[GUIDA] Air Cooling

[Vincent Vega]

Air Cooling - Il Sistema di Raffreddamento ad Aria

Il corretto raffreddamento dei componenti del nostro Personal Computer favorisce notevolmente la durata degli stessi, permettendo, anche, di poterli sfruttare in maniera più raffinata attraverso l'OverClock.
I sistemi di raffreddamento ad aria consentono di ottenere prestazioni sufficientemente adeguate con una spesa relativamente contenuta. Possiamo distinguere, quindi, configurazioni Fanless e configurazioni dotate di Ventole: le prime consentiranno di godere di un Pc totalmente silenzioso, le seconde offriranno prestazioni ottimali. La rumorosità di quest'ultimo tipo di configurazioni dipende dalla qualità, dal tipo e dal numero di Ventole utilizzate.
Nei sistemi di raffreddamento ad aria dotati di Fan giocano un fattore rilevante anche il tipo di Case utilizzato, le sue dimensioni ed il cablaggio.
Quest'ultimo fattore influenza particolarmente i flussi d'aria all'interno del Cabinet. I cavi possono essere un difficile ostacolo da superare e sarà quindi importante una corretta disposizione degli stessi, provvedendo a sistemarli in maniera tale da non ostruire il libero passaggio d'aria.
Per un corretto raffreddamento del Pc è indispensabile disporre di un Case in grado di ospitare almeno due ventole. Attualmente quasi tutti i produttori di Cabinet curano particolarmente quest'aspetto.
L'aria immessa nella struttura che ospita i componenti andrà ad urtare l'Hardware del nostro Pc, riscaldandosi. L'aria calda va verso l'alto, di conseguenza sarà necessario estrarla per evitare che ristagni provocando il riscaldamento anomalo del nostro Hardware.

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Tipi di Ventole:
Una Ventola più grande sposterà maggiori quantità d'aria producendo minor rumorosità. Attualmente le ventole più utilizzate sono da 120Mm, risultando la giusta via di mezzo tra ingombro e portata d'aria. Quanto meno sarà rumorosa e maggiore sarà la sua portata d'aria, migliore sarà la qualità della Fan. Sostanzialmente possiamo riconoscere due tipologie di Ventole:

Ventola di Tipo Assiale

Il flusso d'aria è parallelo all'asse di rotazione (Impeller o Girante) delle pale della ventola. Solitamente questo tipo di Ventola viene utilizzata per immettere e estrarre aria dal Cabinet. Ciò non nega il suo utilizzo con Dissipatori per CPU e GPU.

Ventola di Tipo Radiale

Ingresso assiale ed uscita centrifuga dell'aria. Viene solitamente utilizzata in abbinamento a determinati convogliatori per Schede Video o con particolari Dissipatori per CPU.

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Disposizione delle Ventole:
La corretta disposizione delle Ventole è cruciale per ottenere un buon ricircolo d'aria. Solitamente la Ventola in Immissione viene messa nella parte frontale bassa del Case, davanti gli Hard Disk. La Ventola in Estrazione sarà nella parte Posteriore alta del Cabinet, così da estrarre l'aria riscaldatasi attraverso il contatto con i vari componenti e le superfici dissipati come gli Heat Sink.
Ci sono Case che consentono l'installazione di Fan anche sul cielo del Cabinet (In estrazione sono una gran comodità) o che prevedono installazione di MonsterFan nel pannello d'accesso all' Hardware (Ventole di dimensioni superiori alla norma che garantisco silenziosità ed alta efficienza). Soluzioni del genere sono ormai diventate, quasi, uno Standard.
Di seguito è possibile vedere uno schema che riproduce il percorso fatto dall'aria grazie alla disposizione delle Ventole descritta sopra:

Le Ventole estraggono o immettono aria a seconda della direzione in cui vengono installate. In pratica per far estrarre aria ad una Ventola che la immette, basta girarla. Per capire il senso in cui l'aria viene spinta si possono guardare le frecce che di solito sono stampate sull'intelaiatura della Fan, e indicano la direzione di rotazione e quella del flusso di aria:

Alcuni Cabinet prevedono l'installazione di un convogliatore all'altezza del Dissipatore della CPU, in modo tale da far arrivare, in maniera diretta, aria fresca sul corpo dissipante del Processore.

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Riassumendo e Consigli Utili:
Una buona Ventola deve spostare grosse quantità d'aria (AirFlow = nCFM) ed essere il meno rumorosa possibile (Noise Level = ndBA). Altro presupposto è la possibilità di regolare il Voltaggio della Fan, e quindi la sua velocità, a seconda delle Temperature rilevate dai Diodi al Silicio posti sulla Mobo: la Ventola deve essere Tachimetrica.
Le Fan, grazie alla conformazione delle pale, spostano una determinata quantità d'aria generando della Pressione (Mm-H2O). Una ventola per il ricircolo d'aria dovrà avere una buona portata ma un pressione ridotta, una ventola per il raffreddamento di Heat-Sink e Dissipatori dovrà avere un buona pressione e portata.



