المشتتات الحرارية

المشتتات الحرارية موضوع المشتتات الحرارية هي من المواضيع التي يهملها الغالب الأعم من المستخدمين ، على الرغم من أهميتها ، والطامة الأكبر أن البائعين من أصحاب المحلات لا يكترثون كثيرا لدرجة حرارة المعالج ، وبشكل عام فإن ارتفاع درجة حرارة المعالج بشكل كبير ستسبب قصرا في عمر المعالج وبطئا في أداءه أو تعليقا مستمرا ، وليست المشكلة مرتبطةفقط بالمشتت الحراري ، فقد يزيد الطين بلة سوء التهوية داخل هيكل الكمبيوتر ، فتجتمع حرارة المعالج مع حرارة الذاكرة والقرص الصلب وطقم الرقاقات والبطاقة الرسومية فيؤدي ذلك إلى تفاقم المشكلات. في موضوعنا هذا سنتطرق إلى قضايا كثيرة ، المشتت الحراري حجمه ومعدنه وكفائته ، المروحة التي توضع فوق المشتت من حيث سرعة دورانها وكمية الهواء التي تضخها والضوضاء ، خامات توصيل الحرارة بكفائة عاليه ، وكل نقطة من هذه النقاط سنفصل فيها تفصيلا متميزا إرضاء لعقليات الأخوة الزوار. تنبعث الحرارة من أي قطعة إلكترونية ، وكلما زادت مقاومة الأسلاك المستخدمة للكهرباء زادت الحرارة المنبعثة ، ولذلك أصبح النحاس المادة المستخدمة في الموصلات الكهربائية لأنها موصلة بكفائة عالية وبمقاومة أقل ، وكذلك معالجات الكمبيوتر في وقتنا هذا أصبحت موصلاتها تصنع من النحاس ، وتنبعث من المعالجات الحديثة كمية كبيرة من الحرارة نتيجة لسرعة التردد التي وصلت لها المعالجات ، كمعالج بنتيوم 4 الذي وصل عند كتابة هذا المقال إلى 2533 ميجاهيرتز ، وأدناه ندرج بعض البيانات التفصيلية لأهم المعالجات المتوافرة في السوق حاليا.  المعالج والتردد فرق الجهد الإمبير الانبعاث الحراري أقصى الانبعاث الحرارة الأقصى Duron 1.2  GHz 1.75V 31.3A 50.3W 50.3W 90° C 1.3  GHz 1.75V 34.3A 55.2W 54.7W 90° C Athlon TB 1.3 GHz 1.75V 39A 61W 68W 95° C 1.33 GHz 1.75V 40A 63W 70W 95° C 1.4 GHz 1.75V 42A 65W 72W 95° C Athlon XP+ 1.6 GHz 1.75V 38.9A 60.7W 68W 90° C 1.66 GHz 1.75V 40A 62.5W 70W 90° C 1.73 GHz 1.75V 41.1A 64.3W 72W 90° C Celeron - A (Tualatin) 1.2 Ghz 1.475V 20.6A 29.9W - 69° C 1.3 Ghz 1.5V 22.5A 33.4W - 71° C Pentium4 Willimate 1.8 Ghz 1.75V 50.6A 66.7W 88.9W 78° C 1.9 Ghz 1.75V 52.7A 69.2W 92.3W 73° C 2.0 Ghz 1.75V 55A 71.8W 95.7W 74° C Pentium4 Northwood 2.0 Ghz 1.5V 44.3A 52.4W - 68° C 2.2 Ghz 1.5V 48A 55.1W - 69° C 2.4 Ghz 1.5V 49.8A 57.8W - 70° C 2.53 Ghz 1.5V 51.5A 59.3W - 71° C   حرارة المعالج = الانبعاث الحراري للمعالج  40 × الانبعاث الحراري للمعالج 2 GH     النسبة المؤية = درجة الحرارة الحالية  100 × أقصى درجة يتحملها المعالج   كيف يعمل المشتت الحراري   تتم عملية تبريد المعالج في الحاسب الآلي باستخدام مشتت الحرارة Heat Sink وظيفته امتصاص الحرارة من قلب المعالج ومن ثم تنتشر هذه الحرارة على الاسطح الخارجية لمشتت الحرارة ، وتقوم مروحة تركب على ظهر مشتت الحرارة بضخ الهواء على جوانبه