कंप्यूटर कूलिंग सिस्टम: पैसिव, एक्टिव, लिक्विड, फ्रीऑन, वाटर कूलर, ओपन इवेपोरेशन, कैस्केड, पेल्टियर कूलिंग

कंप्यूटर के संचालन के दौरान, इसके कुछ घटक बहुत गर्म हो जाते हैं, और यदि उत्पन्न गर्मी को जल्दी से दूर नहीं किया जाता है, तो कंप्यूटर अपने मुख्य अर्धचालक घटकों की सामान्य विशेषताओं के उल्लंघन के कारण काम नहीं कर पाएगा।

कंप्यूटर के हीटिंग भागों से गर्मी निकालना सबसे महत्वपूर्ण कार्य है जिसे कंप्यूटर कूलिंग सिस्टम हल करता है, जो विशेष उपकरणों का एक सेट है जो कंप्यूटर के सक्रिय रूप से उपयोग किए जाने के दौरान लगातार, व्यवस्थित और सामंजस्यपूर्ण रूप से कार्य करता है।

कंप्यूटर कूलिंग सिस्टम के संचालन के दौरान, कंप्यूटर के प्रमुख तत्वों, विशेष रूप से इसकी सिस्टम यूनिट के तत्वों के माध्यम से ऑपरेटिंग धाराओं के पारित होने से उत्पन्न गर्मी का उपयोग किया जाता है।इस मामले में उत्पन्न ऊष्मा की मात्रा कंप्यूटर के कंप्यूटिंग संसाधनों और मशीन के लिए उपलब्ध सभी संसाधनों के संबंध में इसके वर्तमान भार पर निर्भर करती है।

किसी भी मामले में, वातावरण में गर्मी वापस आ जाती है। निष्क्रिय शीतलन में, पारंपरिक संवहन और अवरक्त विकिरण द्वारा सीधे आसपास की हवा में रेडिएटर के माध्यम से गर्म भागों से गर्मी को हटा दिया जाता है। सक्रिय शीतलन में, संवहन और अवरक्त विकिरण के अलावा, पंखे से उड़ाने का उपयोग किया जाता है, जिससे संवहन की तीव्रता बढ़ जाती है (इस घोल को "कूलर" कहा जाता है)।

तरल शीतलन प्रणालियाँ भी हैं जहाँ ऊष्मा को पहले एक ऊष्मा वाहक द्वारा स्थानांतरित किया जाता है और फिर वातावरण में फिर से उपयोग किया जाता है। खुली बाष्पीकरणीय प्रणालियाँ हैं जहाँ शीतलक के चरण संक्रमण के कारण गर्मी को हटा दिया जाता है।

तो, कंप्यूटर के हीटिंग भागों से गर्मी हटाने के सिद्धांत के अनुसार, शीतलन प्रणाली हैं: वायु शीतलन, तरल शीतलन, फ्रीन, खुला वाष्पीकरण और संयुक्त (पेल्टियर तत्वों और जल कूलर के आधार पर)।

निष्क्रिय वायु शीतलन प्रणाली

जो उपकरण गर्म नहीं होते हैं उन्हें विशेष शीतलन प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है। गैर-गर्मी लोड किए गए उपकरण वह होते हैं जहां गर्म सतह (गर्मी प्रवाह घनत्व) के प्रति वर्ग सेंटीमीटर का ताप प्रवाह 0.5 mW से अधिक नहीं होता है। इन शर्तों के तहत, आसपास की हवा के सापेक्ष गर्म सतह का ओवरहीटिंग 0.5 ° C से अधिक नहीं होगा, ऐसे मामले के लिए सामान्य अधिकतम +60 ° C है।

लेकिन अगर उनके संचालन के सामान्य मोड में घटकों के थर्मल पैरामीटर इन मूल्यों से अधिक हो जाते हैं (गर्मी उत्पादन को अपेक्षाकृत कम रखते हुए), तो ऐसे घटकों पर केवल रेडिएटर स्थापित होते हैं, यानी निष्क्रिय गर्मी हटाने के लिए उपकरण , तथाकथित निष्क्रिय शीतलन प्रणाली।

जब चिप की शक्ति कम होती है, या जब सिस्टम की कंप्यूटिंग क्षमता की आवश्यकताएं लगातार सीमित होती हैं, एक नियम के रूप में, केवल एक हीटसिंक पर्याप्त होता है, बिना पंखे के भी। प्रत्येक मामले में रेडिएटर को व्यक्तिगत रूप से चुना जाता है।

मूल रूप से, निष्क्रिय शीतलन प्रणाली निम्नलिखित तरीके से काम करती है। सामग्री की तापीय चालकता के कारण या ताप पाइप (थर्मोसाइफन या वाष्पीकरण कक्ष अलग-अलग मूलभूत होते हैं) की मदद से ऊष्मा को सीधे ताप घटक (चिप) से हीटसिंक में स्थानांतरित किया जाता है। गर्मी पाइप के साथ समाधान)।

