Chłodzenie poszczególnych komponentów komputera to najważniejsze zadanie dla popularnych wentylatorów komputerowych. Prawie zawsze są one potrzebne, by odprowadzić nadmiar gorącego powietrza z procesora czy karty graficznej. W tym poradniku sprawdzimy, czy są różnice w temperaturze procesora, przy różnych metodach montażu wentylatora na schładzaczu wieżowym CPU.
Układy chłodzenia procesora możemy podzielić na trzy grupy. Grupa pierwsza to chłodzenia dołączone wraz z procesorem, są one prawie zawsze najmniej wydajne i ich kultura pracy pozostawia wiele do życzenia. Najczęściej są to układy chłodzenia składające się z pojedynczego wentylatora i radiatora z aluminium, w który powietrze wtłaczane jest od góry. Nie mamy żadnej możliwości, by zmienić kierunek powietrza w tym układzie chłodzenia. Jednakowo Intel, jak i AMD domyślnie tego typu chłodzenia stosują w swoich procesorach dla komputerów stacjonarnych.
Drugim rodzajem chłodzenia są schładzacze wieżowe (tzw.tower). Jest to najpopularniejszy rodzaj schładzacza komputerowego stosowany w chłodzeniu procesora. Jednocześnie największa liczba producentów ma tego typu układy chłodzenia w swojej ofercie. Te schładzacze występują w kilku wersjach i różnią się pomiędzy sobą wieloma szczegółami konstrukcyjnymi. Zaczynając od wysokości samych wież i wielkości zainstalowanego wentylatora. Spotkać możemy wieże z wentylatorami o rozmiarach od około 80 mm do około 140 mm. Dodatkowo układy te mogą występować w konfiguracji z pojedynczą wieżą lub z dwiema, z większą liczbą wież też występują, ale są to bardzo egzotyczne rozwiązania. Oczywiście różnią się grubością samej wieży, ale też grubością pojedynczych żeberek i ich liczbą, w dalszej kolejności liczbą ciepłowodów ich przekrojem i metodą stykania się ich z procesorem. Najpopularniejsze firmy, które produkują bardzo wydajne chłodzenia tego typu to Noctua, beQuiet, Arctic, Silentium PC i inne. Wszyscy Ci producenci w swojej ofercie mają chłodzenia o różnej rozpiętości cenowej.
Lecz w tym poradniku nie będziemy się skupiać na jakości poszczególnych chłodzeń tylko na konfiguracji wentylatorów na przykładzie pojedynczej wierzy, ale zanim do tego przejdziemy, pozostał nam jeszcze jeden rodzaj chłodzenia procesora. Są to układy AiO, które możemy potraktować, jako układy wieżowe z pojedynczą dużą wieżą. Ponieważ wszystkie przedstawione później konfiguracje wentylatorów, możemy przenieść 'jeden do jednego’ na grunt chłodnic z zestawów AiO.
Platforma testowa
- Procesor: AMD Ryzen 3800X
- Płyta główna: Asrock Steel Series X570
- Karta Graficzna: Gainward GeForce RTX
- Schładzacz CPU: Silentium PC Fera 3 tylko wieża chłodząca.
- Obudowa: Fractal Design Define S + 4x wentylatory Fractal Design 140 mm.
- Wentylatory: XPG Vento Pro 120 mm.
Najnowsze wentylatory XPG Vento Pro 120mm, to poprawione wentylatory firmy Nidec, model Gentle Typhoon. Są to jedne z najlepszych wentylatorów na rynku, charakteryzują się wyjątkowo cichą pracą, ale też bardzo wysokim ciśnieniem statycznym, które jest najważniejszym parametrem, jeśli chodzi o skuteczność przepychania powietrza przez ożebrowanie schładzaczy, jak i chłodnic z zestawów chłodzenia cieczą.
Metodologia testów
W tym eksperymencie postanowiliśmy skupić się na tym, jak montaż wentylatora na wieży coolera wpływa na wydajność chłodzenia procesora. Postanowiliśmy zbadać trzy możliwe wersje zamontowania wentylatorów na wieży schładzacza.
