Охлаждаем свой ПК

Введение

Здравствуйте дорогой StopGame и его обитатели. Как вы уже могли догадаться по названию блога сегодня мы окунемся в нюансы построения системы охлаждения компьютера. Я постараюсь вам рассказать как правильно подобрать систему охлаждения вашего компьютера, ведь зачастую люди проводят не один день смотря тесты процессоров, видеокарт, спорят на форумах о том кто круче, Intel или AMD в процессорах, Nvidia или AMD в видеокартах (хотя с недавним выпуском первых видеокарт от Intel, возможно, настанет день когда к спорящим лагерям "зеленых" и "красных" примкнут еще и "синие"), а потом берут глухой без продува корпус "на сдачу", у которого дай бог есть один корпусной кулер ссади из коробки. Блог рассчитан прежде всего для новичков и ничего не понимающих людей. Не буду сильно затягивать со вступлением, давайте начинать.

Андрюха, у нас просадки FPS, возможно перегрев, по коням.

Для начала давайте разберемся, к чему может привести этот пресловутый "перегрев".

Самое банальное, сокращение срока службы вашего железа. Вы наверняка слышали такие страшные слова как "отвал" видеокарты, где видеочип буквально отпаивается от подложки (хотя тут скорее о качестве припоя разговор, но к теме это не относится), ускоренная деградация процессора и так далее. Хорошее охлаждение не сделает ваш компьютер вечным, но позволит продлить срок его службы.

Вторая проблема это нестабильная работы ПК. Причем проблема может быть, что называется, "плавающей". Просадки FPS в играх, вылеты при рабочих задачах, например, рендер видео. В особо запущенных случаях выключения и "синие экраны". Причины такого поведения вашего верного "электронного друга" в том, что он не хочет умирать. Поэтому когда температура, например, процессора достигает критических величин он начинает троттлить или простыми словами, сбрасывает частоты и понижает свою производительность. А понизив производительность вы получаете все эти выше описанные неприятности в виде просадок FPS. И я не спроста сказал про "плавающую" проблему. Например, вы играете в какую нибудь игру, запустили миссию, видите эпичную карт-сцену где все взрывается, но насладится эпичностью происходящего не можете в полной мере так как заметны просадки, выключили игру и пошли пожили реальной жизнью, затем зашли в игру вновь, включили туже миссию и внезапно, эпичная карт-сцена уже не тормозит. Почему это происходит? Ну тут все просто, ваша система охлаждения при первом просмотре была уже нагрета, поэтому, когда компьютеру пришлось "отрисовывать" весь эпик на экране, а значит заниматься более сложной задачей и потреблять больше энергии, "нагретая система охлаждения" не справилась с повышением нагрузки. Во втором же случае все было холодным и банально не успело разогреться. Впрочем если эти "эпичные взрывы" длятся не пару секунд, а пару минут, вы все равно получите эту просадку, просто в другом месте. Другой пример, вы видео автор StopGame, играете в супер эпичную и требовательную игру, всю ночь проходите её, записываете футажи для своего обзора ни одной просадки, фремрейт ровный все плавно и красиво, а потом, стартуете рендер видео-обзора и... ошибка рендера... синий экран... компьютер гудит как самолет. Причина проста, разные задачи требуют разной производительности. Поэтому играя в игру проблемы не было, а гораздо более производительная задача уже стала проблемой. 

Стоит сделать небольшую оговорку, проблема всех этих падений FPS, синих экранов и прочих радостей жизни может быть и софтверная. Игра может быть не оптимизированной, софт для рендеренга может быть с багами, ну и совсем банальное, майнер который вы установили вместе с "репаком" c сомнительных ресурсов оказался слишком требовательным к железу =) . Я это к чему, перегрев это лишь одна из причин того, что ваш компьютер может работать не стабильно.  

Охлаждение процессора

И так, вы выбрали процессор, материнскую плату и другие компоненты своего ПК. Начали гуглить "как выбрать кулер для процессора" и в одной из первых ссылок вы видите сайт магазина DNS где пишут следующее:

Ну вроде все логично, смотрим на TDP (что это такое поясню позже по тексту) процессора, смотрим на TDP кулера, наверняка, если вы делаете это на месте в магазине, консультант скажет вам "бери с запасом кулер", поэтому вы смотрите на кулер с бОльшим TDP чтобы обеспечить себе этот "запас".