لتبريده ، وكلما كان ضخ الهواء أكبر كلما برد سطح المشتت بكفائة أكبر وامتص قدرا أكبر من الحرارة من قلب المعالج ، كذلك كلما كان المشتت أكبر ومساحته الخارجية أكبر كلما كان ذلك أدعى لتعريض المشتت لهواء أكبر ، مما يعني تشتيتا للحرارة بكفائة أكبر. خصائص المشتت الحراري المشتت الحراري هو العنصر الرئيس للتبريد ، وفي الماضي كان من الممكن أن يعمل المعالج وفوقه مشتت حراري وبدون أي تبريد ، ولكن مع تطور المعالجات وزيادة درجة حراراتها أصبح حتما لازما استخدام المروحة للتبريد ، ولو أنك وضعت مشتتا كبيرا على قلب المعالج بدون مروحة فسيعمل المعالج لفترة أطول من أن لو وضعت مروحة تضخ الهواء مباشرة فوق المعالج ، وعندما نريد أن نشتري مشتتا حراريا ينبغي أن نحرص على ثلاثة أمور رئيسة: المعدن الذي صنع منه المشتت. شدة صقل قاعدة المشتت المقابلة للمعالج. المساحة الكاملة للأسطح الخارجية للمشتت. معدن المشتت الحراري تختلف المعادن في قدرتها على التوصيل وفي مقاومتها للحرارة والهواء ، وأشهر معدن استخدم في صناعة المشتتات في الماضي كان الألمونيوم الذي يتميز بانخفاض سعره وسهولة تشكيله وتوافره وخفة وزنه ، وفي السنوات الأخيرة وحينما زادت حرارة المعالجات بشكل كبير أصبح الانتقال إلى النحاس أمرا مهما نظرا لقدرته العالية على نقل الحرارة بشكل أكبر يفوق قدرة الألمونيوم ، والجدول أدناه يبين بعض المعادن التي تنقل الحرارة بكفائة عالية ، والعمود الأول يمثل المعدن والعمود الثاني يمثل القدرة على تشتيت الحرارة وأما الثالث فيمثل فيما لو افترضنا أن لدينا مشتت حراري من الألمونيوم بحجم ومساحة معينة فكم الحجم المطلوب في غيره من المعادن لتحقيق نفس الغرض (نظريا):   المعدن القدرة على تشتيتالحرارة 400 جرام ألمونيوم الألمونيوم 237 400 جرام النحاس 401 236 جرام الفضة 429 221 جرام من الجدول السابق نستفيد أن 236 جراما من النحاس بمقدورها أن تؤدي مهام مشتت بوزن 400 جرام من الألمونيوم ، طبعا يتفوق الألمونيوم من حيث انخفاض ثمنه وخفة وزنه وأما الفضة فهو الأفضل توصيلا ولكن سعره خيالي ، ويبقى النحاس الخيار الأفضل الذي يجمع بين السعر والتوصيل الأعلى للحرارة ، وحسب الجدول السابق الذي يبين الفارق بين استخدام الألمونيوم والذي يعد أكثر انتشارا وبين استخدام النحاس ، وبعض الشركات وضعت فكرة متميزة تجمع بين النحاس والألمونيوم ، كشركة Cooler Master التي جعلت قاعدة المشتت من النحاس بينما جعلت الألواح المتوازية التي تركب بشكل عمودي على القاعدة من الألمونيوم ، بحيث تقوم القاعدة بنقل الحرارة بكفائة عالية إلى ألواح الألمونيوم. شدة صقل قاعدة المشتت         كلما كان وجه قاعدة المشتت المواجه للمعالج مصقولا كلما كان ذلك أدعى للمزيد من الكفائة في نقل الحرارة ، لأن القاعدة المصقولة تلامس قلب المعالج بمساحة أكبرز المساحة الكاملة للأسطح الخارجية للمشتت         لو أتيت بكأسين من الشاي الساخن وسكبت أحدهما في صحن ستجد أن الشاي الذي سكبته في الأناء برد