Jak vybrat chladič CPU?

Procesor je srdcem každého počítače a bezesporu jeho nejdůležitější součástí. Jeho výkon je pak pro mnohé klíčovým parametrem. I nejvýkonnější procesor však může mít problém dosáhnout svého potenciálu, pokud nemá vhodné podmínky pro fungování v podobě dobrého chlazení. Náš článek vám proto pomůže vybrat vhodný chladič CPU.

O čem se dočtete:

• Proč je důležitý chladič procesoru
• Vzduchové chlazení
• Vodní chlazení
• Porovnání: Vzduchové vs. vodní chladiče
• Kompatibilita chladičů
• Ventilátory
• Nejznámější výrobci chladičů
• Teplovodivé pasty

Účel chladiče procesoru

Moderní procesory obsahují miliardy tranzistorů. Tranzistor, stejně jako každá jiná elektrická součástka, při průchodu elektrického proudu produkuje teplo. Právě hustota tranzistorů na malé ploše způsobuje, že se moderní procesory extrémně zahřívají.

Chlazení podle typu chladiče:

Nyní, když znáte optimální teploty, je na čase se podívat na jednotlivá řešení chlazení. Na trhu jsou aktuálně na výběr dva druhy chladičů pro procesory:

• Vzduchové chlazení
• Vodní chlazení

Obě řešení mají své výhody i nevýhody. Finální volba závisí především na typu procesoru a částečně i na osobních preferencích.

Jedním z nejdůležitějších ukazatelů je TDP procesoru. O TDP neboli Thermal Design Power byla řeč již v předchozím článku Jak vybrat procesor. Pro připomenutí jedná se o číslo, které reprezentuje, jaké teplo procesor při maximálním zatížení vyzařuje.

U chladičů je pak uvedena hodnota maximálního TDP, které dokáží spolehlivě uchladit.

Vzduchové chlazení

Nejrozšířenějším typem chlazení procesorů jsou vzduchové chladiče. Samotný chladič se skládá ze dvou částí: základny chladiče, která je v přímém kontaktu s procesorem a žeber chladiče. Tyto části jsou v drtivé většině případů ještě propojené pomocí tzv. tepelných trubic (anglicky Heatpipes). Existují však i chladiče, kde jsou žebra přímo napojena na základnu bez použití trubic. Podle rozložení se vzduchové chladiče dále dělí na:

Nízkoprofilové

• Jedná se o základní typ chladičů. Nejčastěji ho lze najít v balení levnějších procesorů a u těchto přibalených chladičů je základna spojena s žebry. Jedná se o nepříliš účinné chladiče a hodí se spíše pro méně výkonné procesory.
• Existují i pokročilejší nízkoprofilové chladiče vybavené tepelnými trubicemi, které si poradí i s relativně výkonnějšími procesory. Jsou proto vhodné zejména do počítačových sestav s omezeným prostorem. Pro nejvýkonnější procesory se však stále nedoporučují.

Nízkoprofilový chladič AKASA. Neobsahuje žádné tepelné trubice. Podobné chladiče najdete i v balení u levných procesorů.

Věžové (Tower)

• Tento typ chladičů je mnohem rozšířenější u dedikovaných sestav. Značně se liší svými rozměry od relativně malých až po masivní chladiče schopné uchladit i nejvýkonnější procesor. Tento druh chladičů vždy využívá tepelných trubic.

Věžový chladič od Endorfy. Lze vidět, že ze základny vystupují 4 tepelné trubice, které odvádí teplo do žeber.

Tepelné trubice jsou v přímém kontaktu s procesorem. Jejich vnitřek je naplněn kapalinou, která při zahřátí promění své skupenství na plynné, a tím dochází k odvodu tepla od procesoru k žebrům chladiče.

Pokud jde o použité materiály, v posledních letech se standardem stala hliníková žebra chladičů a měděné tepelné trubice. Sice se experimentuje i s jinými materiály, ty ale zpravidla zůstávají mimo dosah běžných uživatelů.

Jak vybrat vhodný vzduchový chladič?

