Cum functioneaza radiatoarele?

Deși termenul de radiator nu este unul la care cei mai mulți oameni se gandesc când este vorba despre un calculator, așa ar fi trebuit să fie. Fără radiatoare, computerele moderne nu ar putea rula la vitezele pe care le dezvoltă. Asa cum va racesc o sticla dintr-o bautura dupa un antrenament, radiatoarele racesc procesorul computerului dupa ce ruleaza mai multe programe simultan. Si fara un radiator de calitate, procesorul computerului este în pericol de supraîncalzire, fapt ce ar putea distruge întregul sistem, punandu-va in cap alte costuri.

Dar, mai exact, ce este un radiator si cum functioneaza? Un radiator este un obiect care disperseaza caldura dintr-un alt obiect. Sunt utilizate frecvent în computere, dar sunt gasite si în telefoane mobile, DVD playere si chiar frigidere. În computer, un radiator este un atasament la procesor care previne supraîncalzirea si în calculatoarele moderne este la fel de important ca orice alta componenta.

   Daca nu ati inteles foarte bine, gânditi-va la un radiator de masina. În acelasi fel cum radiatorul masinii disipa caldura motorului, un radiator atrage caldura degaja caldura unitatii centrale de procesare (CPU) din computer. Radiatorul are un conductor termic care transporta caldura de la procesor în aripioarele care ofera o suprafata mare pentru a disipa caldura in restul carcasei, racind astfel, atât radiatorul cat si procesorul. Un radiator necesita flux de aer si, prin urmare, acesta are unul sau mai multe ventilatoare incorporate.
   Înainte de 1990, radiatoarele au fost necesare doar în calculatoare mari în cazul în care caldura procesorului era o problema. Dar, odata cu introducerea unor procesoare mai rapide, radiatoarele au devenit esentiale în aproape fiecare computer, deoarece acestea au avut tendinta sa se supraîncalzeasca fara ajutorul unui mecanism de racire.
   Caldura poate fi transferate în trei moduri: convectie, radiatie si conductie. Conductia este modul în care caldura este transferata într-un solid, si prin urmare acesta este modul în care este transferata caldura într-un radiator. Conductia apare atunci cand doua obiecte cu temperaturi diferite vin în contact unul cu altul. În punctul în care doua obiecte se intalnesc, moleculele care se deplaseaza mai repede din obiectul mai cald se izbesc de molecule obiectului mai rece a carui molecule se misca mai lent. Atunci când se întâmpla acest lucru, moleculele mai repide se deplaseaza de la obiectul cald dau energie moleculelor mai lente, care, la rândul lor încalzesc obiectul rece. Acest proces este cunoscut sub numele de conductivitate termica, proces folosit de radiatoare pentru a disipa caldura din procesorul calculatorului.
   Radiatoarele sunt, de obicei, realizate din metal care serveste drept conductor termic si transporta caldura de la procesor. Cu toate acestea, exista argumente pro si contra cand vine vorba de utilizarea oricarui tip de metal. În primul rând, fiecare metal are un nivel diferit de conductivitate termica. Cand conductivitatea termica a metalului este mai mare, atunci transferul de caldura este mai eficient.
   Una dintre metalele cele mai utilizate în absorbtia caldurii este din aluminiu. Aluminiu are o conductivitate termica de 235 wati pe Kelvin ori metru (W/mK). (Numar de conductivitate termica, în acest caz 235, se refera la capacitatea metalului de a conduce caldura. Mai simplu spus, cu cat este mai mare numarul conductivitate termica al unui metal, mai multa caldura poate conduce.) Aluminiul este, de asemenea, ieftin se produce si usor. Atunci când un radiator este atasat, greutatea sa pune un anumit nivel de presiune pe placa de baza. Cu toate acestea, folosirea aluminiului este benefica, deoarece aceasta are o greutate mica si pune mai putina presiune pe placa de baza.
   Una dintre cele mai bune materiale si cele mai utilizate pentru a absorbi caldura este cuprul. Cuprul are o conductivitate termica foarte mare de 400 W/mK. Este, însa, mai greu decat de aluminiu si mai scump. Dar pentru sistemele care necesita o cantitate mare de caldura, cuprul este metalul perfect.
   Deci, unde se duce caldura dupa ce a fost preluata de radiator de la procesor? Un ventilator montat în interiorul calculatorului scoate aerul cald din radiator în afara computerului. Cele mai multe calculatoare au un ventilator instalat direct deasupra radiatorului pentru a ajuta racirea procesorului în mod corespunzator. Radiatoarele cu aceste ventilatoare sunt numite radiatoare active, în timp ce sistemele cu un singur ventilator sunt in carcasa sunt numite radiatoare pasive. Ventilatorul din ultimul caz, atrage aerul rece din afara computerului si il sufla prin computer, expulzand aerul cald prin partea din spate.
