Xem nhanh
Bên dưới bề mặt một khối tản nhiệt kim loại tồn tại nhiều sự phức tạp đến không ngờ. Vậy thì chính xác tản nhiệt là gì và chúng hoạt động ra sao. Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này nhé.
Nếu đã từng một lần nhìn vào bên trong thùng CPU, ai cũng sẽ để ý đến một khối kim loại hình dáng kì lạ. Đó được gọi là “tản nhiệt”. Nếu không có chúng, hẳn những dàn PC của chúng ta sẽ yếu đi rất nhiều.
Tản nhiệt là gì?
Tản nhiệt hay đôi khi được gọi là bộ tản nhiệt là một thiết bị kim loại được gắn liền với bộ phận phát nhiệu của máy tính. Công dụng chủ yếu của bộ phận này là hút nhiệt lượng khỏi các bộ phận nó được gắn vào và đẩy ra không khí xung quanh. Có khả năng này là do tản nhiệt có khối lượng nhiệt, một tính chất cho phép vật chất hấp thu và giữ nhiệt, rất lớn.
Tản nhiệt có thể được nhìn thấy ở tất cả các thành phần quan trọng như CPU, card đồ họa và một vài thành phần khác của mainboard.
Tản nhiệt cũng là một vài kết cấu bổ sung đối với RAM hoặc SSD NVMe, ở đây chúng có vai trò tăng hiệu suất và tính ổn định bằng cách giảm nhiệt độ của bộ phận. Tuy nhiên do các bộ phận này không tạo ra quá nhiều nhiệt nên việc có thêm tản nhiệt là không cần thiết. Những loại RAM bình thường do đó sẽ không có thêm tản nhiệt nhằm mục đích tối ưu hóa chi phí.
Ngược lại tản nhiệt là bộ phận bắt buộc với CPU, card đồ họa và mainboard. Nói đơn giản, không có tản nhiệt máy tính không hoạt động. Một máy tính chạy mà không có tản nhiệt cho CPU, nó sẽ ngay lập tức quá tải nhiệt và tự tắt ngay sau vài giây, thậm chí việc này có thể dẫn đến cháy CPU.
Một CPU chứa đền hàng tỷ thiết bị bán dẫn nhỏ hơn có nhiệm vụ điều hướng dòng electron từ đó điều khiển các tính hiệu điện, một hoạt động sinh nhiệt rất nhiều. Tệ hơn nữa hầu hết nhiệt tập trung tại một vị trí rất nhỏ gọi là khuôn CPU. Nếu không có bất cứ hình thức tản nhiệt nào chắc chắc CPU sẽ nóng lên rất nhanh.
Một mainboard luôn phải có tản nhiệt cho các tập hợp chip (chipset) của mình để đảm bảo tính ổn định. Hầu hết các mainboard hiện đại đều kèm theo tản nhiệt cho chipset. Nhiều loại mainboard cũng có tản nhiệt trên các bộ điều áp (VRM) của mình.
Đối với card đồ họa, các bộ phận như GPU, VRAM, và VRM đều được che phủ bởi một tản nhiệt, và tản nhiệt này thường đi kèm theo một hoặc nhiều quạt giúp tăng tốc độ tản nhiệt.
Dù dành cho thiết bị nào đi nữa thì tất cả tản nhiệt đều có cùng chung mục đích. Đó là loại bỏ nhiệt khỏi thiết bị và tản phần nhiệt năng này ra một khu vực rộng lớn xung quanh. Cũng nhờ đó, tản nhiệt cải thiện vòng đời, hiệu năng và độ ổn định của bất cứ thành phần nào chúng được gắn vào.
Các loại tản nhiệt
Tản nhiệt xuất hiện với rất nhiều hình dáng, kích thước cũng như vật liệu. Thiết kế tản nhiệt đơn giản nhất là một miếng kim loại phẳng và tương đối mỏng. Thiết kế này thường được dành cho RAM giúp tản nhiệt tốt hơn.
Loại tản nhiệt phổ biến nhất là loại tản nhiệt lá, bao gồm nhiều lá kim loại xếp thành các hàng đều nhau. Thiết kế này giúp tăng bề mặt kim loại của tản nhiệt, làm tăng độ tán nhiệt lên rất nhiều. Và tất nhiên thường kèm theo đó là một chiếc quạt hỗ trợ cho quá trình diễn ra nhanh hơn.
Các loại tản nhiệt kèm quạt thường được gọi là “bộ tản nhiệt chủ động”, ngược lại những loại không có quạt là “bộ tản nhiệt thụ động”. Tất nhiên tản nhiệt chủ động sẽ hiệu quả hơn tản nhiệt thụ động rất nhiêu. Nhược điểm ở đây là chúng thường chiếm không gian rất lớn, nên sẽ được dùng cho CPU hoặc card đồ họa.
Cách tản nhiệt hoạt động
Tất cả tản nhiệt đều có chung cơ chế hoạt động: thiết bị nóng lên, nhiệt lượng được chuyển qua tản nhiệt với sự trợ giúp của vật liệu tản nhiệt sau đó được phân tán đều vào tản nhiệt. Giờ đây tản nhiệt sẽ phân tán nhiệt lượng này ra không khí xung quanh. Tất cả quá trình kể trên đều diễn ra đồng thời và liên tục.