Il Dissipatore - CPU & VGA Coolers:
E' il principale componente per il raffreddamento di CPU e GPU. E' solitamente composto da un corpo alettato che, attraverso il passaggio dell'aria, provvederà a disperdere il calore prodotto.
Troviamo Dissipatori attivi e passivi (Privi di Ventole). La prima soluzione è la più diffusa e, esclusi casi particolari, è da preferire viste le grosse quantità di calore prodotte dai componenti ai quali andranno applicati.
Attraverso i CPU\VGA Coolers è possibile aumentare la superficie di scambio termico e migliorare la trasmissione del calore prodotto tra il componente Hardware e il Dissipatore stesso. I materiali di costruzione giocano un ruolo fondamentale. Solitamente i più usati sono il Rame e l'Alluminio per via dei minori costi di lavorazione e reperimento. La maggiore conducibilità termica del primo consente una più celere dispersione del calore prodotto.

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Architettura:
Il Dissipatore è solitamente composto da un corpo alettato, una superficie di contato con la CPU/GPU ed una Ventola. I dissipatori più preformanti trasferiscono il calore dalla superficie di contatto al corpo dissipante attraverso l'adozione di Heat Pipes (Condotto Termico). L'adozione di questa tecnologia, introdotta nel corso degli anni '80, ha permesso di dissipare sempre maggiori "potenze termiche", anche dell'ordine dei 200Watt. I migliori CPU\Vga Cooler saranno dotati di Heat Pipes.

Schema di Funzionamento di un Dissipatore con HeatPipes

Il Calore viene trasferito verso il corpo radiante, attraverso un flusso di vapore che si genera all'interno Pipe-Line. Il vapore diventa condensa tornando così verso il basso per essere nuovamente riscaldato dalla superficie di contatto del Dissipatore serrato sull'Hs (Heat Spreader) della CPU. Maggiore è il numero di HeatPipes e maggiore sarà la velocità di trasferimento del calore verso il corpo alettato che provvederà a disperderlo. L'ausilio di una ventola facilità la dispersione del calore trasferito all'Heat Sink.

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Riassumendo:
Un buon Dissipatore si caratterizza per le dimensioni generose ed un corpo alettato ben progettato, che favorisca il ricircolo d'aria all'interno dello stesso attraverso la Ventola del componente in questione. Attualmente, quasi tutti i produttori, nella scelta del materiale da utilizzare nella costruzione della superficie di contatto con il Chip da raffreddare, optano per il Rame. Gli Heat Pipes sono essenziali per un corretto e celere trasferimento del calore. Si inseriscono nella superficie di contatto o, in alcuni casi, la costituiscono. Il corpo dissipante viene solitamente costruito in Alluminio, ma non sono pochi i casi in cui si opta per il Rame. Soluzioni miste, Al\Cu non sono da trascurare.

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Altri Consigli Utili:
Nella scelta del Dissipatore è importante valutare gli spazi a disposizione e la compatibilità con il Socket della propria Motherboard. Durante l'installazione del componente è necessario rivestire di un velo sottile ed uniforme di Pasta Termoconduttiva, l'Hs della CPU\GPU o la superficie di contatto del Dissipatore stesso. Questa semplice e veloce operazione consente di migliorare la planarità delle aree a contatto, riducendo la quantità d'aria presente tra le due superfici e aumentando, conseguentemente, la quantità di calore trasmesso dal Chip al corpo dissipante.
In commercio è possibile trovare, oltre ai dissipatori per Processori e Schede Video, anche Dissipatori per Chipset, in questo caso, solitamente passivi. Sono una buon soluzione per gli utenti più smaliziati che praticano OverClock.

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La Pasta Termica
Esistono tre tipologie di Composti Termici, ognuno dei quali può avere una specifica applicazione:

• 1 - A Base di Argento e Alluminio.

E' caratterizzata da un alta conducibilità termica ma anche da un' elevata conduttività elettrica. E' importante non applicarla su Chip scoperti (Come le Memorie di una VGA) e stenderla con cura facendo attenzione a non farla finire accidentalmente sulle connessioni (Le Cd. Piste) e le saldature della Motherboard; si rischiano pericolosi, quanto poco piacevoli, cortocircuiti

• 2 - Siliconica

E' la giusta via di mezzo. Non è necessaria una grandissima manualità per stenderla e non comporta alcun rischio.

• 3 - Metallo Liquido

IMHO, consente di ottenere prestazioni di tutto rilievo. Presenta gli stessi rischi della Pasta termica a Base di Argento o Alluminio ed inoltre può risultare corrosiva su determinati tipi di materiali. In alcuni casi si corre il rischio di invalidare la garanzia della CPU ed è difficile sia applicarla correttamente che rimuoverla per via della sua alta densità.

Prima di ogni nuova applicazione è importante rimuovere e pulire con cura, con prodotti come Trielina o Alcool (O Specifici), ed un panno morbido, i residui dell'ormai rovinato ed inefficiente composto termico precedentemente "stirato".
Solitamente consiglio di utilizzare Paste Termoconduttive a base d'Argento o Alluminio per CPU e GPU. Paste siliconiche vanno bene per l'installazione di Heat Sink su Memorie e Chipset, IMHO.

Approfondimenti:

• [Elma.IT] La Pasta Termica
• [Hardware Upgrade] Come si Applica La Pasta Termica

Il principale limite dei sistemi di raffreddamento ad aria è la temperatura ambiente. Attraverso sistemi di Air-Cooling sarà possibile avvicinarci notevolmente a questa temperatura, ma non sarà possibile scenderne al di sotto.