Kapalinové chlazení vs. vzduchové chlazení: Jaká je nejlepší možnost?

I. Úvod: Dilema chlazení CPU

Věděli jste, že kapalinové chladiče mohou poskytnout o 50–100 W vyšší tepelný výkon než typický vzduchový chladič? Vzduchový chladič je prakticky bezúdržbový, zatímco kapalinové chladiče jsou náchylné k poruchám čerpadla. Který z nich si tedy vybrat? Pojďme si vyjasnit toto dilema s chlazením procesoru.

Metoda chlazení vzduchem využívá ventilátor a chladič, které přenášejí teplo z procesoru do okolí. Je to snadné a levné řešení, ale pokud jde o kapalinové chlazení procesoru, je dražší, ale účinnější. Kapalina odebírá teplo z procesorů a proudí přes chladič, kde ji chladí ventilátor. Typ chlazení používaného v moderních procesorech, ať už kapalinové nebo vzduchové, závisí na několika faktorech.

S rostoucími nároky na vysoké výpočetní výkony jsou moderní procesory, jako jsou Intel Core Ultra 9 a AMD Ryzen 9, navrženy s vysokým tepelným výkonem, což vyžaduje robustní chladicí řešení pro optimální provoz a zamezení tepelného škrcení. Některé počítače jsou navrženy s omezeným prostorem pro nastavení ventilátorů a chladičů. Tyto počítače mají nižší formáty, jako například Mini-ITX, které snižují proudění vzduchu a způsobují tepelné úzké místo; proto je v takových situacích lepší volbou kapalinové chlazení.

Systémy kapalinového chlazení také nabízejí lepší estetiku s RGB osvětlením čerpadel a ventilátorů, poskytují vyšší chladicí schopnosti pro vysoce výkonné procesory s přetaktováním a mají menší rozměry ve srovnání se vzduchovým chlazením. Navíc mají jednodušší estetiku a nižší chladicí výkon u větších rozměrů, i když dosahují stejného chladicího výkonu jako systém kapalinového chlazení.

II. Chlazení vzduchem: Spolehlivý výchozí stav

V rychle se vyvíjející době, kdy se mikroprocesory neustále mění, se mění i jejich výpočetní rychlost. Metody chlazení vzduchem i nadále poskytují spolehlivé a efektivní řešení pro chlazení základních až středních procesorů a udržují je v bezpečných provozních teplotách.

Mechanika

Systém chlazení vzduchem se skládá z chladiče, tepelných trubic, ventilátoru a odsávacího ventilátoru. Chladič je obvykle vyroben z mědi nebo hliníku. Je umístěn přímo na procesoru, absorbuje jeho teplo a přenáší ho do dutých trubic naplněných kapalinou, která se odpařuje a kondenzuje, čímž odvádí teplo z procesoru. Tyto trubice jsou připevněny k žebrům, aby se zvětšila plocha, na kterou je připojen ventilátor odvádějící teplo od kovového povrchu, a odsávací ventilátor vyhání teplý vzduch ven z pouzdra procesoru. V chladicím systému CPU vzduchem nejsou žádné složité součásti. Nejsou zde žádná čerpadla ani radiátory s chladicí kapalinou. I když je teplovodivá pasta předem nanesena, je systém chlazení vzduchem vždy typu „plug-and-play“.

Výhody

• Spolehlivost: Spolehlivost systému chlazení vzduchem pro CPU je jeho největší silnou stránkou. Nemá žádné pohyblivé části kromě ventilátoru, jehož životnost u značek jako Noctua, ESGAMING, Cooler Master nebo DeepCool je 150 000 hodin. Například chladič ESGAMING Easy Installation 6 Heat Pipes Dual Tower ARGB (T2-2F) a Factory Direct Sales 4 Heat Pipes 120mm Colorful Gaming Air Cooler (EZ-4A) nabízejí okamžité chlazení a tichý provoz, určené pro vysoce výkonné systémy. To znamená, že ventilátor může pracovat nepřetržitě 15 let bez poruchy.
• Cena: Vzhledem k velmi malému počtu rotujících částí je cena v porovnání s kapalinovým chlazením také velmi nízká. Cena se pohybuje od 30 do 150 dolarů v závislosti na chladicím výkonu a spolehlivosti. Většina uživatelů, kteří nechtějí utrácet mnoho, ale potřebují efektivní chlazení, si může do svého procesoru nainstalovat vzduchový chladicí systém.
• Bezpečnost: Systémy chlazení vzduchem jsou ze své podstaty bezpečné, protože nepoužívají kapalné chladivo, čímž eliminují riziko poškození součástí CPU v důsledku úniku kapaliny.
• Údržba: Fungují výjimečně dobře, stačí je jen občas vyčistit od prachu a udržují teplotu hluboko pod bezpečnými limity. Díky nízkým nákladům na údržbu jsou ideální volbou pro serverové počítače a začínající počítače.
• Trvanlivost: Z dlouhodobého hlediska fungují dobře, protože neobsahují žádné mechanické části, které by se časem opotřebovávaly.

