Làm mát bằng chất lỏng so với làm mát bằng không khí: Lựa chọn nào tốt nhất?

I. Giới thiệu: Vấn đề nan giải về tản nhiệt CPU

Bạn có biết tản nhiệt chất lỏng có thể cung cấp công suất tỏa nhiệt cao hơn 50-100W so với tản nhiệt khí thông thường không? Tản nhiệt khí hầu như không cần bảo trì, trong khi tản nhiệt chất lỏng dễ bị hỏng bơm. Vậy bạn nên chọn loại nào? Hãy cùng làm rõ vấn đề tản nhiệt CPU này.

Phương pháp làm mát bằng không khí sử dụng quạt và bộ tản nhiệt để truyền nhiệt từ bộ xử lý ra môi trường. Đây là một giải pháp dễ dàng và tiết kiệm chi phí, nhưng khi nói đến làm mát bằng chất lỏng trong bộ xử lý, nó đắt hơn nhưng hiệu quả hơn. Chất lỏng lấy nhiệt từ bộ xử lý và chảy qua bộ tản nhiệt, nơi quạt làm mát. Loại làm mát được sử dụng trong các bộ xử lý hiện đại, dù là chất lỏng hay không khí, phụ thuộc vào một số yếu tố.

Với nhu cầu tính toán cao ngày càng tăng, các bộ vi xử lý hiện đại như Intel Core Ultra 9 và AMD Ryzen 9 được thiết kế với công suất thiết kế nhiệt cao, đòi hỏi các giải pháp làm mát mạnh mẽ để hoạt động ở hiệu suất tối ưu và tránh hiện tượng giảm xung nhịp do nhiệt. Một số máy tính được thiết kế với không gian hạn chế để điều chỉnh quạt và tản nhiệt. Những máy tính này có kích thước nhỏ hơn, chẳng hạn như cấu hình Mini-ITX, làm giảm luồng khí và gây ra hiện tượng nghẽn cổ chai nhiệt; do đó, tản nhiệt bằng chất lỏng là một lựa chọn tốt hơn trong những trường hợp như vậy.

Hệ thống tản nhiệt chất lỏng cũng mang lại tính thẩm mỹ tốt hơn với đèn RGB trên bơm và quạt, cung cấp khả năng làm mát cao hơn cho các bộ xử lý hiệu năng cao khi ép xung, và có kích thước nhỏ hơn so với tản nhiệt khí. Ngoài ra, chúng có tính thẩm mỹ đơn giản hơn và hiệu suất làm mát thấp hơn với kích thước lớn hơn, mặc dù chúng đạt được khả năng làm mát tương đương với hệ thống tản nhiệt chất lỏng.

II. Làm mát bằng không khí: Mặc định đáng tin cậy

Trong thời đại phát triển nhanh chóng, khi bộ vi xử lý liên tục thay đổi, tốc độ tính toán của chúng cũng thay đổi theo. Các phương pháp làm mát bằng không khí tiếp tục cung cấp một giải pháp đáng tin cậy và hiệu quả để làm mát các bộ vi xử lý cơ bản đến tầm trung, giữ chúng ở nhiệt độ vận hành an toàn.

Cơ học

Hệ thống làm mát bằng không khí bao gồm một bộ tản nhiệt, ống dẫn nhiệt, một quạt và một quạt hút. Bộ tản nhiệt thường được làm bằng đồng hoặc nhôm. Nó được đặt trực tiếp trên bộ xử lý, hấp thụ nhiệt và truyền vào các ống rỗng chứa đầy chất lỏng bay hơi và ngưng tụ, do đó loại bỏ nhiệt khỏi CPU. Các ống này được gắn vào các cánh tản nhiệt để tăng diện tích bề mặt nơi gắn quạt để truyền nhiệt ra khỏi bề mặt kim loại và một quạt hút sẽ đẩy không khí ấm ra khỏi vỏ CPU. Không có bộ phận phức tạp nào trong hệ thống làm mát bằng không khí của CPU. Không có máy bơm hoặc bộ tản nhiệt có chất làm mát. Ngay cả khi keo tản nhiệt được bôi sẵn, hệ thống làm mát bằng không khí luôn chỉ cần cắm và chạy.

