Что находится в трубке охлаждения ноутбука

Система охлаждения ноутбука

Перегрев ноутбука – частая причина обращения в сервисный центр. В лучшем случае ноутбук заметно «тормозит». В худшем – высокая температура приводит к поломке. Причины разные: неправильная эксплуатация, забитые пылью вентиляционные отверстия, износ термо-интерфейса и даже изначально неудачная конструкция. Попробуем разобраться, что вызывает причины перегрева, и как с ними бороться.

Система охлаждения ноутбука состоит из вентилятора (или вентиляторов), радиаторов и вентиляционных отверстий на корпусе. Типовая конструкция – медный радиатор змейкой проходит через процессор и чипы видеокарты, ведет к вентилятору, который выдувает горячий воздух через отверстие в корпусе ноутбука. В местах контакта радиатора с чип, между ними находится слой термо-интерфейса: терморезинка или термопаста.

Как определить температуру

Современные ноутбуки умеют диагностировать себя самостоятельно. Почувствовав, что температура «переваливает» за нормальную, ноутбук снижает производительность. Про такое говорят, что «компьютер стал тормозить». В более сложных ситуациях, ноутбук аварийно отключается и при следующей загрузке выводит предупреждение о проблеме. Но только на интеллект ноутбука уповать не стоит. Самостоятельно определить высокую температуру можно «на глаз». Если вы чувствуете, что ноутбук греется заметно сильнее, чем при покупке, то нужно принимать меры. Кому ближе научный подход – рекомендуем установить программу-термометр. Например, HWMonitor. Обратите внимание, что замеры нужно делать в «нагруженном» состоянии – при просмотре фильма, при работе с 3D-графикой или во время игры.

HWMonitor показывает температуру чипсета (THRM), ядер процессора (Core #0 и Core #1), чипа видеокарты (GPU Core) и жесткого диска (HDD). Максимальные температуры оборудования зависят от модели, но есть ориентировочные цифры:

Если температура превышает верхний предел, имеет смысл обратиться за помощью специалиста.

Причины перегрева и необходимые меры

Неудачная конструкция системы охлаждения

Увы, бывает, что перегрев связан с конструктивными особенностями ноутбука. Обычно такой ноутбук сильно греется с первого дня работы, либо после недолгой эксплуатации, т.к. более восприимчив к причинам, о которых пойдет речь ниже.

Отчаиваться не нужно. Соорудите на своем столе несложную конструкцию, как на фото. Просто немного приподнимите задний торец. Это улучшит циркуляцию воздуха, и температура может снизиться на 5-10 градусов. Способ можно применять где угодно – подойдет обычная книжка.

Большего эффекта можно добиться с помощью специальной охлаждающей подставки. Подставка представляет собой конструкцию с вентиляторами. С ними можно добиться снижения температуры на 5-15 градусов. Из недостатков – большие габариты и необходимость во внешнем питании от розетки или USB.

«Народные умельцы» предлагают и более оригинальные решения.

Неправильная эксплуатация

Ноутбуком можно пользоваться только на твердых поверхностях – на столе или на подставке. В крайнем случае – на коленях (хотя долго в такой позе просидеть сложно). Все дело в вентиляционных отверстиях. Когда ноутбук стоит на столе на небольших «ножках», под его корпус поступает воздух. При установке ноутбука на мягкую поверхность (в кровать, на диван, на толстую скатерть) вентиляционные отверстия оказываются закрыты. Горячий воздух не отводится, холодный не поступает, и температура внутри корпуса растет.

Рекомендация очень простая: перестать эксплуатировать ноутбук неправильно. Работать за столом. А если вы не представляете себе жизни без ноутбука в постели, используйте прикроватные столики и подставки. Последние, например, можно купить в Икее.

Отверстия и вентилятор забились пылью

Это происходит практически со всеми ноутбуками. Пыль скапливается внутри корпуса, забивает вентиляционные отверстия и ухудшает работу вентиляторов. Рекомендуется проводить плановую чистку после окончания гарантийного срока и каждый следующий год. Чистку можно проводить только изнутри. Никакой пылесос, специальный «компьютерный» или мощный домашний, не смогут вытянуть всю пыль через забитые отверстия.