   Radiatoarele sunt ca orice alte produse din domeniul evolutiei-continue a calculatoarelor. Companiile fac eforturi în mod constant pentru a gasi cele mai usoare si cele mai bune conductoare de caldura pentru a face mai eficiente radiatoarelor. Ele nu trebuie sa fie fabricate dintr-un singur material. De exemplu, unii producatori de radiatoare combina cuprul si aluminiu. Partea principala este din aluminiu (pentru proprietatile sale de greutate redusa), înconjurata de o placa de cupru (pentru rata mare de conductivitate termica). Acestea sunt foarte bune – în teorie – dar în cazul în care cuprul sta strâns lipit cu aluminiu, ceea ce se intampla adesea in cazul radiatoarelor ieftine, placa de cupru poate face mai mult rau decât bine.
   În octombrie 2008, firma Applied Nanotech a anuntat ca viitorul radiatoarelor este un material izotrop numit CarbAl. CarbAl este alcatuit din 20 la suta aluminiu si 80 la suta din doua derivate din carbon fiind materiale cu conductivitate termica excelenta. Applied Nanotech a fost incantat de materiale, deoarece acestea au o conductivitate termica de 425 W/mK (mai mare decât aluminiu si cupru) si are o densitate similara cu aluminiu. Practic, CarbAl conduce caldura mai bine decat cupru si cantareste la fel ca aluminiu, facandu-l cel mai bun din ambele lumi.
   Un alt material care este câstiga popularitate in randul producatorilor de radiatoare este un material compozit natural din grafit. Nu este la fel de bun conductor ca si cuprul, dar este aproape cu o conductivitate termica de 370 W/mK. Dar avantajul real al grafitului este greutatea sa – cântareste doar 70 la suta din greutatea aluminiului.
   Oricare ar fi materialul, exista o regula de baza pentru radiatoare: cele mai ieftine vor costa mai mult intr-un timp mai indelungat. Multe dintre radiatoarele ieftine de pe piata contin ventilatoare care folosesc „rulmenti maneca”. „Rulmentii maneca” vor ceda dupa o perioada foarte scurta de timp, din cauza problemelor de lubrifiere. În timp ce ventilatoarele care folosesc rulmenti cu bile sunt mai scumpe, ele vor fi mult mai rezistente decat „rulmentii maneca” si sunt mai ieftine pe termen lung.
   Atunci când cumparati un calculator, indiferent daca este Dell, Sony sau un HP, radiatorul este deja instalat. Cu toate acestea, daca va veti construi propriul computer, exista anumiti factori care trebuie luati in considerare atunci când alegeti radiatorul bun. Din moment ce aveti atât de multe optiuni atunci când alegeti un procesor, doar sa fiti siguri ca productia termica a procesorului pe care il cumperati se potriveste cu capacitatea de manipulare termica a radiatorului. Pentru a determina performantele radiatorului cerute de catre procesorul pe care il cumparati, trebuie sa stiti trei lucruri:
        -Temperatura maxima admisibila (temperatura maxima reala a computerului la care poate ajunge fara a se deteriora);
        -Puterea maxima de disipare a procesorului;
        -Temperatura maxima admisibila pentru radiator;
   Aceste cifre ar trebui sa fie în manualul proprietarului. Dupa ce aveti acestea, ele pot fi puse într-o formula matematica pentru a determina radiatorul necesar procesorului. Rata la care radiatorul transfera caldura de la procesor in aer este cunoscut sub numele de rezistenta termica. Pentru a gasi o rezistenta termica necesara pentru procesor, scadeti temperatura maxima admisibila a radiatorului din temperatura maxima a carcasei si se împarte de puterea maxima de disipare a procesorului. Rezistenta termica se masoara în grade Celsius pe watt(C/W).
   Sa spunem, de exemplu, ca veti cumpara un procesor cu o temperatura maxima admisibila a carcasei de 70 de grade Celsius (158 grade Fahrenheit). Temperatura maxima admisibila de admisie este de 36 de grade Celsius (96.8 grade Fahrenheit) si permite o putere maxima de 110. Formula ar arata astfel:
        R = (70-36)/110
        R = 0.31 C/W
   Prin urmare, atunci când achizitionati un radiator pentru acest procesor, trebuie sa fiti sigur ca rezistenta termica nu este mai mare de 0,31. Este bine sa utilizati un radiator care are o rezistenta termica mai mica decat 0,31. Acest lucru va îmbunatati racirea. Deci cum este si cazul nostru, niciodata nu ar trebui sa cumperati un radiator cu o rezistenta termica mai mare decât necesarul procesorului.