Давайте разыграем с вами сцену, вы выбрали в качестве процессора Intel i9 9900K. Открываем все тот-же сайт DNS и видим, что его TDP равно 95 Вт., открываем страничку с процессорными кулерами, ставим фильтр искать кулеры с TPD от 95 и выше и получаем следующую картину:

Неплохой выбор для i9 9900k неправда ли?

Хм... кажется мы где-то ошиблись, ведь это же i9, знаменитый своими температурами и тем что может положить на лопатки даже систему водяного охлаждения. Давайте разбираться где мы ошиблись. 

Начнем пожалуй с главного. Что такое TPD? Обратимся к сайту Intel за расшифровкой.

"При работе с базовой частотой" ключевая фраза, ведь базовая частота нашего i9 9900k 3,60 GHz, но есть еще 5.00 GHz в режиме Turbo Boost. Здесь то и кроется главная проблема нашего пациента. Он может выходить за рамки своего TDP. Если предыдущий топ i7 7700k бустился с 4,20 GHz до 4.50 GHz, что давало ему лишь небольшой прирост производительности и позволяло оставаться в рамках заявленных TDP. То вот уже нашему i9 сложно усидеть в 95 заявленных ватах. В тестах на просторах интернета вы можете заметить потребление энергии в районе 180 ват у i9 9900k, что почти в 2 раза превосходит заявленные показатели. Проще говоря совет DNS о том как выбрать кулер уже устарел и если для старых процессоров он работает, то вот с новыми все несколько сложнее.

Давайте по порядку. Вы могли задаться вопросом, почему я приравниваю потребление энергии и TPD. На самом деле эти значения не равны и потребляя 95 ватт электрических, процессор не выдает ровно 95 ватт тепловых, но потери тут столь малы что ими обычно пренебрегают. Вы могли слышать такую фразу "КПД процессора равно 0%", вот собственно откуда эта фраза пошла в народ, впрочем так говорить не корректно, ведь процессор это не тепловой двигатель.

TPD зашит в "мозги" вашей материнской платы и именно она определяет насколько сильно может разгуляться ваш процессор. Если вернуться к тому же i9 9900k, то мы увидим следующую ситуацию, производители материнских плат, извиняюсь за выражения, "положили болт" на его 95 ватт. и в своих топовых решениях добавили опций позволяющие выходить из заявленных пределов, причем эти самые опции обычно включены из коробки. 5.00 GHz и 95 ватт, это маркетинговая уловка, ведь такое возможно только в случае если 1 ядро процессора будет разогнано до этой частоты, а у i9 их 8. 

После того как стало ясно. что Turbo Boost уже не усидит в заявленных пределах, Intel ввели новые обозначения PL1, PL2 и TAU. PL1 (Power Limit 1) пришел на смену стандартному TPD, на стандартных частотах без Turbo Boost. PL2 (Power Limit 2) это значение с Turbo Boost при максимальных нагрузках. TAU ( Turbo Time Parameter) определяет сколько времени процессор может работать на PL2 мощности. Например Core i9-10900K имеет PL1 = 125 ватт, PL2 = 250 ватт, TAU = 56 секунды. Поэтому знаменитый в узких кругах за свою доступность и эффективность DEEPCOOL GAMMAXX 300 хоть и может рассеять 130 ватт, для такого процессора уже не подойдет. Нужно метить именно в охлаждение на PL2 250 ватт. Да, вы скорее всего не увидите такое потребление в "повседневном" использовании в играх, хотя зная то как сейчас оптимизируют игры возможно наверное все, а вот в рабочих задачах такое потребление вполне возможно.

AMD пока продолжают использовать стандартные TPD, а для своего аналага Turbo boost в вели такие параметры как PPT и TDC, как можете видеть 3900Х при заявленных 105 ватах в пике может потреблять 142, не столь драматично как у Intel.

По последним новостям, Intel опять хочет поменять названия и отказаться уже от PL1 и PL2, AMD тоже вводит какие-то обозначения, так что возможно, если вы из будущего, то все вышесказанное уже потеряло актуальность. 

Общая формула подбора процессорного охлаждения выглядит следующим образом:

1. Смотрим на Socket вашей материнской платы и процессора. Крепления у разны Socket могут быть разными, поэтому нужно убедится, что выбранный вами кулер имеет необходимые крепления.

