تعرف على أنظمة تبريد الكمبيوتر

همية نظام التبريد

عملية تبريد أجهزة الكمبيوتر أصبحت شيء مهم جدا, فسواء كان جهاز كمبيوتر مكتبي أم جهاز سيرفر فأن التبريد قد أصبح جزء أساسى فى متطلبات الجهاز . فبدون نظام تبريد فى الجهاز (تبريد البروسيسور, كارت الشاشه, اللوحة الأم, الرامات أو الهارد ) فأن العمر الأفتراضي لمكونات الجهاز ستقل بالطبع, وبالتالي ستنفق الكثير من المال لمحاولة أصلاح مشاكل أرتفاع درجة الحراره على مكونات الجهاز والكثير منا قد سمع بهذه الأشياء قطعا مثل أحتراق البروسيسور أو أحتراق كارت الشاشة أو أحتراق البوردة "وقد حدث الأخير معي شخصيا " فبدون نظام تبريد فأن جهازك يعاني الكثير من درجات الحرارة العالية, كما أنه وجد أن أرتفاع درجات الحرارة يسبب بطء فى أداء الجهاز بشكل عام فضلا عن المشكة الأكبر والتى ذكرتهعا من قبل وهى أحتراق مكونات الجهاز "لا قدر الله".

ولتفادى كل هذه الكوارث فما عليك سوى تركيب نظام تبريد لجهازك لتحميه من مخاطر أرتفاع درجة الحراره ولتزيد من كفائته فى العمل فمثلا أذا أردت أن تقوم بعمل أوفر كلوكينج لكارت الشاشة لترفع من أداءه فأنك ستواجه مشكلة أحتراق الكارت أذا ماكان لديك نظام تبريد جيد وهذا أفضل مثال لتوضيح أهمية نظم التبريد لجهازك.

نأتى الى الجزء الأخر من الموضوع الأ وهو أنواع نظم التبريد وكيفية أختيار النوع المناسب فى مابينها

أنواع أنظمة التبريد

هناك نوعان أساسيان لأنظمت التبريد ألا وهما التبريد بالهواء, والتبريد بالماء وأكثرهم شيوعا هو التبريد بالهواء

وسنتكلم بنبذه مختصرة عن النظاميين

أولا نظام التبريد بالهواء :

يعتبر نظام التبريد بالهواء من أشهر أنظمة التبريد ومن أكثرهم أنشارا, حيث تعتمد فكرة هذا النوع على أستخام ما يسمى بمسرب الحراة (heat sink) وهو عبارة عن جسم معدني يوضع على الجسم المراد تبريده ليزيد من مساحتة السطحية المعرضه للهواء ويكون هذا الجسم له معامل أنتقال حراره جيد ليسمح بأنتقال الحراره من الجسم المراد تبريده زى درجة الحرارة العالية أى الهواء المحيط ذو درجة الحرارة المنخفضه .كما يتم أستخدام مروحة للتبريد حيث تقوم بشفط الهواء المحيط و دفعه خلال مسرب الحرارة لتبريد الجسم. من الممكن أن تكون هذه المروحة ذات صوت مرتفع أثناء التشغيل أو أن تكون صامته أو أن تكون بين هذا وذاك.

ويسمى التبريد بالهواء بدون أستخدام مروحة التبريد بالتبريد السلبي (negative cooling).

فمن الواضح أن هذه الطريقة فى التبريد تعتمد على الهواء المحيط وتحديدا على درجة حرارته والذى يجب أن يكون هواء باردا ليزيد من عملية التبريد اما أذا كان الهواء دافئا فأن كفاءة التبريد ستقل عندها.

وتعتبر هذه الطريقة أقل الطرق فاعلية اتبريد جهازك ولكن لايجب التقليل من شأنها أذ انها صممت للمستخدم المتوسط .

ثانيا نظام التبريد بالماء :

أما ثاني أنظمت التبريد وهو نظام التبريد بأستخدام الماء وهو نظام مازال جديدا ولم يحظى حتى الأن بحماسة المستخدمين وحرصهم على أقتنائه . ويتكون هذا النظام من المكونات الأتية:

مانع أو سد للماء (واحد أو أكثر)

مضخة للماء (واحدة أو أكثر)

خزان (يستخدم فى بعض الأحيان)

ردياتيير (واحد على الأقل)

وأنوه على أن هذه النظم لا تعتبر أحسن نظم التبريد ولكنهم يقدمون أحسن أداء للمستخدم المتوسط .

