Dissipatori di calore: tutto ciò che devi sapere guide guida completa】

Sul mercato troviamo processori e schede grafiche sempre più potenti, che richiedono dissipatori proporzionali in termini di prestazioni. Se non fosse per loro, i computer in quanto tali non potrebbero funzionare, almeno i computer desktop o portatili poiché i loro componenti principali brucerebbero senza rimedio.

In questo articolo proveremo a conoscere in modo approfondito i dissipatori di calore del computer, i loro elementi, i fondamenti del funzionamento e i tipi esistenti. Se stai pensando di acquistare uno di questi, non perdere questo articolo, quindi cominciamo!

Indice dei contenuti

Che cos'è un dissipatore di calore

Il dissipatore di calore è l'elemento responsabile della dissipazione o della rimozione del calore generato da un componente elettronico dovuto all'uso. Esistono molti tipi di dissipatori di calore, come aria, raffreddamento a liquido o persino convezione diretta in componenti immersi in un liquido non conduttivo. Ma quelli che tratteremo qui sono i dispositivi di raffreddamento dell'aria, i più comuni da collegare e quelli utilizzati dalla maggior parte degli utenti.

In effetti, in un computer non troviamo solo un dissipatore di calore, possiamo pensare che il dissipatore di calore sia solo il blocco che si trova sopra la CPU o sulla scheda grafica, ma nulla è più lontano dalla realtà. Anche altri componenti come il chipset della scheda madre o il VRM dello stesso, hanno bisogno di dissipatori di calore.

Proprio quest'ultimo elemento ha acquisito notevole importanza negli ultimi tempi. Il VRM è il sistema di alimentazione del processore e come tale deve inviare una grande quantità di corrente affinché funzioni, stiamo parlando tra 90 e 200 amp (A) a circa 1, 2-15 V. I MOSFET sono transistor che regolano la corrente inviata alla CPU e alla memoria, quindi diventano molto caldi. Troviamo anche dissipatori di calore nell'alimentatore per lo stesso motivo, e in generale in qualsiasi chip che funziona ad alta frequenza.

Come funziona davvero: fondamento fisico dei dissipatori di calore

Tutto inizia dal modo in cui un componente elettronico genera calore, che si chiama Joule Effect. È un fenomeno che si verifica quando gli elettroni si muovono in un conduttore. Di conseguenza, si verificherà un aumento della temperatura a causa dell'energia cinetica e delle collisioni tra di loro. Maggiore è l'intensità energetica, maggiore sarà il flusso di elettroni nel conduttore e, di conseguenza, maggiore sarà il calore rilasciato. Ciò è estensibile ai chip di silicio, all'interno dei quali si condensano numerosi elettroni sotto forma di impulsi elettrici.

Possiamo vedere perfettamente questo fenomeno in questa cattura termica. Quando un PC consuma una grande quantità di energia, anche i conduttori aumentano di temperatura.

Detto questo, il dissipatore di calore non è altro che un blocco di metallo composto da centinaia di alette che è a diretto contatto con il chip attraverso una pasta termica. In questo modo, il calore generato dal chip passa al dissipatore di calore e da esso all'ambiente. In genere, uno o due ventilatori sono posizionati sopra i dissipatori di calore per aiutare a rimuovere il calore dal metallo. In sostanza intervengono due meccanismi di scambio termico:

• Conduzione: è il fenomeno per mezzo del quale un corpo solido più caldo passa il suo calore a uno più freddo che è in contatto con esso. Ciò si verifica esattamente tra IHS della CPU e il dissipatore di calore. Quindi vedremo che c'è una certa resistenza termica tra di loro. Convezione: la convezione è un altro fenomeno di trasferimento di calore che si verifica solo in fluidi, acqua, aria o vapore. In questo caso, l'aria raggiunge le alette del dissipatore di calore, preferibilmente ad alta velocità, in modo che sia in grado di assorbire più calore dalle alette calde del dissipatore di calore.

Magnitudini per sapere se un dissipatore di calore è buono

Vista l'operazione dal punto di vista tecnico, dovremo ancora conoscere le principali magnitudini coinvolte in un buon dissipatore di calore. Anche se è vero che molti di essi non si riflettono nelle specifiche, per i più curiosi saranno interessanti.