2. Гуглим реальное пиковое потребление вашего процессора, его значение  и будет ориентиром при отсеивании кулеров по TDP.

3. Получаем перечень из кулеров. По хорошему конечно нужно еще погуглить реальное TPD кулера.

Нужно ли брать кулер с запасом? Ну скажем так, чем больше этот запас, тем проще ему будет работать и тише он будет. Но стоит понимать, что палку перегибать сильно не надо. Кулеры башенного типа от Noctua и BeQuet могут рассеивать по 200 ватт тепла и поставить их например на i3 с TDP в 35 ватт можно, но смысла в этом мало. 10-20% запаса больше не надо. Тут можно сказать про кулер комплектный, которые Intel и AMD кладет в коробку. Ставить их можно, но вот количество шума будет очень много, да и эффективность что называется впритык, температуры будут большими.

Важно обратить внимание на вентилятор идущий в комплекте с кулером. Его размер, обороты и способ крепления к радиатору. Чем больше его размер и меньше обороты, тем он будет тише, а способ крепления вентилятора к радиатору определяет ремонтопригодность модели. В кулере (сейчас мы говорим только о воздушных вариантах) сломать может только вентилятор. Нет конечно если шарахнуть по радиатору молотком то сломать можно и его, но не будем уходить в такие крайности. Например у ID-COOLING SE-224-XT Basic вентилятор представляет из себя обычную 120'ку и крепится стандартным креплением, поэтому в случае если он выйдет из строя заменить такой вентилятор дело пары минут. 

О подключение кулера и разных разъёмах мы поговорим в разделе корпусных вентиляторов ниже. 

Пару слов о типах. Их можно поделить на два типа, башенный кулер и боксовый кулер. Есть ещё супер башни как вариация башенного кулера. Боксовые кулеры имеют одно преимущество перед башенным, по мимо того что они охлаждают процессор, они так же обдувают еще и сокетное пространство и зоны VRM (Voltage Regulator Module), но из-за их конструкции большинство из них могут охлаждать только процессоры до 95 ват, для чего-то более серьезного придется выбирать уже из башенных вариантов. Нужно ли охлаждать зону VRM. Нет, если вы правильно выбрали материнскую плату и у неё есть запас по мощности или вообще дополнительный радиатор, а так же обеспечили хорошею продуваемость корпуса. А вот если вы поставили Core i9-10900K в какую-нибудь материнскую плата бюджетного образца... Ну тогда вы разве что затушите огонь который будет там полыхать.

DEEPCOOL в разных исполнениях. 

Так же, есть отличия по типу используемых материалов. Алюминий и медь самые ходовые. Медь имеет более высокую теплопроводность, а значит кулер в основании которого есть медный сердечник будет более эффективным, в сравнение с простым алюминиевым бруском. Тепловые трубки наиболее эффективны в передачи тепла, чем их больше тем лучше. Например be quiet! DARK ROCK PRO 4 имеет 7 тепловых трубок, что позволяет ему рассевать 250 ватт тепла.   

be quiet! DARK ROCK PRO 4, поможет вам справится с вашим горячим процессором, но цена 9 499 рублей (DNS) может покусать ваш кошелек.

СЖО или Воздух

СВО или Системы жидкостного охлаждения отличаются от своих "воздушных" собратьев тем, что для них рассеять 200, 300 и даже 400 ватт тепла не проблема. Поэтому, если вы хотите разгонять свой компьютер, то тут без СЖО не обойтись. (в случае топовых моделей процессоров конечно). Но что если вам нужно охладить что-то попроще? Давайте взвесим все за и против.

AeroCool Mirage L360. Красивое, но при этом еще и эффективное, заявленное TPD 550 ватт, а цена 8000 рублей (яндекс маркет).

Главным недостатком СЖО является тот факт, что она может протечь. А если хладоноситель попадет внутрь вашего блока питания при его работе... Ну ничего хорошего не случится. Современные водянки не страдают, насколько я могу судить, повальными течами и с каждым годом грустных историй о том как протекло водяное охлаждение все меньше. Главное не натягивайте шланги между радиатором и помпой и все будет хорошо. Но нужно понимать, от брака не застрахован никто! 

