在计算机领域，控制计算机温度对于确保最佳性能和延长其组件的使用寿命至关重要。最常见的问题之一是 电脑冷却因为过热会导致电路老化、性能下降，甚至灾难性故障的风险。在本文中，我们将探讨个人电脑可用的不同类型的冷却系统，从传统的空气冷却系统到先进的液体冷却解决方案。我们将揭示它们的特点、优势和关键考虑因素，以帮助您选择最符合您需求的方案，让您的电脑即使在最苛刻的情况下也能保持低温运行。
温度交换的类型
几 温度交换的类型 这些情况在不同语境下会发生。下面，我列举一些主要情况：
- 主动传热是通过固体内部或直接接触的固体之间的粒子碰撞而进行的热传递过程。热能从温度较高的区域传播到温度较低的区域。
- 对流传热：指由于流体（无论是液体还是气体）运动而发生的热传递。高温流体移动并携带热能，而低温流体则取代高温流体。这实现了高效的热传递。
- 辐射：它不需要物质介质来传播。热能通过电磁波传播，例如红外辐射。一个常见的例子是太阳加热，它通过辐射将热量传递到地球。
- 蒸发：液体从周围环境吸收热量并转化为蒸汽时发生的现象。蒸发时，液体会从周围环境吸收热能，导致其温度下降。
这些只是一些最常见的热交换类型的示例。值得注意的是，在很多情况下，这些机制的组合会出现在更复杂的传热情况下。这对于深入了解以下制冷类型至关重要。
制冷类型
为了了解目前存在的所有计算机和电子元件的冷却类型，我们将进行此总结。 按组分类:
空气冷却
当处理 空气制冷 我们指的是那些不使用液体进行温度交换的装置。这类装置包括：
无需任何冷却装置
在这种情况下，电子设备或芯片没有 没有任何类型的冷却系统。 它们只是利用设备自身的表面散发产生的热量，并通过周围空气的对流进行冷却。这种冷却方式适用于许多不太热或受热影响较小的设备。
也可能使用相同的 端子或连接到 PCB 热量可以通过它们散发出去。此外，目前正在制造的一些 2.5D 或 3D 封装也采用了其他冷却系统，这些系统也可以包含在本节中，尽管它们更为先进，例如采用微凸块或玻璃填充有机中介层来改善封装内的散热效果。
被动式
为了改善上述情况，虽然基于相同的传热原理，但这里添加了被动元件，例如 散热器也称为无风扇散热。这类散热方式在某些控制芯片、芯片组、MOSFET 晶体管、VRM 等中很常见。
它们通常由铝制成（更轻、更便宜，但导热性较差）， 铜制 （密度更大、价格更昂贵、导热性更好）或合金（在商业解决方案中相当流行），但也有一些解决方案使用其他贵金属，如金（通常仅用于浴缸，带有铝或铜芯）、石墨、Carbal（20% 铝 + 80% 碳）等。
其中一些 导电性最好的材料 对于散热器，我们有：
- 金属：由于其晶格结构和电子自由移动的能力，它们是良好的热导体。一些最佳热导体包括铜、银和铝。
- 铜（Cu）：它是常用金属中最好的热导体之一。它广泛应用于需要高效传热的领域，例如电缆、水管和电子元件。
- 银（Ag）：在所有金属中，它的导热系数最高，因此是极佳的热导体。然而，由于成本高昂，其应用仅限于对热效率要求极高的特定领域，例如科学和高科技应用。
- 铝 (Al)铜是另一种广泛使用的金属，导热性相当高。虽然它的导热性低于铜和银，但其低密度和低成本使其在散热器等传热应用中广受欢迎。
- 黄金（Au）：它以其优异的导电性而闻名，但它也具有良好的导热性。虽然由于成本高昂，它在传热应用中的使用较少，但在需要高可靠性和热稳定性的应用中，它仍会得到应用。
- 格拉菲托这种形式的碳具有层状结构，使其在层平面内具有高导热性。这使得它成为一种优良的热导体，尤其是在垂直于层的方向上。
- 钻石： 由于碳原子之间具有强共价键，它是另一种优良的热导体。这种结构可以实现快速高效的热传递。
- 技术陶瓷一些工程陶瓷，例如氮化铝和氮化硼，具有较高的导热性。这些材料适用于需要高效散热的高温应用。
诚然，由于成本高昂或其他技术问题，石墨、金刚石或陶瓷等材料通常不用于制造散热器。但它们却被用作导热膏的基础。
ACTIVA