• TDP: Il TDP è senza dubbio il parametro più importante di un dissipatore di calore, in quanto è molto rappresentativo. Chiamiamo TDP (Thermal Design Power) la quantità di calore che un componente elettronico dovrebbe generare quando è al suo massimo carico. Questo parametro appare su processori e dissipatori di calore e non ha nulla a che fare con il consumo di energia del componente elettronico stesso. Quindi il processore è impostato per supportare il massimo TDP, quindi un dissipatore di calore deve avere lo stesso o più affinché la CPU funzioni in modo sicuro. CPU TDP <Dissipatore di calore TDP, sempre. Conducibilità e resistività: la conducibilità è la capacità di trasportare il calore che un corpo o una sostanza ha. E resistività, perché proprio il contrario, la resistenza che presenta per condurre il calore. La conduttività è misurata in W / mK (Watt per metro Kelvin) e tanto più meglio è. Resistenza termica: la resistenza termica è il fenomeno che si oppone al passaggio del calore da un elemento all'altro. È proprio come una resistenza elettrica, più grande è, più difficile sarà il passaggio del calore. In un sistema di refrigerazione intervengono molte resistenze termiche, ad esempio il contatto della CPU e del dissipatore di calore, il contatto tra l'incapsulamento e i nuclei, ecc. Pertanto, si tratta di mettere elementi con alta conduttività, per evitare queste resistenze. Superficie di contatto: la superficie di contatto non è indicata nelle specifiche, in quanto fa parte del design del dissipatore di calore. Se dovessimo affrontare un piatto con un Noctua D15, quale diresti che avesse più superficie di contatto? Bene il lavandino senza dubbio. Questo parametro misura l'area totale che sarà bagnata dall'aria. Più pinne, maggiore è la superficie di scambio, poiché hanno tutte due facce, una dopo l'altra moltiplicate per centinaia di esse. Flusso d'aria e pressione: questi parametri sono relativi ai ventilatori. Il flusso d'aria è la quantità di aria che un ventilatore mette in movimento e viene misurato in CFM, mentre la pressione statica è la forza con cui l'aria colpisce le alette e viene misurata in mmH2O. In un dissipatore vogliamo la massima pressione possibile con un flusso elevato.

Componenti e parti di dissipatori di calore

Dopo aver visto i parametri coinvolti nel funzionamento di un dissipatore di calore per PC, non è idea di sapere quali elementi ne fanno parte. O meglio, come viene costruito un dissipatore di calore utile. Inoltre, vedremo gli elementi che intervengono subito dopo il DIE o i core del processore.

IHS

IHS, o Integrated Heat Spreader, è l'incapsulamento della CPU. Qui inizia tutto, poiché è il primo elemento a contatto con i core del processore, che genera realmente il calore del componente elettronico. Questo pacchetto è realizzato in rame e i processori più potenti sono direttamente saldati al DIE per eliminare al minimo la resistenza termica.

Ciò garantisce che tutto il calore possibile passi nelle migliori condizioni agli altri elementi di dissipazione. Ci sono chip che non hanno questo incapsulamento, come le GPU, in cui il dissipatore di calore entra in contatto diretto con il DIE dei core con l'aiuto della pasta termica, quindi il trasferimento è più efficiente. Il processo di rimozione di IHS e di messa a contatto diretto del dissipatore di calore con il DIE si chiama Delidding. Con la pasta termica a base di metallo liquido è possibile migliorare le temperature fino a 20 ° C o più.

Pasta termica

L'elemento con la massima resistenza termica nel gruppo dissipatore di calore. È molto importante avere un ottimo passaggio termico in chip potenti, poiché la sua conduttività sarà maggiore. La funzione della pasta termica è quella di migliorare il più possibile la connessione tra IHS o DIE e il blocco freddo del dissipatore di calore.

Anche se ci sembra che un blocco sia molto ben lucidato, microscopicamente il contatto non è perfetto in quanto sono solidi, quindi un elemento che li collega fisicamente è necessario affinché la conduzione del calore abbia un effetto.

Nel mercato abbiamo tre tipi di pasta termica, quelli di tipo ceramico, generalmente bianchi, quelli di tipo metallico, quasi sempre grigi o argento o quelli di metallo liquido che sembrano, beh, metallo liquido. Quelli metallici sono i più comuni, con un ottimo rapporto prestazioni / prezzo e raggiungendo conduttività fino a 13 W / mK. Quelli di metallo liquido sono normalmente utilizzati per il delidding e hanno conduttività fino a 80 W / mK.

Blocco freddo

Il blocco freddo è la base del dissipatore di calore, che contatta il processore o il chip elettronico. È in genere più grande dello stesso IHS, per garantire la massima ricezione e trasferimento del calore.

