Aby ste dosiahli maximálnu úroveň výkonu z každej jednej súčasti vášho PC, musíte sa uistiť, že pracujú pri optimálnych teplotách.
To zároveň znamená mať správne množstvo ventilátorov v skrinke, aby sa ochladzoval celý systém. Ale aké množstvo je to správne?
Faktory, ktoré treba zvážiť, keď idete kúpiť vetráky:
- Aký typ a veľkosť skrinky máte?
- Aký druh HW používate?
- Aké bude zaťaženie vášho PC?
Príliš málo ventilátorov v skrinke môže viesť k prehrievaniu systému a zbytočnému znižovaniu výkonu komponentov (throttlingu), ale príliš veľa ventilátorov môže byť hlučné a finančne náročné.
Aké množstvo je teda pre vás správne?
V tomto článku vás prevedieme rozlišovaním vlastností ventilátorov a ich konfigurácií, určením toho, ako veľmi sa bude váš PC zahrievať a výberom správneho počtu ventilátorov pre vaše konkrétne potreby.
Nie všetky ventilátory do skrinky sú rovnaké
Tak ako pri akomkoľvek HW komponente, výkon ventilátorov sa líši v závislosti od viacerých faktorov.
Každý výrobca má svoje vlastné výhody a nevýhody.
Prietok vzduchu vs statický tlak
Dva hlavné faktory, ktoré určujú výkon ventilátora v skrinke, sú prietok vzduchu a statický tlak, ktorý ventilátor vytvára.
Prietok vzduchu
Prietok vzduchu označuje objem vzduchu, ktorý ventilátor presúva, a zvyčajne sa meria v kubických metroch za minútu (m³/min) alebo v kubických stopách za minútu (CFM).
Statický tlak
Statický tlak je sila vzduchu, ktorú ventilátor vytvára, nie jeho objem.
Zvyčajne sa meria v milimetroch vodného stĺpca (mmH2O – teda tlak, ktorý vyvíja 1 mm stĺpec vody), ale môže sa merať aj v Pascaloch (Pa) alebo palcoch vodného stĺpca (inH2O).
Impedancia
Prietok vzduchu aj statický tlak priamo súvisia s impedanciou – teda efektívnym odporom voči prúdeniu vzduchu vo vnútri PC skrinky.
Tento odpor môže mať podobu reštriktívnych (alebo zle odvetraných) skriniek, nahusteného HW alebo dokonca zlého cable managementu.
Ak je váš PC náchylný na faktory, ktoré zvyšujú impedanciu vo vnútri skrinky, budete potrebovať buď vyšší prietok vzduchu, alebo (ak máte obmedzený priestor) ventilátory s vyšším statickým tlakom.
Nasávanie vs odvetranie
Prietok vzduchu musí byť smerovaný tak, aby sa chladný vzduch generoval a tlačil smerom k HW komponentom (pozitívny tlak) a aby sa horúci vzduch, ktorý cirkuluje okolo chladičov, rýchlo odvádzal zo skrinky (negatívny tlak).
Na dosiahnutie tohto cieľa budete potrebovať nasávacie ventilátory (ktoré generujú prúdenie vzduchu) aj výfukové ventilátory (ktoré slúžia na odvod vzduchu).
Každý ventilátor má dve strany a v závislosti od toho, na ktorej strane skrinky je nainštalovaný, môže slúžiť ako výfukový alebo nasávací ventilátor.
V PC skrinkách sa nasávacie ventilátory umiestňujú na predné a spodné panely skrinky, zatiaľ čo výfukové ventilátory sa umiestňujú na hornú a zadnú časť skrinky. Takto sa zabezpečí, že chladný vzduch sa dostane ku všetkým kritickým komponentom PC a následne sa odvádza cez horné a zadné výfuky. Skrinky majú občas aj bočné pozície pre vetráky, hlavne, keď je predný panel celý zo skla. Tie sa tiež možu použiť ako nasávacie ventilátory.
Niektoré skrinky môžu mať iba zadný výfuk alebo iba predné montážne pozície, takže výsledná konfigurácia ventilátorov bude v konečnom dôsledku závisieť od konkrétnej skrinky vášho PC. Montáž PC vetrákov si preto dobre premyslite.
Veľkosti ventilátorov
Veľkosť ventilátora do skrinky sa určuje podľa jeho priemeru, ako aj hrúbky – obe hodnoty sa merajú v milimetroch.
Ventilátory do PC skríň sa vyrábajú v rôznych veľkostiach – od malých 40 mm (1,57 palca) až po veľké 200 mm (7,87 palca).
