Musím se přiznat, že jsem poslední dobou nečetl na internetu snad nic jiného než samé stížnosti na ukrutná vedra v souvislosti s počítači - milovanými i nenáviděnými pomocníky. Počítače zvyklé na úplně jiné podmínky začínaly houfně kolabovat a přidělávat svým majitelům nemalé starosti. Komu se počítač v té době alespoň jednou nezasekl, ten se buď nacházel i s počítačem v nějaké temné a chladné kobce, nebo může mluvit o zázraku. S rostoucími teplotami to jednu letní sobotu odnesl i počítač šéfredaktora, který se tak dokonale přesvědčil, že nadměrné množství tepla nelze ignorovat, i když se PC tváří stabilně. Na jeho základní desce za nemalé peníze vyhořela část logických okruhů a kdyby alespoň částečně nefungovala, měl by náš šéfredaktor do pondělka smůlu.
V případě že by porucha nastala na jeho harddisku a přišel by o veškerá data (což se mu už také kdysi stalo), nemusel nějakou chvíli vůbec vyjít BonusWeb (tak černě bych to neviděl, BonusWeb už totiž nestojí pouze na jednom člověku, jako tomu bylo do června 2000 - by Vreco), nebo by vyšel ve značně zeštíhlené verzi, což by jistě nebylo zrovna ono.
I ostatní internetová periodika, zahraniční i ta naše, věnovala teplotním rekordům a problémům s tím spojených značný mediální prostor a já se těšil, že třeba objevím nějaká zajímavá řešení a nové informace. Ale všechny články napsané na toto téma měly dohromady jedno společné - nenabízely žádné přijatelné nebo schůdné řešení.
Čtenář se sice mohl na internetu dočíst například o zajímavých fintách s pytlíky ledu, ale v případě, že by takové rady uposlechl, stal by se asi dříve dědečkem mrazíčkem, než někým, komu se úspěšně podařilo uchladit svůj počítač v tropickém parnu.
Rady na internetu byly opravdu rozmanité. Někde jste si mohli přečíst: "sežeňte si klimatizaci do pokoje", jinde zase "zkuste to s kapalným dusíkem" a také jsem narazil na perlu typu "tak podtaktujte procesor, hřeje potom méně" (to jsem si přece mohl nechat 386ku), což svědčí o tom, že jen málokdo má představu, jak se vlastně s takovým jevem vypořádat a jak ho levně a efektivně řešit (bez zvýšených nároků na cokoliv). I to vedlo šéfredaktora Vreca k zoufalému (ale účinnému) kroku - jít nakoupit do obchoďáku a instaloval před svůj otevřený počítač obrovský kancelářský větrák, který chladil vnitřek počítače alespoň takto nouzově (na druhou stranu - chladí dobře, na stůl se vejde, takže toto řešení používám i nadále, ačkoliv už je PC opět v pořádku :-) - by Vreco).
Jak se později ukázalo z našeho minivýzkumu, jeho obavy o teplotu základní desky byly na místě a ono "větrákové" řešení bylo více než dobré. Ale nepředbíhejme. V té době jsme tedy na BonusWebu žádný článek o chlazení počítače nezveřejnili, protože ani my jsme ještě neměli představu a ani žádný nápad, jak se s problémem vypořádat.
Jak už to tak bývá, když vám nikdo neporadí, tak si musíte poradit sami. Proto vznikl malý BonusWebácký vývojový tým, který si dal za úkol najít a odstranit příčiny přehřívání našich výkonných a denně zatěžovaných gamesnických počítačů. S výsledky našeho 14-ti denního úspěšného bádání se s vámi nesobecky rozdělíme, ačkoliv je nám jasné, že by se na tom klidně dalo něco "urvat". Nejedna počítačová firma by tak ve svých reklamních sloganech mohla mít moto "Počítač, co se nikdy nepřehřeje".
Problém první: Jak najít příčinu
Vzali jsme si zasekávající se počítač, upravili jsme ho tak, aby se zasekával ještě víc a první věcí, o kterou jsme se snažili, bylo lokalizovat problém: najít místo, kde k přehřívání dochází a co způsobuje záseky. První co nás napadlo - procesor. Ten je asi největším zdrojem tepla v počítači, mohl by tedy být zdrojem všech problémů. Proto jsme jej pečlivě monitorovali. Jenže i použití kvalitního heatsinku a větráku s kuličkovým ložiskem (a zvýšenými otáčkami) nezabránilo procesoru v tom, aby se v parných dnech kolem poledne teplotou nepřiblížil svému skoro neúnosnému maximu, kde je sice ještě plně funkční, ale na jeho stabilitu se již nedá příliš spoléhat. Špatnou zprávou rovněž bylo, že i když teplota v místnosti začala k večeru klesat, teplota procesoru klesala asi 2x až 3x tak pomaleji, takže procesor zůstával nadměrně zatížen mnohem delší dobu, než bylo vůbec nutné.
