I dagens djungel av olika kylningslösningar så tänkte jag skriva en liten beskrivning på de vanligaste. Först ut är den simplaste formen, nämligen luftkylning. Det går helt enkelt ut på att överföra värmen ifrån en varm del direkt till luften med eller utan kylfläns, och att få ett luftflöde på ett eller annat sätt. Luftkylning är den enklaste sorten av kylning som finns, och oavsett vilket system du tittar på så finns det luftkylning på ett eller annat sätt. Luftkylning används på näst intill alla komponenter i datorn på varierande sätt. Det är dessutom det vanligaste sättet att kyla processorn på. Anledningen till att kylning behövs överhuvudtaget är att i takt med att datorer blir snabbare och snabbare så utvecklar de mer och mer värme. Temperaturer över 50-100 grader är direkt skadliga för komponenterna, så värmen måste föras bort på ett eller annat sätt. Först ut är teorin bakom luftkylning, så läs vidare!
En utav de mest
grundläggande naturlagarna är att naturen alltid vill ha balans.
Om du t.ex lägger is i ett varmvattenbad så kommer isen att smälta,
och det varma vattnet att bli lite kallare. Om du ställer in en plåt
med bullar i en varm ugn så kommer bullarna att bli varma. Detta är
principen bakom all form av kylning, om du har ett termiskt varmare material
i kontakt med ett termiskt kallare så kommer värme att gå
ifrån det varmare till det kallare. Om alla material skulle leda värme
perfekt så skulle det dessutom ske ögonblickligen, men lyckligtvis
så har alla ämnen ett termiskt motstånd. Om det inte vore
så skulle temperaturen i hela universum vara konstant, och det vore
inte direkt trevligt. Den termiska resistansen medför dock att värmekänsliga
saker som utvecklar mycket värme behöver hjälp för att
kyla av sig, utan trögheten så skulle den ha samma temperatur som
omgivningen hela tiden. En processor är ett mycket bra exempel på
detta, utan någon form av kylning så kommer den antingen att klocka
ner sig snabbt eller helt enkelt brinna upp.
Det finns två
begrepp som är viktiga att kunna för att förstå hur luftkylning
fungerar och varför kylningar är designade som de är. De två
begreppen är Värmekonduktivitet och Värmekapacitet. Värmekonduktivitet
är ett mått på ett ämnes termiska motstånd, eller
hur bra ämnet leder värme. Värmekapacitet är ett mått
på hur mycket värme ett ämne kan ta upp. Värmekapaciteten
spelar egentligen ingen större roll, den bestämmer i det här
fallet bara hur lång tid det tar innan kylflänsen blir varm. Högre
värmekapacitet gör att det tar längre tid innan den blir varm.
Som synes så
är silver det mest lämpade ämnet för kylning, tätt
följt av koppar. Guld och aluminium kommer en bra bit efter. Här
ser vi också varför det ofta behövs en kylfläns för
att kyla chip, luft har väldigt dåliga egenskaper när det
gäller värmeöverföring. Värmen behöver dock
komma till luften förr eller senare, men eftersom luft är så
dåligt som värmematerial så behöver man satsa på
kvantitet. Man byter alltså ut luften som är närmast kylflänsen,
detta kan göras på två sätt: Passivt eller Aktivt. Den
passiva är den simplaste sorten, här har man inget påtvingat
luftflöde utan det enda som får luften att cirkulera är Konvektion.
Konvektion är luftens naturliga rörelse, de flesta känner
till att varm luft stiger uppåt. Då luften värms upp vid
värmekällan/kylflänsen så stiger den uppåt, vilket
innebär att kall luft kommer till. Detta luftflöde räcker till
då det rör sig om chip utan större värmeutveckling. Problemet
är att luftflödet blir väldigt litet, och när det börjar
bli lite för varmt så behöver luften hjälp. Detta löser
man lättast genom att montera en fläkt på kylflänsen.
