Computer CPU Coolers

Moderne CPU's verbruiken veel stroom, wel tot 130 W. Dat vermogen eindigt als restwarmte. In feite heeft een modern systeem het equivalent van een gloeilamp van 50 W tot 130 W die constant in de behuizing brandt. Die analogie onderschat het probleem: een gloeilamp voert de warmte af via het relatief grote oppervlak van de lamp. Een processor moet dezelfde hoeveelheid warmte afvoeren via het veel kleinere oppervlak van de processor-die, doorgaans ongeveer 1,6 cm². Zonder een effectief koellichaam om deze warmte weg te leiden, zou de processor zichzelf letterlijk bijna direct kunnen verbranden.

Bijna alle systemen gaan dit warmteprobleem te lijf door een massief metalen koellichaam in nauw contact met de processor-die (of geïntegreerde hitteverspreider) te plaatsen en een kleine ventilator te gebruiken om lucht door de vinnen van het koellichaam te zuigen of te blazen. Dit apparaat wordt een koellichaam/ventilator (HSF) of CPU-koeler genoemd. Naarmate het stroomverbruik van processors is blijven groeien, zijn ook de omvang en massa van de gebruikte koellichamen toegenomen. Zelfs de standaardkoelers die tegenwoordig bij retail-processors worden geleverd, zijn vaak behoorlijk groot en zwaar. Afbeelding 5-6 toont bijvoorbeeld links een standaard Intel Pentium 4 CPU-koeler en rechts een Thermalright XP-120 aftermarket-CPU-koeler, met een paar AA-batterijen ter schaalvergroting.

Afbeelding 5-6: Intel standaard CPU-koeler (links) en Thermalright XP-120 CPU-koeler, met AA-batterijen ter schaalvergroting

Leidingwerk van de CPU-koeler

Die dingen die op leidingen lijken op de Thermalright XP-120-koeler, zijn ook echt leidingen. Heat pipes, om precies te zijn. Sommige high-end CPU-koelers, inclusief dit model, gebruiken heat pipes om de koelefficiëntie te verhogen. Heat pipes werken ongeveer als je koelkast. De warmte die door de processor wordt gegenereerd, verdampt een vloeistof. Het resulterende gas stijgt door convectie op in de heat pipe naar het radiatorgedeelte aan de bovenkant van de koeler, waar het condenseert en zijn warmte afstaat aan de radiator.

In tegenstelling tot standaardkoelers worden bij sommige aftermarket-koelers, inclusief dit Thermalright-model, geen ventilator meegeleverd. Dat komt doordat dergelijke koelers vaak worden gebruikt door liefhebbers van krachtige en stille pc's, die liever zelf een ventilator kiezen met specifieke luchtstroom- en geluidskenmerken. Deze Thermalright-koeler kan een grote (120 mm) ventilator gebruiken, die vanwege zijn formaat relatief langzaam (en stil) kan draaien terwijl hij nog steeds voldoende luchtstroom levert om de processor effectief te koelen. Sterker nog, vanwege hun grote oppervlak en hoge efficiëntie kunnen sommige high-performance aftermarket-koelers, waaronder de XP-120, alle processors koelen, op de allersnelste en heetste na, zonder een CPU-ventilator te gebruiken. De luchtstroom van een behuizingsventilator volstaat om de restwarmte van het koellichaam te verwijderen.

ALLEEN OMDAT HET PAST

Ga er niet vanuit dat een koellichaam alleen voldoende is om een processor te koelen, omdat het fysiek op de processor past. Snellere processors zijn fysiek identiek aan tragere modellen, maar produceren meer warmte. Koellichamen worden geclassificeerd op processorsnelheid. Een koellichaam dat is ontworpen voor een 2,4 GHz Pentium 4 kan bijvoorbeeld fysiek worden geïnstalleerd op een 3,8 GHz Pentium 4, maar is volstrekt onvoldoende om deze te koelen. Je kunt ook niet alleen op de processorsnelheid afgaan. Intel heeft bijvoorbeeld 2,8 GHz Pentium 4-processors geproduceerd die gebruikmaken van de eerdere, koeler draaiende Northwood-core en de latere, heter draaiende Prescott-core. Een koellichaam dat is beoordeeld voor gebruik met een 2,8 GHz Northwood-core Pentium 4, is niet goed genoeg voor een 2,8 GHz Prescott-core Pentium 4. Zorg ervoor dat de koellichaam/ventilator-eenheid die je kiest, is geclassificeerd voor de specifieke processor waarmee je deze gebruikt.

