O documento discute diferentes métodos de refrigeração para CPUs, incluindo air cooling, air cooling com heat pipes, imersão, chiller e water cooler. Explica como cada método funciona e seus prós e contras, enquanto responde perguntas sobre tópicos como pasta térmica e o porquê de CPUs gerarem calor.

1. Métodos e Sistemas de
Refrigeração para CPU
X andelly
Área Modding
Carlos Alexandre Carvalho Duarte – X a ndelly
Campus P arty 2008 Brasil

2. Visão geral
Métodos de Refrigeração
Air Cooling
Air Cooling com Heat Pipes
Imersão
Chiller
Water Cooler
Conceitos Básicos
Diferentes Perfomances
Water Cooler x Air Cooling
Overclock

3. Visão geral
Chiller
O que é ?
Onde e como usar?
Dúvidas gerais
Imersão
Conceitos e funcionamento
Dúvidas gerais
Water Cooler
Conceito Básico

4. Visão geral
Fazendo o Projeto de WC
Escolhendo as peças
Fundamentos
Viabilizando o Projeto
Tirando Dúvidas
Finalizando o Projeto
Momento de Reflexão
Momento para os convidados tirarem as duvidas
e compartilhar experiências

5. Métodos de Refrigeração
Hoje em dia Computadores cada vez mais rápidos e velozes, precisam de avançados
sistemas de refrigeração para dissipação do calor gerado pelas CPU’s, lembramos que
um Intel Core Duo Core em OverClock agressivo, chega a gerar algo em torno de 130 W
de calor, ou seja, pouco mais de 80 C., e para que todo o sistema não seja atingido por
perda de performance, os sistemas de refrigeração e um dos mais importantes no
conjunto para não comprometer todo o seu Micro.

6. Tipos de Coolers
Com ou sem base de cobre, alumínio
escovado ou polido.
Formatos diferenciados e tamanhos variados.
Coolers poderosos de 4500 RPM com 120
mm e 40 db.
Enfim, hoje o mercado dispõe de algumas
dezenas de centenas de Coolers a Ar, para
todos os gostos e tipos de usuários.
Seus valores mais baixos são R$ 20,00
atingindo até R$ 230,00

7. Algumas fotos
Alguns modelos de cooler a
ar, são bem arrojados,
construídos em base sólida
de cobre, mas pecam
quando em análise no
conjunto todo da dissipação
geral. Maior erro da maioria
dos fabricantes, é deixar o
fan como uma opção de
segundo ou terceiro nível.

8. Como funciona ?
1. Condução de calor do processador para o dissipador
2. Transferência do dissipador para o ar ambiente através de
convecçào forçada.
As leis da física para a transferência de
calor por condução indicam que a taxa e
transferência é proporcional à área de
contato entre os materiais e à diferença de temperatura entre os dois. Há
também uma propriedade dos materiais,
a condutividade térmica, que
determinará a eficiência do processo. A
transferência por convecção é mais
complexa e ineficiente, no entanto, as
mesmas proporcionalidades citadas
para a condução valem.

9. Processo de Condução
Quando o computador é ligado, o dissipador estará em
temperatura ambiente, enquanto que a CPU atingê altos valores
já em frações de segundo. O dissipador passa a esquentar até
que, em algum momento, a temperatura se estabiliza (a
transferência de calor para o dissipador é total, e a temperatura
do núcleo pára de aumentar). Obviamente, a diferença de
temperatura é a responsável pela variação na taxa de
transmissão do calor até a chegada ao equilíbrio, já que a área
de contato apresenta variações que podem ser consideradas
inexistentes Se esta estabilidade ocorre com a temperatura do
núcleo muito alta, é sinal de que o conjunto dissipador ventoinha
não está realizando seu trabalho corretamente. E possível que
parte da energia nem cheque ao dissipador não consiga enviar
esta energia ao ambiente (área de contato do dissipador com o
ar é pequena ou a ventoinha não oferece um fluxo de ar
suficiente).

10. Segundo Passo = Convecção
O segundo passo consiste em dissipar o calor para o
ar em volta. Neste processo, chamado de convecção,
a transferência de calor é muito mais complicada, por
isso, é necessário o dissipador (a área de contato
entre o ar e o pequeno núcleo do processador seria
insuficiente para re-passar ao ambiente toda a
energia térmica liberada). O dissipador encarrega-se
de transferir, com grande eficiência, a energia térmica
para onde há maiores áreas de contato, facilitando o
processo de convecção. Ainda assim, por ser um
processo bastante ineficiente, a transferência por
convecção é o estágio que acaba provocando
maiores diferenças de temperatura.

