Обзор кулеров от компании Titan. Часть 2



Titan

Рассмотрим кулеры, спроектированные с использованием так называемых тепловых трубок.

Кругом слышатся восторженные отзывы об этих системах. Действительно, данные устройства позволяют передавать большие потоки тепла (даже до 25 кВт/см²) на значительные расстояния. В ноутбуках это решает очень много проблем. Здесь пространство теплосъема весьма ограничено. Поэтому искусственный перенос горячей поверхности из точки «А» в точку «В», где имеется достаточно места для радиатора, просто необходим. Не будем подробно описывать теорию работы тепловых трубок, ибо об этом уже достаточно много сказано. Только подчеркнем, и это очень важно, что сами по себе тепловые трубки охладить процессор не могут, а служат только для переноса тепла. То есть, задачу съема тепла с горячей поверхности никто не отменял, просто она теперь решается в другой точке компьютера. А дальше та же головная боль. Надо создавать компактный эффективный радиатор и направленный поток охлаждающего воздуха. В ноутбуках-то деваться некуда, места нет. А вот в обычных компьютерах оно пока хотя бы есть. Поэтому о других схемах охлаждения забывать рано.

Классическая тепловая трубка Гровера состоит из герметичного канала, внутри которого находится легко испаряющаяся жидкость. В современных компьютерах ее использовать невозможно, так как работает она благодаря силе тяжести только в вертикальном положении. Представители разных производителей кулеров на вопрос: «Что находится внутри данной тепловой трубки?»", неизменно отвечают: «Легкоиспаряющаяся жидкость». Это, действительно, правда, но лишь отчасти. Сейчас-то в кулерах, судя по всему, используются трубки Гоглера, внутри которых имеется и специальный капиллярно-пористый материал. За счет него тепло может передаваться не только снизу вверх, но и в любом направлении. Ясно, что цена такой трубки намного выше, чем у классической трубки Гровера. Какова она на самом деле, можно судить только косвенно, лишь по конечной стоимости кулера. Средняя цена Vanessa S-type по Москве около $40, что примерно вдвое выше, чем у Siberia. Вероятно, где-то в Азии есть заводики, которые хорошо освоили производство тепловых трубок и гонят их километрами, стараясь внедрить их, куда  только можно.

Сегодняшняя тенденция полного искоренения шума в компьютерах дает широкий простор для применения тепловых трубок. Доходит до того, что излучающие шум вентиляторы просто отбрасываются как пережиток прошлого. Все опутывается тепловыми трубками и создается корпус типа Zalman TNN-500A. Кстати, незаменимая вещь для холодных помещений. Общаешься по Интернету со всем миром и, одновременно, отогреваешь руки.

Но оставим лирику и обратимся к нашим кулерам.

Оба рассмотренных кулера имеют модуль управления частотой вращения вентилятора, который может устанавливаться в 3,5-дюймовый слот компьютера.

Особо подчеркнем, что в данных кулерах производитель старался как можно больше снизить шум этих устройств. И это ему удалось, что будет следовать из наших дальнейших публикаций по вопросу измерений акустических характеристик. Шум у этих моделей действительно существенно ниже, чем у кулера Siberia. Другое дело, какой ценой это далось.

Кулер Vanessa S-type

Кулер Vanessa S-type

Кулер Vanessa S-type

Размер кулера 92х116х144 мм. В общем-то, штука немаленькая. Горизонтально его установить будет непросто.

Обороты вентилятора могут изменяться от 1200 до 2400 об/мин. Классные, профилированные, легкие лопатки вентилятора. Радиатор выполнен в виде бабочки, что позволяет увеличить его полезную площадь при тех же габаритных размерах. Сверху на бабочке красочная картинка с изображением загадочной красотки.

Как и предыдущий кулер Siberia, Vanessa S-type изящен и легок.

Тепло от платформы при помощи трех алюминиевых тепловых трубок, диаметром 15 мм, передается радиатору. Нижний его край расположен на расстоянии 52 мм от основания платформы.