Jak již bylo zmíněno nejdůležitějším ukazatelem chladiče je TDP. Kromě něj je však dobré pohlídat si i další faktory, které lze vyčíst ze specifikací či vypozorovat z konstrukce chladiče. Jedná se třeba o:

• Počet tepelných trubic: Liší se podle kvality chladiče – levnější modely mívají obvykle 2 až 3, zatímco lepší standardně nabízejí 4. U některých výkonných chladičů lze narazit i na extrémy s až 8 tepelnými trubicemi.
• Velikost ventilátoru: Nejčastěji se používají 120mm a 140mm ventilátory. Větší modely zajišťují lepší průtok vzduchu a účinněji ochlazují žebra chladiče.
• Konstrukce základny: U cenově dostupnějších chladičů jsou tepelné trubice v přímém kontaktu s procesorem. U dražších modelů jsou trubice zapuštěny do základového bloku, který pak přiléhá k procesoru a zajišťuje lepší přenos tepla.
• Velikost chladiče: Obecně platí, že čím větší je celková plocha chladiče, tím účinnější bývá jeho chlazení. Konstrukční prvky mohou rovněž napovědět o kvalitě – například výkonnější věžové chladiče bývají rozděleny do dvou samostatných věží, což díky zvětšené ploše zlepšuje odvod tepla.

Začíná se objevovat i technologie vapor chamber (odpařovací komora), která funguje na stejném principu odpařování jako tepelné trubice, ale dosahuje vyšší účinnosti. Zatím jde však o poměrně málo rozšířené řešení dostupné jen u několika málo produktů.

DeepCool Assasin IV se zabudovanou vapor chamber v základně.

Vodní chlazení

Druhým typem procesorových chladičů jsou vodní chladiče. Jak už název napovídá, ke chlazení se používá destilovaná voda (s aditivy proti korozi či vodním řasám). Jejich největší výhodou oproti vzduchovým chladičům je větší termální kapacita. Obecně tedy dokáží uchladit výkonnější procesory než jejich vzduchové ekvivalenty, jsou však dražší.

Vodní chladiče se skládají ze tří základních částí:

• Blok procesoru, který jak již název napovídá, je v přímém kontaktu s procesorem počítače. Právě zde voda pohlcuje teplo generované procesorem.
• Radiátor, ve kterém se chladí voda zahřátá procesorem.
• Vodní pumpa, která se stará o koloběh vody uvnitř systému.

Všechny části jsou propojeny hadicemi, skrz které proudí voda. Vodní chlazení se dále dělí ještě na 2 kategorie:

• AIO, tady All-in-One. Zde jsou všechny zmíněné části zakomponované do jednoho řešení. Pumpa je součástí procesorového bloku a ten je napevno připevněn pomocí hadic k radiátoru. Toto řešení tedy nelze rozdělat a prodává se jako celek. Jedná se tedy o jednoduchý a preferovaný způsob vodního chlazení.

All-in-One chladič. Pumpa a procesorový blok je zkombinován do jedné části, druhou část tvoří radiátor.

• Custom loop. Zde jsou všechny komponenty vodního oběhu řešeny zvlášť a uživatel si jej tak sestavuje dle svých představ. Jedná se však o velmi pokročilé a složité řešení a v tomto článku se mu věnovat nebudeme.

Rozdělení vodních chladičů dle velikosti

V článku o počítačových skříních byla zmíněna také jejich podpora vodního chlazení, a to zejména s ohledem na rozměry radiátorů. Právě velikost radiátoru je zásadním ukazatelem výkonu chladiče – čím větší je jeho povrchová plocha, tím efektivněji dokáže odvádět teplo a tím lépe zvládne udržet v optimálních teplotách i výkonnější procesory.

Nejjednodušší rozdělení vodních chladičů je dle počtu jejich ventilátorů. Je však třeba pamatovat na to, že ventilátory chladičů existují ve dvou velikostech a to 120 a 140 mm.  Chladiče používající 140mm ventilátory pak samozřejmě mají větší plochu, než jejich 120mm ekvivalenty. Vodní chladiče pak tedy můžeme rozdělit následovně:

• S jedním ventilátorem – Jedná se o nejmenší druh vodních chladičů. Tyto chladiče jsou určené do kompaktních počítačů, podobně jako nízkoprofilové vzduchové chladiče. Jejich chladicí výkon je relativně nízký a nejsou proto doporučeny k chlazení vysoce výkonných procesorů.

Kompaktní chladič s jedním 120mm ventilátorem.