Koellichamen worden geconstrueerd met verschillende materialen, afhankelijk van hun prijs en beoogde gebruik. Een goedkoop koellichaam, of een exemplaar dat bedoeld is voor gebruik met een tragere processor, zal waarschijnlijk volledig van aluminium zijn gemaakt. Aluminium is goedkoop en relatief efficiënt in het overdragen van warmte. Koper is veel duurder dan aluminium, maar is ook veel efficiënter in het overdragen van warmte. Een duurder koellichaam, of een exemplaar dat bedoeld is voor een snellere processor, kan daarom hoofdzakelijk van aluminium zijn gemaakt, maar met koperen oppervlakken op de plekken waar de processor contact maakt met het koellichaam. De duurste koellichamen, en die voor gebruik met de snelste processors, zijn van puur koper gemaakt.

Koellichaam/ventilator-eenheden verschillen ook in het type en de grootte van de gebruikte ventilator, en hoe snel die ventilator draait. Ventilatorsnelheid is een punt, omdat bij gelijkblijvende overige factoren een sneller draaiende ventilator meer lawaai maakt. Voor dezelfde luchtstroom produceert een grotere, langzamere ventilator minder lawaai dan een kleinere, snellere ventilator. Ventilatorformaten zijn toegenomen naarmate processorsnelheden zijn toegenomen, om het hoge luchtstroomvolume te leveren dat nodig is om het koellichaam te koelen terwijl de ventilatorsnelheid (en het geluid) op een redelijk niveau blijft. Koellichamen voor Pentium II-processors gebruikten bijvoorbeeld 30 mm ventilatoren. Koellichamen voor vroege Pentium 4- en Athlon 64-processors gebruikten doorgaans 60 mm of 70 mm ventilatoren. Sommige "performance"-koellichamen van derden die zich op overclockers richten, gebruiken 80 mm, 92 mm of 120 mm ventilatoren. Sommige gebruiken zelfs meerdere ventilatoren.

Over het algemeen raden we aan om de CPU-koelers te gebruiken die bij retail-boxed processors worden geleverd. De meegeleverde koelers zijn wat betreft prestaties en geluidsniveau over het algemeen uit het middensegment: niet zo efficiënt of stil als goede aftermarket-koelers, maar wel minder kostbaar.

Als je je echter zorgen maakt over pc-geluid, is een CPU-koeler van een derde partij de juiste keuze. Je kunt tussen de € 15 en meer dan € 100 uitgeven aan een stille CPU-koeler, afhankelijk van de processor die je gebruikt en hoe stil en efficiënt de koeler volgens jou moet zijn. Arctic Cooling (http://www.arctic-cooling.com) maakt verschillende modellen in de prijsklasse van € 15 tot € 30 die redelijk stil en efficiënt zijn. Als je bereid bent iets meer uit te geven, kijk dan naar koelers uit de Zalman 7000- en 7700-serie (http://www.zalmanusa.com), die in de prijsklasse van € 30 tot € 45 vallen en extreem stil zijn en zo efficiënt dat sommige modellen bij bepaalde processors ventilatorloos (en dus volledig stil) kunnen draaien. Ten slotte, als alleen het beste goed genoeg is en je bereid bent € 60 of meer voor een CPU-koeler te betalen, kies dan een model van Thermalright (http://www.thermalright.com) en voeg een van de door Thermalright aanbevolen ventilatoren toe.