Thuận lợi

• Độ tin cậy: Độ tin cậy của hệ thống tản nhiệt khí đối với CPU là điểm mạnh nhất của nó. Hệ thống không có bộ phận chuyển động nào ngoại trừ quạt, với tuổi thọ lên đến 150.000 giờ đối với một thương hiệu uy tín như Noctua, ESGAMING, Cooler Master hay DeepCool. Ví dụ, tản nhiệt nước ARGB tháp đôi 6 ống dẫn nhiệt dễ lắp đặt (T2-2F) của ESGAMING và tản nhiệt khí chơi game 4 ống dẫn nhiệt 120mm Colorful Gaming (EZ-4A) bán trực tiếp từ nhà máy mang đến khả năng làm mát tức thì và vận hành êm ái, được thiết kế cho các hệ thống hiệu suất cao. Điều này đồng nghĩa với việc quạt có thể hoạt động liên tục trong 15 năm mà không gặp sự cố.
• Chi phí: Vì có rất ít bộ phận quay, chi phí của nó cũng rất thấp so với hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng. Giá dao động từ 30 đến 150 đô la, tùy thuộc vào khả năng làm mát và độ tin cậy. Hầu hết người dùng không muốn chi tiêu nhiều nhưng cần tản nhiệt hiệu quả có thể lắp đặt hệ thống tản nhiệt khí cho CPU.
• An toàn: Hệ thống làm mát bằng không khí vốn đã an toàn vì không sử dụng chất làm mát dạng lỏng, loại bỏ nguy cơ làm hỏng các thành phần CPU do rò rỉ chất lỏng.
• Bảo trì: Chúng hoạt động cực kỳ tốt chỉ cần thỉnh thoảng vệ sinh bụi và duy trì nhiệt độ ở mức dưới mức an toàn. Chúng là lựa chọn lý tưởng cho máy chủ PC và máy tính cá nhân mới sử dụng nhờ chi phí bảo trì thấp.
• Độ bền: Về lâu dài, chúng hoạt động tốt vì không có bộ phận cơ khí nào bị mòn theo thời gian.

Nhược điểm

• Kích thước: Kích thước của bộ tản nhiệt khí là một vấn đề đáng quan tâm đối với hệ thống tản nhiệt CPU. Các bộ tản nhiệt có kích thước lớn thường gặp vấn đề về khoảng trống khi lắp đặt, và nếu không được thiết kế phù hợp, chúng có thể cản trở RAM và CPU, gây ra sự cố trong quá trình lắp đặt.
• Hiệu suất: So với tản nhiệt bằng chất lỏng, tản nhiệt bằng khí có những hạn chế riêng. Hiệu suất của chúng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và lưu lượng khí. Quan trọng nhất, các bộ tản nhiệt này sẽ đẩy nhiệt vào vỏ CPU và có thể làm tăng nhiệt độ của các linh kiện khác nếu không gian thoát khí nóng bị thu hẹp.
• Tiếng ồn: Người dùng thường khó chịu vì tiếng ồn phát ra từ quạt tản nhiệt. Những người dùng ưa chuộng hệ thống tản nhiệt êm ái và hiệu quả cho CPU thường gặp khó khăn vì hầu hết các bộ tản nhiệt khí giá rẻ đều có quạt kém hiệu quả và ồn hơn. Kích thước lớn (vấn đề về khoảng trống RAM/thùng máy), tiếng ồn (35-40dBA) và luồng không khí bị gián đoạn là những vấn đề thường gặp ở bộ tản nhiệt khí.
• Hiệu suất: Bộ tản nhiệt khí giá rẻ không phù hợp với các bộ vi xử lý cao cấp do hiệu suất thấp, lưu lượng gió thấp và tiếng ồn lớn. Bộ tản nhiệt khí hiệu suất cao có giá thành tương đương với hệ thống tản nhiệt chất lỏng, khiến việc so sánh giá cao hơn giữa bộ tản nhiệt khí và bộ tản nhiệt chất lỏng, vốn mang lại giải pháp tản nhiệt tốt hơn, trở nên khó khăn.

III. Làm mát bằng chất lỏng: Hiệu suất và tính thẩm mỹ hiện đại

Với sự tiến bộ của công nghệ máy tính, card đồ họa và CPU cần các giải pháp làm mát hiệu quả hơn. Giải pháp làm mát bằng không khí phù hợp và ổn định cho các nhu cầu tính toán cơ bản, nhưng đối với nhu cầu chơi game và xử lý cao cấp, người dùng cần các giải pháp làm mát bằng chất lỏng tiên tiến hơn.