Система вентиляции до чистки

Система вентиляции после чистки

Сложность чистки – разные конструкции ноутбуков. У каких-то моделей снять корпус, вычистить пыль и смазать вентилятор – дело десяти минут, у других – приходится практически полностью разбирать ноутбук. Мы подробно рассказывали об этом в статье «Чистка от пыли и замена клавиатуры ноутбука»

А еще разборка-сборка требуют определенных знаний. Хотя бы теоретических. Будет печально наблюдать, как треснула материнская плата из-за того, что винты были завинчены не в той последовательности.

Замена термо-интерфейса

Как мы уже говорили в самом начале, в местах контакта радиатора с чипами между ними находится прослойка терморезины или термопасты. При замене термо-интерфейса важны не только знания, но и навык. Слишком толстый, тонкий или неравномерный слой может привести к тому, что ноутбук будет греться еще больше, чем раньше. Как правило, замену термо-интерфейса совмещают с чисткой от пыли.

Выход системы вентиляции из строя

Система вентиляции ноутбука состоит из двух частей:

Чаще всего из строя выходит сам вентилятор, обычно из-за перегрева заклинивает подшипник или разбалтывается со временем и начинает «трещать». В «умных» ноутбуках, при неисправном вентиляторе, при старте БИОС выдает сообщение об ошибке системы охлаждения. Для диагностики такой неисправности в более бюджетных ноутбуках достаточно поднести руку к выходной решетке радиатора при значительной нагрузке, отсутствие потока воздуха и шума вентилятора свидетельствует о неисправности вентилятора.

Вторая распространенная неисправность системы охлаждения – неисправность термотрубок. Термотрубки перестают проводить тепло от процессора к радиаторной решетке. При этом вентилятор будет работать на полных оборотах, из ноутбука будет выводиться холодный поток воздуха, но процессор будет перегреваться. Данная неисправность опасна для ноутбука выходом из строя процессора или материнской платы.

Но фото видно, что термотрубка оторвана от медной пластинки, теплоотвода от процессора нет

С такими неисправностями можно бороться только одним способом – заменой.

Итак, если ваш ноутбук стал слишком сильно греться, убедитесь, что вы правильно его используете. Если проблемы проявляются при работе на твердых поверхностях – несите в сервис. Пока это всего лишь повышение температуры. Но если ничего не делать, это может привезти к серьезным физическим поломкам оборудования. Лучше профилактика.

Источник

Система охлаждения ноутбука: причины неисправности

Работая за ноутбуком, далеко не каждый потребитель задумывается, правильно ли он его эксплуатирует. Конечно, ноутбук даёт удобство использования, мобильность. Однако, если вы хотите, чтобы он служил вам долгие годы, следует знать, что ноутбуки чувствительны к чистоте, механическому воздействию и влажности, температуре и попаданию посторонних предметов. Неправильно оборудованное рабочее место или недостаток профилактических осмотров может существенно сократить жизненный цикл вашего устройства. В данном случае страдает система охлаждения, внимание которой нужно уделять не меньшее, чем к таким важным элементам компьютера, как материнская плата или винчестер. Не секрет, что их долгосрочная работа во многом зависит от хорошей охлаждающей системы

Структура системы охлаждения

В ходе работы процессор, сопроцессор и графический чип ноутбука нагреваются. Чтобы сохранить их работоспособность необходимо своевременное охлаждение. Система охлаждения ноутбука представляет собой группу компонентов, в которую входят тепловая трубка, радиатор, припаянный к ней, и вентилятор.

Как это работает, спросите вы? Очень просто. Секрет в строении тепловых трубок. Они состоят из медных волокон, наполненных жидкостью (теплоносителем) и из них откачан воздух. А дальше чистая физика.В процессе нагрева конца трубки, который крепится к процессору или графическому чипу, жидкость испаряется, а газ переходит к другому концу трубки, на котором закреплен радиатор. Стенки радиатора и трубки охлаждает вентилятор, благодаря чему образуется конденсат. В обратный конец трубки, в итоге, возвращается охлажденный теплоноситель.

Этот процесс постоянно повторяется. Однако, и он может нарушиться. Если температура тепловой трубки превысит расчётную, большая часть теплоносителя может испариться, а теплопроводность трубки снизится (до 1/80).

Полезно знать!

Почему система охлаждения ноутбука выходит из строя?

