Radiátor, hőleadó

A radiátor az a részegység, amely a hűtendő elem (CPU, GPU, Chipset, HDD) által termelt hőt leadja a környezetének..

A radiátornál két folyamat játszódik le:
- hőátadás a vízoldalról a radiátor anyaga felé
- hőátadás a radiátor anyag és a környezeti levegő felé

A hőátadás annál jobb, minél nagyobb a hőátadó felület és minél nagyobb a hőt elvezető közeg sebessége.

A két feltételt együtt, vagy külön-külön lehet favorizálni.

Vegyük először a hőelvezető közeg sebességét:
Ha adva van egy hőátadó felület, a felmelegedő levegőt - egy adott ésszerű határig - minél nagyobb sebességgel vezetjük el, annál jobb lesz a hűtésünk.
A folyamat nagyon hasonlít a processzor léghűtéséhez azzal a különbséggel, hogy a hőátadó felület jelen esetben sokszor nagyobb, mint a procihűtőnél. Itt van a vízhűtés egyik nagy előnye.
Ha el tudjuk szállítani a hőt a procitól jó hatásfokkal, akkor jóval nagyobb radiátorfelületen - hiszen bőven van hely -sokkal jobb hőelvezetést lehet biztosítani, azaz kisebb lesz a proci hőmérséklete.
Mivel lehet ezt a legegyszerűbben, viszonylag kis térfogatban biztosítani?
A kereskedelemben kapható, pl. gépjármű belső fűtőradiátor és ventilátorok felhasználásával.

Radiator

Esetek többségében ezek a fajta fűtőradiátorok (ez éppen Skoda) beférnek két CD-ROM-nyi helyre a PC házba.
Ezekkel van viszont némi probléma, ugyanis a fűtőradiátorok lamellái eléggé sűrűn vannak elhelyezve. Így felülete jelentősnek tűnhet, de a gyakorlatban nem mindegyik alkalmazható jól erre a célra.
Ennek magyarázata igen egyszerű: a hagyományos 8 cm-es ventilátorok nem olyan erősek, hogy a levegőt át tudják préselni a lemezek között. Ahova eredetileg szánták ezt a radiátort, ott nem is probléma ez. Tehát ennek "beszerzése" esetén célszerű ezt figyelembe venni! Az a fajta fűtőrdtiátor a jobb, melynek ritkább a lamellázata. Ezt tekintsük elsősorban szem előtt, ne az esetleges 20-30%-al nagyobb felületet egy másikkal szemben!
Célszerű lehet ebben az esetben a radiátor feletti részt kivágni a ház tetejéből, beszerezni valami szép díszrácsot, azt tenni a helyére, hogy felfelé a meleg levegő problémamentesen tudjon távozni. Egy komolyabb hőtermelésű processzor esetén nem árt, ha ventilátorokkal tudjuk "szellőztetni", azaz a hőt elvezető közeg sebességét növeljük. Két darab 8cm-es házhűtő ventilátor, sorosan kötve darabonként 6V-ot kap. Így eléggé halk marad, de az álló levegőhöz képest jelentősen tudja javítani a hőleadást.
Megoldható úgy is, hogy a ház tetejét nem vágjuk ki, hanem a radiátor elé - mivel két CD-ROM helyet elfoglal - befér egy állított 8 cm-es házhűtő ventilátor. Ez, ha befelé fúj, valamint a tápegység ventilátora és esetlegesen alatta pluszba beépített ventilátor a házból a levegőt elszívja, elegendő légmozgás lehet a megfelelő hűtéshez.
Ha van kedvünk kicsit többet foglalkozni a dologgal, célszerű lehet a radiátort újonnan beszerezni, vagy a használtat lefesteni, így akár a ház tetejére is felszerelhetjük, külső megoldással. Így nem a házban marad a processzor melege, nem kell azt ventilátorokkal onnan kiszellőztetni (ZAJ!).

Szívem szerint én a külső radiátoros megoldás híve vagyok, mivel én főként zajcsökkentés és nem tuning miatt használok vízhűtést. Ez az elv viszont a lehető legkevesebb ventilátor alkalmazását engedi meg, ezért én így oldottam meg a hőleadást:

