مقدمة
يذهب الكثير الى مراكز ومحلات خدمات صيانة الكمبيوتر ، لمحاولة علاج البطئ الشديد للكمبيوتر والذى غالباً ما يكون بسبب ارتفاع درجة حرارة المعالج Processor ، لينتهى الامر بأن يخبرك فنى الصيانة أن الحل هو اما بتغيير مروحة المعالج (البروسيسور)، او تغير مادة بيضاء توضع فوق المعالج تشتهر باسم "مبرد البروسيسور" رغم ان هذا مصطلح (خاطئ) ، الغريب فى الامر هو عند سؤالك لفنى الصيانة او المهندس الموجود بمركز الصيانة عن ما هذه المادة وما وظيفتها ، يؤكد لك ان هذه المادة هى مادة تبريدية ، ولكن فى الحقيقة هذه المعلومة خاطئة تماماً وتعتبر خرافة ، لهذا ما سنتناولة فى هذا المقال هو تصحيح تلك الاخطاء الشائعة ، من خلال فهم كيفية تبريد البروسيسور .
كيف يتم تبريد الكمبيوتر
معنى التبريد بشكل عام هو خفض درجة الحرارة لشئ معين الى درجة حرارة اقل ، ويحدث ذلك بسبب ظاهرة فزيائية تسمى التبادل الحرارى ، فعند تلامس جسمين ذات حرارتين مختلفتين ، تنتقل الحرارة من الجسم الساخن الى الجسم البارد ، وتظل هذه العملية حتى تصل حرارة الجسمين الى درجة واحدة فى نقطة تسمى التعادل الحرارى Thermal equilibrium ، وهذا هو الاساس فى التبريد ، ليس فى مجال الكمبيوتر فقط ، بل فى كل مجالات التبريد ، كالتكيفيات والثلاجات ، ولكن يختلف الاسلوب والوسيلة المستخدمة التبريد ، ولكى نتعمق فى فهم كيفية تبريد البروسيسور يجب ان نتعرف بشكل اوضح على الاشياء التالية :
1- المشتت الحرارى Heat sink :
واضح من معنى الكلمة "التشتيت الحرارى " Heat sink وهو تفرقة الحرارة ، وهذا ما يحدث بالضبط مع البروسيسور فى اجهزة الكمبيوتر ، فعند النظر الى البروسيسور ، ستجد فوقة قطعة معدنية مركبة علية ، مقسمة لشرائح رفيعة ومجمعة بقاعدة معدنية ملامسة تماماً للبروسيسور ، غالباً ما تكون مصنوعة من الالمونيوم او النحاس، وذلك لتوصيلهم الجيد للحرارة ، كما فى الصورة التالية
صورة للمشتت الحرارى
اثناء ارتفاع درجة حرارة البروسيسور تنتقل منه الحرارة الى المشتت الحرارى (لانه اقل حرارة من البروسيسور) تلك القطعة المعدنية فى الصورة السابقة والتى تكون ملامسة تماماً للبروسيسور ، وبهذا الشكل يتم فقدان جزء من حرارة البروسيسور من خلال انتقالها للمشتت الحرارى ، ونتيجة لذلك يحدث انخفاض فى درجة حرارة البروسيسور ، وزيادة فى درجة الحرارة المشتت الحرارى .
تحدث المرحة الثانية من التشتيت الحرارى وهى بان يحدث تبادل حرارى بين المشتت الحرارى والهواء المحيط به (لان الهواء اصبح اقل حرارة من المشتت الحرارى ) وبذلك تقل حرارة المشتت الحرارى مرة اخرى لتكتسب حرارة مرة اخرى من البروسيسور وتنخفض حرارتة ، ، ولهذا السبب يصنع المشتت الحرارى من رقائق رفيعة كما فى الصورة السابقة ، لزيادة سرعة التبادل الحرارى بين المشتت الحرارى والهواء ، الصور التالية توضح ذلك :
2- المعجون الحرارى Thermal grease
المعجون الحرارى هو عبارة عن مادة شبه سائلة ، قابلة لنقل الحرارة وفى الغالب عازلة للكهرباء، وظيفتها الاساسية هى تعزيز وتقوية نقل الحرارة بين البروسيسور والمشتت الحرارى Heat sink ، وايضاً تستخدم تلك المادة لسد الفراغات الهوائية بين البروسيسور والمشتت الحرارى ، وذلك لانك اذا حاوت الاقتراب والتدقيق بعدسة مكبرة على سطح البروسيسور او سطح المشتت الحرارى ستجدة غير املسة وبه فراغات كبيرة ، هذا الفراغت تعيق عملية التبادل الحرارى ، التى من شأنها ان تساهم فى ارتفاع درجة حرارة البروسيسور ، الصورة التالية توضح شكل تلك المادة :
انتشرت خرافة بان المعجون الحرارى هو مادة تبريدية ، ونشأت هذه الخرافة عند بعض فنين الصيانة ، بعد ان ادركو ان تلك المادة لها تأثير فى خفض درجة حرارة البروسيسور ، الا ان الحقيقة هى ان هذه المادة موصلة للحرارة ، وهى فقط تعزز نقل الحرارة بين البروسيسور والمشتت الحرارى .
