसपासच्या हवेच्या थर्मल चालकतेद्वारे उष्णता हस्तांतरित करणे हे आहे, जे नैसर्गिक संवहन प्रवाहांच्या घटनेत योगदान देते. रेडिएटरच्या संपूर्ण क्षेत्रावर शक्य तितक्या तीव्रतेने उष्णता पसरवण्यासाठी, रेडिएटरची पृष्ठभाग काळी होते.

विशेषत: आज (संगणकांसह विविध उपकरणांमध्ये), निष्क्रिय शीतकरण प्रणाली व्यापक आहे. अशी प्रणाली अतिशय लवचिक आहे, कारण रेडिएटर्स बहुतेक उष्णता-केंद्रित घटकांवर सहजपणे माउंट केले जाऊ शकतात. रेडिएटरमधून उष्णता नष्ट होण्याचे प्रभावी क्षेत्र जितके मोठे असेल तितके शीतकरण अधिक कार्यक्षम असेल.

शीतलक कार्यक्षमतेवर परिणाम करणारे महत्त्वाचे घटक म्हणजे हीटसिंकमधून जाणाऱ्या हवेच्या प्रवाहाचा वेग आणि तापमान (विशेषतः वातावरणातील तापमानाचा फरक).

बर्‍याच लोकांना माहित आहे की एखाद्या घटकावर हीटसिंक बसवण्यापूर्वी, वीण पृष्ठभागांवर थर्मल पेस्ट (उदा. KPT-8) लावणे आवश्यक आहे. हे घटकांमधील जागेत थर्मल चालकता वाढविण्यासाठी केले जाते.

सुरुवातीला, समस्या अशी आहे की रेडिएटरच्या पृष्ठभागावर आणि त्यावर स्थापित केलेला घटक, कारखाना उत्पादन आणि ग्राइंडिंगनंतर, अजूनही 10 मायक्रॉनच्या क्रमाने उग्रपणा आहे आणि पॉलिश केल्यानंतरही, सुमारे 5 मायक्रॉन उग्रपणा शिल्लक आहे. या अनियमितता कनेक्टिंग पृष्ठभागांना अंतर न ठेवता शक्य तितक्या घट्टपणे एकत्र दाबल्या जाण्यापासून प्रतिबंधित करतात, परिणामी कमी थर्मल चालकता असलेले हवेतील अंतर होते.

सर्वात मोठ्या आकाराचे आणि सक्रिय क्षेत्रासह हीटसिंक्स सहसा CPU आणि GPU वर माउंट केले जातात. जर मूक संगणक एकत्र करणे आवश्यक असेल तर, हवेच्या मार्गाचा कमी वेग लक्षात घेता, विशेष खूप मोठे रेडिएटर्स आवश्यक आहेत, जे उष्णतेच्या वितळण्याच्या वाढीव कार्यक्षमतेद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत.

सक्रिय एअर कूलिंग सिस्टम

कूलिंग सुधारण्यासाठी, रेडिएटरमधून हवेचा प्रवाह अधिक तीव्र करण्यासाठी, पंखे देखील वापरले जातात. पंख्याने सुसज्ज असलेल्या रेडिएटरला कूलर म्हणतात. संगणकाच्या ग्राफिक्स आणि सेंट्रल प्रोसेसरवर कुलर स्थापित केले जातात. हार्ड ड्राइव्ह सारख्या काही घटकांवर हीटसिंक स्थापित करणे शक्य नसल्यास किंवा त्याची शिफारस केलेली नसल्यास, हीटसिंकशिवाय साधा फॅन ब्लोआउट वापरला जातो.ते पुरेसे आहे.

लिक्विड कूलिंग सिस्टम

लिक्विड कूलिंग सिस्टीम सिस्टीममध्ये कार्यरत द्रवपदार्थाच्या मदतीने थंड केलेल्या घटकातून उष्णता रेडिएटरमध्ये स्थानांतरित करण्याच्या तत्त्वावर कार्य करते. असा द्रव सामान्यत: जिवाणूनाशक आणि अँटी-गॅल्व्हनिक ऍडिटीव्ह किंवा अँटीफ्रीझ, तेल, इतर विशेष द्रव आणि काही प्रकरणांमध्ये द्रव धातू असलेले डिस्टिल्ड वॉटर असते.

अशा प्रणालीमध्ये अपरिहार्यपणे समाविष्ट आहे: द्रव प्रसारित करण्यासाठी एक पंप आणि रेडिएटर (वॉटर ब्लॉक, कूलिंग हेड) हीटिंग एलिमेंटमधून उष्णता काढून टाकण्यासाठी आणि कार्यरत द्रवपदार्थात स्थानांतरित करण्यासाठी. नंतर उष्णता हीटसिंक (सक्रिय किंवा निष्क्रिय प्रणाली) द्वारे नष्ट केली जाते.

याव्यतिरिक्त, लिक्विड कूलिंग सिस्टममध्ये कार्यरत द्रवपदार्थाचा साठा असतो, जो त्याच्या थर्मल विस्ताराची भरपाई करतो आणि सिस्टमची थर्मल जडत्व वाढवतो. टाकी भरण्यास सोयीस्कर आहे आणि त्यातून कार्यरत द्रव काढून टाकणे देखील सोयीचे आहे. अशा प्रणालीमध्ये, आवश्यक होसेस आणि पाईप्स आवश्यक आहेत. द्रव प्रवाह सेन्सर वैकल्पिकरित्या उपलब्ध असू शकतो.

