Lorsque nous achetons et choisissons nos chers petits composants, notre choix porte souvent sur les performances de ces derniers, leur marque, leurs fonctionnalités, le RGB, mais beaucoup moins sur le refroidissement et leur capacité à dissiper la chaleur produite. Nous allons donc vous proposer via ce guide sur le refroidissement PC en 6 parties : dans les deux premières, une explication de ce qui se passe dans la petite boite sous/sur votre bureau, puis un développement des solutions existantes pour résoudre ces problèmes et enfin, une dernière partie où nous vous proposerons les meilleures alternatives à nos yeux pour quelques cas représentatifs d’un PC bureautique, Gamer « simple » et Hardcore Gamer.
Nous vous proposons donc de commencer cette première partie par une explication théorique des phénomènes en présence ainsi que l’origine de cette chaleur jusqu’aux moyens de la dissiper. Par la suite, nous balayerons l’application de ces phénomènes à nos composants et aux moyens concrets mis à notre disposition pour que notre PC fonctionne sans prendre feu.
Le guide du refroidissement PC :
- Dans la Théorie
- Dans la Pratique
- Les refroidissements par air
- Les refroidissements par eau
- Les refroidissements non conventionnels
- Choix de la rédaction (12/2022)
- Conclusion
Dans la théorie :
1 – Électricité + circuit = chaleur
En effet, que l’on parle de processeurs GPU ou CPU, de RAM, carte mère ou même d’un SSD, chacun de ces composants a besoin d’électricité pour fonctionner et dégage donc de l’énergie sous forme de chaleur pendant son utilisation. On le mesure en Watt (Symbole de l’unité en W).
Cette unité de puissance est le résultat d’une tension et d’une intensité passant, dans notre cas, à travers un composant électronique. Elle représente aussi bien la puissance maximum qu’un composant consomme en entrée pour exercer sa fonction que la chaleur qu’il va générer lors de son fonctionnement.
Prenons un exemple simple qui parlera à tout le monde, le CPU.
Pour un Intel i7-13700K, la puissance de base est de 125W et peut monter à 253W lors de courtes périodes appelées « Turbo » par Intel. C’est-à-dire que pour fonctionner à ses caractéristiques maximales « constructeur », l’alimentation doit pouvoir apporter au processeur 253W qui vont être « utilisés » sous forme de puissance de calcul via les Cores et leur fréquence associée (nous ne rentrerons pas dans le détail dans cet article). Cette puissance va dégager de la chaleur plus ou moins équivalente à l’énergie utilisée en entrée.
Si vous n’avez pas de dissipateur thermique ou si celui-ci n’est pas suffisamment efficace pour évacuer cette énergie, alors la température de votre composant va augmenter très vite ! Un processeur est donné fonctionnel dans une certaine plage de température (généralement pas plus de 100° Celsius), des sécurités sont en place pour limiter alors sa consommation d’énergie et donc ses performances. En effet, vous l’aurez désormais compris, si l’on bride l’énergie entrante, on diminue par la même occasion la chaleur émise. On appelle ce phénomène le Thermal Throttling (étranglement thermique en français) et est détaillé avec justesse dans cet article.
Dans le cas extrême où même le Throttling ne permet pas la descente en température du composant et que l’on atteint la température de jonction (T°Junc), alors le système de sécurité effectue un arrêt d’urgence du composant pour qu’il conserve son intégrité.
Il faut tout de même noter que rester longtemps dans des températures proches des températures de jonction n’est pas de bon augure pour votre composant. Cela va l’altérer et endommager progressivement ses micro-composants conduisant à une réduction de l’espérance de vie de ce dernier ainsi qu’a des erreurs plus fréquentes voire à une mise hors d’état de fonctionnement.
Ce schéma peut être étendu par analogie aux GPU, carte mère, SSD, RAM, etc. Le phénomène est négligeable pour certains composants comme la carte mère (et encore), mais nécessite une attention absolue de votre part pour d’autres comme le CPU, le GPU et le SSD.
2 – Quels moyens pour dissiper la chaleur : capacité & conductivité
Pour dissiper une chaleur donnée, il y a deux facteurs principaux à prendre en compte :
La capacité thermique
En simplifiant pour ce qui nous intéresse ici, la capacité thermique c’est l’aptitude d’un élément (par exemple un radiateur en métal ou de l’eau) à emmagasiner et diffuser de la chaleur dans son environnement. Ses caractéristiques principales influant sur cette capacité sont la taille, sa composition (cuivre, nickel, aluminium, etc.) ou encore sa forme. On mesure en J/kg/K (Joule par kilo par Kelvin).
Quelques exemples de capacité calorifique selon les éléments ; en jaune, les éléments qui sont le plus utilisés dans le cadre de refroidissement dans nos PC :
| Elément | Capacité thermique en J/kg/K |
| Air (Pression atmosphérique) | 1006 |
| Eau | 4184zz |
| Acier Inox | 460 |
| Nickel | 444 |
| Silicium | 703 |
| Aluminium | 921 |
| Or | 128 |
| Cuivre | 385 |
| Argent | 236 |
Source : material-properties.org
La conductivité thermique
Dans la nature, la chaleur se déplace toujours de l’élément le plus chaud vers l’élément le plus froid (on vous renvoie vers les cours de thermodynamique pour les plus courageux !). De plus, certains éléments sont plus susceptibles de transférer efficacement la chaleur que d’autres. Ce phénomène s’appelle la conductivité thermique et cela se mesure en W m−1 K−1 (Watt par mètre par Kelvin). Promis, on n’ira pas plus loin !
Ce qu’il faut comprendre, c’est que plus la conductivité thermique est élevée et plus le transfert de chaleur se fait vite et bien. Par analogie avec un flot de voitures, c’est comme circuler sur une route de campagne ou sur une autoroute à 4 voies.
Quelques exemples de conductivité thermique qui nous seront utiles par la suite ; en jaune, les éléments qui sont utilisés le plus dans le cadre de refroidissement dans nos PC :
| Elément | Conductivité thermique en W m−1 K−1 |
| Air (Pression atmosphérique) | 0,026 |
| Eau | 0,6 |
| Acier Inox | 14 |
| Nickel | 91 |
| Silicium | 149 |
| Aluminium | 235 |
| Or | 314 |
| Cuivre | 401 |
| Argent | 428 |
| Graphène | 4000 |
Source : material-properties.org
La coordination entre ces deux facteurs nous permet donc de transférer la chaleur du composant vers le milieu extérieur, dans la majorité des cas : l’air. Cet échange n’est pas direct dans le cas de notre PC, il fait appel à plusieurs éléments comme les pâtes thermiques, les radiateurs, les dissipateurs, les waterblocks, l’IHS, etc.
Maintenant que les bases sont posées, comment cela se passe concrètement dans la pratique ? Nous allons l’expliquer succinctement dans la partie suivante.
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