CPU Sıvı Soğutucu Nasıl Çalışır? Yeni Başlayanlar İçin Bir Kılavuz

Sıvı soğutmanın bir CPU'da nasıl çalıştığını anlamak için, bir otomobilde motorun nasıl soğutulduğunu düşünün. Sıvıların özgül ısısı daha yüksektir, bu da ısıyı havadan daha iyi uzaklaştırabildikleri anlamına gelir. Otomobil, motordan ısıyı alıp bir radyatör aracılığıyla havaya vermek için su kullanır. CPU sıvı soğutucuları da aynı şekilde çalışır.

Her CPU, elektronik bir bileşen olduğu için ısı üretir ve bu ısı, sıvı soğutma sıvısının dolaştığı bir su bloğu tarafından emilir. Bu sıvı, arabalardaki gibi, su bloğundan radyatöre pompalanır. Radyatörün işlevi, içeride akan sıvıdan ısıyı çekip radyatör kanatçıklarına aktarmaktır. Ardından bir fan, kanatçıkların üzerinden soğuk havayı geçirir. Resimde görüldüğü gibi, bu düzenek özellikle dikkat çekicidir çünkü sıvı soğutma, yüksek TDP'li, hız aşırtmalı ve önemli miktarda ısı üreten modern CPU'lardan ısıyı uzaklaştırmayı daha verimli hale getirmiştir.

CPU Isısını Anlamak : Soğutmanın Önemi

Elektrik, elektronların bir iletkenden akışıdır. Elektrik herhangi bir iletkenden geçtiğinde, elektron akışına karşı gösterdiği direnç nedeniyle ısı üretir. Benzer şekilde, elektrik CPU'dan geçtiğinde de ısı üretir.

Bir mikroişlemci veya CPU, milyarlarca transistörden oluşur. Bir CPU kullandığımızda, bu transistörleri hesaplama mantığında kullanır. Bu transistörler şarj ve deşarj olarak elektron akışını etkileyen ve ısı üreten bir elektrik direnci üretir. CPU'da oyun veya video işleme gibi daha yoğun işlemler daha fazla ısı üretir ve bu tür zorlu iş yükleri için bir soğutma sistemi gerektirir.

Bu gibi durumlarda, sıcaklığı belirli sınırlar içinde tutmak için CPU'nun kapalı devre sıvı soğutmalı bir sistemi tercih edilir. Aksi takdirde, CPU termal olarak yavaşlamaya başlayacak ve performansını etkileyecektir. Bazı durumlarda, soğutma çok zayıfsa, CPU'ya veya RAM ve GPU gibi diğer dahili bileşenlere zarar verebilir.

Sıvı Soğutma Sisteminin Temel Bileşenleri

Sıvı bileşenlerin temel bileşenleri şunlardır:

• Su bloğu
• Pompa
• Radyatör
• Borulama, Rezervuar ve Soğutma Suyu

Su Bloğu

CPU'dan ısıyı çeken sıvı soğutma sisteminin kalbidir. En kaliteli su bloğu türü, yüksek ısı iletkenliğine sahip oksijensiz bakırdan yapılır. Su bloğu alüminyum parçalarla kullanılıyorsa, bu su blokları nikel kaplama ile yapılır (çoğunlukla su bloğunun tabanı oksidasyonu önlemek için nikel kaplamalıdır).

Bu blokların tabanında, sıvının akmasını ve CPU tarafından üretilen ısıyı emmesini sağlayan 0,5 ila 1 mm mikro kanallar bulunur. Blok ile CPU arasındaki hava boşluğunu en aza indirmek için, 8-12 W/mK'den daha yüksek termal iletkenliğe sahip bir termal macun kullanılır. İletkenliği artırmak için, su bloğu ile CPU arasındaki boşluk, su bloğu için sağlam bir montaj mekanizması sayesinde 0,1 mm'ye düşürülür. Soğutma sisteminin termal verimliliği büyük ölçüde akışa ve kanatçık dizisinin tasarımına bağlıdır. Sıvı bloğa girdiğinde, 500-5000 W/m2 ısı transfer katsayısıyla konvektif soğutmaya başlar.

Pompa

Soğutma sistemindeki pompa, soğutma sıvısının su bloğu ve radyatörden akmasını sağlayarak, boruların direncini aşması için gereken basıncı sağlar. Uygun bir akış olmadan, en verimli sistem bile düzgün çalışmaz. Çoğu soğutma sisteminde, bu pompalar 2000-4000 rpm'de 12 volt ile çalışır ve soğutmayı gerçekleştirmek için 0,5-1 l/dak akış ve basınç sağlar . CPU'lar için modern soğutma sistemlerinde, bu pompalar düşük gürültü ve titreşime sahip olacak şekilde hassas bir şekilde üretilir ve sürtünmesiz çalışma sağlamak için seramik rulmanlarla donatılmıştır. Bu pompalar, ısı yükünün gerektirdiği şekilde hızlarını değiştirebilir.