При всей этой исключительной внешней красоте, сразу возникают некоторые вопросы. А именно, по расположению вентилятора. Во-первых, почему он установлен так, что охлаждает тепловые трубки последовательно, а не параллельно? Во-вторых, почему воздух вообще должен продуваться через весь радиатор, а не выходить вверх и вниз между крыльев «бабочки», а также сбоку, где имеется существенная щель?

Чтобы ответить на эти вопросы, используем, как обычно, термоанемометр DISA55D80.

И, действительно, получается странная картина.

Кулер Vanessa S-type

Воздух, в отличие от человека, всегда идет только по пути наименьшего сопротивления. На противоположном от вентилятора торце радиатора по всей его высоте скорость воздуха равна нулю (зона 3 на рисунке). Вентилятор еще зачем-то выступает на 4 мм над торцами радиатора, да и с боков имеется 5-ти мм щель. Поэтому идут расходящиеся вниз, вверх (зона 1) и в бок (зона 2) потоки воздуха. Его скорость в зоне 1 на расстоянии 4 мм от торца составляет порядка 1,5-1,8 м/с. Скорость воздуха в зоне 2 порядка 1-1,2 м/с. До второй трубки еще немного добивает, а вот до третьей вряд ли. Так что с неё теплосъем происходит, по-видимому, только за счет конвективных потоков воздуха.

Разность скоростей воздуха при максимальных и минимальных оборотах вентилятора незначительна, как и в предыдущих исследованиях.

Форма бабочки это, конечно, хорошо, но поток охлаждающего воздуха все-таки надо грамотно сформировать. В противном случае, ничего путного не получится, и никакие тепловые трубки тут не помогут.

Перейдем к тепловым испытаниям.

Сохраним ту же последовательность, что и в предыдущей статье.

Ниже представлены результаты измерений для режима максимальной тепловой мощности при отсутствии радиатора, с радиатором, при минимальных, средних и максимальных оборотах вентилятора.


Температура платформы
Температура платформы
Температура, °C

Температура окружающего воздуха составляла 25°C. При креплении кулера к платформе использовалась термопаста КПТ-8.

Температура платформы при выключенном вентиляторе остается на том же уровне, что и прежде. А вот при включенном заметно выше: 87°C протии 65°C у Siberia при максимальных оборотах вентилятора. Здесь-то и сказались недостатки в аэродинамике радиатора. По-видимому, эффективность охлаждения все-таки, в первую очередь, зависит не от того, в какой точке снимается тепло, а от того, как обеспечен теплосъём.

Рассмотрим теперь режим с меньшей тепловой мощностью, подведенной к платформе при отсутствии радиатора, с радиатором, при минимальных, средних и максимальных оборотах вентилятора.


Температура платформы
Температура платформы
Температура, °C

Во втором режиме картина схожая.

Заметим, что чем меньше тепловая нагрузка, тем меньше и разница в температуре платформы при использовании разных кулеров. Уже 14°C между Vanessa и Siberia.

Отличие в температуре платформы при максимальных и минимальных оборотах вентилятора в обоих режимах, так же как и в первой части обзора, осталось небольшим. Как уже было сказано, это обусловлено небольшим изменением скорости воздуха за вентилятором.

Посмотрим, как будет вести себя следующая модификация.

Кулер Vanessa L-type

Кулер Vanessa L-type

Кулер Vanessa L-type

Размер кулера 150х130х117 мм. То есть, если его устанавливать горизонтально, он едва влезет в стандартный корпус. Кроме того, центр тяжести кулера расположен довольно далеко от его подошвы. И поэтому существуют некоторые трудности с его креплением и плотным прижатием к платформе. Инструмент для сборки искать не надо, так как в комплекте имеется длинная отвертка.

Вентилятор больше, чем у Vanessa S-type — 120х120х25 мм. Хотя он и более тихоходный: максимум 1800, минимум 900 об/мин. Применена всего одна медная тепловая трубка, но диаметром 25 мм. Оребрение начинается на расстоянии всего 30 мм от основания. Длина трубки 150 мм.