Cơ bản là vậy, nhưng quá trình thật ra lại rất phức tạp. Một số máy tính sẽ sử dụng buồng bốc hơi thay cho tản nhiệt, hoặc kết hợp cả hai để quá trình tản nhiệt diễn ra nhanh chóng. Tản nhiệt nước lại dùng các dung dịch giữ nhiệt để mang nhiệt lượng ra khỏi thiết bị. Để dễ hiểu hơn, chúng ta sẽ sử dụng loại tản nhiệt không khí cho CPU thường thấy trên thị trường.
Nhiệt lượng chuyển từ CPU vào mặt phẳng
Tản nhiệt thường sẽ có một mặt phẳng trơn bên cạnh. Mặt phẳng này sẽ tiếp xúc trực tiếp với thiết bị, trong trường hợp này là CPU. Nhiệt lượng được truyền từ CPU vào tản nhiệt với sự giúp sức của kem tản nhiệt, hoặc đôi khi là miếng dán tản nhiệt.
Sự truyền nhiệt năng này đơn giản dựa vào quy luật nhiệt động học. Trong đó, nhiệt nặng sẽ di chuyển từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn một cách tự nhiên.
Các ống dẫn nhiệt vào các miếng kim loại
Tản nhiệt không khí thường sử dụng các ống dẫn để dẫn nhiệt khỏi CPU nhanh chóng và hiệu quả. Các ống này thường được làm từ đồng hoặc nhôm với một vài loại chất lỏng bên trong.
Khi CPU nóng lên đồng thời làm các chất lỏng bên trong ống sôi. Sau đó các chất lỏng sẽ bốc hơi và di chuyển. Các ống dẫn được tiếp xúc trực tiếp với các lá kim loại, từ đó nhiệt sẽ từ từ truyền đến lá kim loại.
Sau đó, hơi nước bên trong ống dẫn nguội dần và quay lại thành thể lỏng. Các giọt nước này bám tụ trên mặt trong ống dẫn và chảy ngược lại mặt phẳng nhiệt nhờ hiện tượng mao dẫn. Một vòng lặp nữa chuẩn bị sẵn sàng.
Các loại tản nhiệt giá rẻ cho CPU thường không có dây dẫn nên nhiệt lượng sẽ được hấp thu và chuyển trực tiếp đến các lá kim loại thông qua mặt phẳng nhiệt.
Quạt thổi khí giúp lá kim loại và ống kim loại nguội
Tùy vào thiết kế và sở thích của mỗi người mà quạt tản nhiệt có thể được lắp đặt khác nhau để đạt hiệu quả tối ưu. Ví dụ có thể dùng một quạt hút để giúp hút bớt không khí nóng xung quanh tản nhiệt hoặc quạt thổi để đẩy không khí lạnh vào các lá thép giúp chúng nguội nhanh hơn.
Nếu thích thậm chí có thể kết hợp hai loại quạt để tạo nên một hệ thống hút thổi đầy hiệu quả.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tản nhiệt
Có rất nhiều yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình tản nhiệt. Cũng tương tự như một CPU chỉ vài triệu đồng đem so sánh với một CPU vài chục triệu. Dù bên ngoài có vẻ không khác gì nhau nhưng những khác biệt nhỏ về thiết kế chi tiết có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu năng.
Dưới đây là những yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của quá trình tản nhiệt:
- Kích thước: Tản nhiệt lớn sẽ có khối lượng nhiệt lớn, cho phép nó giữ nhiệt nhiều hơn trước khi CPU kịp nóng. Cũng đồng thời nhờ diện tích bề mặt lớn cũng cho phép quá trình tản nhiệt vào không khí nhanh hơn.
- Chất liệu: Đồng có khối lượng nhiệt cao hơn so với nhôm ở cùng khối lượng. Tất nhiên đồng sẽ trữ nhiệt tốt hơn nhưng cũng đắt tiền hơn. Giữa các hợp kim của nhôm cũng có khối lượng nhiệt rất khác nhau.
- Ống dẫn nhiệt: Càng nhiều ống dẫn và chúng càng lớn bao nhiêu càng tốt bấy nhiêu. Đặc biệt, ống đồng vượt xa ống nhôm về độ dẫn nhiệt.
- Quạt: Chất lượng, tốc độ, kích thước và số lượng ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ tản nhiệt. Cũng nên nhớ càng nhiều quạt thì tiếng ồn sẽ càng lớn, do đó chất lượng và kích thước thường được ưu tiên.
- Vật liệu dẫn nhiệt: Vật liệu dẫn nhiệt càng tốt thì nhiệt lượng sẽ nhanh chóng được loại bỏ khỏi CPU. Đó có thể là hợp chất dẫn nhiệt, kim loại lỏng hoặc miếng dán dẫn nhiệt.
- Áp lực: Tản nhiệt nên được ép sát vào CPU để giảm thiểu khoản cách giữa tản nhiệt và CPU. Tuy nhiên tránh đè quá chặt vào CPU dẫn tới nứt bể CPU.
- Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ trong phòng đặt biệt là bên trong thùng máy ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tản nhiệt.
Như vậy chúng ta thấy rõ nếu không có tản nhiệt, rất nhiều thiết bị bộ phận sẽ có hiệu năng kém đồng thời phải thay liên tục.
Theo How-To Geek