Un buon dissipatore di calore ha sempre una base in rame. Questo metallo ha una conduttività compresa tra 372 e 385 W / mK, essendo superato solo dall'argento e da altri metalli più costosi. Nota la differenza tra questo valore e quello offerto da una pasta termica.

Tubi di calore

Partiamo dal presupposto che stiamo valutando un buon dissipatore di calore e questi hanno sempre tubi di calore o tubi di calore. Come il blocco freddo, sono realizzati in rame o rame nichelato.

La loro funzione è molto semplice ma molto importante, per prendere tutto il calore dal blocco freddo e trasportarlo alle torri dell'aletta sopra di esso. A volte è fatto in modo molto visivo con le heatpipes che separano il blocco dalle torri, e altri sono integrati nel set, come nel caso dei prismi di Wrait dell'AMD.

Torre o blocco alettato

Dopo i due elementi precedenti, abbiamo il dissipatore di calore stesso. È un elemento a forma di torre rettangolare o quadrata provvisto di un numero incredibile di alette unite da tubi di calore o altre alette. Sono sempre realizzati in alluminio, un metallo più leggero del rame e con una conduttività di 237 W / mK. Il calore si espande in tutti loro, per trasferirlo per convezione all'aria che è in contatto con la sua superficie.

ventilatore

Riteniamo che faccia anche parte del dissipatore di calore per svolgere l'importante compito di creare un flusso d'aria ad alta velocità in modo che la convezione, anziché essere naturale, sia forzata e rimuova più calore dal metallo.

I dissipatori di calore attuali di solito trasportano quasi tutte o una o due ventole, anche se non hanno necessariamente una dimensione standard come accade in quelli venduti separatamente per il telaio.

Tipi di dissipatori di calore

Abbiamo anche diversi tipi di dissipatori di calore sul mercato. Ognuno di essi è orientato a una diversa funzionalità, se possiamo anche classificarli in diversi modi.

Dissipatori passivi

Un dissipatore di calore passivo è privo di un elemento elettrico che lo aiuta a rimuovere il calore, ad esempio un ventilatore. Questi dissipatori di calore non vengono generalmente utilizzati per i processori, sebbene siano per chipset o VRM. Sono semplicemente blocchi di alluminio o rame alettati che espellono il calore per convezione naturale.

Dissipatori di calore attivi

A differenza degli altri, questi dissipatori di calore hanno un elemento responsabile di massimizzare lo scambio di calore con l'ambiente. Le ventole montate su di esse hanno PWM o controllo di corrente analogico per vari giri al minuto a seconda della temperatura del processore. Proprio per questo motivo, sono dissipatori attivi.

Dissipatore di calore a torre

Se guardiamo al suo design, ne abbiamo anche diversi tipi e uno di questi è il dissipatore di calore della torre. Questa configurazione si basa su un blocco freddo dotato di una grande torre alettata non necessariamente collegata direttamente ad essa, ma da tubi di calore. Possiamo trovare dissipatori di una, due e persino quattro torri con un design stravagante. Le sue misure sono generalmente larghe circa 120 mm e alte fino a 170 mm, progettate per oltre 1500 grammi.

Una caratteristica di questi è che i fan sono posizionati verticalmente rispetto al piano della scheda madre. Questo non annulla il fatto di avere modelli con loro in orizzontale.

Dissipatori di calore a basso profilo

A differenza dei precedenti che hanno un'altezza considerevole, questi puntano con configurazioni molto basse per chassis stretti o spazi ridotti. Si può considerare che hanno una torre, sebbene sia orizzontale. Hanno anche i fan inseriti tra questa torre e il blocco freddo.

A differenza dei precedenti, i ventilatori sono sempre posizionati orizzontalmente e parallelamente al piano della piastra di base, espellendo l'aria verticalmente o assialmente.

Dissipatori di calore del ventilatore

I dissipatori di calore vengono utilizzati per schede grafiche e altri componenti sotto forma di schede di espansione. Attualmente troviamo anche configurazioni simili per chipset ad alta potenza come AMD X570. Li troviamo anche in HTPC o NAS, che a causa del loro piccolo spazio sono i più efficaci.

Sono caratterizzati dall'avere un ventilatore centrifugo che assorbe l'aria e la espelle sul blocco alettato parallelo alle alette. Sono generalmente pozioni peggiori rispetto ai precedenti dissipatori di calore.

Dissipatori di calore di serie

Non è un design in quanto tale, ma sono i dissipatori di calore che il produttore del processore include nel suo pacchetto di acquisto. Ci sono alcuni di ottima qualità come quelli di AMD e altri molto cattivi come quello di Intel.