रेडिएटर का कार्य इन्फ्रारेड विकिरण के माध्यम से आसपास के अंतरिक्ष में गर्मी विकीर्ण करना और आसपास की हवा की तापीय चालकता के माध्यम से गर्मी को स्थानांतरित करना है, जो प्राकृतिक संवहन धाराओं की घटना में योगदान देता है। जितना संभव हो सके रेडिएटर के पूरे क्षेत्र में गर्मी विकीर्ण करने के लिए, रेडिएटर की सतह काली हो जाती है।

विशेष रूप से आज (कंप्यूटर सहित विभिन्न उपकरणों में) निष्क्रिय शीतलन प्रणाली व्यापक है। ऐसी प्रणाली बहुत लचीली होती है, क्योंकि रेडिएटर्स को अधिकांश ताप-गहन घटकों पर आसानी से लगाया जा सकता है। रेडिएटर से गर्मी अपव्यय का प्रभावी क्षेत्र जितना बड़ा होगा, शीतलन उतना ही अधिक कुशल होगा।

शीतलन दक्षता को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हीटसिंक और तापमान (विशेष रूप से पर्यावरण के तापमान अंतर) से गुजरने वाले वायु प्रवाह की गति हैं।

बहुत से लोग जानते हैं कि एक घटक पर हीटसिंक लगाने से पहले, संभोग सतहों पर थर्मल पेस्ट (जैसे केपीटी-8) लागू करना आवश्यक है। यह घटकों के बीच अंतरिक्ष में तापीय चालकता बढ़ाने के लिए किया जाता है।

प्रारंभ में, समस्या यह है कि कारखाने के उत्पादन और पीसने के बाद रेडिएटर की सतहों और जिस घटक पर इसे स्थापित किया गया है, अभी भी 10 माइक्रोन के क्रम में खुरदरापन है, और पॉलिश करने के बाद भी लगभग 5 माइक्रोन खुरदरापन रहता है। ये अनियमितताएं कनेक्टिंग सतहों को बिना गैप के यथासंभव कसकर एक साथ दबाए जाने से रोकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप कम तापीय चालकता के साथ एक एयर गैप होता है।

सबसे बड़े आकार और सक्रिय क्षेत्र वाले हीटसिंक आमतौर पर सीपीयू और जीपीयू पर लगाए जाते हैं। यदि एक मूक कंप्यूटर को इकट्ठा करना आवश्यक है, तो वायु मार्ग की कम गति को देखते हुए, विशेष बहुत बड़े रेडिएटर्स की आवश्यकता होती है, जो गर्मी लंपटता की बढ़ी हुई दक्षता की विशेषता है।

सक्रिय वायु शीतलन प्रणाली

शीतलन में सुधार करने के लिए, रेडिएटर के माध्यम से हवा के प्रवाह को अधिक तीव्र बनाने के लिए, पंखे अतिरिक्त रूप से उपयोग किए जाते हैं। पंखे से लैस रेडिएटर को कूलर कहा जाता है। कंप्यूटर के ग्राफिक्स और सेंट्रल प्रोसेसर पर कूलर लगाए जाते हैं। यदि हार्ड ड्राइव जैसे कुछ घटकों पर हीटसिंक स्थापित करना संभव नहीं है, या इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है, तो हीट सिंक के बिना एक साधारण फैन ब्लोआउट का उपयोग किया जाता है।बस इतना काफी है।

तरल शीतलन प्रणाली

लिक्विड कूलिंग सिस्टम सिस्टम में सर्कुलेटिंग वर्किंग फ्लुइड की मदद से कूल्ड कंपोनेंट से रेडिएटर तक हीट ट्रांसफर करने के सिद्धांत पर काम करता है। ऐसा तरल आमतौर पर जीवाणुनाशक और एंटी-गैल्वेनिक एडिटिव्स या एंटीफ्ऱीज़र, तेल, अन्य विशेष तरल पदार्थ और कुछ मामलों में तरल धातु के साथ आसुत जल होता है।

इस तरह की प्रणाली में आवश्यक रूप से शामिल हैं: तरल पदार्थ को प्रसारित करने के लिए एक पंप और हीटिंग तत्व से गर्मी को दूर करने और इसे काम करने वाले तरल पदार्थ में स्थानांतरित करने के लिए एक रेडिएटर (पानी ब्लॉक, ठंडा करने वाला सिर)। गर्मी तब एक हीटसिंक (सक्रिय या निष्क्रिय प्रणाली) द्वारा नष्ट हो जाती है।

इसके अलावा, तरल शीतलन प्रणाली में काम करने वाले द्रव का भंडार होता है, जो इसके थर्मल विस्तार की भरपाई करता है और सिस्टम की थर्मल जड़ता को बढ़ाता है। टैंक भरना सुविधाजनक है और इसके माध्यम से काम कर रहे तरल पदार्थ को निकालना भी सुविधाजनक है। ऐसी प्रणाली में आवश्यक होसेस और पाइप की आवश्यकता होती है। एक तरल प्रवाह संवेदक वैकल्पिक रूप से उपलब्ध हो सकता है।