• Se dvěma ventilátory – Tyto chladiče označované jako 240 nebo 280 (záleží na velikosti ventilátorů, tedy 2× 120 mm nebo 2×140 mm) již dokáží uchladit většinu procesorů na trhu. Pokud tedy nechcete využít vzduchového chlazení, tyto chladiče nabízí dobrou alternativu.
• Se třemi ventilátory – Tyto chladiče už bez problémů uchladí jakýkoliv běžně dostupný procesor na trhu. Dle velikosti použitých ventilátorů se označují buď jako 360 nebo 420.

Estetika

Vodní chlazení (na rozdíl od vzduchového chlazení) zabírá v oblasti základní desky mnohem méně místa. Jediné co se v oblasti základní desky nachází, je pumpa s blokem umístěná na procesoru. Z estetického hlediska pak mohou vodní chlazení vypadat lépe než velké kovové bloky u vzduchového chlazení.

Většina vodních chladičů přichází s RGB prvky přímo na bloku procesoru, ať už jsou to jen obyčejné LED RGB diody nebo dokonce celé displeje, které mohou zobrazovat různé informace, jako například aktuální teplotu procesoru.

NZXT Kraken s displejem pomocí kterého můžete monitorovat aktuální teplotu procesoru.

Porovnání: Vzduchové vs. vodní chladiče

Po seznámení s oběma typy chladičů je načase se podívat na jejich hlavní výhody a nevýhody.

Vzduchové chladiče

Vodní chladiče

Z uvedených výhod a nevýhod tedy můžeme sestavit seznam obecných doporučení:

• Vzduchové chladiče dokáží pokrýt potřeby většiny procesorů na trhu. Platí to zvláště u procesorů AMD, které obecně mají nižší TDP než jejich ekvivalenty od Intelu.
• To platí i pro hráče. Většina procesorů totiž při hraní nevyužívá výkonu všech jader a nedochází tedy ke generování tak vysokého tepla.
• Vodní chladiče jsou vhodné tedy hlavně pro high-end procesory jako Ryzen 9 v případě AMD. U procesorů Intel, které z důvodu architektury využívají většího počtu jader, dochází ke generování většího množství tepla a jejich TDP je tedy vyšší. Série 7 a 9 jsou tedy dobrými kandidáty pro vodní chlazení. Zvlášť u série 9 jej doporučujeme využít.
• Vodní chlazení taktéž ocení ti, kteří vyžadují nižší hlučnost systému.
• Pokud počítáte s tím, že svůj počítač budete často přesouvat z místa na místo, je vodní chlazení lepší volbou, neboť těžké vzduchové bloky umístěné na procesoru mohou při manipulaci poškodit základní desku.

Jestliže u vás hraje roli i estetika, je šance, že vodní chlazení bude v systému vypadat lépe.

Kompatibilita chladičů

Ventilátory

Ať se rozhodnete pro použití vzduchového či vodního chladiče, u obou najdete ventilátory. Mají několik klíčových vlastností, na které je dobré přihlédnout při výběru.

Ložiska

Prvním z nich jsou vnitřní ložiska, díky kterým se ventilátor otáčí. Druh ložisek použitých ve ventilátorech určuje hned dvě důležité vlastnosti – hlučnost a spolehlivost ventilátoru. Mezi nejrozšířenější ložiska patří:

• Ball Bearing – klasická kuličková ložiska pracují na principu kovových kuliček umístěných mezi dvěma povrchy, po kterých se následně pohybují. Jedná se o velmi levnou a spolehlivou variantu. Relativně dobrá vydrž a hlučnost. Jejich využití ale v dnešní době klesá kvůli alternativám nabízejícím lepší vlastnosti.
• Rifle bearing – typ kluzných ložisek. Jedná se o hřídel vyrobenou z materiálu s nízkým třením umístěnou do ložiska, ve kterém se otáčí. Na hřídeli je pak drážka (z toho název rifle), která distribuuje mazivo po délce ložiska a dále tak snižuje tření. Nabízí delší výdrž a nižší dlouhodobé opotřebení.
• Fluid Dynamic Bearing a Hydro-Dynamic Bearing – konstruovány tak, že při otáčení ložiska dochází vlivem tlaku k vytvoření tenké vrstvy kapaliny, díky které nedochází ke kontaktu hřídele s tělem ložiska. Výhodou je nízké opotřebení a tichý provoz. Jsou však složitější na výrobu, a tedy i dražší.

Existují i další druhy ložisek, výše uvedené jsou však nejčastěji používané v praxi.

