Kvapalné chladenie vs. vzduchové chladenie: Aká je najlepšia možnosť?

I. Úvod: Dilema chladenia CPU

Vedeli ste, že kvapalinové chladiče môžu poskytnúť o 50 – 100 W vyšší tepelný výkon ako typický vzduchový chladič? Vzduchový chladič si prakticky nevyžaduje údržbu, zatiaľ čo kvapalinové chladiče sú náchylné na poruchy čerpadla. Ktorý z nich si teda vybrať? Poďme si vyjasniť túto dilemu s chladením procesora.

Metóda vzduchového chladenia využíva ventilátor a chladič, ktoré prenášajú teplo z procesora do okolia. Je to jednoduché a lacné riešenie, ale pokiaľ ide o kvapalinové chladenie v procesore, je drahšie, ale efektívnejšie. Kvapalina odoberá teplo z procesorov a prúdi cez chladič, kde ju ventilátor chladí. Typ chladenia používaného v moderných procesoroch, či už kvapalinové alebo vzduchové, závisí od niekoľkých faktorov.

S rastúcimi nárokmi na vysoké výpočtové požiadavky sú moderné procesory ako Intel Core Ultra 9 a AMD Ryzen 9 navrhnuté s vysokým tepelným výkonom, čo si vyžaduje robustné chladiace riešenia pre optimálnu prevádzku a zabránenie tepelnému škrteniu. Niektoré počítače sú navrhnuté s obmedzeným priestorom na nastavenie ventilátorov a chladičov. Tieto počítače majú nižšie formáty, ako napríklad Mini-ITX, ktoré znižujú prúdenie vzduchu a spôsobujú tepelné obmedzenie; preto je v takýchto situáciách lepšou voľbou kvapalinové chladenie.

Systémy kvapalinového chladenia tiež ponúkajú lepšiu estetiku s RGB osvetlením na pumpách a ventilátoroch, poskytujú vyššie chladiace možnosti pre vysokovýkonné procesory s pretaktovaním a majú menšie rozmery v porovnaní so vzduchovým chladením. Okrem toho majú pri väčších rozmeroch jednoduchšiu estetiku a nižší chladiaci výkon, hoci dosahujú rovnaký chladiaci výkon ako systém kvapalinového chladenia.

II. Chladenie vzduchom: Spoľahlivá predvolená hodnota

V rýchlo sa meniacej dobe, kde sa mikroprocesory neustále menia, sa mení aj ich výpočtová rýchlosť. Metódy chladenia vzduchom naďalej poskytujú spoľahlivé a efektívne riešenie pre chladenie základných až stredne veľkých procesorov a udržiavajú ich v bezpečných prevádzkových teplotách.

Mechanika

Systém vzduchového chladenia pozostáva z chladiča, tepelných rúrok, ventilátora a odsávacieho ventilátora. Chladič je zvyčajne vyrobený z medi alebo hliníka. Je umiestnený priamo na procesore, absorbuje jeho teplo a prenáša ho do dutých trubíc naplnených kvapalinou, ktorá sa odparuje a kondenzuje, čím odvádza teplo z procesora. Tieto trubice sú pripevnené k rebrám, aby sa zväčšila plocha, na ktorú je pripevnený ventilátor, ktorý odvádza teplo od kovového povrchu, a odsávací ventilátor vyháňa teplý vzduch z krytu procesora. V vzduchovom chladení procesora nie sú žiadne zložité časti. Nie sú tam žiadne čerpadlá ani radiátory s chladiacou kvapalinou. Aj keď je teplovodivá pasta vopred nanesená, v prípade vzduchového chladenia je vždy zabezpečená funkcia plug-and-play.