Cơ học

Giải pháp tản nhiệt bằng chất lỏng cho CPU bao gồm một khối nước, một bơm, ống dẫn và một bộ tản nhiệt. Nhiệt sinh ra từ CPU được hấp thụ bởi một khối chất lỏng gắn trực tiếp vào CPU. Khối này được làm từ kim loại dẫn điện cao như đồng. Chất lỏng được bơm đến các khối nước này để lấy đi nhiệt do CPU sinh ra. Chất lỏng được làm nóng này sau đó đi vào bộ tản nhiệt, tại đây nhiệt sẽ thoát ra không khí xung quanh khi quạt cung cấp luồng không khí đến bề mặt ngoài của bộ tản nhiệt. Bộ tản nhiệt hoạt động như một bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng. Chất lỏng đã được làm mát lại được bơm đến khối nước, và chu trình này tiếp tục loại bỏ nhiệt không mong muốn. Có hai loại hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng.

• Bộ làm mát đa năng AOI, được thiết kế để cố định và sử dụng như các thiết bị cắm và chạy
• Các vòng làm mát bằng nước tùy chỉnh được sử dụng để có hiệu suất cao hơn nhiều, nhưng đòi hỏi kiến ​​thức tốt hơn về cách sử dụng và cách bảo trì chúng

Thuận lợi

• Ép xung: Các giải pháp làm mát bằng chất lỏng cho CPU thường được sử dụng để đạt hiệu suất CPU cao hơn và giảm nhiệt độ CPU xuống gần bằng nhiệt độ môi trường. Điều này cho phép người dùng ép xung CPU cho mục đích chơi game và render video. Việc duy trì nhiệt độ thấp hơn có tác động trực tiếp đến cả hiệu suất và tuổi thọ của linh kiện.
• Hiệu quả: Với hiệu suất làm mát cao hơn, các giải pháp làm mát bằng chất lỏng cho phép người dùng ép xung CPU trong thời gian dài hơn, loại bỏ nhu cầu điều chỉnh nhiệt độ trong thời gian này.
• Hỗ trợ TDP cao: Các CPU hiện đại, chẳng hạn như Core i9, có công suất thiết kế nhiệt hơn 300W. Hệ thống tản nhiệt bằng khí không phù hợp với các CPU tỏa nhiệt cao, nhưng một hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng tốt có thể dễ dàng xử lý nhiệm vụ này.
• Tính thẩm mỹ: Hệ thống tản nhiệt nước có tính thẩm mỹ cao với đèn RGB. Chúng có kích thước nhỏ hơn so với hệ thống tản nhiệt khí cùng loại, mang lại không gian rộng rãi hơn và dễ dàng quan sát các linh kiện khác, khiến chúng trở nên bắt mắt hơn.
• Độ êm ái: Tản nhiệt chất lỏng êm hơn hệ thống tản nhiệt khí. Việc có bộ tản nhiệt là một lợi ích bổ sung, cho phép quạt hoạt động ở tốc độ thấp hơn, nhờ đó giảm mức tiêu thụ năng lượng. Độ ồn khi hoạt động tối đa không quá 35 dB. Với nhiều kích cỡ bộ tản nhiệt khác nhau và hệ thống nhiều bộ tản nhiệt, chúng ta có thể đạt được hiệu quả làm mát bổ sung cho cả CPU và GPU cùng lúc. Tùy theo yêu cầu, kích thước bộ tản nhiệt cũng có thể thay đổi từ 120mm đến 420mm với quạt đơn đến ba.

Nhược điểm

Hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng của CPU có một số ưu điểm so với tản nhiệt bằng không khí, nhưng cũng có một số nhược điểm khi sử dụng giải pháp tản nhiệt bằng chất lỏng. Chúng ta sẽ thảo luận một số điểm quan trọng sau đây:

• Chi phí: Chi phí cho một hệ thống làm mát bằng chất lỏng cao hơn hệ thống làm mát bằng không khí, dao động từ 150 đô la cho một AOI tối ưu. Tuy nhiên, đối với một hệ thống làm mát bằng chất lỏng được thiết kế riêng, chi phí có thể lên tới 500 đô la. Như bạn có thể thấy, có một sự chênh lệch giá rất lớn so với một hệ thống làm mát bằng không khí chỉ 30 đô la.
• Độ tin cậy: Hệ thống làm mát bằng chất lỏng cũng có nguy cơ hỏng hóc linh kiện cao hơn, chẳng hạn như hỏng bơm, đây là trường hợp phổ biến nhất và có thể dẫn đến lưu lượng chất lỏng chảy qua bộ tản nhiệt thấp hoặc không có, khiến các linh kiện bị quá nhiệt và có khả năng dẫn đến hỏng hóc. Một rủi ro phổ biến khác là rò rỉ chất làm mát, nếu lan ra các linh kiện, cũng có thể gây hư hỏng.
• Bảo trì: Hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoạt động tốt hơn làm mát bằng không khí, nhưng vẫn cần được bảo trì thường xuyên hơn theo thời gian. Bụi bẩn sẽ tích tụ trên bộ tản nhiệt, và người dùng phải vệ sinh bộ tản nhiệt, vì nếu không có thể dẫn đến hiệu suất thấp hơn và nhiệt độ tăng cao. Đồng thời, hệ thống làm mát bằng chất lỏng tùy chỉnh đòi hỏi bảo trì nghiêm ngặt hơn, chẳng hạn như thay thế chất làm mát và phát hiện rò rỉ.
• Lắp đặt: AIO đi kèm với một hệ thống tản nhiệt nước, nhưng việc lắp đặt phức tạp hơn so với hệ thống tản nhiệt bằng không khí. Hệ thống tản nhiệt nước tùy chỉnh đòi hỏi nhiều chuyên môn hơn để lắp đặt, giúp tránh mọi vấn đề về hiệu suất.

IV. So sánh và kết luận cuối cùng

Để xác định xem tản nhiệt bằng khí hay bằng chất lỏng hiệu quả hơn, chúng ta có thể so sánh hiệu suất của chúng về độ tin cậy. Hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng hoặc bằng không khí được sử dụng tùy thuộc vào nhu cầu của người dùng. Giải pháp tản nhiệt bằng chất lỏng mang lại khả năng làm mát vượt trội trong các bộ xử lý chịu tải nhiệt cao. Nó mang lại hiệu suất tốt hơn với CPU được tăng cường cao hơn trong thời gian dài hơn, đồng thời vẫn có thể giảm nhiệt độ CPU xuống gần mức nhiệt độ môi trường. Tuy nhiên, ưu điểm này đi kèm với độ tin cậy thấp hơn so với hệ thống tản nhiệt bằng không khí vì hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng có các bộ phận phức tạp và dễ bị hỏng. Hệ thống tản nhiệt bằng không khí có cấu trúc đơn giản hơn, chỉ bao gồm một bộ tản nhiệt và một quạt, giúp hệ thống bền bỉ và đáng tin cậy hơn. Chúng ít có khả năng hỏng hóc và hầu như không cần bảo trì.

Nếu so sánh, chúng ta có thể thấy từ bài viết này rằng hệ thống làm mát bằng chất lỏng vượt trội về hiệu suất và tính thẩm mỹ, nhưng làm mát bằng không khí đáng tin cậy và bền hơn.

Phán quyết

Khi lựa chọn giữa giải pháp tản nhiệt khí và hệ thống tản nhiệt nước , điều đó phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của bạn. Nếu bạn là người dùng máy tính cơ bản, hệ thống tản nhiệt khí (ví dụ: ESGAMING, Noctua, Cooler Master, DeepCool) cho CPU luôn là lựa chọn tốt hơn, vì chúng đáng tin cậy hơn, bền bỉ hơn và tiết kiệm chi phí hơn, đồng thời ít gây ảnh hưởng đến môi trường hơn nhờ hầu hết các bộ phận đều có thể tái chế. Ví dụ, bộ tản nhiệt ARGB 6 Heatpipe Gamer Dual 120mm Fan (T1-2FS) của ESGAMING mang đến khả năng làm mát mạnh mẽ cho các hệ thống tầm trung với các lá nhôm hiệu suất cao.

Giả sử bạn là một game thủ hoặc yêu thích tính thẩm mỹ. Trong trường hợp đó, bạn sẽ ưu tiên tản nhiệt nước (ESGAMING, Corsair, Cooler Master, Arctic, Thermaltake) để đạt hiệu suất tốt hơn và ép xung bền bỉ, dễ dàng nâng cấp lên CPU mới hơn với công suất nhiệt cao hơn và sở hữu một CPU bắt mắt trên bàn làm việc. Tản nhiệt nước ARGB 360mm 2.8 inch Factory của ESGAMING (EW-360S3) và Tản nhiệt nước Prism 240 White, với gương vô cực và khả năng kiểm soát nhiệt độ thông minh, nâng cao cả hiệu suất lẫn tính thẩm mỹ cho các dàn máy chơi game cao cấp. Dưới đây là bảng so sánh hai loại tản nhiệt để phân tích sâu hơn:

Bảng tóm tắt so sánh