Raffreddamento a liquido

Questi sistemi sono costituiti da un circuito chiuso di acqua distillata o qualsiasi altro liquido che può essere utilizzato. Questo liquido rimane in continuo movimento grazie a una pompa o un serbatoio dotato di una pompa in modo che attraversi i diversi blocchi installati sull'hardware da refrigerare. A sua volta, il liquido caldo passa attraverso quello che è essenzialmente un dissipatore di calore a forma di radiatore, più o meno grande, dotato di ventole. In questo modo, il liquido si raffredda di nuovo, ripetendo il ciclo indefinitamente mentre la nostra attrezzatura è in funzione.

Dissipatore di calore per laptop

In una categoria speciale possiamo mettere il dissipatore di calore dei laptop, sistemi che vale la pena vedere perché alcuni funzionano davvero.

Questi dissipatori di calore sono abbastanza speciali, perché sfruttano al massimo il fenomeno della conduzione. Grazie ai blocchi freddi installati su GPU e CPU da cui fuoriescono tubi di calore in rame nudo lunghi e spessi, che portano calore nella zona di dissipazione. Questa zona è composta da uno, due o fino a quattro ventilatori centrifughi che soffiano calore tra piccoli blocchi alettati.

Cosa prendere in considerazione per il suo assemblaggio

Il montaggio di un dissipatore di calore per PC non è troppo complicato e non ci sono molti fattori da tenere in considerazione durante il montaggio, al solo scopo della sua compatibilità e misurazione.

Ci riferiamo alla compatibilità con la piattaforma che abbiamo sul nostro PC. Ogni produttore ha i suoi socket in cui installare i processori, quindi i grip e le dimensioni non sono gli stessi. Ad esempio, Intel ne ha attualmente due: LGA 2066 per le gamme X e XE Workstation e LGA 1151 per il desktop Intel Core ix. D'altra parte, AMD ne ha anche due, l' AM4 per Ryzen e la TR4 per Threadripper, sebbene quasi sempre vadano con il raffreddamento a liquido. In ogni caso, i dissipatori di calore non disponibili sono sempre dotati di sistemi di montaggio compatibili con tutte le prese.

Per quanto riguarda le misure, ce ne sono due che dobbiamo prendere in considerazione. Da un lato, l' altezza del dissipatore di calore, che dobbiamo confrontare con l'altezza ammissibile con il nostro telaio, andando alle sue specifiche. D'altra parte, la larghezza e lo spazio disponibile per la memoria RAM. I grandi dissipatori di calore occupano così tanto che si aggiungono alla RAM, quindi dobbiamo sapere quale profilo supportano.

Un terzo elemento importante è sapere se il dissipatore di calore viene fornito con una siringa a pasta termica o già preinstallato nel blocco. La maggior parte lo porta, ma non è necessario assicurarsi che nel caso dovessimo acquistarlo separatamente.

Vantaggi e svantaggi dei dissipatori di calore

Come abbiamo fatto nell'articolo sul raffreddamento a liquido, qui vedremo anche i vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo dei dissipatori di calore.

vantaggio

• Elevata compatibilità con PC Dimensioni per quasi tutti i gusti Economico ed efficace anche per processori potenti Pochi cavi e facilità di installazione Più affidabile del raffreddamento a liquido, nessun fluido o pompe che possono guastarsi Manutenzione semplice, pulizia della polvere

svantaggi

• Per i processori con più di 8 core possono venire bene. Occupano molto spazio e sono pesanti limitazioni per l'altezza del telaio e l'altezza della RAM Estetica non molto raffinata

Conclusione e guida ai migliori dissipatori di calore per PC

Finiamo questo articolo in cui discutiamo in profondità il problema dei dissipatori di calore. Soprattutto, ci siamo concentrati sul suo funzionamento e sui suoi fondamenti di costruzione e componenti, poiché è uno degli argomenti trattati meno generalmente.

Un buon dissipatore di calore può soddisfare perfettamente la necessità di raffreddamento a liquido, poiché sul mercato ci sono configurazioni brutali come Noctua NH-D15, Gamer Storm Assassin o l'enorme Scythe Ninja 5 e Cooler Master Wraith Ripper. Ora ti lasciamo con la nostra guida.

Guida ai migliori dissipatori di calore, ventole e raffreddamento a liquido per PC

Che dissipatore di calore hai sul tuo PC? Preferisci i refrigeratori d'aria o il raffreddamento a liquido?