Radiator2

A képen - ill. a gépemen - egy LADA hűtőradiátora van, mely kiválóan alkalmas ventilátor nélkül is egy jelentős hőt disszipáló processzor és videókártya hűtésére. Mivel felülete a fenti képen látható fűtőradiátorénál nagyobb, lamella kialakítása nem olyan sűrű, így nem feltétlenül kell a hőt elvezető közeg sebességét növelni.
Ez a radiátor sárga- és vörösrézből készült. Szintén autóbontóban beszerezhető darab, akárcsak a fűtőradiátor.
További előnye ennek, hogy kialakítása végett egyben egy tartály is, majdnem két liter folyadék fér bele ebbe a radiátorba! Ezzel a rendszer feltöltése egyszerű: tetején kialakított nyíláson át tölcsérrel feltölthető a rendszer. Készítettem a másik oldalán alul (eredetileg a hőgomba helyén) egy leeresztő csapot is - mivel a rendszer kialakítása olyan, hogy a radiátor hátsó-alsó sarka van a legalsó ponton, ill. itt van a csap is, így könnyen leereszthető a hűtőfolyadék.
Hasonló megoldás lehet még akár egy fürdőszoba radiátor is, amennyiben az autóhűtő nem megfelelő beszerzés, esztétika ill. a legfontosabb: az anyaga miatt. Ha alumínium blokkunk(jaink) vannak, célszerűbb alumínium radiátort alkalmazni. Nos vannak ilyenek, tudtommal a legtöbb helyen csakis rendelésre hoznak, elemenként adható meg az öszszélessége, azaz felmerül a kérdés a boltban: hány elemből álljon? Ára így: elemek száma x elem ára. Nem összekeverendő viszont a hagyományos vas (acél?) radiátorokkal, ezek között jelentős a különbség leginkább árban, de súlyban, ill. hővezetésben is.

Bordás radiátor

Készíthetünk magunk is radiátort.
Ha rendelkezünk nagy hűtőbordával (alumíniumból készítenek - vásárolhatunk ilyeneket), akkor annak vastag falába marni lehet "kígyós" hornyokat, amiben a víz a hűtőtömbhöz hasonlóan áramlik. Metszetben a következő:

BordasRadiator

Mérete tetszőlegesen nagy lehet - csak pénztárca kérdése - és mivel a víz nagy felületen érintkezik a radiátorral, nagyon jó a hőátadási hatásfok. Itt is lehet fúrt változatban elkészíteni, a furatok nagyobbak lehetnek mint a hűtőtömbnél, mert a radiátorok egyben "pufferként" is működhetnek, amelynek feltétele a viszonylag nagy víztérfogat.

Autó fűtőradiátor jellegű radiátor

Próbáljuk meg leképezni, kereskedelemben kapható - nem drága - alkatrészekkel.

Két dolog kell hozzá:

- hűtőcső, amiben az áramló víz leadja a hőt
- csöveket összekötő, csatlakozó csőcsonkkal ellátott "tömb"

A járművekhez gyártott vörösréz fékcsőből indultam ki. Ennek külső mérete 4,95 mm, a belső átmérője 2,98 mm (vastag falú rézcső). Ez pont megfelel.
A csövek összekötését és a csőcsonkot "cilinderes" kialakításúra terveztem, mert ekkor csak forgácsolásra (fúrásra) és némi esztétikus megjelenéshez marással könnyen elkészíthető, sárgarézből készített hasáb alakú tömbök alkalmazásával az egészet a számítógép ház külső felületére csavarkötéssel fel lehet fogni. A sárgaréz könnyen megmunkálható, a belőle készülő tömb a hűtésben nem vesz részt, a hővezető képessége nem befolyásolja az egész folyamatot.
(Ha "felpolírozzuk" a kész szerkezetet még dísze is lehet a gépünknek).
Az alapkivitel:

RadiatorRajz1

A rajzon jelezve van egy 80 mm-es ventillátor, de kettő számára van hely. (A piros nyíllal a melegvíz, a kék nyíllal a hidegvíz irányát jelezi).
A lehetőségeket bővítve 2 kivitelt részletezek. Ezek a "cilinderes" hűtőtömbhöz hasonló elven működnek.

RadiatorRajz2

Az "A" variációban 3 soros, a "B" variációban 2+3 soros csövek adják át a hőt. A "B" változatnál az egyik oldali kimenő csonkokat egy rövid átlátszó U-csővel össze kell kötni (hisz két vízkörünk van) és egyben látható a vízáramlás is, sőt kismértékű légtelenítést is végez
A "fúrási rajz":

RadiatorRajz3

A levegő áramlását a ventilátor felől a piros vonal jelzi. A legcélszerűbb a lágyforrasztásos kötés alkalmazása (a mi esetünkben tökéletesen megfelel).