Nevýhody

• Velikost: Velikost vzduchového chladiče je pro chladicí systém CPU problémem. Chladiče s velkou velikostí mají při instalaci často problémy s prostorem a pokud nejsou vhodně navrženy, mohou překážet paměti RAM a CPU, což způsobuje problémy během instalace.
• Výkon: Ve srovnání s kapalinovým chlazením má vzduchové chlazení svá omezení. Jeho výkon závisí na okolní teplotě a proudění vzduchu. Nejdůležitější je, že tyto chladiče odvádějí teplo od procesoru do skříně a mohou zvýšit teplotu ostatních komponent, pokud je k dispozici méně prostoru pro odvod horkého vzduchu.
• Hluk: Uživatele často dráždí zvuk generovaný ventilátorem chladiče. Uživatelé, kteří preferují tichý a efektivní chladicí systém pro svůj procesor, se obvykle potýkají s problémy, protože většina cenově dostupných vzduchových chladičů je dodávána s méně účinnými a hlučnějšími ventilátory. U vzduchového chladiče se očekávají problémy s objemem (problémy s prostorem pro RAM/skříň), hlukem (35-40 dBA) a narušením proudění vzduchu.
• Účinnost: Cenově dostupné vzduchové chladiče nejsou vhodné pro špičkové procesory kvůli jejich nízké účinnosti, nižšímu proudění vzduchu a zvýšené hlučnosti. Vysoce účinné vzduchové chladiče mají srovnatelné náklady s kapalinovým chladicím systémem, takže je obtížné ospravedlnit vyšší cenu vzduchových chladičů oproti kapalinovým chladičům, které nabízejí lepší chladicí řešení.

III. Kapalinové chlazení: Výkon a moderní estetika

S pokrokem počítačové technologie vyžadují grafické karty a procesory účinnější chladicí řešení. Vzduchové chlazení je vhodné a stabilní pro základní výpočetní potřeby, ale pro náročné hraní a zpracování dat spotřebitelé požadují pokročilejší kapalinové chlazení.

Mechanika

Řešení kapalinového chlazení pro CPU se skládá z vodního bloku, čerpadla, hadiček a chladiče. Teplo generované CPU je absorbováno kapalinovým blokem namontovaným přímo na CPU. Tento blok je vyroben z vysoce vodivého kovu, jako je měď. Kapalina je čerpána čerpadlem do těchto vodních bloků, aby odváděla teplo produkované CPU. Tato ohřátá kapalina poté vstupuje do chladiče, kde ztrácí své teplo do okolního vzduchu, když ventilátor zajišťuje proudění vzduchu k vnějšímu povrchu chladiče. Chladič funguje jako výměník tepla v systému kapalinového chlazení. Ochlazená kapalina je opět čerpána do vodního bloku a tento cyklus pokračuje v odvádění nežádoucího tepla. K dispozici jsou dva typy systémů kapalinového chlazení.

• Chladič AOI typu „vše v jednom“, určený pro montáž a použití jako zařízení typu „plug-and-play“
• Zakázkové vodní chladicí smyčky se používají pro mnohem vyšší výkony, ale vyžadují lepší znalosti o tom, jak je používat a jak je udržovat.

Výhoda​

• Přetaktování: Kapalinové chlazení procesorů se často používá k dosažení vyššího výkonu procesoru a ke snížení teploty procesoru přibližně na stejnou teplotu jako okolní teplota. To uživatelům umožní přetaktovat procesor pro hraní her a vykreslování videa. Udržování nižší teploty má přímý vliv jak na výkon, tak na životnost komponent.
• Účinnost: Díky vyšší účinnosti chlazení umožňují kapalinové chlazení uživatelům přetaktovat procesory po delší dobu, což eliminuje potřebu tepelného omezování během této doby.
• Podpora vysokého TDP: Moderní procesory, jako například Core i9, mají tepelný výkon vyšší než 300 W. Systémy chlazení vzduchem nejsou vhodné pro procesory, které produkují vysoké teplo, ale dobrý systém kapalinového chlazení si s tímto úkolem snadno poradí.
• Estetika: Systémy vodního chlazení mají příjemný estetický vzhled s RGB osvětlením. Ve srovnání s konkurenty mají menší rozměry než systémy vzduchového chlazení, což poskytuje lepší prostor a viditelnost ostatních komponent, a proto jsou atraktivnější.
• Tichý provoz: Kapalinové chlazení je tišší než vzduchové systémy. Chladič je další výhodou, která umožňuje ventilátoru pracovat při nižších otáčkách, a tím snižuje spotřebu energie. Jeho hladina hluku při plném výkonu nepřesahuje 35 dB. S různými velikostmi chladičů a systémem s více chladiči můžeme dosáhnout dalších výhod chlazení pro CPU i GPU současně. Dle požadavků se velikosti chladičů mohou lišit od 120 mm do 420 mm s jedním až třemi ventilátory.