أما الأنظمة التى تستخدم للمستخدمين الأكثر تقدما overclockers هى أستخدام النيتروجين السائل كمائع للتبريد بدلا من الماء والذى يعتبر أكثر الموائع نقلا للحرارة وكفائة تبريده عالية جدا وأيضا سعره خيالي , ويوجد أيضا التبريد بالماء المثلج, الثلج الجاف, كما يوجد التبريد بأستخدام نظرية تغير حالة المائع (phase change) وهذه نظرية معقده لان أتكلم فيها حتى لا أصعب الموضوع.

فدعونا ننتقل ألى هذه الأنظمة ولكن بنظرة عن قرب لتعرف عليها أكثر ونعرف أيهم الأفضل واكن هناك نقطه يجب أن نتعرف عليها أولا وهى كيف تقرر أختيار نظام التبريد ؟

عندما تقرر بتحديث جهازك فيجب عليك التفكير بأي أنظمت التبريد عليك أن تختار. هذا هو السؤال المهم , ولكن تجد أن معظم الناس يتعامل مع هذه النقطه يتجاهل تام أو عدم أهتمام , وأذا أهتم بالموضوع فأنه يقوم بأنتقاء أرخص الأنواع ,ونادرا حينما تجد من يهتم بأختيار نوع نظام التبريد المناسب لجهازه حسب أستخدامه .

نعود للسؤال " كيف تقرر أي أنظمت التبريد عليك أن تختار؟ " . حسنا,أولا عليك أن تفكر فى الغرض فى أستخدام الكمبيوتر(مستخدم عادي, مستخدم متوسط ,مستخدم محترف أم سيرفر) وبالطبع الحمل الذى سوف يكون على الجهاز.

هناك أختلاف بين أنواع المستخدمين لللكمبيوتر وسوف أقوم بتعريف كل واحد على حده :

-مستخدم عادي: وهو المستخدم الذى لا يستخدم الجهاز فى الألعاب والتي غالبا ما تكون السبب الأكبر فى أرهاق الجهاز ورفع درجة حرارته ,كما يكون أستخدامه للجهاز قليل من حيث عدد الساعات من 2 الى 4 ساعات يوميا.

-مستخدم متوسط: وهو المستخدم الذى يقوم بالعمل على الجهاز لفترات أطول من المستخدم العادى من 5 ل 8 ساعات يوميا ,كما يكون استخدامه للألعاب قليل وهذا النوع سيتخدم كارت شاشة متوسط وبالتالى لا يستهلك فى الجهاز كهرباء عاليه ولا يصدر عنه حراره عاليه.

-مستخدم محترف : وهو النوع الذى يستهلك الجهاز لعدد ساعات أكثر يوميا ,ويستخدم أيضا الألعاب الثقيلة والتى ترهق الجهاز كما يستخدم كروت الشاشة المتقدمه والتى تستهلك طاقة عالية ويصدر عنها حرارة عالية فهذا النوع يطلق عليهheavy gamer وفى بعض الأحيان يستخدم هذا النوع من المستخدمين أثنان من كروت الشاشه معا .

-السيرفر: كلنا طبعا يعرف أجهزة السيرفر والتى يطلب منها العمل بشكل مستمر دون توقف .

وأذا مانظرت فى هذه الأنواع وحددت أى نوع من هذه الأنواع أنت تكون , تكون قد أنتهيت من المرحلة الأولى ونتنتقل للسؤال الثاني" هل ترغب فى نظام تبريد شديد الهدوء والمعروف بالتبريد الصامت ؟ أم أنك لا تكترث بالضوضاء الناجمه من نظام التبريد ؟"

أذا رغبت فى النوع الأول وهو نظام التبريد شديد الهدوء فانصحك أما بأستخدام تبريد الماء أو التبريد السلبي (سبق أن أشرت أليه) ويوجد أنواع متعددة من المرواح والتي تصدر أصوات ولكن ضعيفه جدا يمكن أن تختار واحده منهم والتى تناسبك أما أذا كنت من المستخدمين العاديين فبالتالي أنت لا تحتاج الى مروحه والتبريد السلبي يكفى وهذه صورة للتبريد السلبي



Air Cooling System

أذا كنت تريد نظام التبريد بالهواء,حسنا,لكن كيف نختار مسرب الحرارة المناسب وأيضا المروحه المناسبه ؟

أولا مسرب الحرارة : هناك أنواع مختلفة من مسربات الحرارة حيث توجد شركات مختلفة للتصنيعه, أشكال مختلفة فى البناء, مواد خام مختلفة كما يوجد أحجام أيضا مختلفة لمسربات الحرارة.