在的情况下的 主动冷却在这种情况下，使用的散热器与之前的方法类似，但通过增加一个风扇来产生气流，从而更快地排出热量，从而提高了冷却效率。换句话说，空气会通过排出散热器翅片周围的热空气，并让较冷的空气进入翅片之间，从而加速对流传热过程。此外，在考虑这种冷却方式时，应注意散热器上可能安装有以下类型的风扇：
- 轴向：这类风扇通常用于 CPU 等设备的散热，并将气流吹向散热器。它们的叶片通常较少，但直径较大。不过，它们的气压并不太高。
- 径向（鼓风机）：例如，你可以在许多 GPU 上看到它们。与开放式型号不同，它们使用外壳来引导流经散热器的空气。它们包含更多叶片，并依靠离心效应。这使得它们更加复杂且噪音更大，但它们会增加气压。
液体制冷
除了空气冷却之外，我们还有 refrigeraciónlíquida，其中我们还可以区分被动和主动：
被动式
La 被动冷却 它基于带有热管（铜管或铝管）的散热器。这些热管内含有低压液相流体，当其吸收热量时会变成蒸汽，上升到最冷的区域再次凝结并重新开始循环。热管通常为双管结构，外管输送冷液体，内管允许蒸汽通过。使用水、酒精或氟利昂等液体，由于压力较低，会在较低温度下蒸发。这种冷却方式尤其适用于便携式设备或需要改进空气冷却效果但又无法安装主动液冷系统的情况。
这些热管 它们基本上由以下部分组成:
- 密封管： 热管由一根密封的管子组成，通常由铜或铝制成，呈圆柱形或扁平形。该管子具有高导热性的内部结构。
- 工作流体密封热管内部填充有工作流体，通常是水或其他高导热性的液体。工作流体经过精心挑选，以充分利用其蒸发和冷凝特性。
- 灯芯或毛细管现象密封管内部存在一个毛细管结构，占据了部分空隙。毛细管结构通过毛细作用将工作液体从冷凝区输送到蒸发区。此外，毛细管结构还有助于冷凝液体返回蒸发区。
这些管子通常由铜制成，并且通常配有散热器。
ACTIVA
La 主动液体冷却 对于个人电脑来说，液冷是一种使用液体（通常是水）来散发计算机内部组件（例如处理器和显卡）产生的热量的冷却系统。与使用风扇散热的风冷不同，主动液冷使用由管道和冷却块组成的闭路循环来输送冷却液。
该 主要部分 PC主动液体冷却系统的特点如下：
- 阻止：这是一个直接位于处理器顶部的部件，用于传导产生的热量。它通常有一个铜或铝基座，与处理器表面直接接触。
- 邦巴：这是液冷系统的核心部件，负责将冷却液输送到管道和水冷块中。该泵可以集成到水冷块中，也可以单独安装。
- 散热器：这是负责散热的部件，由一系列与周围空气接触的金属翅片（通常为铝）组成。散热器巧妙地放置在电脑机箱内部，以便散热。
- 呼吸机：散热器配备一个或多个风扇，通过强制气流流经散热片来排出散热器中的热量。这些风扇可以根据温度自动控制，也可以由用户手动调节。
- 管：这些柔性管路用于将冷却液从水冷头输送到散热器，反之亦然。它们通常由耐用、柔韧的材料制成，例如橡胶或尼龙，以便于安装。
- 沉积物或储层一些主动式液冷系统会配备一个额外的储液器，用于储存冷却液并确保持续供应。该储液器可能设有可见的液位，方便查看冷却液液位。
这些是 PC 主动液体冷却系统的基本部件，但它们可能会根据冷却系统的设计和具体需求而有所不同。
另一方面，还应该注意的是，他们可能 不同的冷却剂，例如：
- 蒸馏水+染料蒸馏水：液体冷却系统中广泛使用的基本冷却剂。它价格低廉，且传热性能良好。然而，需要注意的是，蒸馏水具有导电性，如果与正确的组件一起使用不当，可能会导致腐蚀。
- 乙二醇乙二醇和丙二醇等乙二醇常用作蒸馏水的添加剂，以改善冷却液的性能。这些添加剂有助于防止藻类生长、防止腐蚀并降低液体的凝固点。乙二醇在需要抵御极端温度的系统中尤其有用。
- 颗粒冷却剂一些冷却剂使用固体颗粒（例如陶瓷或纳米流体）来增强传热。这些悬浮在冷却剂中的颗粒可以增强散热能力并提高系统效率。基于颗粒的冷却剂适用于需要更高效冷却的高性能应用。
- 可生物降解的冷却剂：它们旨在更加环保。这些液体采用有机成分配制而成，可自然分解，不会对环境造成重大损害。在注重可持续性和降低环境影响的系统中，它们是首选。