Nevýhody

Kapalinové chlazení procesoru má oproti vzduchovému chlazení několik výhod, ale má také určité nevýhody oproti použití kapalinového chlazení. Některé z klíčových věcí, které si zde probereme:

• Cena: Cena kapalinového chladicího systému je vyšší než cena vzduchem chlazeného systému a pohybuje se od 150 dolarů za optimální AOI. U kapalinového chladicího systému vyrobeného na míru se však cena může vyšplhat až na 500 dolarů. Jak vidíte, cenový rozdíl je obrovský oproti vzduchem chlazenému systému za 30 dolarů.
• Spolehlivost: Kapalinový chladicí systém s sebou nese také vyšší riziko selhání součástí, jako je selhání čerpadla, které je nejčastější a může mít za následek nízký nebo žádný průtok kapaliny chladičem, což způsobuje přehřátí součástí a potenciálně i jejich selhání. Dalším častým rizikem je únik chladicí kapaliny, který, pokud se rozprostře po součástech, může také způsobit poškození.
• Údržba: Systémy kapalinového chlazení fungují lépe než vzduchové chlazení, ale časem stále vyžadují více údržby. Na chladiči se hromadí prach a uživatelé jej musí čistit, protože jeho nedodržení může vést k nižšímu výkonu a vyšším teplotám. Zároveň zakázkové systémy kapalinového chlazení vyžadují přísnější údržbu, jako je výměna chladicí kapaliny a detekce netěsností.
• Instalace: Víceúčelový systém AIO je dodáván s herním systémem, ale jeho instalace je složitější než instalace vzduchem chlazeného systému. Instalace zakázkového systému s kapalinovým chlazením vyžaduje více odborných znalostí, což pomáhá předejít problémům s výkonem.

IV. Závěrečné srovnání a verdikt

Abychom zjistili, zda je chlazení vzduchem nebo kapalinou efektivnější, můžeme porovnat jejich výkon z hlediska spolehlivosti. Systémy chlazené kapalinou nebo vzduchem se používají v závislosti na potřebách uživatele. Řešení chlazení kapalinou nabízí vynikající chlazení u procesorů s vysokým tepelným zatížením. Poskytuje lepší výkon s procesorem s vyšším výkonem po delší dobu a zároveň se mu daří snižovat teplotu procesoru na téměř okolní úroveň. Tato výhoda je však spojena s nižší spolehlivostí ve srovnání se systémem chlazení vzduchem, protože systém chlazení kapalinou má složité součásti, které jsou náchylné k poruchám. Systém chlazení vzduchem má jednodušší konstrukci, která se skládá pouze z chladiče a ventilátoru, díky čemuž je odolnější a spolehlivější. Je méně náchylný k poruchám a nevyžaduje téměř žádnou údržbu.

Pokud porovnáme, z tohoto článku vidíme, že kapalinové chladicí systémy vynikají výkonem a estetikou, ale vzduchové chlazení je spolehlivější a odolnější.

Výrok

Při výběru mezi vzduchovým chlazením a kapalinovým chladicím systémem záleží na vašich specifických potřebách. Pokud jste běžný uživatel počítače, je pro váš procesor vždy lepší vzduchový chladicí systém (např. ESGAMING, Noctua, Cooler Master, DeepCool), protože je spolehlivější, odolnější a cenově výhodnější s menším dopadem na životní prostředí, jelikož většina jeho součástí je recyklovatelná. Například chladič ESGAMING 6 Heatpipe Gamer Dual 120mm Fan ARGB (T1-2FS) poskytuje robustní chlazení pro systémy střední třídy s vysoce účinnými hliníkovými žebry.

Předpokládejme, že jste hráč nebo oceníte estetiku. V takovém případě budete preferovat kapalinové chlazení (ESGAMING, Corsair, Cooler Master, Arctic, Thermaltake), abyste dosáhli lepšího výkonu a trvalého přetaktování, s možností snadného upgradu na novější procesory s vyšším tepelným výkonem a abyste měli u stolu poutavý procesor. Tovární 2,8palcový vodní chladič s pumphead 360 mm ARGB (EW-360S3) od ESGAMING a bílý kapalinový chladič Prism 240 s nekonečným počtem zrcadel a inteligentní regulací teploty zvyšují výkon i estetiku herních sestav vyšší třídy. Zde je tabulka porovnávající dva typy pro hlubší analýzu:

Souhrnná tabulka srovnání