Radyatör

CPU'dan sıvı tarafından alınan ısı, radyatör adı verilen bir cihaz ve üzerine monte edilmiş bir fan yardımıyla atmosfere atılır. Radyatörler, bakır kanatlı alüminyum bir çekirdek ve soğutma kanallarından oluşur. Kanatçıklar, 0,8-0,9 verimlilikle daha iyi ısı iletimi sağlar. Kanatçık aralığı çok önemli bir faktördür. Kanatçık yoğunluğu FPI (İnç Başına Kanat Sayısı) yüksekse, etkin alan artar. Ancak, hava akışına karşı artan direnç nedeniyle daha yüksek bir hava akışı gerekir.

Düşük FPI, hava akış direncini azaltır, ancak aynı zamanda etkin yüzey alanını da azaltır. Genellikle, CPU'dan gelen sıvı, ortam havasından 10-20 °C daha yüksek bir sıcaklığa sahiptir. Radyatöre girer ve burada ısıyı kanatçıklara aktarır. Ardından, 1000-2000 devir/dakikalık bir fan, kanatçıklardaki ısıyı uzaklaştırmak için hava akışı sağlar.

Borulama, Rezervuar ve Soğutma Suyu

Sıvı sistemlerindeki borular, sıvının bir bileşenden diğerine aktarılması için bir yol sağlar ve 10 mm iç çapa ve 13 mm dış çapa sahip PVC'den yapılmıştır. Ayrıca, aşırı çalışma koşullarında deformasyon ve patlamayı önlemek için örgülü bir destekle donatılmıştır. Borularda keskin kıvrımlar olmamalıdır, çünkü bu durum akış direncini artırır ve genel performansı düşürür.

Rezervuar, hava ve sıvı hacmini yönetir. PVC'den yapılmıştır ve sıvıyla dolup hava kabarcıklarını atmosfere boşaltmak için bir mekanizma sağlar . Bazı durumlarda, özellikle AIO (Hepsi Bir Arada) sistemlerde, rezervuar pompanın ayrılmaz bir parçasıdır. Çoğu durumda, içindeki sıvı damıtılmış su ve %30 glikoldür. Bakteri üremesini önlemek için bazı biyositler de eklenir ve donma noktasını -10 °C'ye kadar düşürmek için glikol eklenir. Soğutma sıvısının amacı, CPU'dan ısıyı alıp radyatöre aktarmaktır.

Soğutma Döngüsü

Isı Üretimi

Çalışma sırasında, özellikle oyun veya video işleme gibi yoğun görevler veya herhangi bir grafik veya hesaplama işlemi gerçekleştirirken, CPU 300 watt'tan fazla ısı üretir. Bu ısı üretimi, CPU'nun içindeki transistörde başlar ve nihayetinde CPU'nun içinden akan sıvının yardımıyla ısıyı almak için bir su bloğunun yerleştirildiği entegre ısı dağıtıcıya aktarılır. Su bloğu sıvıdan daha yüksek sıcaklıkta olduğundan, bir iletim işlemi bu ısıyı uzaklaştırır.

Emilim

Su bloğunun içindeki sıvı, su bloğunun içinde oluşturulan kanallardan akarken CPU tarafından üretilen ısıyı emer. Sıvı, bloktan geçerken türbülans ve ısı iletiminin termal iletkenlik açısından maksimum verimlilik sağlayacak şekilde tasarlanmasını sağlar. Sıvı, su bloğundan dışarı aktığında sıcaklığı yükselir.

Dolaşım

CPU'nun ısıtılmış sıvıyı iletmesi ve sıcaklığın belirli bir sınırı aşmaması için sıvı soğutma sistemine bir pompa yerleştirilmiştir. Pompa, su bloğundan radyatöre sürekli bir sıvı akışı sağlayarak CPU'nun serin kalmasını ve görevlerini etkili bir şekilde yerine getirmesini sağlar. Modern bir sistemde, pompalar yüksek akış hızları sayesinde çok düşük gürültü seviyeleri ve bileşenlerde minimum aşınma nedeniyle tercih edilir.

Dağılım

Isıtılan sıvı son olarak radyatöre girer ve burada radyatöre monte edilmiş bir fandan gelen hava ile soğutulur. Radyatörler, bakır kanatlı alüminyumdan yapılır. Bu kanatçıklar, fan hava üfledikçe yüzey alanını artırarak radyatörleri soğutur. Bu kanatçıklar soğuduğunda, borulardan geçen soğutma sıvısı da soğur.

Geri dönmek

Sıvı, radyatör tarafından soğutulduktan sonra su bloğuna geri döner. Sıvı soğutma sistemine rezervuar adı verilen başka bir ekipman daha monte edilmiştir. Bu ekipman, fazla su olması durumunda suyun geri dönmesini sağlar ve sıvı seviyesi azaldığında sistemin yeniden dolmasına yardımcı olur.

