Szervergépek és számítógépek hűtésének problematikája – általános ismeretek
Minden évszakban, de különösen nyáridőben komoly kihívás a számítástechnikai eszközök megfelelő hőmérsékleten tartása. Ezzel az írásommal szeretnék egy több cikkből álló sorozatot indítani, ahol igyekszem körbejárni a témát. Terveim szerint szó lesz a hűtés fizikájáról, a szervertermek klimatizációjáról, a személyi számítógépek részegységeinek hűtésének problematikájáról, írok a legújabb technológiákról, és megpróbálok közreadni néhány olyan megoldást, fogást, amivel házilag növelhetjük gépeink teljesítményét.
Hőtermelés, hővezetés általában
Az első gőzgépek üzembe helyezésénél vetődött fel először a működési hőmérséklet problematikája. Minden, munkavégzésre használt gép vékony hőmérsékleti tartományban működik gazdaságosan és tökéletesen. Az elektronikai eszközök még ennél is érzékenyebbek, a túl alacsony vagy túl magas hőmérséklet végzetesen károsíthatja őket. Jellemzően 40-60 C fokon kell tartanunk hardvereszközeinket, hogy működési paramétereik megfelelőek legyenek. Általánosságban elmondhatjuk, hogy a betáplált elektromos áram csak kis százaléka hasznosul, több mint 90 százaléka hővé alakul át. Ezt a folyamatot Joule törvénye írja le, mely kimondja, hogy az ellenálláson átfolyó áram a teljesítményének megfelelő hőt termel. A fejlődő hő a Joule-hő.
Ennek képlete: 1 J = 1 W × 1 s (https://hu.wikipedia.org/wiki/Joule)
Ez hatalmas hőmennyiség. A számítógép legforróbb alkatrészeként a processzort tartjuk számon, de hasonló hőmennyiséget termelnek a videokártyák processzorai, a déli híd, jelentékeny a memória melegedése, de a merevlemez sem marad el. Természetesen a leggazdaságosabb és környezetkímélőbb megoldás az lenne, ha ezt az úgynevezett technikai hőt valamilyen formában hasznosítanánk, ez azonban még nem megoldott, csupán a szervertermek téli fűtését váltották ki ezzel.
A felmelegedett alkatrész hője több módon távozhat:
- hővezetéssel
- hőszállítással
- hősugárzással
- hőátadással
A hővezetés
Arra az elvre épül, hogy a nyugalomban levő testekben a melegebb részektől a hidegebb felé hőáramlás indul, ami a teljes kiegyenlítődésig tart, sebessége függ: a hővezető közeg keresztmetszetétől, a hőkülönbség mértékétől, az anyag hővezető képességétől. A fémek esetében a legnagyobb a hővezetési képesség, ezért használunk fém hűtőtesteket.
Néhány hétköznapi anyag hővezetési képessége:
Anyag | Sűrűség | Fajlagos hőkapacitás | Hővezetési tényező | Hőmérsékletvezetési tényező |
Mértékegység | kg/m3 | kJ/kg*°K | W/m*°K | 10-6 m2/s |
Ezüst | 10 500 | 0,235 | 429 | 173 |
Réz | 8930 | 0,382 | 401 | 117 |
Arany | 19 260 | 0,129 | 318 | 127,2 |
Alumínium | 2700 | 0,888 | 237 | 98,8 |
Vas | 7860 | 0,452 | 81 | 22,8 |
Platina | 21 370 | 0,133 | 71 | 25 |
A táblázat magyarázatot ad arra, hogy miért alumínium és réz hűtőbordákat alkalmaznak leggyakrabban.
A hőszállítás
Ebben az esetben valamilyen homogén hűtőközeg mozgása szállítja a felvett hőt. Ilyen például a központi fűtés. A hűtési rendszer gyorsaságát az áramló közeg gyorsasága határozza meg. A személyi számítógépekben víz és olajhűtést alkalmaznak, a későbbiekben kitérünk rá részletesen.
A hősugárzás
Az energia elektromágneses hullámok formájában terjed a térben, ilyen a napsugárzás.
A hőátadás
A szilárd testek és a folyadékok, gázok határfelületén létrejövő hőterjedés. A hőátadás arányos a hőmérsékletkülönbséggel és a leadó felület nagyságával. A számítástechnikai eszközökben a hűtőbordák esetében alkalmazzák ezt. Általános elv, hogy minél nagyobb a felület, annál nagyobb a hőátadás mértéke, de ez megint csak problémákat vet fel, melyeket a későbbiekben tárgyalunk majd.
folyt. köv.
(H. Cs.)
Szerverek és számítógépek hűtése
Az elektromos áram hőt termel minden vezetőben, amelyen átfolyik, ezért zavartalan működésük biztosításához szükséges a szerver gépek és személyi számítógépek hűtése. Sorozatunk első részében hőtani alapismeretek szerepelnek. Szerver üzemeltetés – tapasztalatok, szerverek üzemeltetése, gyakorlati ismeretek, szerverek hűtése, hőtan, elektromos áram, hővezetés, hőátadás, hőleadás optimalizálása, számítógép, hűtési technológia