Второй недостаток это наличие помпы. Если с вентиляторами, как и в случае с подавляющим большинством воздушных кулеров, вы можете их просто заменить, то вот поломка помпы (она гоняет хладоноситель от процессора к радиатору) уже будет означать покупку новой СЖО. И дело тут не в браке, а в долговечности, если упомянутый выше be quiet! DARK ROCK PRO 4 вы сможете передать внукам по наследству, то вот AeroCool Mirage L360 вряд ли получится.

Из достоинств, помимо очевидного преимущества в эффективности, стоит отметить способ крепления к материнской плате, а точнее тот факт что громоздкий радиатор крепиться уже на корпус. Почему это важно? 

Массивный башенный кулер перекрывает один из слотов установки оперативной памяти.

Да, вы правильно поняли, чересчур громоздкий кулер воздушной системы охлаждения может мешать или в особо драматичных случаях лишать возможности что-либо установить в разъем. Не на всех материнских платах, не все башни, но держите это в голове когда будете совершать свой выбор. Так же, башенный кулеры высокие и банально могут не влезать в корпус, все тот же be quiet! 163мм в высоту и если у вас корпус достаточно узки, то боковая крышка может не закрыться. Но стоит добавить и то, что не каждый корпус имеет место для расположения радиатора СЖО.

Интересный факт, внутри тепловых трубок под низким давление находится жидкость! Так что, по сути, можно сказать, что если ваша система охлаждения имеет тепловые трубки, то она на самом деле тоже водяная. 

Устройство тепловой трубки.

Термопаста

Основная задача термопасты заполнить микро-трещины/царапины на поверхности крышки ЦП и основании кулера.

Основная задача термопасты заполнить микро-трещины/царапины на поверхности крышки ЦП и основании кулера. Дело в том, что в этих трещинах находится воздух, теплопроводность которого оставляет желать лучшего. Поэтому экономить на термопасте сильно не нужно. Тем более что хорошая, например ставшая уже наверное легендарной MX-4 обойдется вам в 900 рублей. С другой стороны если у вас достаточно холодный процессор то переплачивать не нужно, вы конечно может выиграете пару градусов, но когда ваша система не греется свыше 50 градусов пот КПТ-8, смысла переплачивать думаю нет.

Вы могли слышать совет следующего содержания. Каждый год вы должны менять термопасту и пылесосить свой компьютер от пыли. Так вот, если пылесосить и правда надо, ну или хотя бы посмотреть визуально не набилось ли там пыли, то вот замена термопасты каждый год штука ситуативная. Смотрите в чем суть, таже MX-4 вполне себе не потеряет своих свойств года 4, а КПТ-8 да, может стать порошком через год. Поэтому менять термопасту нужно только тогда, когда вы заметите, что температура процессора или видеокарты (да в видеокартах тоже надо её менять) начинает расти, а радиатор не забит пылью, тогда да, время пришло.

Как правильно намазать термопасту? Хороший вопрос, кто-то советует ставить точку, кто-то говорит кружочком. Короче много вариантов. Но как я сказал выше, задача термопасты передать тепло от крышки процессора на поверхность радиатора, а наиболее эффективно это произойдет в том случае если крышка процессора будет полностью прилегать к радиатору. Проще говоря, что бы вы там не нарисовали термопастой, это должно растечься после прижима радиатора не образуя при этом пустот. Если оно плохо растечется по краям это ещё можно вытерпеть, но если будут пустоты в центре, где собственно и находится самая горячая точка, это очень плохо. 

Пример плохого нанесения термопасты, её тут мало, поэтому она растеклась не по всей поверхности крышки процессора. 

Жидки металл

Жидкий металл имеет гораздо более высокую теплопроводность в сравнении с термопастой, но оно вам надо? Я поясню, во первых, мазать жидкий металл на крышку процессора довольно опасно, ведь этот самый металл проводит электричество и если затечет в сокетное пространство то может что-то закоротить. Во вторых в сравнении с топовыми термопастами вы вряд ли выиграете больше 5 градусов. Так же стоит отметить тот факт, что без скальпирования процессора и нанесения туда жидкого металла (в случаях если там плохой термоинтерфейс) , простое нанесения жидкого металла на крышку процессора не принесет каких-то значительных результатов.

