Technologie současného a budoucího chlazení

Příslušenství k počítačové vzduchotechnice

Ještě před pár lety jsme byli rádi, když jsme u nás vůbec někde sehnali alespoň obyčejný 8cm ventilátor a když už jsme měli jako zázrakem na výběr, mohli jsme si zvolit leda mezi kuličkovými a kluznými ložisky. Dnes už je situace úplně jiná. Firmy jako Thermaltake nebo Sunbeam se chytly příležitosti se trošku projet na módní vlně vylepšování a šťourání se ve vlastním počítači a nabízejí skoro až nepřeberné množství výrobků. Tyto firmy ale nevyužily jen módy, ale i nápadů, jež původně vznikly v myslích nadšených kutilů. Jenže dnes nezáleží na tom, kdo co vymyslí, ale kdo to dá dříve na trh. Podívejme se alespoň na některé užitečné (a většinou předražené) výrobky.


Tunely

Zde je myšlenka poměrně jasná. Proč máme ke chlazení nejnáročnější komponenty v systému – procesoru – používat vzduch zevnitř skříně, když má zbytečně o několik stupňů víc, než je nutné? Stačí si vyrobit tunel vedoucí z bočnice a s jeho pomocí dodávat CPU chladiči podstatně chladnější vzduch. O účinnosti tohoto chlazení nás může přesvědčit fakt, že podobný systém, ale skrz celou skříň, stál při návrhu nového BTX formátu.
Modifikací chlazení pomocí tunelu je celá řada. Popišme si aspoň ty nejzákladnější rozdíly, jimiž se mohou lišit. V první řadě je na výběr místo, odkud chceme tahat čerstvý vzduch. Nabízí se místo pro vyfukující ventilátory na zadní stěně, nebo otvor v bočnici přímo naproti cíli chlazení. První způsob má tu výhodu, že otvor ve stěně je ve většině skříní už přítomen a na to také sázejí profi výrobci, kteří ostatně ani jinou možnost nemají. Nevýhoda je nutnost ohybu do pravého úhlu a tím i nezanedbatelný odpor vzduchu. Druhý způsob je na tom přesně naopak – otvor do bočnice si musíte nejspíš vyrobit sami, ale zato je tunel pěkně rovný a vzduch bez odporu.

Dále je na řadě vybrat místo, kam umístit větrák – zda na začátek tunelu, či ho ponechat na chladiči. V tomto případě hodně záleží na prvotním uzpůsobení tunelu. Pokud chceme větrák ponechat na chladiči, je nutné tunel dobře utěsnit, aby lopatky nabíraly jen vzduch jdoucí zvenčí, jinak tunel nebude fungovat nejefektivněji. Navíc, pokud se rozhodneme pro druhé řešení, můžeme tunel využít i jako redukci, což znamená možnost volby většího ventilátoru a s tím i vyšší výkon. Jenomže jako obvykle, toto řešení má i své zádrhele v podobě práce navíc a také pravděpodobnému zvýšení hluku, protože například umístěním na bočnici se vibrace na ní přenáší a celá bočnice pak začne rezonovat.


Redukce

Redukce je vlastně jen takový tunýlek, co nemá za úkol tahat vzduch z vně skříně, ale umožňuje namontování většího ventilátoru s větším průtokem vzduchu. To ale není celé. Protože redukce zákonitě odsune větrák dále od pasivu, účinně tak eliminuje hluché místo na chladiči, co klasicky zůstává bez ofuku.

Regulace otáček

Pakliže už máme ventilátory pečlivě umístěny, může nás překvapit nelibý zvuk linoucí se z jejich motorků a listů, rušící zvláště uživatele typu "netopýr". Pokud pominu bastlířské způsoby umlčování hukotu větráků, existuje zde jeden základní, na který se zaměřili i profesionální výrobci – prostá regulace otáček. Nyní máme na výběr dva základní způsoby, kterými docílit snížení otáček. Nejprve ten jednodušší – lineární regulace.

U lineární regulace nejde o nic jiného, než o snížení napětí (u PC větráků typicky 12V). Způsobů je celá řada. Nejsnazší je využít nějaké nižší napětí poskytované zdrojem, tedy 5Vnebo i 3,3V (ano, i při tomto napětí se některé větráky roztočí). Už méně vhodným způsobem je zapojení mezi 12V a 5V větev, což nám sice dá požadovaný rozdíl 7V, ale pro zdroj s nedokonalou ochranou je to časovaná bomba. Nebo, pokud máme aspoň trochu pojetí o tom, co to je pájka, použijeme odporu, či silného potenciometru/reostatu v sériovém zapojení s větrákem.
Druhou možností je PWM (Pulse Width Modulation) regulace. Zde je využíváno krátkých, tvrdých pulzů plného napětí. Nejdůležitější veličinou je zde poměr stavu zapnuto/vypnuto, který se udává v procentech. Například, pokud máme cyklus 50%, znamená to, že polovinu určeného cyklu dostává zařízení plné a polovinu nulové napětí a v průměru dostane polovinu plného napětí. Cyklus 25% zase znamená ¼ zapnuto a ¾ vypnuto, tedy 25% napětí v průměru. Počet startů plného napětí za sekundu znamená frekvenci. Ale to neznamená, že chceme, aby se cykly a frekvence nějak ovlivňovaly – ve výsledku chceme frekvenci konstantní, takže o co bude stav zapnuto delší, tím se musí stav vypnuto zkracovat a naopak. Snížením frekvence pulzů se ale dá docílit daleko menších otáček, než při použití lineární regulace.
A jako obvykle, každý způsob má své pro a proti:


Lineární regulace

+ Regulace nezkracuje život ventilátoru díky stabilnímu přísunu energie
Redukce otáček nezpůsobuje žádné nežádoucí zvukové efekty
Systém sledování otáček a detekce poruchy funguje beze změny

- Minimální otáčky jsou omezeny napětím potřebným k roztočení větráčku
V důsledku snížení napětí si motorek bere více proudu
Energie zadržená odpory/potenciometry se přemění v nežádoucí teplo


PWM regulace

+ Umožňuje dosáhnout velmi nízkých otáček
Napětí je ve stavu zapnuto konstantně 12V, proud se tedy nemění
Tepelná ztrátovost PWM okruhu je zanedbatelná

- Střídavé zapínání a vypínání přísunu energie lehce zkracuje životnost větráčku
Při velmi nízkých RPM větráček může vydávat nežádoucí zvuky
Detekce otáček je v tomto případě nepoužitelná