Les refroidissements par air
Commençons par le plus commun des types de refroidissement : celui par air. Il peut d’ailleurs être de type passif ou actif. Dans les deux cas, le principe est le même. Le but principal est d’utiliser un radiateur avec des ailettes afin de maximiser la surface de métal en contact avec l’air et donc augmenter la capacité de diffusion de l’énergie dans l’air. le radiateur est composé d’au moins trois éléments :
- Échangeur thermique : la base qui s’appelle coldplate (plaque froide en français)
- Des caloducs traversant la base et l’ensemble des ailettes
- Des ailettes articulées autour des caloducs
Suivons un peu le parcours de la chaleur depuis l’IHS du processeur. La chaleur imprègne la pâte thermique qui joint l’IHS à la base du ventirad (la coldplate). La base se réchauffe donc. Pour la refroidir, elle est traversée par des caloducs qui sont en charge de transférer l’énergie par un système de changement de phase et de capillarité (gaz/liquide). Les caloducs sont en fait des tubes creux remplis de liquide chargé de particules de cuivre afin de capter un maximum d’énergie. Cette dernière fait passer le liquide en phase gazeuse et, par capillarité, monter le gaz au niveau des ailettes qui diffusent l’énergie et font donc descendre sa température. Le gaz se condense alors et redescend au niveau de la base qui le réchauffe de nouveau et ainsi de suite. Le matériau des ailettes, leur forme et leur densité définissent l’efficacité du radiateur puisque cela détermine la surface disponible en contact avec l’air pour le refroidissement.
Le cuivre est généralement l’élément de prédilection, car il est assez bon marché et possède de très bonnes caractéristiques thermiques. C’est le meilleur choix qualité/prix dirons-nous pour les industriels. On peut également retrouver assez souvent du nickel, mais pas massivement, plutôt en plaquage. Parfois de l’aluminium, mais en petite quantité, car son efficacité est moindre, mais cela permet des économies de poids du composant vis-à-vis du nickel ou du cuivre qui sont plus lourds. De plus, il est moins facilement usinable (soudure et résistance). Par exemple, ci-après, un dissipateur en aluminium permettant un reffroidissement passif d’un SSD de type NVMe
Cette technologie de dissipateurs passifs fonctionne plutôt bien pour des TDP pas trop élevés. De manière subjective, pas au-delà d’environ 60W de manière passive concernant une utilisation grand public des PC et pour des proportions raisonnables. Au-delà des 60W cela fonctionne toujours, mais on est obligé d’apporter une petite aide complémentaire : de la ventilation.
En effet, la place est limitée dans nos boitiers, nous ne pouvons donc pas agrandir de manière exponentielle la taille des radiateurs. Le meilleur moyen d’augmenter le rendement d’un radiateur est de lui ajouter un flux d’air forcé via un ventilateur afin de renouveler la fraicheur de l’air en contact avec lui. Vous connaissez son petit nom venant de l’abréviation des deux composants, le ventirad. Grâce à l’ajout de ce flux d’air, on peut alors dissiper jusqu’à environ 250W pour les meilleurs ventirads actuellement sur le marché. Le nombre de ventilateurs, la taille du radiateur sont alors les facteurs qui déterminent la capacité que vous pouvez ou non dissiper.
Par analogie, nous retrouvons également cette technologie sur nos cartes graphiques avec des radiateurs de plus en plus imposants et en corrélation avec la puissance consommée en constante augmentation. Vous pouvez le constater avec les modèles récemment arrivés chez nos e-commerçants comme pour la série des NVIDIA RTX 4000. Ces modèles dégagent pour certains plus de 450W de TDP et fonctionnent malgré tout avec des ventirads même si, de plus en plus, ces modèles haut de gamme se tournent vers des solutions watercoolées.
En conclusion de ce chapitre, nous sommes ici dans le type de refroidissement le plus commun auquel nous avons tous déjà été confrontés. Il convient à la majorité des cas et est économique à l’achat, facile d’entretien et d’installation. Le prix augmente de manière linéaire en fonction de la taille du radiateur, de ses matériaux et du nombre de ventilateurs pouvant l’accompagner. Passons désormais à un système plus efficace, mais présentant également plus de difficultés et pour un prix supérieur : le watercooling.
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