التوصيلية للحرارة (conductivity) فى المعادن أكبر منها فى الهواء والتوصيلية هى قدرة الجسم على أنتقال الحرارة منه و أليه, وكلما زادت مساحة السطح الملامسه للجسم المراد تبريده كلما فقد الحرارة أفضل .

كما أن مسرب الحرارة يمكنه أن يشع الحرارة من كامل جسمه . وعادتا يتم أستخدام النحاس أو الألومينيوم كمعدن لصنع مسرب الحرارة , ويعتبر النحاس أفضل من الالومينيوم فى توصيلية الحرارة حيث أن القدرة على أشعاع الحرارة للنحاس أعلى منها فى الألومينيوم.

الأن دعونا نتكلم على حجم مسرب الحرارة ولكن هناك سؤال يطرح نفسه ( هل حجم مسرب الحرارة مهم ؟ )

الأجابة نعم مهم جدا لشيئين أولا أنه كلما –كما قلنا-كبر مساحة السطح المعرضة للهواء كلما زادت معه كمية الحرارة المنتقلة والشيء الأخر هو أنه يجيب عليك ألا تختار مسرب حرارة ضخم لا يتناسب مع المساحه الموجوده عندك داخل الجهاز يفضل أن تقوم بشراء مسرب حرارة بحجم 80 مم, أو 90/120 أذا كان لديك مساحة كبيرة بالجهاز .

وتذكر أن المعدن الأفضل فى توصيل الحرارة هو النحاس وهذه صورة توضح مسرب هواء بأنابيب لنقل الحرارة وجسم المسرب من الألومينيوم والأنابيب من النحاس الصافي .



صورة تبين الأشكال المختلفة لأنظمة التبريد بالهواء بأستخدام أنابيب الحرارة



الجزء الثاني المهم لأختيار مسرب الهواء هو المروحه , هناك بعض الأشياء المهمه التي يجب أن تأخذها فى الأعتبار عند القيام بأختيارك للمروحه

أولا الحجم :
تكون المروحه معرفه بالأرقام على الهيئة التالية (##X##) فالأول يشير الى طول وعرض المروحه والأخير يشير الى أرتفاع المروحه .

ثانيا كمية الهواء:
وهذه القيمة تشير الى كمية الهواء التي يمكن للمروحة أن تقوم بشفطها من الهمراء المحيط وضخها الى جسم مسرب الحرارة وكلما زادت تلك القيمة كلما كانت المروحة أكثر قدرة على التبريد , وتقاس هذه الكمية بالقدم المكعب فى المتر ((CFM) (Cubic Feet per Meter

ثالثا السرعة :
تقاس السرعة باللفة فى الدقيقة ((RPM)(Rotation Per Minutes وتكون المروحة زات الريش الطويلة أبطء فى السرعة عن المروحة زات الريش القصيرة والتى تمتاز بسرعتها العالية ولكن فى المقابل فأن مستوى الضوضاء الصادر منها عالي , فبالتالي يجب عليك أن تختار جيدا بين السرعة والحجم ومستوى الضوضاء (CFM,RPM&dBs)ويشير ال dBs الى الديسيبل (Decibel).