Då kommer luften att bytas ut mycket snabbare, vilket innebär att
mer värme flödar ifrån kylflänsen och att det man vill
kyla blir svalare. En kraftfullare fläkt leder till att luften byts ut
snabbare vilket leder till att kylflänsen blir svalare. Så fort
som man på något sätt skapar ett luftflöde så
kallar man kylningen för aktiv.
| Design, användningsområden |
Det är inte
bara materialet som avgör huruvida en kylfläns fungerar bra eller
inte, även fast det är en viktig del. Det viktigaste är att
man har så stor kontaktyta med luften som det bara går, eftersom
det bara är det närmaste skiktet av luft som värms upp pga
den låga värmekonduktiviteten. Detta går att se på
i princip alla kylflänsar, då de har många små fins.
Swiftec har en annorlunda lösning med en massa räfflade rör,
denna lösning torde ge maximal kontakt med luften.
|
|
När det
gäller fläktar så är det två faktorer som är
viktiga: luftflöde och ljudnivå. Luftflödet mäts ofta
i CFM, vilket är Cubic Foot Per Minute, eller på svenska kubikfot
per minut. Det kanske inte är den mysigaste enheten som finns, men den
fungerar. 1 kubikfot per minut motsvarar ungefär 1.7 kubikmeter
per timma. Ljudnivån mäts i dBa, och det är väldigt svårt
att säga hur mycket en dBa är. Man får helt enkelt försöka
skapa sig en egen uppfattning, men under 20 är generellt sett ohörbart.
Den vanligaste formen av fläkt är axialfläkt, men det finns
även mer exotiska kylare som använder sig av radialfläktar.
Ett praktexempel är den välkända silverado som tog marknaden
med storm då den lanserades. Axialfläktar är antingen kullagrade
eller glidlagrade, och de är bra på olika sett. Kullagrade håller
generellt sett längre, men de låter oftast mer.
Obervera att
det inte alltid följer med en fläkt då du köper en ny
processorkylare, se till att kolla upp om du bara får kylflänsen
eller både en kylfläns och en fläkt. Kylfläns + fläkt
kallas ofta för HSF (HeatSink Fan).
Luftkylning används inte bara på processorn, om du kikar närmare
i din dator så hittar du säkerligen många komponenter som
är luftkylda. Några exempel är grafikkortet, som ofta är
aktivt kylt. I vissa fall så kan även minneskapslarna på
grafikkortet vara passivt kylda. Vidare så sitter det ofta en aktiv
kylning på Nordbryggan, och om du kikar in i nätaggregatat så
hittar du åtskilliga kylflänsar.
En AMD Athlon
XP 2100+ på 1.5V genererar 56.4W värme och en Intel Pentium 4 2533MHz
på 1.5V genererar ca 59W. Ett GeForce 4 TI4200 genererar runt 45W, så
grafikkortets värmeutveckling är inte heller att leka med. Processorn
är dock fortfarande den delen som kräver mest kylning i datorn.
|
|
För att
byta ut luften i lådan används också luftkylning, fast här
utan kylflänsar. Chassifläktar har väl de flesta i sin låda,
fläktar som bara byter ut luften i lådan och inte är avsedda
för att kyla en speciell komponent. Här finns det inga alternativ
i dagsläget, det behövs alltid luftflöde inuti lådan.
| Fördelar/Nackdelar |
Luftkylning har
väldigt många praktiska fördelar, det räcker med att
montera på en kylfläns så är du klar. I vissa fall behöver
du även montera på en fläkt, men det är också väldigt
simpelt att göra. Det är dessutom den billigate kylningsvarianten,
och den med störst utbud. När det gäller pris och den praktiska
delen så är den otvivelaktigt vinnaren.
Nackdelen är
att man använder luft som kylmedium, vilket begränsar prestandan
väldigt. Du kan dessutom aldrig få det du kyler att bli kallare
än rumstemperaturen, vilket går med mer exotiska kylningslösningar.
Förutom prestandan så finns det inte många nackdelar, ljudnivån
är oftast högre än vissa andra kylningslösningar men annars
är det ingenting.
| Sammanfattning |
Luftkylning är
det bästa för nybörjaren, och för de lite mer avancerade
användarna. När man börjar prata om seriös överklockning
med höga spänningar och annat så räcker inte prestandan
till, då får man förlita sig till andra former av kylning.
I nästa artikel ska vi titta närmare på vattenkylning, så
stay tuned!