Konfiguracja pierwsza to wentylator wdmuchujący zimne powietrze przez żeberka schładzacza tzw. konfiguracja push.
Druga konfiguracja to wentylatora wydmuchuje gorące powietrze, z wieży chłodzącej. Czyli jest to tzw. konfiguracja pull.
Trzecie konfiguracja wentylatorów, to zainstalowanie dwóch wentylatorów na pojedynczej wieży schładzacza w tzw. konfiguracji push-pull, gdzie jeden wentylator wtłacza zimne powietrze w żeberka schładzacza, a drugi je wyciąga.
Mierzyliśmy trzy wartości wpływające na końcową wydajność, naszego schładzacza.
- Temperatura CPU — mierzyliśmy ją przy użyciu Cinebench R23, ustawialiśmy ciągłe renderowanie sceny przez 30 minut i notowaliśmy najwyższą zanotowaną temperaturę.
- Pomiar prędkości wydmuchiwanego powietrza przez wentylatory — mierzyliśmy w dwóch punktach, w każdym z testów. Przed wentylatorem i po drugiej stronie wieży. Do tego pomiaru używaliśmy anemometru Voltcraft AN-10, a szybkość podajemy w jednostkach m/s
- Na samym końcu zmierzyliśmy hałas, jaki generują wentylatory w zależności od miejsca ich zamontowania. Do pomiarów użyliśmy decybelomierza Voltcraft
Wyniki
Poniżej prezentujemy tabelę z wynikami, które opiszemy zaraz pod tabelą.
| Konfiguracja wentylatorów | Temperatura CPU [ºC] | Prędkość powietrza wydmuchiwanego pull [m/s] | Prędkość powietrza wdmuchiwanego push [m/s] | obroty wentylatora na minutę | Generowany Hałas [dB] |
| jeden wentylator push | 72,4 | 2,5 | 2,5 | 2227 | 51 |
| jeden wentylator pull | 72,4 | 5,0 | 2,5 | 2227 | 48 |
| dwa wentylatory push-pull konfiguracja |
71 | 5,0 | 3,3 | 2227 | 54 |
Pierwsza konfiguracja z pojedynczym wentylatorem, który wtłacza zimne powietrze w żeberka schładzacza, to najpopularniejsza konfiguracja, jaką możemy zaobserwować wśród producentów coolerów CPU. Dla nas będzie to konfiguracja wejściowa, do której odniesiemy się w przypadku dwóch kolejnych konfiguracji.
Zamontowany klasycznie wentylator XPG Vento Pro 120 mm, schłodził procesor do temperatury 72,4 stopnia Celsjusza, generując przy tym hałas na poziomie 51 decybeli. Jednocześnie prędkość wdmuchiwanego, jak wydmuchiwanego powietrza wynosiła 2,5 m/s. Wartość ta dla wielu może wydawać się niewiarygodna, ponieważ przecież musiało ono pokonać opór, jaki stawiają przed nim żeberka coolera. Tak też się dzieje, ale najlepiej to zobrazuje drugi przykład. W którym powietrze jest wydmuchiwane przez wentylator, przez żeberka schładzacza.
Drugi przypadek, kiedy wydmuchujemy powietrze, albo pisząc jeszcze inaczej zaciągamy powietrze przy użyciu wentylatora przez żeberka schładzacza. Dokładnie pokazuje nam jaką pracę wykonał wentylator, żeby przeciągnąć strumień powietrza przez wieże coolera. Obrazują to parametry przepływu powietrza, przed wieżą schładzającą, prędkość wciąganego powietrza do środka wieży schładzającej wynosi 2,5 m/s, a tuż za wydmuchującym je wentylatorem jest dwukrotnie wyższa i wynosi 5,0 m/s. Możemy zatem wywnioskować, że opór żeberek stawia duży opór dla wdmuchiwanego powietrza i wentylator w trakcie przetłaczania przez niego powietrza traci połowę ze swojej wydajności, jeśli byśmy porównali jego przepływ powietrza, bez żadnych ograniczeń. Jak w takim razie wpłynęło to temperaturę procesora. Okazało się, że po 30 minutach wygrzewania procesora w Cinebench R23 osiągnął on identyczną wartość maksymalnej temperatury (72,4ºC), jak w przypadku wtłaczania zimnego powietrza przez żeberka schładzacza. Co ciekawe hałas, jaki generował wentylator okazał się niższy niż w przypadku z wentylatorem wtłaczającym powietrze. Naszym zdaniem spowodowane jest to tym, że powietrze zaciągane do wnętrza schładzacza wpada z mniejszą szybkością, przez co powstające turbulencje na styku żeberek i łopatek wentylatora są mniejsze, co wiąże się z mniejszym generowaniem hałasu. W tej konfiguracji układ chłodzenia generował hałas na poziomie 48 dB.
