Författare: ludvig

Kylpasta

ludvig

En viktig komponent som är lätt att förbise om man aldrig har monterat ett kylsystem tidigare är kylpasta. Om man missar denna detalj kan en processor överhettas även om den används som vanligt och inte är överklockad. Kylpasta bildar ett värmeledande lager mellan processorn och kylelementet på molekylär nivå, så att överföringen blir många gånger effektivare än om kontaktytan bestod av en ojämn variation av lager av luft och direktkontakt. Det är alltså ett mycket viktigt steg i processormontering.

Kylpasta kan ha olika baser såsom silikon, olja av något slag eller polymerer, och många tillverkare är något hemlighetsfulla med sina sammansättningar och ger bara vaga beskrivningar av dessa. Det finns också i en bred variation av konsistenser, från tjock pasta till lättflytande. Prisklassen kan någorlunda påvisa kvaliteten på kylpastan.

I bästa fall anges ett värde för dess kapacitet, vilket visas som W/mK, och ju högre värde desto bättre värmeledningsförmåga. Det högsta värdet som observerades vid informationsinsamlingen till denna artikel var 11 W/mK och den minsta angivna var 0,9, men den högsta kapaciteten krävs bara för högintensivt användande av högkapacitetssystem. För de flesta räcker det med en kylpasta i medelprisklassen.

Den viktigaste ingrediensen är ämnet som leder värmeenergin. Detta är ofta en metalloxid, men kan också vara så simpelt som kol. I flera kylpastor anges zinkoxid som huvudingrediens medan andra anger silver och det finns också en med nanodiamantpartiklar. Det är inte ovanligt med nanopartiklar eller olika materialmatriser som ska leda värmeenergin. Vad som verkar allra mest effektivt är partiklar av kol och diamant (eftersom dessa är samma sak på atomnivå) och pastor baserade på detta är inte drastiskt mycket dyrare än andra.

Fläktar

ludvig

Kylfläktar är grunden till nästan all kylning, dessvärre även vattenkylning. Detta eftersom även kylvattenslingan måste kylas med någon slags värmeväxling och luftcirkulation helt enkelt är den enklaste metoden för detta. Luftkylning är mindre effektivt än vattenkylning eftersom luft har mycket sämre värmeledningsförmåga än vatten, delvis eftersom det är en gas och delvis för att vatten har mycket hög värmekapacitet och därför kan absorbera mycket värmeenergi.

En fläkt är utformad med ett flertal blad som är lätt böjda, runt en central axel. Bladen har denna form för att skapa en tryckskillnad mellan översidan och undersidan, vilket orsakar luftrörelse kring och igenom fläkten. Den ökade luftrörelsen gör att mer värmeenergi kan ledas bort. En fläkt är dock begränsad i sin effekt om den inte kombineras med en kylfläns, ett block av något värmeledande material med en mängd kammar ovanpå. Dessa upphöjningar ökar kylflänsens yta som kan exponeras för den cirkulerande luften och därför leda bort värmen från ett annat objekt. Samma princip gäller för en radiator för vattenkylning.

Fläktar kan ha många olika extrafinesser såsom temperaturmätare som ökar deras rotationshastighet och därmed kylningseffekt. Detta kan lätt observeras i datorer som har varit igång en stund och börjar bli mycket varma, om datormodellen och fläkten har denna systemskyddande funktion.

Att kyla en processor

ludvig

Processorn är en grundläggande komponent i nästan all elektronik eftersom den utför de mest komplicerade och viktigaste uträkningarna. En processor består av halvledare, vanligtvis kisel, i kombination med högkonduktiva metaller som tillsammans ger kapaciteten för de nödvändiga algoritmerna genom att elektroner hoppar mellan olika energilägen inuti kiselkristallerna. Denna process kräver mycket energi, och liksom vid alla energiöverföringar kommer del av energiflödet att orsaka viss värmeutsöndring eftersom detta är i stort sett oundvikligt.