Каждое новое поколение ноутбуков становится всё тоньше, меньше по размеру и весу. В таких стесненных условиях крайне тяжело разместить полноценную систему охлаждения. Выход из ситуации нашли в увеличении количества рёбер радиатора. Следовательно, расстояние между ними стало ещё меньше, поэтому рёбра быстро забиваются пылью. Пыль также скапливается и на лопастях вентилятора (кулера).

Решить эту проблему сможет лишь очистка системы охлаждения. Мы рекомендуем производить чистку не реже одного раза в год. При работе в пыльном помещении, на мягких тканевых поверхностях, наличии домашних питомцев очистку ноутбука следует производить в два раза чаще.

Чтобы удешевить себестоимость ноутбука, производители часто экономят на качестве деталей. Например, относительно дорогие радиаторы охлаждения из сверх очищенной меди, заменяют дешевыми аналогами из сплавов. В итоге охлаждающая система вынуждена работать на износ, малейшее загрязнение способствует повышению температуры. Если она вырастает на 10-15 градусов выше нормы, ноутбук начинает перегреваться.

Что происходит при перегреве ноутбука:

Большинство ноутбуков устроены так, что при превышении температуры +/- 90С, частота процессора начинает снижаться. Таким образом, система пытается предотвратить перегрев процессора или видеокарты.

Во многих ноутбуках есть функция критического отключения. Когда снижение частоты процессора не помогает справиться с повышением температуры, срабатывает теплозащита. Некоторые производители предусмотрели её включение в настройках BIOS. В случае перегрева о критической температуре будет сигнализировать система, либо же ноутбук просто выключится.

Полезно знать!

При сильном нагреве происходит разгерметизация. В трубке не остаётся пониженного давления, и вода (теплоноситель) просто выкипает.

В интернете вы можете найти множество статей о том, как самостоятельно произвести чистку внутренних устройств ноутбука, заменить термопасту, охладить перегревающийся ноутбук. Если вы не профессионал, то все эти действия, выполненные самостоятельно, при малейшей ошибке могут привести к повреждению охлаждающей системы и других элементов, что приведет к дорогостоящему ремонту. Не рискуйте своим благосостоянием, обращайтесь к проверенным специалистам.

Источник

Тепловые трубки
и применение технологий на их основе
для охлаждения узлов компьютеров и радиоаппаратуры

на страницах сайта

electrosad.ru

Кратко рассмотрим конструкции нескольких кулеров на тепловых трубках. Этот вид теплообменных устройств известен уже давно, я встречал упоминания о них в книге по теплообмену издания 1988 года. Уже тогда они применялись в технике. Некоторые авторы вводят читателей в заблуждение, говоря о необходимости ориентировать тепловые трубки определенным образом в пространстве. Это требования относятся только к термосифонам. Тепловые трубки работают в любом положении. Отличие Вы можете найти на просторах internet введя в строку поиска слово «термосифон».

Немного истории

Впервые идея тепловой трубы была предложена Гоглером (ф-ма Дженерал Моторс корп.) и описана в пат. США 2 350 348 (заявл. 21.12.1942, опубл. 6.06.1944)

Первая статья обзорного характера по тепловым трубам в СССР вышла в 1969 (Москвин Ю.В., Филиппов Ю.А. Тепловые трубы. «Теплофизика высоких температур», 1969., т.7, № 4, с. 766-775 ).

В настоящее время широкое распространение получили кулеры на тепловых трубках.

Эффективность которых объясняется их принципом работы.

Теплосъем в них обеспечивается за счет испарения теплоносителя в зоне тепловыделения. А удельная теплота испарения теплоносителя, в сотни раз выше чем удельная теплоемкость воды, одного из лучших теплоносителей работающего при атмосферном давлении и в приемлемых для электронной аппаратуры температурах (30-90 º С). Для этилового спирта это около 40 раз. В соответствующее количество раз и больше отводимая от охлаждаемого объекта мощность.

Этот замкнутый цикл происходящей в герметичном объеме обеспечивает транспортирования тепла от его источника в зону теплосъема. Главная их особенность, которая способствует их применению — низкое тепловое сопротивление между холодным и горячим концами.

Это тепловое сопротивление тем меньше чем больше диаметр тепловой трубки, что и понятно. Толстая трубка не только содержит больший объем теплоносителя, но и имеет меньшее сопротивление.