Koelpasta is cruciaal

Het beste koellichaam/ventilator kan een processor niet goed koelen tenzij er koelpasta wordt gebruikt bij de interface tussen processor en koellichaam. De processor en de basis van het koellichaam zijn beide vlak en gepolijst, maar zelfs wanneer ze stevig tegen elkaar worden aangedrukt, scheidt een dunne luchtlaag ze. Lucht isoleert goed, en dat is het laatste wat je wilt, dus wordt koelpasta gebruikt om de lucht te verdringen.

Wanneer je een koellichaam installeert, en telkens wanneer je het verwijdert en terugplaatst, moet je verse koelpasta gebruiken om een goede warmteoverdracht te garanderen. Koelpasta is verkrijgbaar in de vorm van viskeuze thermische "brij" en als thermische pads met faseovergang, die smelten naarmate de processor opwarmt en stollen wanneer deze afkoelt. Zorg ervoor dat de koelpasta die je gebruikt is goedgekeurd door de processorfabrikant. AMD specificeert bijvoorbeeld bepaalde thermische pads met faseovergang voor bepaalde processors en waarschuwt dat het gebruik van andere koelpasta de garantie ongeldig maakt.

GEBRUIK WAT ERBIJ ZAT

We gebruiken doorgaans de koelpasta of het faseovergangsmateriaal dat bij de koeler is geleverd. (Met name AMD is erg specifiek over welke warmteoverdrachtsmaterialen acceptabel zijn voor zijn processors.) Wanneer we een koeler opnieuw installeren, gebruiken we meestal Antec Silver Thermal Compound (http://www.antec.com), wat goedkoop is en net zo goed of beter dan al het andere dat we hebben gebruikt.

De verkeerde CPU-koeler kan je moederbord doden

Het kiezen van de beste aftermarket-HSF is niet triviaal. Controleren of de koeler is geclassificeerd voor jouw processor is slechts de eerste stap. Speciale koelers – die een hoge koelefficiëntie of een laag geluidsniveau bieden, of beide – zijn doorgaans groot en zwaar (en duur).

Formaat is belangrijk omdat de ruimte rond de processor-stopcontact vaak vol zit met condensatoren en andere componenten die kunnen voorkomen dat een grote koeler goed wordt geplaatst. Meer dan één systeembouwer heeft tot zijn ontzetting geleerd dat een koeler die lijkt te passen, bij het vastklemmen omliggende componenten kan buigen, beschadigen of kortsluiten. We hebben nooit begrepen waarom de meeste makers van CPU-koelers van derden geen compatibiliteitslijsten voor moederborden verstrekken (Zalman doet dit bijvoorbeeld wel). Bij gebrek aan dergelijke lijsten is de beste manier om schade aan je moederbord te voorkomen het visueel verifiëren of alle componenten vrij blijven van de koeler voordat je deze vastklemt. Als het niet goed past, is dat een goed argument om te kopen bij leveranciers met een goed retourbeleid.

Gewicht is belangrijk omdat Intel en AMD maximale gewichten voor koellichamen specificeren waarvoor de bevestigingsbeugels voor hun verschillende processors zijn ontworpen. Veel speciale CPU-koelers overschrijden het maximaal toegestane gewicht – soms met een grote marge – wat de akelige mogelijkheid introduceert dat de koeler losbreekt van de montage en rammelend in de behuizing terechtkomt. Dit is een probleem bij elk torensysteem of andere pc waarbij het moederbord verticaal wordt gemonteerd, en vormt een bijzonder gevaar bij draagbare systemen, zoals LAN-party-pc's. AMD Socket A-systemen zijn bijzonder gevoelig voor dit probleem, omdat de koeler direct op de processor-stopcontact klemt in plaats van op een bevestigingsbeugel die aan het moederbord is vastgemaakt.

De beste oplossing, als je zo'n zware koeler moet gebruiken, is er een te kiezen die wordt geleverd met een eigen bevestigingsbeugel, in plaats van afhankelijk te zijn van de standaard moederbordbeugel. Het is ook een goed idee om dergelijke systemen in een horizontale moederbordstand te vervoeren om het risico op breuk tijdens transport te verminderen.

Meer over computerprocessors