Sıvı Soğutmayı Büyüleyici Hale Getiren Mühendislik Yenilikleri

Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, daha fazla ısı üreten 7 nm'lik yüksek hızlı CPU'lar ortaya çıktı. Bu sorunu çözmek için, yüksek ısı üreten CPU'lar için hava soğutması yetersiz kaldığından, sıvı soğutma sistemi kullanıyoruz. Mühendislik ekiplerimiz şu anda sıvı soğutma sistemini ve üretim sürecini geliştiriyor.

Artık su blokları, sıvı akışı için 0,2 mm'lik dar bir geçitle üretiliyor ve bu da ısı transferini %50'ye kadar artıran türbülans yaratıyor. Modern sıvılar ayrıca, değişen fan ve pompa hızlarıyla sıcaklığı ayar noktasının 2 °C altında izleyen ve kontrol eden ve gerçek zamanlı sıcaklık izleme sağlayan bir PID kontrol cihazıyla birlikte geliyor. Ayrıca, bakır oksit enjekte edilen sıvılar, %20 daha iyi performans gösteren termal iletkenliği artırmak için test ediliyor.

Bekleyin, daha fazlası var! Sıvı soğutma, kanatçık yapısını, akış hızını ve türbülansı, soğutmayı ve termal tasarımı optimize etmek için CFD simülasyonlarını kullanan mühendislik sayesinde sürekli gelişiyor. Bu teknoloji geliştirmesi devam ederse, CPU'yu soğutmak için sıcak arayüzdeki sıvının faz değişimini kullanan ve ardından radyatörde yoğunlaşan bir soğutma sistemine sahip olabiliriz.

Kurulum ve Bakım İpuçları

Sıvı montajı, su da dahil olmak üzere çok hassas bileşenler içerdiğinden uzmanlık gerektirir ve su sızıntısı durumunda CPU'ya zarar verebilir. Montaja başlamadan önce tüm elemanları temizleyin ve CPU'ya termal macun uygulayın. Su bloğunu monte edin ve vidaları 0,6-1 Nm arasında değişen eşit torkla sıkın. Vidaların çapraz olarak sıkılması gerektiğini unutmayın. Sıvının içinden akacağı boru da önemli bir bileşendir. Montaj sırasında, boruların kılavuza uygun şekilde yönlendirildiğinden ve her hortumun bir kelepçeyle sabitlendiğinden emin olun. Başlamadan önce, sistemin yeterli şekilde hazırlandığından ve hava sıkışması olmadığından emin olun.

Bakım için bir uzmandan yardım almayı veya işin bir uzman tarafından yapılmasını düşünebilirsiniz. Paylaşabileceğimiz ipuçlarından bazıları, sızıntıyı tespit etmek için UV ışığı altında parlayan UV reaktif bir kalıp kullanmak, verimliliği artırmak için havanın %95'ini giderecek yıllık veya gerektiğinde temizleme döngüleri gerçekleştirmektir. Ayrıca, sistemi her yıl sirke solüsyonuyla yıkadığınızdan emin olun. Boruların ve bileşenlerin içindeki kireci çözmek için solüsyonu 30 dakika boyunca dolaştırın ve ardından durulayın.

Geleneksel Hava Soğutmaya Göre Avantajları

Suyun özgül ısısı havanınkinden çok daha iyidir ve bu, sıvı kullanan soğutma sistemine doğal olarak bir avantaj sağlar. Bir CPU'ya sürekli yük uygulandığında, sıvı soğutma, aynı CPU'nun hava soğutmalı bir sistemle soğutulmasına kıyasla sıcaklığı %40 daha düşük tutar. Sıvı sistemler daha iyi soğutma sağlar ve daha sessizdir çünkü pompalar daha az gürültü üretir, su gürültüyü doğal olarak azaltır ve radyatörlerdeki fanlar daha sessizdir. Sıvı soğutma sistemleri daha küçük boyutludur ve kompakt bir ITX kasada kolayca ayarlanabilir, bu da bilgisayarı daha estetik ve göz alıcı hale getirir.

Çözüm

Termodinamik ve mühendislik, sıvı soğutmayı dönüştürerek, hassas işlenmiş akış yollarıyla daha iyi CPU performansı sağlamıştır. Yatırımcıların çevreyi ısıtmak için kullandıkları pompalar ve verimli radyatörler sayesinde sabit akış desenleri, onu modern yüksek işlem gücüne sahip bilgisayarlar için güvenilir bir soğutma çözümü haline getirir. Daha iyi termal iletkenlik, daha şık tasarım, gelişmiş estetik ve daha sessiz çalışma özellikleriyle, hava soğutma çözümlerine göre üstün bir tercih haline gelir ve ısı yönetimini bir sanat haline getirir.

CPU sıvı soğutucularının pratik bir uygulaması için ESGAMING sıvı soğutucu sayfasını ziyaret edebilirsiniz. En yüksek kaliteli malzemelerden üretilen bu soğutucular için çeşitli tasarım ve kapasite seçenekleri bulacaksınız.