Основные достигнутые характеристики современных тепловых труб:

Теплоносители кулеров на ТТ

Из физики известно, что на испарение жидкости необходимо затратить много большую энергию чем на ее нагрев. Сравните удельную теплоемкость и удельную теплоту испарения жидкостей приведенную в Таб.1. Это свойство жидкостей и используется в тепловых трубках.

В качестве теплоносителя в тепловых трубках можно применять множество жидкостей с низкой температурой испарения.

Вы можете этот список дополнить фреоном, аммиаком и другими соединениями, но нас интересует диапазон температур от +20 дл +80 град.С, поэтому для наглядности этого хватит.
Посмотрим таблицу 1.

Не беда что температура кипения перечисленных жидкостей находится в диапазоне от 100 до 34 град.С. Есть простой способ создать условия, чтобы жидкость кипела при заданной температуре. Просто надо снизить давление. Зависимость температуры кипения от давления для воды показана на Рис.1.

Рассмотрим последний столбец табл.1. Это удельная теплота испарения, она показывает сколько Дж тепловой энергии можно отвести при испарении 1 кг данной жидкости. В этом столбце не имеет конкурентов ВОДА! Ближайший соперник (спирт метиловый) имеет вдвое худшее значение! Да и по токсичности и другим параметрам она не имеет конкуренции. Энергия затраченная на испарение описывается формулой [1]

Напомню 1 Дж = 1 Вт*сек или 1Вт = 1 Дж/сек.

Еще множество параметров влияют на эффективность отвода тепла с помощью ТТ.

В первую очередь это кратность обращения теплоносителя в единицу времени. Ее определяют: эффективность теплосъема с горячего конца трубки, сопротивление движению нагретого пара при его движении от горячего к холодному концу тепловой трубки, пропускная способность капиллярного канала для оттока конденсата воды от холодного конца ТТ.

Перечисленное позволяет сделать однозначный вывод
— чем больше диаметр ТТ тем эффективнее ее работа.

Приводим таблицу отводимых мощностей для трубок с любой пространственной ориентацией.

При вертикальной ориентации трубы (испаритель внизу) и при небольших отклонениях от вертикали, отводимая тепловая мощность может быть увеличена в 2-3 раза по сравнению с указанной в таблице.

Еще одно требование оказывающее существенное влияние на эффективность работы кулера на тепловых трубках:

Каждый тепловой контакт и теплопроводящий элемент увеличивает тепловое сопротивление конструкции!

Технологии

Heat Transporting System (HTS) в IH-4200hp

В декабре 2005 года компания ICE HAMMER Electronics представила новый вид кулеров на тепловых трубках высокого давления построенных на основе новой технологии Heat Transporting System (HTS).

Не смотря на имеющиеся публикации, нельзя не сказать несколько слов об этой системе.

Учитывая гравитационную физику процессов к данном кулер можно предположить, что его эффективность будет максимальна при нахождении трубок в вертикальном положении.

Может быть не стоило повторять имеющуюся информацию, но этот кулер имеет одну очень важную особенность которую должны знать и о которой я скажу ниже.

По графику на рис. 5 можно предположить, что при температуре порядка 50 град.С кипение смеси наиболее эффективно.

Посмотрим как меняется тепловое сопротивление кулера IH-4200hp в заявленном производителем диапазоне температур показанном на рис.5.

Из графика на рис.6 хорошо видно, что данный кулер выходит на номинальное тепловое сопротивление при температуре источника тепла выше 42 град.С. Это и есть реальная температура кипения смеси.

Те кто решил использовать этот кулер должен помнить, что это горячий кулер и поэтому он требует аккуратного нанесения термоинтерфейса, который должен обладать с низким тепловым сопротивлением (меньше ).

Но, следует отметить, это единственный кулер на технологии ТТ который работает и при температуре во всем диапазоне температур.

Пока единственное решение для процессоров с тепловыделением до 200 Вт.

» Тепловая лента» NCU-1000 производства фирмы TS Heatronics

Еще в 2003 году появились сообщения о производстве нового кулера на «тепловой ленте» он показан на рисунке 7.

Но поскольку упоминаний о нем больше не было, похоже в серию он так и не пошел.
Да это в общем и понятно.
В плоской конструкции с тонким каналом, выдержать постоянную толщину канала по всей длине ленты очень сложно. Если не сказать невозможно, и даже самые хитрые японцы не в силах убрать деформации ленты при пайке (приварке) тепловой ленты к ребрам, основанию.