Trzeci przypadek to konfiguracja składająca się z dwóch wentylatorów, zamontowanych po obydwu stronach wieży chłodzącej. Dochodzi wtedy do sytuacji, gdzie jeden wentylator wtłacza powietrze pomiędzy żeberka coolera, a drugi je wyciąga, w ten sposób zwiększa się przepływ zimnego powietrza poprzez pojedyncze żeberka i skuteczniej można je schłodzić. Jest to najskuteczniejsza metoda chłodzenia powietrznego. Ponieważ dwa wentylatory pracujące w parze pomagają jeden drugiemu w przepychaniu jak największej masy powietrza przez chłodnicę. Wadą tego rozwiązania jest największe poziom głośności. Dwa wentylatory XPG Vento Pro 120 mm generowały hałas na poziomie 54 dB., ale za to mogły poszczycić się najniższą temperaturą procesora po 30 minutach wygrzewania, czyli 71,0 stopni Celsjusza. Co ciekawe w takiej konfiguracji spodziewaliśmy się jeszcze większego spadku temperatury, ale w tym wypadku doszliśmy do maksymalnej wyporności temperaturowej samej wieży chłodniczej.
Postanowiliśmy więc przeprowadzić jeszcze jeden eksperyment. Obniżaliśmy prędkość obrotową wentylatorów, i sprawdzaliśmy temperaturę rdzenia. Chcieliśmy osiągnąć temperaturę 72,4 ºC, jak w przypadku konfiguracji z pojedynczym wentylatorem, żeby sprawdzić, jaki wtedy będziemy generować hałas z układu chłodzenia. Okazało się, że musieliśmy dosyć znacznie obniżyć tę wartość, bo z 2227 obr/min. zeszliśmy do 1250 obr/min. Dzięki temu hałas, jaki w tym momencie generował układ chłodzenia był na poziomie 35 dB. To bardzo cicho biorąc pod uwagę, że w komputerze pracuje jeszcze karta graficzna, która sama z siebie potrafi wygenerować hałas o poziomie ponad 50 dB.
Podsumowanie
Cały ten eksperyment miał na celu sprawdzenie, czy montaż wentylatorów na wieży chłodzenia ma znaczenie. Okazało się, że tak, ale nie koniecznie w sposób oczywisty. Zastosowanie pojedynczego wentylatora w pozycji push, nie wpływa na lepsze chłodzenie CPU, niż w pozycji pull, za to generuje więcej hałasu. Ogólnie naszym zdaniem montaż wentylatorów powinniśmy przeprowadzać w pozycji pull. Dlatego, że poza niższym hałasem ma on jeszcze jedną zaletę, o której do tej pory jeszcze nie wspomnieliśmy. Mianowicie na żeberkach schładzacza nie zbiera się kurz i nie ogranicza on przepływu powietrza. Osobiście sprawdzałem już to w kilku coolerach i efekt zawsze był ten sam, schładzacze się po prostu nie zatykały kurzem. Oczywiście pod względem kultury pracy i temperatury wygrywa konfiguracja z dwoma wentylatorami, ale ma ona zasadniczo jedną wadę, prawie zawsze musimy dokupić jeden wentylator. Co biorąc pod uwagę ceny za dobre wentylatory, nie jest tanie, przykładowo testowane dzisiaj wentylatory kosztują około 69 zł za sztukę.
Wszystkie zawarte w tym poradniku porady, można zastosować do radiatorów (chłodnic) stosowanych w popularnych zestawach AiO, ale też do samodzielnie wykonywanych pętli chłodzenia cieczą.
