L’été est là et avec lui la chaleur… Si vous cherchez la façon d’optimiser le refroidissement de votre PC, ce guide vous aidera à démarrer. Nous allons aborder ce qui génère de la chaleur et ses effets sur le matos ainsi que les moyens de refroidir les composants. Nous verrons aussi les informations à prendre en compte lors de la configuration de votre système de refroidissement.
Les sources de chaleur :
Tous les appareils électroniques dégagent une certaine quantité de chaleur, pour beaucoup d’entre eux c’est négligeable et ils ne nécessitent aucune attention particulière. Cependant il existe quelques éléments qui émettent une quantité importante de chaleur, ce sont généralement:
- Processeur
- Carte Graphique
- Modules de régulation de tension (VRM), autour du socket du CPU
- Chipset
- RAM
On a tendance à croire que plus la consommation d’énergie est importante et plus le composant dégagera de chaleur, mais ce n’est pas toujours le cas. Par exemple, une alimentation peut consommer 1000W à partir d’une prise murale, mais ne va pas générer la même quantité de chaleur qu’une carte vidéo consommant seulement 250W.
Quand on parle de la chaleur produite, il y a une valeur souvent citée le Thermal Design Power, ou TDP. Un problème majeur avec cette valeur est qu’il n’y a pas de norme réelle pour le mesurer : il faut faire entièrement confiance au fabricant de la pièce. Cette valeur représente la quantité d’énergie thermique qu’un refroidisseur doit dissiper pour permettre au composant de fonctionner sur un temps prolongé.
- Un faible TDP signifie généralement une plus faible consommation d’énergie et une faible chaleur générée. Cependant, un TDP plus faible ne signifie pas des températures de fonctionnement seront faibles. Deux éléments peuvent fonctionner à la même température, mais le système de refroidissement du composant avec un TDP élevé devra fonctionner davantage pour maintenir la même température.
- Le TDP ne correspond pas à la consommation d’énergie. Le TDP considère l’ énergie thermique et pas l’énergie électrique. En français, on parle d’enveloppe thermique.
Les effets de la chaleur :
Au fil du temps, la chaleur élevée accélère l’usure et diminue la fiabilité des composants ce qui affecte leur stabilité et leur niveau de performance.
Un autre effet de la chaleur sur les composants qu’on évoque un peu moins souvent est le stress thermique. Quand un élément chauffe, il se dilate et quand il refroidit, il se contracte. Des cycles répétés de chauffage / refroidissement provoquent des contraintes mécaniques qui peuvent fatiguer les matériaux. Le stress thermique est beaucoup plus important si l’amplitude thermique est importante.
Une caractéristique intéressante de l’électronique à semi-conducteur est qu’il peut présenter un “emballement thermique”. Vers 160 °C, la résistance des semi-conducteurs s’effondre provoquant une augmentation du passage du courant à travers le dispositif, ce qui l’amène à chauffer encore davantage, jusqu’à ce que… la puce brûle.
Types de refroidissement :
Il y a plusieurs façons de refroidir les composants de votre configuration et nous allons aborder les plus utilisées à ce jour.
Refroidissement par air :
Le refroidissement par air utilise l’air comme fluide de refroidissement primaire. Un radiateur capte la chaleur à partir d’un composant et la dissipe soit via un débit d’air (ventilateurs) soit via la convection naturelle (la chaleur monte).
Ceci est la méthode la plus basique du refroidissement et aussi la moins coûteuse. Cependant, les meilleures solutions de refroidissement à air nécessitent une large surface d’échange (gros radiateur). Il faut aussi beaucoup d’air, ce qui se traduit par plus de bruit, pour obtenir la même température de fonctionnement qu’avec d’autres méthodes de refroidissement.
Les composants de refroidissement air :
- Base : un bloc en métal en contact avec le composant dont la surface est le plus lisse possible pour augmenter la zone d’échange thermique. Combiné avec de la pâte thermique qui vient boucher les microfissures et augmenter l’échange de chaleur.
- Caloduc / chambre de vapeur : ces deux composants contiennent un fluide de travail qui par un phénomène de changement de phase permet de transporter la chaleur vers les dissipateurs.
- Dissipateur : un bloc de métal à ailettes qui se fixe à la base. Les multiples ailettes augmentent la surface d’échange thermique avec l’air et permettent d’évacuer plus de chaleur.