Hrúbka môže byť približne 15 mm (0,59 palca) pri tenkých (slim) ventilátoroch alebo 25 mm (0,98 palca) pri štandardných ventilátoroch.
Vo všeobecnosti platí, že väčšie ventilátory vytvárajú väčší prietok vzduchu, zatiaľ čo menšie ventilátory dosahujú vyšší statický tlak.
Najpopulárnejšie veľkosti ventilátorov do skrinky sú 120 mm a 140 mm, pretože sa zmestia do väčšiny skríň a ponúkajú dobrý kompromis medzi prietokom vzduchu a statickým tlakom.
Špecifikácie vašej PC skrinky vám presne ukážu, aké veľkosti ventilátorov je možné namontovať.
Napríklad v niektorých skrinkách si budete musieť vybrať medzi inštaláciou troch 120 mm ventilátorov alebo dvoch 140 mm ventilátorov.
Otáčky (RPM)
V závislosti od veľkosti ventilátora sa budú líšiť aj jeho otáčky za minútu (RPM – Rotations Per Minute).
Menšie ventilátory sa budú točiť rýchlejšie než väčšie ventilátory.
Vyššie otáčky sú spojené s hlučnejšou prevádzkou, vyšším statickým tlakom a prietokom vzduchu, zatiaľ čo nižšie otáčky znamenajú menší prietok vzduchu a nižšiu hlučnosť.
PWM regulácia
Na udržanie hlučnosti pod kontrolou a na úsporu energie väčšina ventilátorov do skrinky obsahuje reguláciu pomocou Pulse Width Modulation (PWM).
Táto technológia umožňuje automaticky riadiť otáčky ventilátora (RPM) – zvyšovať alebo znižovať ich v závislosti od teploty systému.
Ventilátory je možné ovládať (automaticky alebo manuálne) aj pomocou SW dodaného so základnou doskou alebo prostredníctvom PWM regulácie iného HW komponentu.
Hlučnosť a životnosť
Hoci sa na to často zabúda, hluk vychádzajúci z PC skrinky môže byť od mierne nepríjemného až po rušivý.
Platí to najmä pre používateľov, ktorí si chcú postaviť pracovnú stanicu, kde musí byť hlučnosť udržiavaná na absolútnom minime.
V špecifikáciách ventilátora, ktoré uvádza výrobca, môžete nájsť údaj o hlučnosti v jednotkách dBA.
Tieto hodnoty sa môžu pohybovať od 20 dBA – čo je sotva počuteľné zo vzdialenosti jedného metra – až po hlučnosť porovnateľnú s chladničkou (~50 dBA).
Je dôležité poznamenať, že hodnoty hlučnosti uvedené v špecifikáciách ventilátorov sú zvyčajne nižšie než hodnoty, ktoré dosahujú v reálnych podmienkach.
Hlučnosť ventilátora v skrinke bude napokon závisieť od toho, akou rýchlosťou sa otáča, ako je pripevnený ku skrinke (vibrácie a rezonancia so skrinkou) a od jeho konštrukcie.
Najdôležitejším faktorom konštrukcie ventilátora z hľadiska hlučnosti sú jeho ložiská.
Typy ložísk
Ložiská použité vo ventilátoroch určujú do určitej miery ich hlučnosť aj životnosť.
Bez toho, aby sme zachádzali príliš hlboko do technických detailov technológie ložísk ventilátorov, ložiská typu Fluid Dynamic Bearing (FDB) a magnetické ložiská patria medzi najvýkonnejšie dostupné riešenia.
Kombinujú nízku hlučnosť s dlhou životnosťou, no za cenu vyššej obstarávacej ceny.
Klzné a guľôčkové ložiská sú lacnejšie, ale zvyčajne hlučnejšie – a ich životnosť je približne polovičná v porovnaní s fluidnými alebo magnetickými ložiskami.
Ako veľmi sa bude váš PC zahrievať?
Teraz, keď už vieme, ako čítať špecifikácie ventilátorov do skrinky, môžeme urobiť prvý krok k určeniu toho, koľko ventilátorov (a akej kvality a typu) budete potrebovať pre svoju konkrétnu zostavu.
Na to musíme zistiť, ako veľmi bude váš PC náchylný na zvyšovanie vnútornej teploty a či potrebujete vysokú tepelnú rezervu pre svoje pracovné zaťaženie.
Aký typ záťaže používate?