Podobný komponent se stejným problémem je grafická karta. I na ní je výkon systému značně závislý a i čip na kartě vyzařuje nadměrné teplo. Standardní heatsink s větráčkem dodaný už výrobcem karty teplo odváděl dobře a vůbec to nevypadalo na zdroj problémů. Alespoň z jedné strany, tedy u procesoru, byla karta (i čip) na dotek chladná. Ovšem na druhé straně, u čipu, to spíš vypadalo, že karta okamžitě vzplane.
Tady jsme si poprvé uvědomili problém, který se týká jak procesoru, tak základní desky a všech podobných periferií všeobecně. Každý čip je vždy chlazen jenom z jedné strany heatsinkem a větráčkem, ale z druhé strany chlazen není, díky čemuž se tam může hromadit přebytečné teplo a to je nebezpečné. Proč se tam ale hromadí, proč není odsáto ve formě teplého vzduchu pryč ze skříně, to nám na dlouhou chvíli zůstalo záhadou a nejprve jsme si vůbec něco takového nepřipouštěli.
Podobně jsme postupovali i nadále. Testem a měřením prošla snad každá součást počítače. Ze zoufalství dokonce i klávesnice a myš, došlo i na přeměření napětí v síti atd. Pořád to ale vypadalo, že zásek může způsobit naprosto cokoliv, neboť každá součást vykazovala znaky nadměrného tepelného zatížení.
S postupnou únavou přicházely i zcestné myšlenky na různá "řešení". Od úmyslu opatřit každý čip na základní desce vlastním heatsinkem a větráčkem, aby se vyloučilo, že zásek způsobuje jeden konkrétní čip, až po rezignované myšlenky na umístění počítače do mrazáku. (Přiznám se, že jsem se tehdy, v nouzi, myšlenkám na pytlíky ledu v počítači už tolik nesmál).
K rozlousknutí tohoto oříšku tak trochu pomohla náhoda. Pří jednom měření jsme krabici nezavřeli. K našemu údivu všechny tepelné hodnoty začaly klesat. Největší rozdíl činil dokonce 5 stupňů! Největší otázka tedy ležela před námi. Jak je možné, že otevřená skříň dovoluje lepší a účinnější chlazení? Vždyť zavřená skříň by měla díky rychlému proudění vzduchu spíše lépe celý vnitřní prostor odvětrávat? Nic podobného se ale neděje a tady je vysvětlení.
Většina počítačových skříní má jednu podstatnou vadu. Je to zejména patrné z obrázku, který se tady někde potuluje. Je na něm schematicky znázorněno prudění vzduchu v počítači. Z fyziky víme, že materiály s vyšší hustotou (např. voda) vedou lépe teplo než materiály s hustotou nízkou (např. vzduch). K tomu, aby došlo rychle (což je maximálně žádoucí) k tepelné výměně mezi dvěma materiály rozdílných hustot, musíme nějakým způsobem onen přenos tepla zintenzivnit.
Když si například chceme ochladit horkou kávu (pro ty mladší mléko či kakao), musíme na ni studený vzduch foukat vícekrát, aby byla výměna intenzivnější a častější. Stejný princip je ale v obyčejné case díky vleklé konstrukční vadě porušen. Z obrázku je zřejmé, že chladný čerstvý vzduch vniká dovnitř otvory v přední části (vpravo dole), neboť vrtule (vlevo nahoře) otáčením vytváří v krabici tlak nižší, než je tlak okolního prostředí (modrá barva). Je zároveň vidět, jak chladný vzduch (bledě modrá) směřuje nejkratší cestou směrem k vrtuli větráku, kterou je následně vytlačen pod tlakem zpět do okolí (tmavě modrá).
Pokud si všimnete červených míst na obrázku, tak to jsou místa, kam se chladný vzduch nasátý z okolí vůbec nedostane, nebo se tam nedostane v takové míře, která by zaručila účinnější chlazení komponent, které se v této oblasti nacházejí. To u vašeho počítače poznáte laicky i podle nánosů prachu, který se zde bez potřebného průvanu ukládá.
Zároveň lze konstatovat, že díky výše zmíněnému, je vzduch v červených oblastech řidší, což je právě opak toho, co je pro chlazení a intenzivní přenos tepla výhodné = vysoká hustota. Závěrem tedy lze konstatovat, že bez chlazení tak zůstává například harddisk, CD-ROM, téměř celý motherboard, všechny karty v PCI a AGP slotech atd.