Радиатор несколько видоизменен, но опять имеет форму бабочки.

Кулер Vanessa L-type

Аэродинамически он, безусловно, доработан. Боковые щели устранены, вентилятор не выступает за контур радиатора. Но верхние и нижние щели остались. И опять туда уходит много воздуха, его скорость здесь 1,2-1,6 м/с (зона 1 на рисунке). Форма бабочки изменилась. Ее размер по направлению движения воздуха стал гораздо меньше, чем поперек. Поэтому воздух здесь проходит сквозь радиатор. Его скорость на противоположном торце составляет 0,4-0,6 м/с (зона 3), что, в общем-то, немного. На боковых торцах радиатора скорость порядка 0,5 м/с (зона 2). Абсолютные значения скорости воздуха, конечно, весьма малы. Еще ниже, чем в кулере Siberia. Напомним, что расход воздуха через радиатор прямо пропорционален его скорости.

Посмотрим теперь на тепловые характеристики этого устройства.

Ниже приведены результаты тепловых испытаний на максимальном тепловом режиме при отсутствии радиатора, с радиатором, при минимальных, средних и максимальных оборотах вентилятора.

Температура платформы
Температура платформы
Температура, °C

Температура платформы у этого кулера чуть-чуть выше, чем у предыдущего. Но разница невелика. В системе охлаждения этих кулеров есть еще одно, на первый взгляд, несущественное отличие. У Vanessa S-type тепловая трубка представляет собой петлевой канал, а у Vanessa L-type — тупиковый. В системах водяного охлаждения было доказано, что петлевой канал работает эффективнее, чем тупиковый. Как обстоят дела в такого рода тепловых трубках сказать однозначно — трудно. По крайней мере, мне не удалось достать какие-либо экспериментальные материалы по исследованию этих систем. Производители вообще стараются не афишировать свою конкретную технологию изготовления трубок. Наверное, это правильно.

Далее приведены экспериментальные данные для режима с меньшей тепловой мощностью нагревательного элемента.

При его выборе исходили из того, чтобы температура платформы при минимальных оборотах вентилятора была чуть ниже 70°C. Этот порог часто используется при настройке кулеров в реальных компьютерах. Хотя, конечно, можно было выбрать и любую другую температуру.


Температура платформы
Температура платформы
Температура, °C

Опять видно, что изменение частоты вращения вентилятора очень слабо влияет на температуру платформы. Все-таки тихоходные вентиляторы не лучшим образом справляются с задачами охлаждения. Вопросы шумовых характеристик этих кулеров, как уже было сказано, будут рассмотрены в ближайшем будущем. Тут-то разница есть и очень приличная.

Надо признать, что  используемый  тепловой стенд не в полной мере копирует процессы, происходящие в реальных компьютерах. Это касается и размеров теплопередающей платформы. Но он позволяет широко варьировать тепловую нагрузку и детально разобраться в работе кулеров.

Аэродинамические же испытания здесь полностью натурные. Все огрехи проектирования воздушных трактов сразу всплывают. И это неразрывно связано с тепловыми характеристиками кулеров.

Из проведенных исследований не видно, что применение тепловых трубок  привело к существенному улучшению охлаждения процессора. Кулер Siberia ничуть не хуже кулеров Vanessa, а во многом их превосходит. Кулеры, конечно, можно доработать, и ясно как. Но все же классическое воздушное охлаждение пока позиций не сдало. А вот применять тепловые трубки надо аккуратней. В ноутбуках это одно дело, а в больших корпусах совсем другое. Если акустики найдут эффективные способы подавления шумов в кулерах, то развитие систем охлаждения может пойти и по другому пути. Но об этом позднее, в следующих статьях.

Совсем скоро мы рассмотрим систему водяного охлаждения на примере кулера TWC-A04 от компании Titan. Это и кулером-то назвать нельзя. Серьезный агрегат. Дорогой, неоднозначный, но весьма любопытный. И, конечно, мы подробно опишем акустические испытания этих кулеров. 



Кулер предоставлен компанией ИНЛАЙН



Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.