11. Continuação Segundo Passo
= Convecção
Lembre-se que, para ocorrer transferência de
calor, deve haver diferença de temperatura.
Logo, a transferência por convecção, ao se
estabilizar, faz com que haja uma grande
diferença de temperatura entre o dissipador e
o ambiente - o dissipador deve estar mais
quente, é claro. Por outro lado, o dissipador
deve estar mais frio do que núcleo da CPU.

12. Análise Final
Quais os problemas com es te s is tema?
Essencialmente, deve haver uma diferença de temperatura entre o
dissipador e o núcleo para que a transferência de calor possa
ocorrer. Isto significa que, quanto menor a temperatura do
dissipador menor também poderá ser a temperatura do núcleo. Os
fabricantes já mudaram os materiais, o tamanho e o design,
sempre na busca de um dissipador que repasse o calor para o
ambiente da melhor forma possível. No entanto, existem limites
impostos pela baixa eficiência inerente ao processo de convecção.
Em particular, o ar é um péssimo condutor de calor quando não
está em movimento. Sem uma ventoinha, o ar na vizinhança do
dispositivo ficará bastante quente, embora o ar a alguns
centímetros de distância esteja mais frio. Portanto, fluxo de ar é
essencial para melhorar a eficiência com que o ar fresco é
capturado. Outra "falha" relaciona-se com o fato um conjunto
dissipador +ventoinha ser um mero dispersador de calor ou como
disse acima um conjunto de refrigeração passiva.

13. Continuação Análise Final
Isto significa que o processo não faz nada alem, de
facilitar a transferência de energia para o ar, sem
realizar nenhum "bombeamento" efetivo entre os
meios envolvidos; em outras palavras, é
impossível atingir valores de temperatura abaixo
dos encontrados no ambiente. Aliás, é impossível
que a temperatura na superfície do dissipador
seja igual à do ambiente. Como a diferença de
temperaturas seria zero,não haveria mais calor
(energia em trânsito) e o dissipador voltaria a
esquentar do mesmo jeito.

14. Air Cooling Prós e Contras
P ontos fa vo rá veis
Custo muito baixo
Instalação mais fácil
de todos os
sistemas
Não requer
experiência anterior
Centenas de
opções no mercado
P ontos N eg a tivo s
Alto nível de ruído
Acúmulo de Poeira
e Sujeira
Não indicado para
OverClock
Visual não
agradável para
modding

15. Heat Pipe

16. Heat Pipes (tubos de Calor)
O Cooler ganha
um poderoso
aliado !!!!

17. Heat Pipes ?
Conheça um
pouco deste
novo tipo de
cooler.
Suas
verdades e
mitos.
Porque ele é
tão
eficiente?
Tipos que
existem no
mercado.
O heat pipe contém um líquido que evapora
facilmente. O calor do processador é absorvido
pelo heatpipe, fazendo com que este líquido
evapore. O vapor é transportado para a outra
extremidade do heat pipe, onde é resfriado e
condensa. Então o líquido volta para a
extremidade que fica em contato com o
processador e inicia um novo ciclo.
Sistema eficiente aliado ao poderoso projeto
de engenharia Termo Dinâmica.
Funcional
Perfomance similar ao Water Cooler.

18. Cooler a Ar com tubos de calor
Pelo que consta, independente da
aplicação os HeatPipes só atingem os
100% da eficiência para a qual foram
projetados se forem colocados na vertical,
isto é, seus "caninhos" capilares sejam
conservados na posição ideal de
funcionamento que é recolher a
temperatura na parte inferior e direcioná-la
para o topo onde se dá a troca
temperatura, de maneira passiva ou ativa.

19. Seu funcionamento ?

20. Passo a Passo da dissipação
Existe outro
tipo de Tubo
de Calor
com
tecnologia
mais
avançada e
mais
eficiente
para
Gabinetes
Torres.
Chamado de
Heat Lane.
Levando-se em conta que a maioria dos Gabinetes
são tipo torre, hoje podemos afirmar categoricamente
que infelizmente os Heat Pipes não atingem sequer
seu nível máximo de arrefecimento e eficiência.
Porém é um sistema eficaz e eficiente. Chegando na
maioria dos caso se equiparar com um WC comercial.
Existem alguns tipos de coolers que seguem a risca a
engenharia dos tubos de calor, e desenharam
conforme as expecificacoes técnicas, adaptando-os
aos novos desenhos e formatos, atingindo assim
niveis de 85% a 90% de eficiência.