- Ventilateur : Un ventilateur provoque une convection forcée sur un radiateur, poussant plus d’air à travers celui-ci. C’est le même effet qu’un ventilateur en plein été, l’air “arrache” la chaleur à la surface chaude. Avec un ventilateur, il est appelé refroidissement actif, sinon on parle de refroidissement passif.
Refroidissement liquide :
Le refroidissement liquide utilise un agent de refroidissement, habituellement de l’eau distillée comme milieu de refroidissement primaire. La chaleur est prélevée au niveau du composant et transférée à un radiateur dans lequel le refroidissement par air prend le relais et refroidit le liquide. Un avantage de ce type de refroidissement c’est qu’il a beaucoup plus de capacité calorifique que l’air, ce qui signifie qu’il va transférer beaucoup plus d’énergie thermique. Cela permet au refroidissement liquide de maintenir un composant à une température inférieure qu’avec un refroidissement à air pour la même charge de travail.
les composants du refroidissement liquide :
- WaterBlock : généralement en cuivre qui s’attache à l’élément à refroidir et qui présente des canaux pour l’écoulement du liquide. À l’ intérieur on trouve des ailettes pour augmenter la surface d’échange avec le liquide. On utilise de la pâte thermique comme pour le bloc du refroidissement à air.
- Pompe : permets de maintenir le liquide en circulation à travers le système.
- Radiateur : circuit qui refroidit le liquide. Couplé à un ventilateur avec une forte pression statique, le refroidissement est encore plus efficace.
- Réservoir: Cela augmente la quantité de liquide que le système peut contenir et augmente ainsi la capacité de refroidissement. Il aide également à éviter les bulles d’air dans la boucle de watercooling.
Types de refroidissement liquide :
- Système en boucle fermée (All-In-One) : une unité autonome qui comprend le waterblock, une pompe et un radiateur. Ceux-ci ne sont pas séparables au-delà de l’installation et de l’entretien de base. Autrement dit, vous ne pouvez pas ajouter des tubes et des pièces supplémentaires pour étendre la boucle.
- Systèmes à boucle ouverte : Ils sont construits pièce par pièce et sont modulaires et personnalisables. Par exemple, vous pouvez commencer avec une boucle de refroidissement du processeur, mais si vous voulez ajouter la carte vidéo, vous pouvez le faire. Il se compose généralement de waterblock(s), radiateur(s), la pompe et le réservoir avec des tubes reliant ce petit monde.
- Système submergé : la majeure partie du matériel se trouve dans un liquide non conducteur, généralement une huile minérale. Le liquide est généralement pompé vers un radiateur pour le refroidissement.
Refroidissement à changement de phase :
Le refroidissement à changement de phase fonctionne de la même manière qu’un climatiseur ou qu’un réfrigérateur : en utilisant la vaporisation (liquide vers gaz) d’un fluide de travail pour évacuer la chaleur ailleurs.
Le changement de phase peut permettre la construction de système totalement passif comme on a pu le voir avec le système Calyos.
Mais la plupart du temps on pense aux refroidissements extrêmes qui peuvent refroidir un composant en dessous de la température ambiante et souvent en dessous de zéro. L’inconvénient principal devient alors la condensation qui peut provoquer des courts-circuits. Ces systèmes sont surtout destinés aux fanatiques d’overclocking.
Refroidissement thermo-électrique (effet Peltier) :
Ce refroidissement repose sur un principe thermoélectrique. Lorsque vous appliquez l’électricité à un module de refroidissement Peltier, un côté devient froid tandis que l’autre se réchauffe Le côté froid est appliqué sur le composant qui a besoin d’un refroidissement. Le côté chaud est refroidi par une des autres méthodes citées plus haut.
Il est tombé en désuétude en raison de nombreuses contraintes comme la nécessité d’un autre système de refroidissement pour le côté chaud, mais aussi le risque de condensation du côté froid ou encore sa consommation électrique importante. On trouve pourtant encore quelques fabricants qui essayent d’utiliser ce système.
Son grand domaine d’utilisation est pour les conditions extrêmes puisqu’il permet de séparer physiquement la partie électronique de la partie refroidissement. Peu de configurations hardware sont concernées.