Hoci existuje mnoho rôznych druhov pracovnej záťaže, môžeme ich zhruba rozdeliť do dvoch skupín:
- Nárazová záťaž, ktorá závisí od krátkych výkonnostných špičiek
- Trvalá záťaž, ktorá vyžaduje vysoký a dlhodobý výkon počas dlhšieho času
Nárazová záťaž
Pod pojmom „nárazová záťaž“ rozumieme prácu, pri ktorej aktívne pracujete so SW, ale nevykonávate dlhodobé nepretržité výpočty.
Predstavte si napríklad úpravu obrázka vo Photoshope – používanie štetcov, klikanie na tlačidlá, otváranie menu.
Alebo modelovanie a animovanie v 3D. Medzi ďalšie príklady patria práca s textom, prehliadanie internetu či tvorba ilustrácií.
Takéto úlohy sa spoliehajú na krátke výkonnostné špičky, zvyčajne z jedného jadra procesora.
To znamená, že CPU a GPU sa môžu na krátky čas zahriať, ale majú dostatok času opäť vychladnúť predtým, než dosiahnu hranicu dlhodobého znižovania výkonu (throttlingu).
Trvalá záťaž
Predstavuje situáciu, keď sú komponenty vystavené dlhodobému výpočtovému zaťaženiu.
Renderovanie animácií, hromadné spracovanie obrázkov, simulácie častíc, hranie hier – jednoducho čokoľvek, čo využíva všetky jadrá procesora alebo plný výkon grafickej karty dlhšie než niekoľko sekúnd.
V takom prípade nemajú komponenty a ich chladiče možnosť vrátiť sa na nižšie teploty. Budú sa zahrievať a často dosiahnu teplotu, pri ktorej dochádza k znižovaniu výkonu (throttlingu) počas dlhšieho obdobia.
Ako si pravdepodobne viete predstaviť, nárazová záťaž bude vyžadovať menej ventilátorov v skrinke než trvalá záťaž.
Stabilné teploty pri trvalej záťaži
Trvalé záťaže fungujú najlepšie s vysokými základnými frekvenciami (base clock) a viacjadrovými procesormi.
Keďže tieto úlohy udržiavajú konštantnú úroveň využitia HW, teploty vo vašom PC budú vysoké, ale stabilné.
Závisí od:
- toho, či je vaša grafická karta (GPU) pretaktovaná už z výroby
- toho, či je GPU chladená otvoreným (open-air) chladičom alebo blower štýlom,
- toho, či procesor (CPU) beží na základných frekvenciách alebo využíva boost technológie, ako napríklad PBO
Na základe toho sa bude líšiť stabilita aj samotná výška teplôt.
Aj keď je celý chladiaci systém PC pomerne „pomalý“ (ventilátory sa musia roztočiť, teplo sa musí preniesť z CPU do chladiča a potom do okolitého vzduchu), trvalé záťaže trvajú dostatočne dlho na to, aby sa chladenie naplno prejavilo.
Teplotné špičky pri nárazovej záťaži
Teplotné špičky pri nárazových úlohách nastávajú veľmi rýchlo (v rozsahu milisekúnd). V jednom momente je CPU v nečinnosti s využitím okolo 5 %, a v ďalšom okamihu vyskočí na 100 % na jednom jadre.
Celý chladiaci systém (základňa chladiča, heatpipe trubice, radiátor, ventilátor procesora, ventilátory skrinky) je jednoducho príliš pomalý na to, aby dokázal okamžite reagovať na takéto zmeny.
Teplo sa musí preniesť z procesora do chladiča, ventilátory sa musia roztočiť – a to všetko trvá určitý čas. Často sa stane, že tepelná špička už skončila skôr, než sa chladiaci systém stihne prispôsobiť.
To znamená dve veci:
- Veľké množstvo ventilátorov v skrinke nepomôže pri reakcii na teplotné špičky pri nárazovej záťaži.
- Väčší počet ventilátorov však MÔŽE pomôcť znížiť základnú (idle) teplotu komponentov o niekoľko stupňov, čím vytvorí väčšiu tepelnú rezervu pre krátkodobé špičky.
Aj keď sa môže zdať, že nárazová záťaž spôsobuje vyššie odpadové teplo, trvá veľmi krátko a väčšinou zaťažuje len jedno jadro, celkovo budete teda potrebovať menej ventilátorov než pri trvalej záťaži.
Veľkosť skrinky
Skrinka, v ktorej sú umiestnené vaše komponenty, zohráva zásadnú úlohu pri chladiacom potenciáli celej hernej pc zostavy.
SFF (Small Form Factor) skrinka, umožňuje montáž iba jedného 120 mm ventilátora, zatiaľ čo veľká Mid tower skrinka, ako Fractal Define 7, má priestor až pre 9x 120 mm ventilátorov (alebo 9x 140 mm ventilátorov).