رابعا أستهلاك الكهرباء :
دائما ما تكون مكتوبة على المروحة ويكون مكتوب قيمة أستهلاك الكهرباء بالأمبير, معظم المراوح تستهلك 12 فولت ولكي نحسب كمية ال (وات) المستهلكة فيجب عليك أن تقوم بضرب قيمة الأمبير المستهلك فى ال 12 فولت لتحصل على قيمة ال وات
مثلا لمروحة تحتاج الى 0.3 أمبير سيكون قيمة أستهلاك القدرة هى 0.3*12=3.6 وات
كما أنه يجب عليك التأكد من عدد أسلاك المروحة قبل تركيبها فى اللوحة الأم فالمراوح بها مابين 2 الى أربعة أطراف
فالمروحة زات الثلاث أطراف فهناك طرف موجب وطرف سالب والطرف الثالث هو لمتابعة سرعة المروحة من خلال الكومبيوتر أما المروحة زات الأربع أطراف فالطرف الرابع لا يقوم بعمل أي شيء مجرد فقط أنه هناك بعض اللوح ألأم يكون فيها مقبس توصيل الكهرباء للمروحة زي أربعة أطراف .

هناك أيضا أشياء لا يجب أن نغفل عنها وهى ان كثرة الأسلاك بداخل الجهاز تعوق أنتقل الهواء لمسرب الحرارة وأيضا لا ننسى الأتربة والتى تقلل من كفاءة المروحة فيجب عليك أن تقوم بتنظيف المروحة مرة كل 3 أشهر على الأقل .

أخيرا أقول لك أنك الأن قادرا على بناء نظام التبريد بالهواء الخاص بك عن طريق أختيارك لمسرب الهواء المناسب لك وأيضا أختيار المروحة المناسبة كما يمكنك التعديل فيهم كيفما تشاء أو يمكنك شراء أنظمت التبريد بالهواء الجاهزة والمدعمة من أحدى شركات التبريد والذى يكون عبارة عن مسرب الحرارة والمروحة معا مثل الصورة التالية لنظام التبريد الخاص بشركة أنتل الشهيرة وهو مخصص لتبريد البروسيسور .



الأن هناك طريقه أخري لصنع مسرب حرارة جديد وهذه الطريقه الجديدة تعتمد على أستخدام الأنابيب (heat pipes) فى نقل الحرارة حيث تكون هذه الأنابيب مصنوع من الألومينيوم أو النحاس وتكون قادرة على نقل كمية الحرارة عن طريق المائع الموجود بداخلها وهو أما ماء أو أيثانول أو أسيتون( ويتم أستخدام الأيثانول أو الأسيتون عن الماء بسبب أنخفاض درجة غليانهم عن الماء) حيث يقوم برفع كفاءة أنتقال الحرارة.

فكرة العمل هى أنه عندما يتبخر المائع الموجود بداخل الأنابيب فأنه يقوم بتبريد الجسم المحيط به وهي كمية الحرارة المطلوبة لتبخره مثلا جرب أن تقوم بسكب قليل من الكحول على يديك فأنك ستتشعر بالبروده بعد السكب وهذا لآن الكحول قد تبخر بسبب درجة حرارة يديك وعند ذلك قام بسحب هذه الحرارة ليتبخر فشعرت أنت بالبروده على الفور وفى حالتنا هذه فأن المائع بداخل الأنابيب يتبخر بسبب أرتفاع درجة حرارة الجسم المراد تبريده فيسحب الحرارة من ذلك الجسم التى تحوله الى بخار وعند ذلك ينتقل البخار الى المكثف وهو الردياتيير فيتم تكثيفه ويتحول من صورة البخار الى الصورة السائلة مرة أخرى وتصبح دائرة مغلقة.

وهذه صورة تشرح تكنولوجيا أستخدام الأنابيب فى التبريد .








وهذا الجدول يشير الى درجات الحرارة للموائع المختلفة المستخدمه فى التبريد فى نظام أنابيب الحرارة .



دعوني الأن أكتب لكم بعض الشركات الشهيرة بصناعة مبردات الهواء :

Aero Cool

Arctic Cooling

Delta

Cooler Master

Enermax

Panaflo

Scythe

Swiftech

Thermalright

Thermaltake

Vantec

Zalman

Water Cooling System

من المعروف أن الماء ألأفضل فى التبريد من الهواء , فتوصيلية الماء أكبر من توصيلة الهواء للحرارة ب 25 مرة ضعف. كما أنه يعتبر أكثر هوئا من النوع السابق حيث أنه لا يحتاج الى مروحة زات سرعات عاليه وبالتالى ستقل درجة الضوضاء الناتجه من هذا النظام.