بسرعة على عكس الشاي الذي بقي في الكأس الآخر ، كل ذلك لأن السطح المعرض للهواء في الصحن أكثر منه في الكأس ، كذلك المشتت الحراري كلما زادت مساحة أسطحه كلما أدى ذلك إلى انتشار أوسع للحرارة وتستطيع أن تحسب المساحة الخارجية للمشتت بنفسك بحساب طول كل شفرة في عرضها ، وكلما زاد ارتفاع وعرض المشتت كلما زادت مساحة اسطحه ، كذلك لو زادت عدد الشفرات التي توضع عموديا عليه تزيد مساحته. مروحة المشتت المروحة عامل أساسي في التبريد ، وتختلف المراوح بشكل عام من حيث حجمها وسرعة دورانها وارتفاعها ، وبشكل عام فإن أهم ما يجب أن تتميز به المروحة هي ضخ أكبر كمية من الهواء مع توافر الهدوء ، ولكي تزيد المروحة من كمية الهواء الذي تضخه فإنها يجب أن تزيد في الجوانب التالية: سرعة دوران المروحة وتتراوح ما بين 3500 إلى 7000 دورة في الدقيقة وكلما زادت كلما زادت الضوضاء. عمق المروحة ، ونقصد به الارتفاع ما بين وجهيها العلوي والسفلي. قطر المروحة والذي يساهم في ضخ كمية كبيرة من الهواء مقابل دوران أقل وضوضاء أقل.         وبشكل عام فإنك إذا كنت تستخدم مشتتا حراريا كبيرا فسيكفيك مروحة تضخ بقدرة 25CFM أي 25 قدم مكعب في الدقيقة ، وأما في حالة كون المشتت الحراري متوسط الحجم فستكون بحاجة لمروحة تضخ بمقدار 30-35 CFM ، وتذكر أنه كلما قلت سرعة دورانها ستكون أكثر هدوءا ، وتذكر أن النوعيات الممتازة من الهياكل تساهم بشكل كبير في كتم الصوت ، كما يوجد نوعية خاصة من المراوح تسمى Ball Bearing وهي مراوح تتميز بوجود حبيبات صغيرة في محورها تساهم في دوران مرن وأكثر سلاسة بأدنى درجة من الاحتكاك وهي مراوح تقابل المراوح القديمة المسماة Sleeve Bearing fans فاحرص على أن يكون المشتت الحراري الذي تنوي شراءه يحتوي على Ball Bearing ، ثم احرص أن تكون الأسلاك الكهربائية للمروحة ثلاثية وليست ثنائية ، لأن السلك الإضافي الثالث يساهم في تعداد دورات المروحة ومن الممكن أن يساهم في إطفاء المعالج في بعض اللوحات في حالة انخفاض سرعة دوران المروحة عن رقم معين. خامات التوصيل الحراري سبق أن تحدثنا عن مشكلة درجة صقل قاعدة المشتت الحراري ومدى أهميتها ، وسبق أن قلنا أنه حتى وإن كانت عالية جدا فإنها لن تكون بالدرجة المطلوبة التي تعالج المشكلة وسيبقى نسبة ضئيلة من المشتت تلامس ظهر المعالج ، ولذلك ظهرت المواد التي كان من وظيفتها التوصيل الحراري عالي الكفائة ما بين قلب المعالج وقاعدة المشتت الحراري     نصل من خلال الكلام السابق أننا يجب أن نحرص على الأمور التالية لكي يكون لدينا أفضل مشتت حراري يعمل بأفضل كفائة في مقابل ضوضاء ووزن أقل للمشتت الحراري: أن يكون المشتت مصنوعا من النحاس أو بحد أدنى قاعدته نحاسية. أن يتميز المشتت بكثرة شفراته. أن يكون طول وعرض وارتفاع المشتت مناسبا ، فلا يقل الطول والعرض عن 6 في 8 سم والاتفاع عن 5 سم. أن تكون المروحة كبيرة تغطي عرض المشتت وبضخ هواء أكبر لا يقل عن 30 CFM. استخدام خامة توصيل للحرارة ذات كفائة عالية.