Vo všeobecnosti platí, že menšie skrinky budú pracovať pri vyšších teplotách než väčšie skrinky. HW je v nich nahustený bližšie k sebe a teplo sa ľahšie prenáša z jedného komponentu na druhý.
Menší objem vzduchu vo vnútri skrinky a obmedzené prúdenie vzduchu robia malé skrinky náročnejšími na efektívne chladenie.
AIO kvapalinové chladenie CPU alebo GPU
Ak máte komponenty chladené pomocou AIO (All-In-One) kvapalinového chladenia (CPU alebo dokonca GPU), znamená to, že v skrinke bude nainštalovaný aj radiátor – s ventilátormi pripevnenými priamo na ňom. Radiátor môže byť umiestnený na prednom paneli, alebo na hornom paneli skrinky.
Radiátory AIO a ich ventilátory v podstate nahrádzajú klasické ventilátory skrinky. Ak máte napríklad 240 mm AIO s dvoma ventilátormi namontovanými v skrinke, tieto dva ventilátory môžete počítať ako dva ventilátory skrinky, pretože ich funkcia je rovnaká – nasávajú vzduch do skrinky alebo ho z nej odvádzajú.
Možné konfigurácie ventilátorov na radiátore
Pri chladení radiátora existujú tri základné konfigurácie:
- Push: Ventilátory tlačia vzduch cez radiátor.
- Pull: Ventilátory ťahajú horúci vzduch z radiátora.
- Push & Pull: Ventilátory sú namontované z oboch strán radiátora – jedna strana tlačí, druhá ťahá.
Správne AIO konfigurácie
Ideálne je, aby ventilátory vzduch z radiátora ťahali, namiesto toho, aby sa ho snažili cez radiátor tlačiť.
Tlačenie vzduchu cez radiátor spôsobuje turbulencie, čo znamená, že časť energie sa stratí.
Naopak, vzduch vo vnútri radiátora je relatívne pokojný, takže je jednoduchšie ho efektívne odvádzať a udržať plynulé (laminárne) prúdenie.
Metóda push & pull (dvojitá sada ventilátorov) je z hľadiska teplôt najúčinnejšia, no vyžaduje veľa priestoru a je finančne náročnejšia.
Montáž v prednej časti skrinky
Ak radiátor nainštalujete do prednej časti skrinky, je najlepšie, aby ventilátory ťahali horúci vzduch z radiátora a smerovali ho k výfukovým ventilátorom.
Treba si uvedomiť, že aj keď tieto ventilátory technicky fungujú ako nasávacie, vzduch, ktorý budú privádzať, bude už ohriaty.
Pre každý ventilátor na radiátore je vhodné mať zodpovedajúci výfukový ventilátor, aby sa horúci vzduch (z radiátora aj zo skrinky všeobecne) odvádzal čo najrýchlejšie.
Odporúča sa tiež pridať ďalšie ventilátory na spodnú časť skrinky (ako nasávacie), aby sa zlepšilo celkové prúdenie vzduchu.
Z praktického hľadiska je montáž na predný panel najefektívnejšia, čo sa týka teplôt.
Montáž v hornej časti skrinky
Ak radiátor namontujete na hornú časť skrinky, tak odpadové teplo z grafickej karty bude ovplyvňovať teplotu procesora, keďže bude musieť prejsť cez radiátor, ktorý chladí CPU.
Ak je ale skrinka dostatočne veľká a jej objem je primeraný spolu s vetrákmi, všetko je to otázka výsledného vyladenia a nebude to predstavovať vážny problém.
Vzduchové chladenie GPU
Ventilátory skrinky môžu byť ešte dôležitejšie v závislosti od typu grafickej karty (GPU), ktorú plánujete použiť.
Grafické karty môžu mať buď:
- Otvorené (open-air) chladenie – typické pre bežné alebo herné GPU,
- Blower (turbínové) chladenie – častejšie používané pri profesionálnych GPU.
Blower ventilátor
Grafická karta s jedným blower ventilátorom síce nemusí chladiť samotné GPU, VRAM a MOSFETy tak efektívne ako open-air riešenie, no všetok horúci vzduch, ktorý cez kartu prechádza, je okamžite vyfukovaný von zo skrinky cez jej zadné ventilačné otvory.
Vnútro skrinky sa tak nezahrieva tak výrazne.
Blower GPU zvyčajne nezvyšuje počet potrebných ventilátorov v skrinke.
Open-Air chladenie
Open-air grafická karta naopak vyfukuje horúci vzduch priamo do skrinky.