لكن هناك بعض العيوب لهذا النظام منها :

التكلفة العالية,المساحة الكبيرة المطلوبة للتركيب,الوزن وبالتأكيد قبح منظر الجهاز . عادتا ما يخاف الناس أستخدام الماء لتبريد حاسباتهم الأليه , والأتجاه الأن من قبل المصنعين لهذا النظام هو تقليل السعر وتقليل الحجم وزيادة كفاءة التبريد بالأضافة الى زيادة معامل الأمان لضمان عدم تسريب الماء الى الجهاز وتدميره.

من المهم أن ما هي مكونات دائرة نظام التبريد بالماء ؟

أولا هناك حاجز للماء ويفضل أن يكون مصنوع من النحاس حيث يتم وضعه على الجسم المراد تبريده ليمنع تلامس الماء له حيث يمكن تبريد البروسيسور,كارت الشاشه,الرامات ونواة اللوحة الأم , كما توجد مادة أخرى يتم صنع الحاجز منها وهى الفضه ولكنها أغلى بكثير جدا عن عن الحاجز المصنوع من النحاس.

وهذه صورة توضح شكل حاجز الماء .

ثانيا :

الجزء الثانى المهم فى دائرة التبريد بالماء هو المضخة, حيث تقوم بضخ السائل خلال دورة التبريد, كما يجب أن تكون المضخة ذات قدرة عالية لتكفى عمل دورة للسائل خلال دورة التبريد

ثالثا :

الخزان حيث يعتبر شيء أضافى يستخدم فقط لمعرفة مستوى سائل التبريد فى الدورة

وهذه صورة توضح شكل المضخة والخزان .



رابعا :

الردياتيير حيث يعتبر من أهم الأجزاء فى نظام التبريد بالماء وطريقة عمله تشبه الموجود بالسيارة حيث يمر السائل المحمل بدرجة الحرارة العالية المسحوبة من الجسم المراد تبريده تمر خلال أنابيب وتكون هذه الأنابيب متصلة بالردياتير والذى هو عبارة عن زعانف يتم تركيبها على سطح هذه الأنابيب لزيادة مساحة سطح الأنابيب المعرضة للهواء الجوى فتتم عملية أنتقال درجة الحرارة من الجسم الساخن وهو الأنابيب الأن الى الجسم البارد وهو الهواء الجوى المحيط .

وفى بعض الأحيان يتم تركيب مروحة على تلك الزعانف وذلك لزيادة كمية تدفق الهواء لزيادة كفائة التبريد .

وهذه صورة توضح شكل الأنابيب المحملة بالسائل والزعانف المركبه عليها ومركب عليها مروحة .







وهذا رسم توضيحي يبين دورة التبريد بالماء كامله .



وفى الصورة يظهر لنا جهاز التبريد وهو عبارة عن كل ما سبق شرحة (مضخه, خزان, ردياتيير, حاجز الماء والمروحة) ولكن كل هذا مضغوط بصورة هائلة كما ترون , كما أن ذلك الجهاز يمكننا أن نقوم بتبريد كرتين شاشة من النوع المزدوج .

وسوف أقوم الأن بعرض أسماء كبرى الشركات المصنعة لأنطومة التبريد بالماء.

Corsair

Danger Den

Koolance

Swiftech

Thermaltake

Zalman

ننتقل الأن الى نظام أخر من أنظمت التبريد وهو يدعى

Phase-change cooling (Sub-zero)

أما عن هذا النظام فيعتبر نظام تبريد رهييييييييييب بكل ماتحمله كلمة رهيب من معنى .

نعم فهو يقوم بالتبريد لدرجة حرارة تصل الى مادون الصفر السيلزيوس لتصل فى بعض الأحيان الى 54 درجة مئوية تحت الصفر , فأنه يقوم بتحويل جهازك الى مجمد مثل الذي فى الثلاجة

كما يطلق عليه البعض أسم أخر يعبر عن كل ذلك وهو

Extreme (below-zero) super-cooling

Peltier-cooling

وبيلتر هو أسم مخترع هذا النظام الأن دعونا نتحدث عن كيفية عمل هذا النظام .

هناك أربعة مكونات رئيسية لهذا النظام وهم

الضاغط (Compressor)

المكثف (Condenser)

المبخر (Evaporator)

و الأنابيب (Capillary Tube)

تجتمع هذه المكونات مع بعضها عن طريق الأنابيب ليكونوا دائرة مغلقة , وتحتوى تلك الأنابيب على السائل الذى يقوم بدور التبريد وهو فى الغالب عبارة عن ماء ولكنه معالج ضد عملية التجمد حتى لا يتجمد داخل الأنابيب.