3- التبريد الهوائى Air Cooling
الهواء العادى فى الغرفة لن يكون بالقدر الكافى لتوفير تبادل حرارى جيد وسريع بين المشتت والهواء العادى بالغرفة ، ولذلك يتم تركيب مروحة ، وهذا يتيح التخلص وابعاد الهواء الساخن عن المشتت الحرارى واستبدالة بهواء بارد بشكل اسرع واقوى من التشتيت الحرارى فقط ، وذلك يسرع تبريد البروسيسور والحفاظ على درجة حرارة منخفضة بشكل مستمر للبروسيسور ، ويختلف تصميم المشتت الحرارى طبقاً لحسابات هندسية معينة تقدمها بعض الشركات لانتاج افضل مشتتات حرارية لافضل تبريد ممكن، وذلك من خلال تنظيم حركة الهواء بين رقائق المعدن بالمشتت الحرارى عن طريق تغيير شكل الرقائق ، ومن اشهر الشركات فى هذا المجال Zalman و Cool Master ، كما يتم استخدام النحاس بدلاً من الالومنيوم فى المشتتات الاحترافية ، الصور التالية لاحد انواع التبريد الهوائى لتوضيح الفكرة :
صورة للمروحة والمشتت التقليدى
صورة لمروحة ومشتت احترافى (متقدم)
معلومة : لن يمكن تخفيض حرارة البروسيسور لدرجات اقل من درجة حرارة الغرفة
3- التبريد المائى Water Cooling
التبريد المائى هو لا يختلف كثيراً فى مبدأ عملة عن التبريد الهوائى ، بل يعتمد ايضاً على التبريد الهوائى فى تبريد الماء ، الفارق فقط هو "وسيط التبريد" ، كلمة وسيط التبريد تعنى العنصر القائم على التبديل الحرارى ، ففى التبريد الهوائى يتم التبادل الحرارى مع المشتت الحرارى ثم الهواء ، فى حين ان التبريد المائى سيتم فيه التبادل الحرارى بين حرارة الماء وحرارة البروسيسور .
التبريد المائى يعتبر اكثر كفائة من التبريد الهوائى لعدة اسباب من اهمها ، ان الماء ذات كثاقة عالية فيستطيع ان ينقل كمية حرارة اكبر من الهواء ذات الكثاقة الاقل .
يتكون نظام التبريد المائى من خزان مياة ومضخة لتحريك المياة باستمرار وخراطيم تصل الماء الى صندوق صغير من الالمونيوم ، يعمل على توصيل حرارة الماء للبروسيسور دون خروج الماء منه ، ، وفى وسط هذه الرحلة يمر الماء داخل انابيب معدنية محاطة بمشتت حرارى مصنوع من الالومنيوم او النحاس مثبت به مروحة او عدة مراوح لتبريد الماء باستمرار ، ويطلق علية readiator ، الشكل التالى يوضح دورة التبريد فى هذا النظام :
من مميزات نظام التبريد المائى ، هو ان النظام ليس مقتصر على البروسيسور فقط ، بس يمكن توصيل نفس النظام المائى على قطع اخرى ، ككارت الشاشة Graphic Card ، ورقائق الجسور Bridge Chipset (قطعة الكترونية تشبه البروسيسور من مكونات الكمبيوتر)، وعلى الرغم من ذلك فن هناك عدة عيوب لهذا النظام منها ،احتمال خروج الماء من الخراطيم الموصلة لها ، مما يضر بالمكونات الالكترونية للكمبيوتر جراء تعرضها للماء ، كما ان بناء نظام تبريد مائى قد يكون اكثر تعقيداً من النظام الهوائى ، والذى يتضمن احتياطات امنية خاصة ضد تسريب المياة واختبار النظام ككل ، بالاضافة لارتفاع سعر مكوناتة ، وصعوبة صيانتة ، كل هذا غير موجود فى النظام الهوائى ، بمعنى اخر النظام الهوائى ابسط ، الصورة التالية صورة لنظام التبريد المائى بشكلة النهائى :
فى نظام التبريد المائى لا يمكن تخفيض درجة حرارة الماء لاقل من درجة حرارة الغرفة ، الا ان بعض الهواه قامو بذلك من خلال احاطة خزان المياة بالثلج .