В копилку минусов стоит добавить еще и то, что жидкий металл химически активный. Но не стоит сразу паниковать, если ваш радиатор медный, то испортится он не за день или два или даже не за год. Но держите в голове что химическая реакция между медью и галием (один из компонентов жидкого металла) медленно, но верно, протекает. Поэтому в случае с жидким металлом рекомендуется использовать радиаторы с никелевым напылением. Что произойдет с алюминиевым кулером? Я пожалуй просто оставлю вам короткий видосик для ознакомления.

Скальпирование процессора и использование жидкого метала в качестве тероминтерфеса вместо теромпасты самый эффективный способ охлаждения. В отдельных случаях, например с i7 8700k это позволит "отыграть" градусов 15-20 в разгоне. Делать или нет каждый решает сам. Если вы увлекаетесь разгоном можете почитать про это подробнее, а если вы просто что называется "вставил и забыл", то вам более чем хватить стандартной термопасты.

Охлаждение видеокарты

С видеокартами все проще чем с процессором, ведь они продаются с системой охлаждения с завода так сказать. И по сути делать ничего не нужно, главное хороший корпус и желательно вентилятор на передней панели корпуса который будет её обдувать.  

Но что если очень хочется холоднее? Тут на помощь может прийти Андервольтинг. Это тема на отдельный блог, возможно я его даже напишу когда ни будь, не знаю. Андервольтинг работает и с процессорами. 

Главное не забывайте обслуживать свою видеокарту, менять термопасту и термопрокладки и продувать радиатор. 

Корпус и жесткие диски

Корпуса можно условно разделить на 2 категории, гробы и швейцарский сыр. И формула выбора тут такая, чем горячее ваше железо тем больше отверстий должно быть в вашем корпусе. А основная философия которой вы должны придерживаться при расположение корпусных вентиляторов это создание продуваемости. 

Да, рисовал в Paint =)

Вот пример пожалуй самого ходового на сегодняшний день решения. 3 кулера спереди на вдув, средний обдувает видеокарту и NVMe SSD M.2 (он обычно в том районе расположен), нижний дует на жесткие диски, верхний процессор зоны VRM. Задний кулер выдувает горячий воздух из комнаты, блок питания берет снизу холодный и выдувает из себя уже горячий воздух. 

Касательно NVMe SSD M.2, это горячие парни, так что если у вас на материнской плате не было радиатора, то стоит такой докупить, стоят они не дорого, а жизнь вашему накопителю продлят.

Жесткие диски, скачайте CrystalDiskInfo утилиту и посмотрите на их температуру, 50 и выше все плохо и пора ставить кулер, 35-40, все прекрасно. 

Блок питания, а точнее расположения блока питания. Желательно выбрать корпус с нижним расположением блока питания, верхнее расположение хуже тем, что воздух блок питания будет забирать из корпуса, а не из комнаты.

Касательно выбора корпусного вентилятора. Все тоже самое что и с процессором, чем он больше и меньше оборотов тем тише. Впрочем если у вас очень горячая система в разгоне, то есть повод задумать и о высоко оборотистых вариантах. Обратите внимание на то, что 140 вентилятор не в каждый корпус влезет, смотрите спецификации вашего корпуса и размеры посадочных мест.

Виды разъёмов вентилятора. 

Разница тут в наличии и отсутствие PWM, простыми словами "мозгов" у вентилятора. Мозги эти позволяют выполнять тонкую настройку скорости вращения вентилятора, а вот "безмозглые" 3 пиновые собратья регулировать свои обороты могут только путем повышения или понижения напряжения. 

Не забывайте также и о расположение корпуса, не ставьте слишком близко к стене, перед всеми отверстиями из которых забирается или выдувается воздух не должно быть преград. 

Заключение

Как видите охлаждение компьютера это не такой простой процесс как может показаться на первый взгляд. Я постарался максимально объёмно рассказать о том, на что нужно обращать внимание в таком деле. Впрочем, пройдя нелегкий путь проектирования системы охлаждения, вы получите стабильно работающий компьютер, отсутствие троттлинга и продлите срок службы компонентов. 

P.S. В отличи от своего первого блога про серверы, этот уже ближе к тематике сайта, слово GAME  в название там не спроста, я думаю. Дальше, я выведу на суд общественности уже совсем близкое сайту, тестирование игры. Не простое конечно, а скорее полезное, а может и бесполезное, сам пока не знаю что выйдет. Нагнал конечно мути под конец =)