وسبب تسمية هذا النظام بنظام تغير الحالة هو أن المائع يقوم بسحب درجة الحرارة من الجسم الساخن فيتحول من الصورة السائلة الى الصورة الغازية (البخار) ثم يقوم بالمرور على المكثف والذى بدوره يقوم بتحويلة من الصورة الغازية الى الصورة السائلة مرة أخرى وهكذا لتكون دورة مغلقة.

وهذه صورة توضح تلك الدورة المغلقة .



وهذا شرح لكيفية عمل الدورة

أولا يقوم الضاغط بأستقبال المائع المبرد وهو فى صورة غازيةوذا ضغط منخفض ودافيء ليقوم بضغطه وتحويله الى الصورة الغازية ولكن بضغط عالي وهذه الطريقة تدعى ( الضغط عند ثبوت درجة الحرارة ).

ثم بعد ذلك يتجه المائع الى المكثف حيث أن دور المكثف فى هذا النظام مثل دور الردياتيير المثبت عليه مروحة كما فى النظاميين السابقيين , ويمر المائع الساخن على المكثف ليقوم المكثف بنزع الحرارة منه ليتحول الى صورته السائلة مرة اخرى حيث يتحول من صورتة الغازية ذات الضغط المرتفع الى الصورة السائلة ذات الضغط المرتفع , وتدعى هذه العملية بعملية ( أنتزاع الحرارة عند ثبوت الضغط )ثم بعد ذلك ينتقل المائع بصورتة السائلة الى ال Capillary Tube



وهى انابيب مصنوعة من النحاس ذات أقطار صغيرة تقوم بوظيفة مهمه للغاية وهى عملية فصل للمائع حيث تقوم بالفصل بين المائع فى الصورة السائلة ذات الضغط المرتفع وبين الصورة الغازية ذات الضغط المنخفض حيث أن مائع التبريد عند خروجه من المكثف لا يتحول مباشرتا الى الصورة السائلة ولكن يأخد بعض الوقت ويخرج منه ماءع التبريد فى صورتية السائلة ذات الضغط المرتفع والغازية ذات الضغط المنخفض وبدون الفصل فيما بينهما فأنه لن تتم عملية التبريد لأن المائع لن يستطيع التغيير من حالته

نأتى ألى أخر جزء فى الدورة وهو المبخر ووظيفته تشبه وظيفة حاجز الماء Water block فى نظام التبريد بالماء الذى تحدثنا عنه من قبل حيث يخرج مائع التبريد من المكثف مرورا بالأنابيب النحاسية ليدخل الى غرفة المبخر وهنا ستتم عملية أنخفاض الضغط وسيترتب على ذلك تحول مائع التبريد من الصورة السائلة ذات الضغط العالي الى الصورة الغازية ذات الضغط المنخفض حيث يقوم مائع التبريد بسحب درجة الحرارة من الجسم المراد تبريده ليتحول الى صورته الجديده أى الى الصورة الغازية ذات الضغط المنخفض ليذهب مرة اخرى ألى الضاغط لتكتمل الدورة.

وهذا شرح مبسط لعملية التبريد بأستخدام طريقة تغيير حالة مائع التبريد المستخدم

ولكن يبقى لى أن أقل لكم أن هذا النظام كما ترون يزيد من كفائة التبريد بصورة غير قابلة للمقارنه فهذه صورة لهذا النظام وهو مركب على أحد أجهزة الكمبيوتر والصورة توضح درجة حرارة الجهاز أثناء التشغيل



وواضح من الصورة أن أعلى درجة حرارة وصل اليها البروسيسور كانت 5 درجات مئوية فقط وذلك أثناء تشغيل الجهاز فقط أى دون تشغيل أية لعب

والأن سأترككم مع بعض الصور لأجهزة التبريد المختلفة سواءا كانت لتبريد البروسيسور أو لكارت الشاشة .

















الى هنا ينتهي لقائنا وأتمنى من الله أن يكون الموضوع مفيد للجميع



المصدر: م/تامر الملاح