कार्यरत द्रवामध्ये कमी अभिसरण गती आणि उच्च थर्मल चालकता येथे उच्च कूलिंग कार्यक्षमता प्रदान करण्यासाठी पुरेशी उच्च उष्णता क्षमता असते, ज्यामुळे बाष्पीभवन पृष्ठभाग आणि पाईप भिंत यांच्यातील तापमानाचा फरक कमी होतो.

फ्रीॉन कूलिंग सिस्टम

प्रोसेसरच्या अत्यंत ओव्हरक्लॉकिंगसाठी त्याच्या सतत ऑपरेशन दरम्यान थंड घटकाचे नकारात्मक तापमान आवश्यक असते. यासाठी फ्रीॉन इंस्टॉलेशन्स आवश्यक आहेत. ही प्रणाली रेफ्रिजरेशन युनिट्स आहेत ज्यामध्ये बाष्पीभवन थेट घटकावर बसवले जाते ज्यामधून उष्णता खूप उच्च दराने काढली जाणे आवश्यक आहे.

फ्रीॉन सिस्टमचे तोटे, त्याच्या जटिलतेव्यतिरिक्त, आहेत: थर्मल इन्सुलेशनची आवश्यकता, कंडेन्सेटसह अनिवार्य संघर्ष, एकाच वेळी अनेक घटक थंड करण्यात अडचण, उच्च ऊर्जा वापर आणि उच्च किंमत.

वॉटरचिलर

वॉटरचिलर ही एक शीतकरण प्रणाली आहे जी फ्रीॉन युनिट आणि लिक्विड कूलिंग एकत्र करते. येथे, सिस्टममध्ये फिरणारे अँटीफ्रीझ फ्रीॉन ब्लॉक वापरून हीट एक्सचेंजरमध्ये थंड केले जाते.

अशा प्रणालीमध्ये, फ्रीॉन युनिटच्या मदतीने नकारात्मक तापमान प्राप्त केले जाते आणि द्रव एकाच वेळी अनेक घटक थंड करू शकतो. पारंपारिक फ्रीॉन कूलिंग सिस्टम यास परवानगी देत ​​​​नाही. वॉटर कूलरचे तोटे म्हणजे संपूर्ण प्रणालीच्या थर्मल इन्सुलेशनची आवश्यकता, तसेच जटिलता आणि उच्च किंमत.

बाष्पीभवन शीतकरण प्रणाली उघडा

ओपन व्हेपर कूलिंग सिस्टीम कार्यरत द्रव वापरतात—हेलियम, लिक्विड नायट्रोजन किंवा कोरड्या बर्फासारखे रेफ्रिजरंट. कार्यरत द्रवपदार्थ एका ओपन ग्लासमध्ये बाष्पीभवन केले जाते, जे थेट हीटिंग एलिमेंटवर माउंट केले जाते, जे खूप लवकर थंड केले जाणे आवश्यक आहे.

ही पद्धत हौशी लोकांसाठी आहे आणि मुख्यतः हौशी लोक वापरतात ज्यांना उपलब्ध उपकरणांच्या अत्यंत ओव्हरक्लॉकिंगची ("ओव्हरक्लॉकिंग") आवश्यकता असते. या पद्धतीचा वापर करून, आपण सर्वात कमी तापमान मिळवू शकता, परंतु रेफ्रिजरंटसह ग्लास नियमितपणे पुन्हा भरावा लागेल, म्हणजेच, सिस्टमला एक वेळ मर्यादा आहे आणि सतत लक्ष देणे आवश्यक आहे.

कॅस्केड कूलिंग सिस्टम

कॅस्केड कूलिंग सिस्टम म्हणजे दोन किंवा अधिक फ्रीॉन्सचा एकाचवेळी अनुक्रमिक समावेश. कमी तापमान मिळविण्यासाठी, कमी उकळत्या बिंदूसह फ्रीॉन वापरला जातो.जर फ्रीॉन मशीन सिंगल-स्टेज असेल तर शक्तिशाली कंप्रेसरसह कार्यरत दबाव वाढवणे आवश्यक आहे.

परंतु एक पर्याय आहे - फ्रीॉन ब्लॉकच्या रेडिएटरला दुसर्या समान ब्लॉकसह थंड करणे. अशा प्रकारे, सिस्टममधील ऑपरेटिंग प्रेशर कमी केले जाऊ शकते आणि कंप्रेसरपासून उच्च शक्तीची आवश्यकता नाही, पारंपारिक कंप्रेसर वापरता येतात. कॅस्केड सिस्टम, त्याची जटिलता असूनही, पारंपारिक फ्रीॉन स्थापनेपेक्षा कमी तापमान प्राप्त करण्यास अनुमती देते आणि ओपन बाष्पीभवन प्रणालीच्या तुलनेत, अशी स्थापना सतत कार्य करू शकते.

पेल्टियर कूलिंग सिस्टम

कूलिंग सिस्टममध्ये पेल्टियर घटकासह ते थंड होण्यासाठी पृष्ठभागावर त्याच्या थंड बाजूसह माउंट केले जाते, तर घटकाच्या गरम बाजूस त्याच्या ऑपरेशन दरम्यान दुसर्या सिस्टमकडून तीव्र शीतकरण आवश्यक असते. सिस्टम तुलनेने कॉम्पॅक्ट आहे.