计算机冷却系统：被动式、主动式、液体、氟利昂、水冷却器、开放式蒸发、级联、Peltier 冷却

计算机在运行过程中，其某些部件会变得很热，如果产生的热量没有足够快地排出，则计算机将由于违反其主要半导体部件的正常特性而根本无法工作。

从计算机的发热部件中移除热量是计算机冷却系统解决的最重要的任务，它是一套专门的工具，在计算机被积极使用的整个过程中持续、系统、和谐地发挥作用。

在计算机冷却系统的运行过程中，工作电流通过计算机的关键元件，特别是通过其系统单元的元件所产生的热量被利用。在这种情况下产生的热量取决于计算机的计算资源及其与机器可用的所有资源相关的当前负载。

在任何情况下，热量都会在大气中回收。在被动冷却中，通过传统的对流和红外辐射，热量通过散热器直接从加热部件散发到周围空气中。在主动冷却中，除了对流和红外辐射外，还使用风扇吹气，这会增加对流强度（这种解决方案称为“冷却器”）。

还有液体冷却系统，热量首先通过热载体传递，然后在大气中再次使用。存在开放式蒸发系统，其中由于冷却剂的相变而带走热量。

所以，根据计算机发热部分的散热原理，有冷却系统：风冷、液冷、氟利昂、开放式蒸发和组合（基于珀耳帖元件和水冷器）。

被动风冷系统

非热负荷设备根本不需要特殊的冷却系统。非热负载设备是指每平方厘米受热表面的热通量（热通量密度）不超过 0.5 mW 的设备。在这些条件下，受热表面相对于周围空气的过热度不会高于 0.5°C，这种情况下通常的最大值为 +60°C。

但是，如果组件在正常运行模式下的热参数超过这些值（同时保持发热量相对较低），则只能在此类组件上安装散热器，即用于被动散热的设备，即所谓的被动冷却系统。

当芯片的功率较低，或者系统的计算能力要求不断受到限制时，通常只需要一个散热片就足够了，甚至可以不用风扇。散热器在每种情况下都是单独选择的。

基本上，被动冷却系统以下列方式工作。由于材料的导热性或借助热管（热虹吸管或蒸发室是不同的基本原理），热量直接从加热元件（芯片）传递到散热器带热管的解决方案）。

散热器的作用是通过红外辐射将热量辐射到周围空间，简单地通过周围空气的导热系数传递热量，有助于自然对流的发生。为了尽可能集中地在散热器的整个区域散发热量，散热器的表面变成了黑色。

特别是在今天（包括计算机在内的各种设备中），被动冷却系统非常普遍。这样的系统非常灵活，因为散热器可以很容易地安装在大多数热密集型组件上。散热器有效散热面积越大，散热效率越高。

影响散热效率的重要因素是气流通过散热器的速度和温度（尤其是与环境的温差）。

许多人都知道，在将散热器安装到组件上之前，需要在配合面上涂上导热膏（例如 KPT-8）。这样做是为了增加组件之间空间的导热性。

最初，问题是散热器和安装它的部件的表面，经过工厂生产和研磨后，仍然有 10 微米左右的粗糙度，即使经过抛光，也有大约 5 微米的粗糙度。这些不规则性阻碍了连接表面尽可能紧密地无间隙地压在一起，从而导致导热性低的气隙。

尺寸和有效面积最大的散热器通常安装在 CPU 和 GPU 上。如果需要组装一台静音计算机，那么考虑到空气通道的低速，需要特殊的非常大的散热器，其特点是提高散热效率。

主动风冷系统

为了改善冷却效果，使通过散热器的空气流动更加强烈，还使用了风扇。装有风扇的散热器称为冷却器。冷却器安装在计算机的图形和中央处理器上。如果无法在某些组件上安装散热器，例如硬盘驱动器，或者不建议安装散热器，则使用不带散热器的简单风扇吹出。这已经足够了。

液冷系统

液体冷却系统的工作原理是借助系统中循环的工作流体将热量从冷却组件传递到散热器。这种液体通常是含有杀菌和抗电流添加剂的蒸馏水或防冻剂、油、其他特殊液体，在某些情况下还包括液态金属。

这样的系统必然包括：用于循环流体的泵和散热器（水块，冷却头）以从加热元件带走热量并将其传递给工作流体。然后热量由散热器（主动或被动系统）散发。

此外，液体冷却系统有一个工作流体储存器，可以补偿其热膨胀并增加系统的热惯性。罐体加注方便，工作液通过罐体排放也方便。在这样的系统中，需要必要的软管和管道。可选配液体流量传感器。

工作流体具有足够高的热容量以在低循环速度和高导热性下提供高冷却效率，从而使蒸发表面和管壁之间的温差最小化。

氟利昂冷却系统

处理器的极端超频需要冷却元件在其连续运行期间的负温度。为此需要安装氟利昂。这些系统是制冷装置，其中蒸发器直接安装在必须以非常高的速率从中移除热量的部件上。

氟利昂系统的缺点，除了它的复杂性之外，还有：隔热的需要、与冷凝水的强制斗争、同时冷却多个部件的困难、高能耗和高价格。

水冷装置

Waterchiller 是一种结合了氟利昂装置和液体冷却的冷却系统。在此，系统中循环的防冻剂在使用氟利昂块的热交换器中进一步冷却。

在这样的系统中，借助氟利昂装置获得负温度，并且液体可以同时冷却多个组件。传统的氟利昂冷却系统不允许这样做。水冷却器的缺点是需要对整个系统进行隔热，并且复杂且成本高。

开放式蒸发冷却系统

开放式蒸汽冷却系统使用工作流体——氦气、液氮或干冰等制冷剂。工作流体在直接安装在必须快速冷却的加热元件上的开口玻璃中蒸发。

这种方法属于业余爱好者，主要供需要对可用设备进行极端超频（“超频”）的爱好者使用。使用这种方法，可以获得最低温度，但是装有制冷剂的玻璃需要定期补充，也就是说，系统是有时间限制的，需要时刻注意。

串级冷却系统

级联冷却系统意味着同时顺序包含两种或多种氟利昂。为了达到较低的温度，使用沸点较低的氟利昂。如果氟利昂机器是单级的，则需要使用强力压缩机来提高工作压力。

但还有另一种选择——用另一个类似的块冷却氟利昂块的散热器。因此，可以降低系统中的操作压力并且不再需要压缩机的高功率，可以使用传统的压缩机。级联系统尽管很复杂，但可以实现比传统氟利昂装置更低的温度，并且与开放式蒸发系统相比，这种装置可以连续工作。

帕尔帖冷却系统

在冷却系统中 带有珀耳帖元件 它的冷侧安装在要冷却的表面上，而元件的热侧在其运行期间需要另一个系统的集中冷却。系统比较紧凑。