Тепловые деформации приводят к сужению канала, ухудшению циркуляции теплоносителя.

Celsia Technologies и ее технология «NanoSpreader™».

Предложенная Celsia Technologies технология «NanoSpreader™» представляет собой дальнейшее развитие круглых «Тепловых трубок» и «Тепловых лент» TS Heatronics.

Технология «NanoSpreader™» предлагает теплопроводящую ленту шириной от 70 до 500 мм, толщиной от 1,5 до 3,5 мм, с заявленным тепловым сопротивлением 0,01-0,03 К/Вт.

Возможные применения технологии «NanoSpreader™» показаны на рис. 9.

Главным применением теплопроводных лент может быть переброс тепловых потоков от тепловыделяющих узлов к местам где возможен эффективный съем тепла. Это особенно важно для сверх миниатюрной электронной техники, например ноутбуков.

Они так же могут служить для вывода за пределы корпуса радиоаппаратуры или компьютера тепловых потоков от тепловыделяющих узлов.

Одним из применений сверх низкого теплового сопротивления теплопроводной ленты может быть распределение тепла по поверхности радиаторов изготовленных из алюминиевых сплавов.

Температура закипания теплоносителя в тепловых трубках

На рисунке 10, взятом из (4) видно, что в режиме холостого хода процессор Pentium 4 разогнанный до 4,06 ГГц имел температуру ядра от 46,5 до 48,5 град.С. Это значит, что теплоноситель в тепловых трубках начинал кипеть при данной температуре.

При малом тепловыделении (при температурах ниже точки кипения теплоносителя) кулер практически не отводит тепла (см. выше). (На охлаждение работает только поверхность металлоконструкций основания кулера, эффективность которой мала). В результате температура основания даже при мощности тепловыделения около 10 Вт поднимается до 46- 49 град.С.

Аналогичная ситуация показана на рисунке 11 взятом из (3).

Особенности характеристики кулера на тепловых трубках.

Характеристика кулера на тепловых трубках имеет вид подобный показанному на рис. 4.:

На начальном участке (температура от 0 до t кр=36град.С) охлаждение обеспечивают металлоконструкции кулера. На этом участке его тепловое сопротивление велико, кипения теплоносителя нет.

На следующем участке (температура процессора t кр=36 до t раб=55 град.С) начинает закипать теплоноситель в ТТ, тепловое сопротивление достигает номинального.

Последний участок (температура процессора более t раб=55 градусов) теплоноситель активно кипит, тепловое сопротивление кулера равно номинальному.

Это рабочий участок, на нем и обеспечивается отвод тепла от процессора.

Заключение

Кулеры на тепловых трубках прочно занимают свою нишу, конкурируя с кулерами на основе ребристых радиаторов по техническим характеристикам. И когда цена не имеет значения, кулеры на тепловых трубках можно применять и при тепловыделении до 100 Вт. Но некоторые модели позволяют работать при тепловыделении процессора от 100 до 200 Вт.

Но кулеры на тепловых трубках сами имея малые тепловые сопротивления (от 0,3 до 0,09 град/Вт) работая на тепловыделении около 100 Вт (и более), требуют применения эффективных термопаст. Тепловое сопротивление применяемых термоинтерфейсов в идеальном случае должно быть менее 10% от теплового сопротивления кулера на ТТ. Это позволит полностью использовать ресурс кулера.
Но поскольку часто это просто нереально, то тепловое сопротивление термоинтерфейса должно по крайней мере учитываться.

При выборе наиболее эффективного кулера на ТТ необходимо выбирать кулер с большим числом тепловых трубок имеющих больший диаметр. Конструкция кулера должна обеспечивать непосредственный контакт ТТ с охлаждаемой поверхностью и иметь площадь оребрения холодной части (охладителя), соответствующее выделяемой мощности.

Мы должны помнить:

1. Тепловые трубки применяемые кулерах для ПК диаметром 6 мм имеют максимальную отводимую мощность в диапазоне от 15 до 25 Вт на трубку в зависимости от ее конструкции;

2. Температура закипания теплоносителя в тепловой трубке (а значит и минимальная температура охлаждаемого объекта) находится в диапазоне от 30 до 55 °С, что определяется давлением в трубке и примененным теплоносителем;

3. Для эффективной работы тепловой трубки необходимо обеспечить эффективный отвод тепла от ее «горячего» конца.

Источник