कम संचलन गति और उच्च तापीय चालकता पर उच्च शीतलन दक्षता प्रदान करने के लिए काम करने वाले तरल पदार्थ में पर्याप्त उच्च ताप क्षमता होती है, जो वाष्पित सतह और पाइप की दीवार के बीच तापमान के अंतर को कम करता है।

फ्रीन शीतलन प्रणाली

प्रोसेसर के अत्यधिक ओवरक्लॉकिंग को इसके निरंतर संचालन के दौरान ठंडे तत्व के नकारात्मक तापमान की आवश्यकता होती है। इसके लिए फ्रीऑन इंस्टॉलेशन की आवश्यकता होती है। ये प्रणालियाँ प्रशीतन इकाइयाँ हैं जिनमें बाष्पीकरणकर्ता सीधे उस घटक पर लगाया जाता है जिससे ऊष्मा को बहुत अधिक दर पर हटाया जाना चाहिए।

इसकी जटिलता के अलावा, फ्रीऑन सिस्टम के नुकसान हैं: थर्मल इन्सुलेशन की आवश्यकता, घनीभूत के साथ अनिवार्य संघर्ष, एक ही समय में कई घटकों को ठंडा करने में कठिनाई, उच्च ऊर्जा खपत और उच्च कीमत।

पानी ठंडा करने वाला

वाटरचिलर एक शीतलन प्रणाली है जो एक फ्रीऑन इकाई और तरल शीतलन को जोड़ती है। यहां, सिस्टम में घूमने वाले एंटीफ्ऱीज़ को फ्रीऑन ब्लॉक का उपयोग करके हीट एक्सचेंजर में और ठंडा किया जाता है।

ऐसी प्रणाली में, फ्रीऑन इकाई की सहायता से एक नकारात्मक तापमान प्राप्त किया जाता है, और तरल एक साथ कई घटकों को ठंडा कर सकता है। एक पारंपरिक फ़्रीऑन कूलिंग सिस्टम इसकी अनुमति नहीं देता है। वाटर कूलर के नुकसान पूरे सिस्टम के थर्मल इन्सुलेशन के साथ-साथ जटिलता और उच्च लागत की आवश्यकता है।

बाष्पीकरणीय शीतलन प्रणाली खोलें

ओपन वेपर कूलिंग सिस्टम एक कार्यशील तरल पदार्थ का उपयोग करते हैं - एक रेफ्रिजरेंट जैसे हीलियम, तरल नाइट्रोजन, या सूखी बर्फ। काम कर रहे तरल पदार्थ को एक खुले गिलास में वाष्पित किया जाता है, जो सीधे हीटिंग तत्व पर चढ़ाया जाता है, जिसे बहुत जल्दी ठंडा किया जाना चाहिए।

यह विधि शौकीनों के लिए है और मुख्य रूप से उन शौकीनों द्वारा उपयोग की जाती है जिन्हें उपलब्ध उपकरणों की अत्यधिक ओवरक्लॉकिंग ("ओवरक्लॉकिंग") की आवश्यकता होती है। इस पद्धति का उपयोग करके, आप सबसे कम तापमान प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन रेफ्रिजरेंट वाले ग्लास को नियमित रूप से भरना होगा, अर्थात सिस्टम की समय सीमा होती है और निरंतर ध्यान देने की आवश्यकता होती है।

कैस्केड शीतलन प्रणाली

कैस्केड कूलिंग सिस्टम का अर्थ है दो या दो से अधिक फ्रीन्स का एक साथ अनुक्रमिक समावेशन। कम तापमान प्राप्त करने के लिए, कम क्वथनांक वाले फ़्रीऑन का उपयोग किया जाता है।यदि फ़्रीऑन मशीन सिंगल-स्टेज है, तो शक्तिशाली कंप्रेशर्स के साथ काम के दबाव को बढ़ाना आवश्यक है।

लेकिन एक विकल्प है - फ्रीऑन ब्लॉक के रेडिएटर को दूसरे समान ब्लॉक के साथ ठंडा करना। इस प्रकार, सिस्टम में ऑपरेटिंग दबाव को कम किया जा सकता है और कंप्रेशर्स से उच्च शक्ति की आवश्यकता नहीं रह जाती है, पारंपरिक कंप्रेशर्स का उपयोग किया जा सकता है। कैस्केड सिस्टम, इसकी जटिलता के बावजूद, पारंपरिक फ़्रीऑन इंस्टॉलेशन की तुलना में कम तापमान प्राप्त करने की अनुमति देता है, और एक खुली वाष्पीकरण प्रणाली की तुलना में, ऐसी स्थापना लगातार काम कर सकती है।

पेल्टियर शीतलन प्रणाली

शीतलन प्रणाली में एक पेल्टियर तत्व के साथ इसे ठंडा करने के लिए सतह पर इसके ठंडे हिस्से के साथ रखा जाता है, जबकि तत्व के गर्म हिस्से को इसके संचालन के दौरान किसी अन्य प्रणाली से गहन शीतलन की आवश्यकता होती है। प्रणाली अपेक्षाकृत कॉम्पैक्ट है।