Pokud problém zobecníme, pak zároveň musíme konstatovat, že i moderní case, které mají nasávací otvory i v zadní části tento problém neřeší, protože chladnému proudu vzduchu, například v cestě k motherboardu, brání karty zasunuté příčně do slotů a vytvářejí mu tak nepřekonatelné bariéry. Vzduch se pak zákonitě odkloní do volného prostoru, kudy může nejjednodušeji projít - a zase se neuchladí vůbec nic, neboť tepelná výměna je v tomto případě neúnosně pomalá. A tak ačkoliv je do určitých teplot okolního vzduchu počítač stabilní, při extrémních teplotách, jaké letos už snad nezažijeme (doufám), je se stabilitou díky výše zmíněnému jevu ámen.
Problém druhý: Řešení
Hned z počátku padlo několik zajímavých návrhů. Ty ale měly spoustu nedostatků, které se nám vůbec nelíbily. Tím hlavním důvodem byla třeba příliš velká komplikovanost "operace", při které by se muselo vrtat, lepit, shánět kusy plechu a tak podobně, nebo by v opačném případě počítačový hráč musel sáhnout podstatně hlouběji do peněženky (řádově v tisících) - a to se nám zrovna moc nechtělo.
První co jsme udělali bylo, že jsme využili všechny možnosti, které nám poskytovala testovaná case a které jsou už známé, odzkoušené a hlavně ověřené. A tak jsme do všech možných i nemožných pozic umístili větráčky navíc. To je vidět na druhém schematickém nákresu. Vylepšili jsme to jenom tím, že jsme nepoužili žádné další odsávací větráčky, ponechali jsme jenom jeden původní a to na zdroji.
To mělo při měření zajímavý efekt. Tlak okolního vzduchu a tlak uvnitř počítače se prakticky vyrovnal. Teplota všech komponent postupně uspokojivě klesala, zejména komponenty, které byly v přímém sousedství s větrákem, který vháněl vzduch přímo na ně, což byl například harddisk (z čehož jsme měli upřímnou radost).
Nepříjemným efektem ale byla nezvyklá hlučnost, neboť takové množství větráků spíše vytvářelo dojem včelího úlu a tak způsobovalo brnění hlavy. Zároveň se nám tímto způsobem nepodařilo dostat úplně pod kontrolu teplotu základní desky, i když se částečně v některých místech chladila lépe. Tím jsme se dostali do slepé uličky, nebo spíše do začarovaného kruhu. Mohli jsme si vybrat mezi ne úplně perfektní stabilitou se zvukem leteckého motoru - nebo neustále tuhnoucím počítačem.
Řešení druhé
A tak přišlo po delším koumání a přemýšlení řešení druhé. Při něm jsme se zbavili všech přebytečných větráků, které stejně jenom vytvářely hluk, zejména toho nepěkného odsávacího a rozhodli jsme se vytvořit v case úplně jinou situaci, než jaká tam nastává obyčejně. Zvolili jsme tedy jiný princip.
Ponechali jsme kvalitní větrák pouze jeden a to ve spodní části (vpravo dole). Všechny ostatní jsme odstranili. Zároveň jsme upravili otvor před větrákem, aby mu nic nebránilo ve vhánění vzduchu do skříně a minimalizoval se tak nežádoucí odpor.
Budete se zřejmě divit, ale všechny ostatní otvory jsme pečlivě utěsnili a zaslepili tak, aby vzduch měl možnost unikat pouze otvorem jediným - a to tím za zdrojem (na obrázku vlevo nahoře). Pro maximální účinek je tento otvor navíc zúžen asi na poloviční velikost, než ten před ventilátorem a je opatřen jednoduchým jednocestným regulátorem a malým difuzérem. (Ačkoliv je jednoduchý, nebylo snadné ho navrhnout, takže vám ho neukážeme :o). Díky tomuto řešení je v case přetlak, což znamená, že v prostoru bedny je větší objem vzduchu, než ve stejném prostoru mimo bednu. Tím se také dostává do všech míst dostatek (přebytek) čerstvého vzduchu v takovém množství, které zaručuje mnohem lepší chlazení a to i v tak obtížných místech, jako je prostor za mainboardem, což považujeme za velký úspěch. Dalším zajímavým efektem je, že hlučnost tohoto řešení je nižší, než u řešení klasického, neboť se minimalizuje hluk způsobený lopatkami větráčku.
Protože vše nasvědčuje tomu, že teploty v příštích letech porostou (nejenom ty v přírodě), budeme se touto problematikou i v budoucnu zabývat a s výsledky našeho bádání se s vámi opět podělíme. Pokud máte s touto problematikou již nějaké zkušenosti, nebo se vám něco zajímavého podařilo objevit - zkonstruovat, neváhejte a napište nám o tom alespoň pár řádků do diskuse pod tento článek.