Výhody

• Spoľahlivosť: Spoľahlivosť systému vzduchového chladenia CPU je jeho najväčšou silnou stránkou. Nemá žiadne pohyblivé časti okrem ventilátora, ktorého životnosť je na značky ako Noctua, ESGAMING, Cooler Master alebo DeepCool 150 000 hodín. Napríklad chladič ESGAMING Easy Installation 6 Heat Pipes Dual Tower ARGB (T2-2F) a priamy predaj 4 Heat Pipes 120mm Colorful Gaming Air Cooler (EZ-4A) od výrobcu ponúkajú okamžité chladenie a tichú prevádzku, určené pre vysokovýkonné systémy. To znamená, že ventilátor môže pracovať nepretržite 15 rokov bez poruchy.
• Cena: Keďže má veľmi málo rotujúcich častí, jeho cena je tiež veľmi nízka v porovnaní s kvapalinovým chladiacim systémom. Cena sa pohybuje od 30 do 150 dolárov v závislosti od chladiacej kapacity a spoľahlivosti. Väčšina používateľov, ktorí nechcú veľa míňať, ale potrebujú efektívne chladenie, si môže do svojho procesora nainštalovať vzduchový chladiaci systém.
• Bezpečnosť: Systémy chladenia vzduchom sú vo svojej podstate bezpečné, pretože nepoužívajú kvapalné chladivo, čím sa eliminuje riziko poškodenia komponentov CPU v dôsledku úniku kvapaliny.
• Údržba: Majú výnimočne dobrý výkon, stačí ich len občas utierať od prachu a udržiavajú teplotu hlboko pod bezpečnými limitmi. Vďaka nízkym nákladom na údržbu sú ideálnou voľbou pre serverové počítače a začiatočnícke počítače.
• Trvanlivosť: Z dlhodobého hľadiska fungujú dobre, pretože neobsahujú žiadne mechanické časti, ktoré by sa časom opotrebovali.

Nevýhody

• Veľkosť: Veľkosť vzduchového chladiča je problémom pre chladiaci systém CPU. Chladiče s veľkou veľkosťou majú pri inštalácii často problémy s priestorom a ak nie sú vhodne navrhnuté, môžu prekážať pamäti RAM a CPU, čo spôsobuje problémy počas inštalácie.
• Výkon: V porovnaní s kvapalinovým chladením má vzduchové chladenie svoje obmedzenia. Ich výkon závisí od okolitej teploty a prúdenia vzduchu. Najdôležitejšie je, že tieto chladiče odvádzajú teplo od procesora do krytu a môžu zvýšiť teplotu ostatných komponentov, ak je k dispozícii menej priestoru na odvod horúceho vzduchu.
• Hluk: Používateľov často rozčuľuje zvuk generovaný ventilátorom chladiča. Používatelia, ktorí uprednostňujú tichý a efektívny chladiaci systém pre svoj procesor, sa zvyčajne stretávajú s problémami, pretože väčšina cenovo dostupných vzduchových chladičov je dodávaná s menej účinnými a hlučnejšími ventilátormi. V vzduchovom chladiči sa očakávajú problémy s objemom (problémy s priestorom pre RAM/skriňu), hlukom (35 – 40 dBA) a narušením prúdenia vzduchu.
• Účinnosť: Cenovo dostupné vzduchové chladiče nie sú vhodné pre špičkové procesory kvôli ich nízkej účinnosti, nižšiemu prietoku vzduchu a zvýšenému hluku. Vysokoúčinné vzduchové chladiče majú porovnateľné náklady s kvapalinovým chladiacim systémom, čo sťažuje odôvodnenie vyššej ceny vzduchových chladičov v porovnaní s kvapalinovými chladičmi, ktoré ponúkajú lepšie riešenie chladenia.

III. Kvapalinové chladenie: Výkon a moderná estetika

S pokrokom v počítačovej technológii si grafické karty a procesory vyžadujú účinnejšie chladiace riešenia. Vzduchové chladenie je vhodné a stabilné pre základné výpočtové potreby, ale pre náročné hry a spracovanie dát spotrebitelia požadujú pokročilejšie kvapalinové chladiace riešenia.