På grund av att kisel inte är någon särskilt bra värmeledare stannar värmeenergin kvar i chippet och kan skadas av detta, om inte denna leds bort på något sätt. Ju starkare processor desto mer energi används i dess uträkningar och därmed utsöndrar de också mer värme. Detta är anledningen till att vattenkylning kan vara en bra idé för högkapacitetssystem i superdatorer eller gamingriggar.

Processorns temperatur ska absolut inte överstiga 110 grader Celsius eftersom systemet då lätt tar skada, bör inte vara högre än 100 grader vid intensiv användning, och ska helst hållas kring 70 grader rent generellt.

För att effektivt leda bort processorns överskottsvärme krävs flera steg.

  • Första steget är kylpasta som ska täcka dess yta (men samtidigt inte användas allt för mycket) som kommer att bilda ett lager mellan processorn och processorblocket för att undvika luftspalter, eftersom dessa minskar kylsystemets effektivitet. Kylpasta finns i många former och konsistenser, och du behöver bara köpa en dyrare om du har ett högkapacitetssystem att kyla. Läs mer om kylpastor i vår artikel om detta.
  • Andra steget är ett processorblock som är kompatibelt med sockeln som processorn sitter i på moderkortet och alltså kan fästas ovanpå processorn. Detta består vanligtvis av någon slags kylfläns i kombination med antingen en fläkt eller vattenbehållare.
  • Fyll resten av kylsystemet och läckagekontrollera detta efter anvisningarna i våra andra artiklar.
  • Montera resten av datorkomponenterna
  • Klart!

Att kyla ett grafikkort

ludvig

Ett grafikkort är som en mindre version av ett moderkort som är till för att avlasta processorn i applikationer som kräver hög grafik. De har processorer som är dedikerade till just grafikåtergivningen och detta ger datorn mycket högre kapacitet då centralprocessorn inte behöver göra det jobbet utan kan fokusera på andra bitar av applikationens funktion istället.

Liksom hos en CPU skapar dock de intensiva grafikuträkningarna som krävs av exempelvis moderna spel och 3D-renderingar ganska hög värme och om man inte vill ha högljudda fläktar för sin grafikkortskylning kan man istället installera en kylvattenslinga för att kyla det. Om man redan har en modulär kylvattenslinga till sin huvudprocessor kan man lika gärna investera i grafikkortskylning också, det enda som då behövs är grafikkortsblocket, några extra slangar och kanske en radiator till, om man tror att det kommer att behövas. Tänk på att grafikkortsblocket måste vara kompatibelt med det grafikkort man har och att eventuella kylfläktar monterade på detta måste avlägsnas.

När dessa delar är monterade efter instruktionerna som medföljer delarna fylls systemet på likt hur man gjorde när det först installerades, och bör köras i ungefär ett dygn för att avlufta och finna eventuella läckor, som vanligt. Därefter går det bra att koppla in alla andra komponenter igen och njuta av sitt nya vattenkylda grafikkort.

Kylmedel

ludvig

Vilket medium och ämne som väljs för ett kylsystem beror mest på systemets syfte. I kylskåp och luftkonditioneringsaggregat används gaser, eftersom kompression och expansion av gaser orsakar stora temperaturskillnader, i form av värmeutsöndring vid kompression och värmeabsorption, alltså kylning, vid expansion. Olika gaser har använts genom åren, och under ett tag var freoner mycket vanliga i både kylskåp och som drivmedel i sprayburkar. Det tog många år av undersökning för att avgöra att freonerna som var så frekvent använda skadade ozonlagret som är nödvändigt för all flora och fauna på jordens yta. Då tvingades man övergå till andra gaser att ersätta dessa med, och efter årtionden av förbud mot dessa ämnen har ozonlagret börjat återhämta sig.