Az elkészítés menete:

- csövek levágása egyforma hosszra
- a sárgaréz tömbök nyers méretre munkálása
- az 5 mm-es, 12 mm mély furatok fúrása a fúrási rajz szerint
- a tömbök furataiba ütközésig betesszük a csöveket
- legalább 300°C hőmérsékletű lapra (pl. vasaló) rátesszük az egyik tömböt úgy, hogy abból a csövek függőlegesen álljanak (a másik tömbre megnedvesített papírzsebkendőt, vagy rongyot teszünk, hogy a nem forrasztandó tömb ne melegedjen fel nagyon)
- amikor a tömb már annyira meleg, hogy az elektronikai forrasztásnál használt forrasztó ón könnyen megolvad, a forrasztó zsírba "tunkolt" forrasztó ón huzallal ( így jóval biztosabb a kötés) a csöveket egyesével beforrasztjuk a sárgaréz tömbbe
- amikor a forrasztás kész, fogóval levéve a forró tömböt, levegőn hagyjuk kihűlni (legalább 70-80°C-os hőmérsékletre)
- megfordítjuk, és az előzőhöz hasonló módon (a kész tömböt ismét nedves zsepivel, vagy ronggyal hűtve!) szintén beforrasztjuk a csöveket
- miután lehűlt a forrasztott szerkezet csak ezután szabad a beömlő csatornákat kifúrni! A sárgaréz kifúrásakor a vörösréz csövek is kiforgácsolódnak, így "pontos lesz az illesztés"

A csövek számát lehet növelni, ha 120 mm-es ventilátorokat használunk. Néhány variáció jellemzője:

RadiatorTerv

A táblázat is jól mutatja, hogy rézcsöveknek nagy a felülete. A teljes felület 3x ÷ 12x nagyobb, mint a legjobb minőségű coolerek hűtőfelülete.
Ha a ventilátorok állandóan használatban vannak (fordulatszám szabályzás/állítás ajánlott), akkor célszerű az alsó-felső felületeket egy lappal lezárni (dobozszerű kialakítás), mert akkor intenzívebb lesz a ventilátor levegőjének keresztáramlása.
Ventilátorok nélkül, viszont nem kellenek a lezáró lapok.
Ezeket a "cilinderes"radiátorokat viszonylag könnyen el lehet látni lamellákkal, amelyek a hűtés hatásfokát tovább javítják. Ehhez 0,25÷0,35 mm vastag vörösréz lapok kellenek.
Feltétel:

- a lapokon levő furatok 0,1÷0,2 mm-el kisebbek legyenek (célszerű kilyukasztani úgy, hogy legyen a lemezen egy kis "kihúzódás")
- a lemezek közé minden harmadik - negyedik csőnél kb. 2 mm vastag vörösréz alátétet kell tenni (külső átmérő legalább 7 mm, belső átmérő - laza illesztéssel - 5 mm legyen)

Amikor a fúrási rajznak megfelelően kifúrt acél sablonnal "összeütjük" az egészet, az alátétek a "kidomborított"furatokat összébb zárják, a lamellák belevágódnak a vörösréz csőbe, stabil érintkezést és rögzítést eredményez. (A hűtési hatásfok ezzel jelentősen megnő.)

Ezt csak azok próbálják ki, akik ügyes barkácsolók!

A radiátor elhelyezése

A radiátort olyan helyen célszerű elhelyezni, ahol az általa leadott hő nem jelentkezik számunkra káros hatással. Gondolok itt arra, hogy ha a számítógép házán belül helyezzük el, akkor - igaz gépünk kompakt marad, könnyen szállítható - a meleg ugyanúgy a gépben reked. Ezt persze kedvezően kialakított szellőzéssel, ventilátorokkal megoldhatjuk, de további zajforráshoz jutunk ezáltal.
Véleményem szerint sokkal kedvezőbb a radiátor a PC házon kívüli elhelyezése, ahol a radiátor a gép belsejének melegítése nélkül tudja a hőt leadni. Ez lehet a gép tetején, esetleg oldalán. Ebben az esetben javaslom a gép jobb oldalát, mert így a PC alkatrészeinek cseréjéhez nincs útban.
Eléggé kedvező megoldás lehet az is, ha a radiátort a házon kívül (értsd: melyben lakunk) helyezzük el, ha lehet valami árnyékosabb helyen. Így a hűvösebb évszakokban ingyen juthatunk nagyon kedvező hőmérsékletű hűtővízhez, nyáron pedig a radiátorra szerelt ventilátorok tudnak rásegíteni a hőleadásra, hiszen ebben az esetben a ventilátorok zaja sem zavarhat minket. Ennek a megoldásnak van néhány hátránya, történetesen a kemény mínuszok esetén a szobában a jelentős hőmérsékletkülönbség miatt párakicsapódás jöhet létre a csövek külső falán. Ezt hőszigeteléssel megszűntethetjük, bár a processzor környéke és a hűtőtömb szigetelése nem egyszerű feladat. A másik hátránya ennek a megoldásnak a gép immobilissá tétele.