21. Heat Lane, tecnologia
avançada

22. Gás e seu resfriamento

23. Air cooling com Heat Pipes

24. Resultados dos Testes de
comparacao
C oo ler
CPU
T em p N uc leo
T em p S T R E S S
Intel BOX 3.4 ghz
E6300
44
58
Evo 120 Akasa (Heat
Pipes)
E6300
38
44
3
Condição C
Verdadeiro
Verdadeiro

25. Conclusão heat pipes
O mercado disponibiliza através de
fabricantes de peso, étimas opções de
Cooler`s com Heat pipes a preços acessíveis.
Sua performance pode e devera surpreender
os mais aficionados em Overclock.
Traz um visual de fácil harmonia para os
adeptos do Modding, e varias opções de
tamanhos cores e formatos.

26. Heat Pipes Prós e Contras
P ontos fa vo rá veis
Custo razoável
Nível de ruído
geralmente baixo
Muitas de opções
no mercado
Performance muito
boa
P ontos N eg a tivo s
Acúmulo de Poeira
e Sujeira
Não indicado para
usuário inexperiente
Requer paciência
na instalação

27. Perguntas e Discussão
T emos 15 minutos para
esc larec er as dúvidas dos
c onvidados ate o
momento.

28. Porque existe Calor na CPU ?
A circulação de corrente elétrica por qualquer
elemento provoca uma dissipação de pontêcia igual
ao produto do quadrado da corrente elétrica pela
resistência do circuito. Tal potência dissipada
converte-se em calor. (Efeito J AULE).

29. Você sabia?
A água é provavelmente o melhor líquido para
resfriamento em termos de densidade, viscosidade,
condutividade térmica e calor específico.
O etileno glicol adicionado ao fluído (água deionizada
ou destilada) aumenta a vida útil e o poder de
arrefecimento do sistema de refrigeração e evita a
corrosão do cobre ou alumínio utilizado no sistema.

30. Continue Sabendo !!!
Você sabia que a cor do dissipador não influência em absolutamente
nada no calor gerado ou absorvido por ele?
Sim, isso mesmo, a cor da superfície influência apenas na
absorvidade da radiação, mas este não é o mecanismo que o
dissipador absorve o calor, ele é absorvido por condução térmica.
(contato entra as partes físicas - superfícies) Então quebra-se o
mito de um dissipador vermelho ficará mais quente que o preto ou
vice versa.

31. Você Sabia ?
Voce sabia que a água tem a capacidade 30x
superior ao AR para transportar o calor?
O primeiro Watercooler comercial foi feito em
2002. (Anteriormente so exisitiam WC
caseiros)
O caminho que a água percorre dentro do
WaterBlock é chamado de MAZE ou Labirinto.

32. Mitos ou Verdades !!!!
Quanto maior a área do dissipador, maior arrefecimento
/refrigeração?
Nem sempre o maior será o
melhor ou o que terá maior
perfomance final na
refrigeração.
Uma série de cálculos físicos
precisam ser levados em
conta. Mas a regra é simples,
quanto maior o sistema de
resfriamento, melhor a
perfomance, seja ele um
cooler ou um block a agua.

33. Aprenda a calcular a temperatura
da CPU antes de instalar o Cooler
I nterpreta ndo o C oefic iente °C /W : Mas o que é
o coeficiente °C/W ?
Matematicamente até que é simples:T c pu = (°C /W
* W a tts ) +T a m b Ou seja: a temperatura da CPU
será igual ao coeficiente °C/W vezes o calor gerado
pelo processador mais a temperatura ambiente.
Ou ainda: para cada Watt gerado pelo processador, o
cooler irá resfriá-lo em (°C/W * Watts) acima da
temperatura ambiente.
Por exemplo: no nosso caso (E6300 1,35) o calor
gerado é de aproximadamente 85,0W, se usarmos
um cooler que tenha o coefiente °C/W de 0,25 e
estando a temperatura ambiente em 28°C, então a
temperatura do processador ficará em mais ou menos
39°C.

34. Um pouco sobre Térmicas

35. Pasta Térmica ? Chicletes?
Pasta Dental ? Pode?
Em algumas conversas recebo muitas
questões de se é possível isso..., aquilo...,
ligar sem pasta térmica, já até perguntaram se
podia colocar chicletes na CPU !!!! Então
vamos à algumas orientações primordiais
para todos.