Tento horúci vzduch je potrebné zo skrinky odviesť skôr, než príliš zahreje ostatné komponenty – a práve na to slúžia ventilátory skrinky.
Preto sú pri tejto konfigurácii potrebné nasávacie ventilátory (vpredu a dole) aj silnejšie výfukové ventilátory (hore a vzadu).
Tepelná účinnosť interných PC komponentov
Ak majú vaše komponenty tendenciu sa výrazne zahrievať, teploty môžu stúpnuť na nebezpečnú úroveň, ktorá spôsobí znižovanie výkonu (throttling), pád systému a môže poškodiť HW.
Hlavnými zdrojmi tepla vo vnútri PC skrinky sú:
- Dedikovaná grafická karta (GPU)
- Procesor (CPU)
- Úložiská (NVMe, SSD, HDD)
- Čipset základnej dosky a napájacie kaskády (VRM)
Výkonnejšie komponenty, ktoré spotrebúvajú viac energie, zároveň produkujú viac tepla.
Ak teda staviate high-end PC alebo pracovnú stanicu na náročné úlohy či hry, mali by ste zvážiť kúpu väčšieho počtu ventilátorov.
Ak plánujete stavať menší počítač, uistite sa, že komponenty, ktoré kupujete, majú relatívne nízku tepelnú návrhovú spotrebu (TDP) a sú energeticky čo najefektívnejšie.
Okolitá teplota
Zvýšenie okolitej teploty je priamo úmerné zvýšeniu vnútornej teploty vášho PC.
Viaceré benchmarky ukázali, že teploty CPU aj GPU sa zvyšujú približne o 1 °C, ak sa okolitá teplota zvýši o rovnakú hodnotu.
Preto, ak pracujete alebo žijete v oblasti s vysokými teplotami, budete musieť viac investovať do chladenia PC.
Koľko ventilátorov potrebujete?
Po prechode hlavnými faktormi, ktoré ovplyvňujú teplotu PC, by ste mali mať všeobecnú predstavu o úrovni chladenia, ktorú váš systém vyžaduje.
Tieto úrovne môžeme označiť ako: nízka, štandardná, vysoká alebo maximálna.
„Maximálna“ úroveň znamená kúpiť toľko ventilátorov, koľko skrinka umožňuje. To by sa malo robiť len v prípade, že potrebujete extrémnu tepelnú rezervu alebo máte veľmi malú skrinku.
Je to obzvlášť dôležité pri SFF zostavách (Small Form Factor), kde je vhodné maximálne využiť všetky montážne pozície pre ventilátory.
Pri SFF skrinkách sa tiež odporúčajú ventilátory s vysokým statickým tlakom, pretože hustota komponentov vo vnútri skrinky bude vysoká.
Odhad počtu ventilátorov (120–140 mm)
- Nízke nároky – 1 až 2 ventilátory (1 výfukový a 1–2 nasávacie)
- Štandardné nároky – 3 až 5 ventilátorov (1–2 výfukové a 2–3 nasávacie)
- Vysoké nároky – 6 až 10 ventilátorov (3–4 výfukové a 3–6 nasávacie)
Nízke nároky majú používatelia, ktorí väčšinou vykonávajú nárazové úlohy, používajú komponenty s nižším TDP a žijú v relatívne chladnom prostredí.
Štandardné nároky majú používatelia, ktorí používajú kombináciu nárazových a trvalých pracovných záťaží s priemerným moderným HW a môžu zaznamenávať vyššie teploty počas leta.
Vysoké nároky sú typické pre používateľov, ktorí väčšinou pracujú s trvalou záťažou, majú komponenty s vysokým TDP a môžu byť vystavení vyšším okolným teplotám v lete.
Keďže do hry vstupuje veľa faktorov, uvedené hodnoty sú iba hrubým orientačným odhadom.
Ventilátory AIO chladiča môžete počítať buď ako nasávacie, alebo výfukové ventilátory skrinky.
Viac menších ventilátorov alebo menej väčších?
Záleží na tom, či potrebujete viac prietoku vzduchu alebo vyšší statický tlak, ako aj na tom, akú hlučnosť dokážete tolerovať a aký máte rozpočet.
Ak máte CPU chladené AIO kvapalinovým chladičom, dobrý cable management a dostatočne veľkú skrinku, mali by ste uprednostniť väčšie ventilátory.
Na druhej strane, ak používate vzduchový CPU chladič (čo zvyšuje odpor prúdenia), máte nahustené komponenty alebo jednoducho potrebujete čo najlepšie vzduchové chladenie, je lepšie kúpiť ďalšie menšie ventilátory (najlepšie 120 mm).