Avant de se lancer…
Avant de penser à la refonte de votre système de refroidissement ou de l’assemblage d’une nouvelle configuration, voici quelques considérations à garder à l’esprit.
Quel type de refroidissement?
Le refroidissement par air, fonctionne assez bien pour la plupart des gens. Dans ce cas il faut optimiser la circulation d’air dans le boitier et investir dans des dissipateurs de qualité.
Le refroidissement liquide doit être envisagé si vous prévoyez un peu d’overclocking ou si l’ordinateur est constamment sollicité. Gardez à l’esprit que les systèmes à boucle ouverte nécessitent beaucoup d’investissements et que cela rend les composants plus difficiles à changer selon la disponibilité des waterblocks.
Ventilateurs :
On a bien compris que le ventilateur est l’élément central d’une majorité de systèmes de refroidissement. Il y a deux valeurs à considérer : le débit d’air (mesuré en CFM) et le bruit (mesuré en dB). Si vous êtes à la recherche d’un flux d’air élevé avec un faible bruit, choisissez des ventilateurs plus grands (140-230mm). En ce qui concerne le bruit, un ventilateur de 20dB sera inaudible. Très calme sous les 40dB, mais si vous frôlez les 50dB prévoyez un casque…
La plupart des ventilateurs de boitier ont généralement trois broches pour se connecter à la carte mère ou au contrôleur. Certains fans ont quatre pins, car ils utilisent une méthode de contrôle différent pour gérer leurs vitesses de rotation : la Pulse Width Modulation (PWM), modulation de largeur d’impulsion en français. Vous pouvez toujours brancher un connecteur à 4 broches dans un 3-pin, généralement un détrompeur évite de se tromper de sens.
Flux d’air :
Un boitier plus spacieux permet davantage de flux d’air à l’intérieur. Pour les boîtiers compacts, les composants qui ont besoin de flux d’air (en général le processeur et la carte vidéo) devraient avoir des évents à proximité. Si vous voulez éviter la poussière ou le bruit des ventilateurs, éviter les boîtiers avec beaucoup d’ouvertures.
Il y a un débat mineur sur la configuration de la ventilation dans les boitiers. La question est de savoir combien de ventilateurs devraient aspirer de l’air (aspiration) et combien devraient souffler l’air (échappement) en sachant que l’air chaud à tendance à monter. Cela conduit à deux grandes configurations:
- Pression négative: Il y a plus d’ air qui sort que d’air qui rentre. L’idée est que l’ air chaud est évacué rapidement, tandis que l’ air froid est aspiré passivement par les ouvertures du boitier parce que la pression de l’ air est inférieure à l’ intérieur.. Le problème est que cela permet aussi à la poussière de rentrer partout dans le boitier. Un autre point est que l’ air d’échappement chaud peut être réaspiré dans le boîtier.
- Pression positive : Il y a plus d’ air qui rentre que d’air qui sort. L’idée est que cela crée un environnement de “salle blanche” dans le boitier. La poussière ne peut se glisser dans le boitier que via les ventilateurs idéalement tous filtrés. Cela empêche également l’air d’échappement chaud d’être aspiré.
Peu importe le camp que vous choisissez, la chose importante est de garder l’air en mouvement.
Un peu de ménage…
L’air qui circule dans votre ordinateur amène forcément de la poussière. La poussière est un excellent isolant thermique, ce qui entraînera une perte d’efficacité du refroidissement en plus d’augmenter les nuisances sonores des ventilateurs.
Votre PC doit être nettoyé environ tous les trois mois, plus ou moins en fonction de la propreté de votre environnement. Les bombes d’air comprimé peuvent être achetées un peu partout, mais un gros pinceau souple à aquarelle en fibres naturelles peut se révéler un bon investissement. Vous pouvez également opter pour un pinceau antistatique en fibre de carbone normalement utilisé pour les objectifs photo. Ne pas utiliser un chiffon, en particulier quelque chose comme un Swiffer, car ceux-ci peuvent accumuler des charges statiques qui peuvent endommager le matériel. Si vraiment vous n’avez rien sous la main, une brosse à dents peut convenir, mais éviter de passer sur les composants pour le problème de charge statique.
À vous de jouer…et si besoin on reste dispo dans les commentaires et/ou facebook / mail / pigeon…