务必记住，冷却液的选择取决于多种因素，包括具体应用、冷却系统组件、预期性能以及环境因素。建议您参考制造商的建议，并遵循液体冷却系统中冷却液使用的相应指南。
混合解决方案
当然，也可能有 混合解决方案 混合了上述几种方法。例如：
- 主动风冷+被动液冷这些系统非常常见，尤其适用于 CPU。它们本质上是带有热管和风扇的散热器。根据热管的形状，它们有多种类型，例如 C 形、U 形或薄型。
- 被动风冷+被动液冷：它们基本上是经过优化的散热器，通过添加一些热管来提高其性能。
其他类型的制冷
我们也可以找到 其他形式的制冷 不那么热门，更有异国情调，但也很有趣。例如：
克里奥尼扎西翁
La 低温学 由于一些实际和技术原因，低温技术并不常用于计算机的冷却。低温技术是指将电子元件冷却到极低的温度，通常低于液氮的沸点（-196°C）甚至更低。
尽管低温技术可以实现显著的冷却，并允许潜在的 极限超频，用于量子计算等，但它也带来了重大的挑战和风险：
- 处理和安全： 由于低温和相关风险，使用液氮或液氦等制冷剂需要特殊的处理和储存。需要适当的设备和技术来避免人身伤害和部件损坏。
- 成本：持续使用冷冻剂来冷却计算机的成本会非常高，因为需要大量的冷冻剂来长时间维持组件处于低温状态。
- 冷凝和湿度： 当将组件冷却到如此低的温度时，电路和组件上存在水分凝结的风险，这可能导致无法修复的损坏或系统故障。
- 部件的脆弱性在低温下，许多材料会变得脆而易碎，从而增加了在冷却或处理过程中损坏部件的风险。
简而言之，虽然低温技术可以在某些极端超频或专门研究中用于实验，但它对于日常冷却来说既不实用也不安全。
TEC 或 RTE（珀尔帖效应）
La 热电冷却（TEC）或珀尔帖效应是一种基于珀尔帖效应原理的冷却方法。当电流通过两种不同导电材料（通常是半导体）的连接点时，就会发生这种效应，从而产生热传递。
是基于 某些材料的热电性质因此，通过向珀尔帖板的两种材料施加电流，一侧冷却，另一侧加热。换句话说，热量从冷侧（需要冷却）传递到热侧（需要散热）。这使得待冷却的物体或系统保持恒定的温度。
热电冷却过程 一些优点，例如无需移动部件，因此安静且无振动。此外，它还是一种紧凑且用途广泛的方法，可在狭小空间内应用。然而，与其他冷却方法相比，热电冷却的能源效率有限，导致其在散热方面效率较低。
热电冷却用于电子设备、小型制冷系统、便携式饮料冷却器和其他小型冷却设备中需要精确温度控制的应用。
相变
冷却系统 相变 它们是制冷系统的一种特殊选择。这些系统使用类似于窗式空调的压缩机，将混合气体转化为液体。液体被引导至蒸发器，蒸发器通常直接位于发热部件上。在蒸发器中，液体变回气体，并在此过程中吸收热量。
相变制冷机能够达到极低的温度， 有时甚至低至-150°C，主要供超频爱好者使用。然而，这些系统存在一些局限性，使其不太适合主流用户。它们需要复杂的安装，并且需要额外的设备和适当的隔热措施，以防止管道中形成冷凝水。此外，如果系统设计不当，组件可能会因过度冷却而冻结，如图所示。它们还会产生噪音，因为它们本质上是在计算机内部运行的小型冷却器。
超音波
（请参阅本文中我们讨论的更多内容）
通过浸泡
La 浸没式冷却 计算机浸入式冷却是一项创新技术，将电脑组件（例如主板、显卡和处理器）完全浸入专用介电液体中。与使用散热器和风扇的传统冷却系统不同，浸入式冷却无需使用空气作为冷却介质，从而实现了更高效的传热。
在此方法中，组件 它们浸入非导电液体中通常是矿物油或介电流体，它能够高效吸收和散发电子元件产生的热量。这种液体在元件周围形成一层保护层，直接吸收热量，从而无需使用噪音大的风扇和笨重的散热器。
当然，这种液体 高热容量 确保高效散热。一些常见的选择包括改性矿物油、氟化液或氟化碳氢化合物。这些流体在高温环境下安全稳定，确保可靠运行和有效散热，使 PC 组件保持在最佳温度范围内。
浸入式冷却 提供福利 例如更高效的散热、更低的系统噪音以及更激进的超频可能性。然而，它也带来了维护、成本和空间要求方面的挑战。