Заметки об охлаждении.

Тепловое сопротивление кулера.

Есть параметр, который способен наиболее полно отражать характеристики кулера. Это тепловое сопротивление кулера Rt. Незнание его смысла и значения приводит к жарким спорам при сравнении различных систем охлаждения и подтасовкам производителей с целью обеспечения реализации своей продукции. Поскольку часто вместе рассматриваются устройства разной категории. И самое главное – все это позволяет часто делать неверные выводы. Именно поэтому тепловое сопротивление должно быть указано в технических характеристиках любого охлаждающего устройства. И его отсутствие должно настораживать любого экспериментатора.

  Рассмотрим понятие тепловое сопротивление.

При прохождении теплового потока P (от источника тепла к внешней среде) по теплопроводящей цепи, состоящей из нескольких последовательных элементов, на каждом из них за счет потерь остается температурный перепад Δt. Все элементы имеют разные свойства. Для нашего случая интересна теплопроводность, которая, как ясно из названия, характеризует способность материала проводить тепло. Чем она выше, тем лучше.

На рисунке 1 условно изображена цепочка из 4 материалов с разными физическими характеристиками М1, М2, М3, М4. Материал М1 контактирует непосредственно с источником тепла, а М4 с внешней средой.

Тепловой поток распространяется от нагретого тела к более холодной внешней среде.

Если проводить аналогию с кулером процессора представляющим собой алюминиевый радиатор с медной шайбой вставленной в основание, то слои или материалы можно описать:

М1 – как теплопроводящую пасту находящуюся между источником тепла – процессором и кулером,
М2 – как медную шайбу в основании кулера,
М3 – как тепловой зазор между медной шайбой и алюминиевым радиатором,
М4 – как собственно алюминиевый радиатор кулера.

На каждом участке потери теплового потока как отношение мощности остающиеся на участке к перепаду, температура на нем и являются тепловым сопротивлением.

R_t = Δt/P_t  (°С/Вт)            (1)

Суммарное тепловое сопротивление всего кулера в данном случае будет равно сумме тепловых сопротивлений участков М1, М2, М3, М4.

R_Σ=R₁+R₂+R₃+R₄

Тепловое сопротивление R_Σ (оно численно равно температуре перегрева радиатора на 1 Вт подводимой мощности, °С/Вт) характеризует перепад температуры в последовательной цепи любых элементов в тепловом потоке, а в данном случае — тепловое сопротивление процессор–радиатор.

Например:

Есть кулер с паспортным значением теплового сопротивления Rt =0,31 К/Вт.

После установки его на процессор Intel® Core™2 Duo Desktop Processor E6700 с тепловыделением TDP = 65 Вт и Thermal Specification: 60.1°C, по формуле 1 разность температур корпус процессора – окружающая среда, при данном TDR, будет равна Δt=RtхPt. Получаем величину Δt=20,5 °С и отсюда Δt_ти = 2,05 °С.

t_пр=t_возд+Δt_ти+ Δt

Здесь Δt_ти – температурный перепад на термо интерфейсе около 10% от Δt.

Это значит, что при температуре воздуха в корпусе ПК равной 24 град. С температура процессора будет равна 46,55 °С

Если зазор в термо интерфейсе превышает заданный то Δt_ти увеличивается. Поэтому увеличивается и температура процессора.

Построим таблицу 1, куда запишем результаты расчетов для трех разных моделей кулера имеющих тепловое сопротивление 0,3; 0,5; 0,7 К/Вт. Для каждого из них температуры воздуха в корпусе ПК - 24, 34, 44 °С

Таблица 1

Тепловое сопротивление кулера К/Вт	Процессор Intel® Core™2 Duo Desktop Processor E6700, Thermal Specification: 60.1°C Температура °С
	Температура воздуха в корпусе ПК °С
	24	34	44
0,3	45,5	55,5	65,5
0,5	59,75	69,75	79,75
0,7	74,05	84,05	94,05

В таблице выделены:

• зеленым цветом область допустимых параметров,
• красным цветом область недопустимых режимов работы процессора.

В результате получаем что процессор Intel® Core™2 Duo Desktop Processor E6700 не превышает допустимой температуры на кулере с тепловым сопротивлением 0,3 К/Вт при температуре воздуха в корпусе ПК менее 34 град.С и для кулера с Rt=0,5 К/Вт только менее 24 град. С. Аналогично можно оценить предельную температуру воздуха в корпусе ПК для Вашего процессора и кулера.

Вывоы:

• тепловое сопротивление кулера и усилие его прижатия к процессору должны быть обязательно указаны в его технических характеристиках (не рекомендуется применять кулеры не имеющие этих данных),
• необходимо иметь корпус ПК с температурой воздуха в нем приближающейся к температуре наружного воздуха (корпус с низким сопротивлением воздушному потоку),
• Режим работы кулера должен просчитываться исходя из его теплового сопротивления и реальной температуры воздуха в корпусе ПК,
• публикуемые тесты кулеров могут использоваться только для их качественной оценки, поскольку испытания проводятся некорректно,
• наиболее сильно влияние качественной термопасты проявляется на кулерах с низким тепловым сопротивлением.

| Процессор и его недокументированные свойства| Охлаждение ПК | Статьи | Полезные советы | Ссылки | Электроника для ПК |
| Linux| Список литературы по вопросам освещенным на сайте | Проекты, идеи |Обои |