Luftkylning handlar också till viss del om att skapa tryckskillnader mellan framsidan och baksidan av en fläkt, eftersom luft, som är en sammansättning av ett flertal gaser, följer samma termodynamiska regler som gaserna i ett slutet kylsystem och alltså får lägre temperatur vid lägre tryck. Men eftersom lufttrycksskillnaden är liten i förhållande till den i ett slutet system handlar luftkylning mestadels om att cirkulera en tillräckligt stor mängd luft genom en uppsättning kylflänsar, som ofta består av en effektiv termiskt ledande metall. Kylflänsar är utformade som en slags kam vars tänder är extremt “djupa” och därmed bildar ett block fyllt med upphöjningar. Dessa skapar större yta som luften kan komma i kontakt med och därmed göra kylningen mer effektiv.

Om man använder vätskor kan man inte använda en kompressor för kylning som man gör i ett kylskåp, utan måste istället förlita sig på simpel cirkulation av kylmedlet mellan värmekällan och en värmeväxlare som kan kyla ner det uppvärmda kylmedlet. Vatten är ett mycket vanligt kylmedel eftersom vi har mycket av det och det har hög värmekapacitet och därmed kylförmåga. Ammoniak är också ett effektivt kylmedel men är mycket mer korrosivt och därför svårare att använda.

Varför det är viktigt att kyla ned datorn

ludvig

Det är inte alltid alldeles självklart föra alla varför det är en bra idé att kyla ned datorn. För att kunna få ut maximal prestanda, måste datorn kylas ned – något som olika fläktsystem länge hanterat på ett bra sätt. Olika tillverkare av datorchipp och processorer kräver dock att dessa nedkylningsprocesser blir effektivare, för att kunna använda de nyare och snabbare hastigheterna.

[IMAGE=dp8z7xb91KM1.jpg]

Varför är temperaturen så viktig?

Förenklat så blir datorns kretsar och elektroniska chipp betydligt varmare då de måste arbeta med högre beräkningar och hastigheter. När chippen blir överhettade kan de orsaka att datorn arbetar betydligt långsammare, vilket de flesta användare nog upplevt någon gång. Datorn känns “seg” eller kan till och med låsa sig eller i värsta fall krascha. För att undvika dessa scenarion används olika system för att kyla ned datorns inre kretsar och kort. Många tillverkare av processorer som Intel och AMD, förser sina produkter med egna nedkylningsverktyg, såsom fläktar, för att kyla ned systemet och möjliggöra en bättre prestanda. För att klämma ut den maximala kapaciteten är det dock bäst att komplettera dessa med andra nedkylningssystem, och även kontrollera att datorn är placerad i en lämplig inomhusmiljö. Är man i färd med att renovera sin bostad kan det löna sig att utforma just arbetsrummet utifrån att datorn ska kunna kylas så effektivt som möjligt. Ett bra exempel är att integrera fläktar i arbetsrummet med bostadens befintliga fläktsystem. Man kan hitta prisvärda och effektiva takläggare i Göteborg som arbetar med helhetslösningar.

Nedkylning av skalet

Om luften som kommer in i datorn inte kyler ned komponenterna, gör en fläkt väldigt liten nytta. Det vill säga, är luften varm från början, så åstadkommer den ingen större nedkylningseffekt. De flesta skal kommer med en standarduppsättning på två fläktar, vilka blåser luften genom datorn, för att kyla ned innandömet. På stationära datorer finns ofta uttag för att kunna komplettera med en tredje fläkt som rejält kommer att utöka datorns förmåga att kyla ned sig.

Andra komponenter

Det är inte bara datorns “hjärna” eller processor som behöver kyla ned sig. Olika grafikkort hör även till komponenter som riskerar att bli överhettade och behöver minst lika stor nedkylning. Särskilt olika 3D-videokort, kan vara i riskzonen för att inte utvinna tillräckligt med nedkylning av en standardlösning. Det här är extra viktigt att tänka på om man i efterhand lägger till komponenter, vilka förväntas kylas ned av samma antal fläktar. Märker man att datorns allmänna prestanda dras ned märkbart, kan det alltså vara en god idé att se över antalet fläktar man har i bruk. En del datortillverkare tillverkar datorer med metallskal, som ett försöka att ytterligare få ned temperaturen i enheterna. I framtiden kommer vi se nya skal som har nya egenskaper för nedkylning.