Mechanika

Riešenie kvapalinového chladenia pre CPU pozostáva z vodného bloku, čerpadla, hadičiek a chladiča. Teplo generované CPU je absorbované kvapalinovým blokom namontovaným priamo na CPU. Tento blok je vyrobený z vysoko vodivého kovu, ako je meď. Kvapalina je pumpovaná čerpadlom do týchto vodných blokov, aby odviedla teplo produkované CPU. Táto ohriata kvapalina potom vstupuje do chladiča, kde stráca svoje teplo do okolitého vzduchu, keď ventilátor zabezpečuje prúdenie vzduchu k vonkajšiemu povrchu chladiča. Chladič funguje ako výmenník tepla v systéme kvapalinového chladenia. Ochladená kvapalina je opäť pumpovaná do vodného bloku a tento cyklus pokračuje v odvádzaní nežiaduceho tepla. K dispozícii sú dva typy systémov kvapalinového chladenia.

• Chladič AOI typu všetko v jednom, vyrobený na opravu a používanie ako zariadenia typu plug-and-play
• Zákazkové vodné chladiace slučky sa používajú pre oveľa vyššie výkony, ale vyžadujú si lepšie znalosti o tom, ako ich používať a ako ich udržiavať.

Výhoda​

• Pretaktovanie: Riešenia kvapalinového chladenia pre procesory sa často používajú na dosiahnutie vyššieho výkonu procesora a zníženie teploty procesora približne na rovnakú hodnotu ako teplota okolia. To umožňuje používateľom pretaktovať procesor na hranie hier a vykresľovanie videa. Udržiavanie nižšej teploty má priamy vplyv na výkon aj životnosť komponentov.
• Účinnosť: Vďaka vyššej účinnosti chladenia umožňujú riešenia kvapalinového chladenia používateľom pretaktovať procesory na dlhší čas, čím sa eliminuje potreba tepelného škrtenia počas tohto obdobia.
• Podpora vysokého TDP: Moderné procesory, ako napríklad Core i9, majú tepelný výkon viac ako 300 W. Systémy vzduchového chladenia nie sú vhodné pre procesory, ktoré produkujú vysoké teplo, ale dobrý systém kvapalinového chladenia si s touto úlohou ľahko poradí.
• Estetika: Vodné chladiace systémy majú príjemný estetický vzhľad s RGB osvetlením. Majú menšie rozmery v porovnaní s ich náprotivnými vzduchovými chladiacimi systémami, čo poskytuje lepší priestor a viditeľnosť ostatných komponentov, vďaka čomu sú atraktívnejšie.
• Tichosť: Kvapalné chladenie je tichšie ako vzduchové chladiace systémy. Chladič je ďalšou výhodou, ktorá umožňuje ventilátoru pracovať pri nižších otáčkach, čím sa znižuje spotreba energie. Jeho hladina hluku pri plnom výkone nepresahuje 35 dB. S rôznymi veľkosťami chladičov a systémom s viacerými chladičmi môžeme dosiahnuť ďalšie výhody chladenia pre CPU aj GPU súčasne. Podľa požiadavky sa veľkosti chladičov môžu pohybovať od 120 mm do 420 mm s jedným až tromi ventilátormi.

Nevýhody

Systém kvapalinového chladenia CPU má oproti vzduchovému chladeniu niekoľko výhod, ale má aj určité nevýhody pri používaní kvapalinových chladiacich riešení. Niektoré z kľúčových vecí, ktoré si tu preberieme:

• Cena: Cena kvapalinového chladiaceho systému je vyššia ako cena vzduchom chladeného systému a pohybuje sa od 150 dolárov za optimálne využitie priestoru. V prípade kvapalinového chladiaceho systému vyrobeného na mieru sa však cena môže zvýšiť až na 500 dolárov. Ako vidíte, v porovnaní so vzduchom chladeným systémom za 30 dolárov je cenový rozdiel obrovský.
• Spoľahlivosť: Systém kvapalinového chladenia tiež nesie vyššie riziko porúch komponentov, ako je napríklad porucha čerpadla, ktorá je najbežnejšia a môže mať za následok nízky alebo žiadny prietok kvapaliny cez chladič, čo spôsobuje prehriatie komponentov a potenciálne ich poruchu. Ďalším bežným rizikom je únik chladiacej kvapaliny, ktorá, ak sa rozšíri po komponentoch, môže tiež spôsobiť poškodenie.
• Údržba: Systémy kvapalinového chladenia fungujú lepšie ako vzduchové chladenie, ale časom si stále vyžadujú viac údržby. Na chladiči sa hromadí prach a používatelia ho musia čistiť, pretože ak tak neurobia, môže to viesť k nižšiemu výkonu a vyšším teplotám. Zároveň zákazkové systémy kvapalinového chladenia vyžadujú prísnejšiu údržbu, ako je výmena chladiacej kvapaliny a detekcia únikov.
• Inštalácia: Multifunkčný systém (AIO) je dodávaný s hracím zariadením, ale jeho inštalácia je zložitejšia ako inštalácia vzduchom chladeného systému. Inštalácia kvapalinového systému na mieru si vyžaduje viac odborných znalostí, čo pomáha predchádzať problémom s výkonom.

IV. Záverečné porovnanie a verdikt

Aby sme zistili, či je vzduchové alebo kvapalinové chladenie efektívnejšie, môžeme porovnať ich výkon z hľadiska spoľahlivosti. Systémy chladené kvapalinou alebo vzduchom sa používajú v závislosti od potrieb používateľa. Riešenie kvapalinového chladenia ponúka vynikajúce chladenie v procesoroch s vysokým tepelným zaťažením. Poskytuje lepší výkon s procesorom s vyšším výkonom po dlhšiu dobu, pričom sa mu stále darí znižovať teplotu procesora na úroveň blízku okolitej teplote. Táto výhoda však prichádza s nižšou spoľahlivosťou v porovnaní so systémom vzduchového chladenia, pretože systém kvapalinového chladenia má zložité časti, ktoré sú náchylné na poruchy. Systém vzduchového chladenia má jednoduchšiu konštrukciu, ktorá pozostáva iba z chladiča a ventilátora, vďaka čomu je odolnejší a spoľahlivejší. Je menej pravdepodobné, že sa pokazí, a nevyžaduje si takmer žiadnu údržbu.

Ak porovnáme, z tohto článku vidíme, že kvapalinové chladiace systémy vynikajú výkonom a estetikou, ale vzduchové chladenie je spoľahlivejšie a odolnejšie.

Verdikt

Pri výbere medzi vzduchovým chladením a kvapalinovým chladiacim systémom záleží na vašich špecifických potrebách. Ak ste bežný používateľ počítača, vzduchový chladiaci systém (napr. ESGAMING, Noctua, Cooler Master, DeepCool) pre váš procesor je vždy lepší, pretože je spoľahlivejší, odolnejší a cenovo výhodnejší s menším vplyvom na životné prostredie, keďže väčšina jeho častí je recyklovateľná. Napríklad chladič ESGAMING s 6 tepelnými trubicami a dvoma 120 mm ventilátormi ARGB (T1-2FS) poskytuje robustné chladenie pre systémy strednej triedy s vysokoúčinnými hliníkovými rebrami.

Predpokladajme, že ste hráč alebo oceňujete estetiku. V takom prípade uprednostníte kvapalinové chladenie (ESGAMING, Corsair, Cooler Master, Arctic, Thermaltake), aby ste dosiahli lepší výkon a trvalé pretaktovanie, s jednoduchým upgradom na novšie procesory s vyšším tepelným výkonom a aby ste mali na stole pútavý procesor. Vodný chladič ESGAMING Factory 2,8-palcový vodný chladič s pumphead 360 mm ARGB (EW-360S3) a kvapalinový chladič Prism 240 White s nekonečným počtom zrkadiel a inteligentnou reguláciou teploty zvyšujú výkon aj estetiku špičkových herných zostáv. Tu je tabuľka porovnávajúca dva typy pre hlbšiu analýzu:

Súhrnná tabuľka porovnania