36. O que é a tal Pasta Térmica
As pastas térmicas tradicionais são compostas de silicone
especialmente preparado para conduzir energia térmica.
Com mais de trinta anos de emprego, a pasta de silicone continua
imbatível na sua capacidade de conduzir energia térmica. Apesar
desta significativa qualidade, há alguns aspectos críticos.
Depois de algumas centenas de ciclos de aquecimento, a pasta
começa a perder as suas características iniciais, podendo
ressecar, migrar e formar blocos isolados. O processo ocorre
gradativamente e em dado ponto da degradação toma-se
indispensável a sua remoção e substituição.
Há pastas boas e ruins. A condutividade térmica das melhores
pode ultrapassar 2,5 W/(m-K) (Watt por metro vezes Kelvin).
Tipicamente considera-se 1,5 W/(m-K), mesmo assim, um bom
valor .

37. Porque tem que usar ?
Entre o
Processador e a
base do dissipador
existe imperfeições
na superfície,
fazendo com que
exista ar e
consequentemente
a não aderência às
superfícies.

38. 4 em 4 meses.... Ciclo de
vida
Pasta térmica após 4 meses de instalação
sem a devida manutenção ou reposição

39. Termo condutores ou Pasta
Cinza ?
Elastômero = massa acinzentada de difícil remoção
e parecendo fita dupla face.
Pasta Cinza = geralmente em formato quadrado e
vem aplicado pelo fabricante, feita de produtos
térmicos com grafite.
Existem ainda coolers mais baratos que vêm com um
quadrado de grafite ou fita térmica parecida com um
chiclete, que são péssimos condutores de calor. Nesse
caso você deve remover estes compostos e aplicar
pasta térmica no lugar.

40. Sem exageros. . .

41. Escolha custo benefício

42. Water Cooler
Um pouco sobre
Watercooler

43. O que é Water Cooler?
É uma técnica que ataca a ineficiência da transferência de calor por
convecção de duas maneiras: aumentando a área de contato e
diminuindo a diferença de temperatura entre o ar (sempre o meio
final) e o meio condutor de calor, que neste caso é a água. Na sua
forma mais simples, ainda é uma forma de refrigeração passiva, no
entanto, é possível atingir valores bastante próximos da
temperatura ambiente.

44. Componentes Básicos
O modelo de um watercooler
típico é um bloco metálico,
preenchido internamente por uma
tubulação. Este bloco faz contato
com a CPU. Na tubulação circula
água, que recebe o calor e o
transfere até um radiador, onde
este é dissipado para o ar do
ambiente. Como o espaço nas
adjacências da cpu é limitado, o
radiador pode ser colocado em
um lugar mais espaçoso,
geralmente fora do gabinete.

45. Peças e nomenclatura
Reservatório
Radiador
Bomba
WaterBlock

46. Funcionamento Padrão
O ciclo completo e básico de um sistema de
WaterCooler será:
1)- Reservatório
2)- Bomba
3)- CPU
4)- Radiador
Em testes, este ciclo demonstrou ter o melhor
rendimento e performance final, mas pode variar
muito de sistemas para máquinas.

47. Water Blocks
Blocks para mosfets
Blocks para CPU
Blocks para VGA
Blocks para Chipset

48. Tipos de Radiadores
Radiador
comercial
120 mm
Radiador
comercial
240 mm
H o je enc o ntra -s e c o m fa c ilida de no
m erc a do
ra dia do res que vã o des de 120 m m a te 480
Radiador de ar
mm
quente do Corsa

49. Algumas marcas e
Fabricantes de Water Cooler
Alphacool
Aquacomputer
Feser One
Black Ice
Magicool
SilenX
LianLI
EK Waterblocks
Swiftech
A C Ryan
Revoltec
Inovatek
Thermaltake
Danger Den
Zalman
etc

50. Principais Vantagens WC
Custo relativamente baixo, melhor
performance e alcance a usuários não
avançados, pois não requer experiência em
instalação avançada, necessitando de apenas
os cuidados básicos e pertinentes aos outros
sistemas de arrefecimento.
A água é o melhor sistema atual de
arrefecimento utilizado em relação custo
benefício.

51. Porque devo migrar para um
Watercooler
O Watercooler hoje, sem sombras de dúvidas,
deixou de ser um artigo de luxo ou acessório
de NeerdFanBoy para se tornar parte
integrante do seu hardware.
Além de Obter uma performance melhor, ele
também irá estabilizar a temperatura o mais
próximo o possível da sua temperatura
ambiente.

52. O que ganhamos com
WaterCooler
Além do ganho e rendimento final no quesito
temperatura, o Water Cooler proporciona uma
performance superior a maioria dos Heat
PIPES