Velikost

Jak již z článků vyplývá, nejpoužívanějšími velikostmi jsou 120 a 140 mm. U vodních jsou to tyto dvě velikosti exkluzivně, u vzduchových lze najít i jiné velikosti. Nejčastěji je to 92 mm, kterou najdete zvláště u kompaktních chladičů. Výjimečně lze najít i jiné velikosti.

Kompaktní chladič Noctua s 92mm ventilátorem.

Konstrukce

Dalším bodem je samotná konstrukce ventilátoru. Kategorizace je však téměř nemožná, jelikož každý výrobce ventilátorů využívá svůj vlastní design, ať už jde o počet lopatek ventilátoru, jejich tvar či použitý materiál. Všechny tyto prvky mají vliv na vlastnosti ventilátorů a dochází k prioritizaci různých vlastností jako hlučnost či průtok vzduchu.

Estetika a RGB

U ventilátorů jde nakonec i o vzhled. Pokud preferujete varianty bez RGB, na trhu najdete plno modelů, které splní vaše požadavky. Na výběr však budete mít i v případě, že budete chtít přidat trochu atraktivních barev.

Levnější modely RGB dokáží typicky zobrazit jenom jednu barvu či mají přednastavený určitý počet módů. Dražší ARGB pak nabízí plnou možnost přizpůsobení, včetně synchronizace s ostatními RGB prvky vašeho počítače jako jsou grafické karty či různé LED pásky.  

U RGB je však potřeba dávat pozor na kompatibilitu. Různí výrobci používají vlastní software pro nastavení RGB a je možné, že některé značky spolu nebudou 100 % fungovat. V takovém případě je třeba použít software třetích stran, které dokáží problémy s kompatibilitou přemostit.

Napájení chladičů a ventilátorů

Ventilátory a pumpy chladičů se musí samozřejmě napájet. K tomu slouží dedikované konektory na základní desce.

Na desce lze standardně najít následující konektory související s chladiči:

• CPU_FAN – Konektor sloužící k připojení ventilátorů, a to jak vzduchových, tak i vodních chladičů. Právě tento konektor řídí rychlost ventilátorů pro regulaci chlazení. Často lze na desce najít taktéž sekundární konektor označený jako CPU_FAN2 či CPU_OPT.
• 3pin a 4pin konektory – slouží pro ventilátory ve skříních. Označují se různě, nejčastěji jako SYS_FAN či CHA_FAN. 3pin nastavuje rychlost otáčení pomocí napětí, 4pin pomocí PWM (pulzně šířkové modulace) a nabízí tak preciznější ovládání. Přednost v dnešní době mají hlavně 4pin konektory, při nákupu ventilátorů tedy zohledněte výbavu vybrané základní desky.  3pin ventilátor lze zapojit do 4pin konektoru a naopak, často však dojde ke ztrátě možnosti regulovat rychlost a ventilátor pojede vždy na 100 %.

Hlavní konektor pro ventilátor chladiče CPU uprostřed, sekundární konektor vlevo od něj. Napravo se pak nachází 4pin konektor pro připojení ventilátoru skříně.

• AIO_Pump – na deskách lze často najít i dedikovaný konektor pro připojení pumpy vodního chlazení. Pokud se na desce nenachází, dá se připojit i do CPU_FAN či SYS_FAN konektoru.

Jedná se o obecná pravidla a například některé vodní chladiče vyžadují zapojení do interního USB konektoru pro správnou funkčnost. Vždy postupujte dle manuálu k danému výrobku.

Samostatným tématem je pak RGB. Kromě zapojení ventilátorů do konektorů pro napájení a regulaci otáček je potřeba ventilátory s RGB prvky připojit do dedikovaných konektorů pro ovládání RGB. Na první pohled to však může být trochu matoucí, protože RGB konektory taktéž používají konfiguraci 3pin a 4pin a musíte si tedy dávat pozor, jaký typ RGB daný ventilátor podporuje.

• 4pin RGB konektor – starší konektor s napětím 12 V. Nevýhodou je, že nelze spravovat jednotlivé LED a nastavit tak lze v daný moment vždy jen jednu barvu. V dnešní době se od něj ustupuje ve prospěch 3pin ARGB konektoru.
• 3pin ARGB konektor – písmeno A znamená adresovatelný. Jedná se o 5V konektor, u něhož lze nastavit jednotlivé LED. Výsledkem tak mohou být složité světelné vzory dle vašeho vkusu.

RGB konektory však nejsou zcela standardem a levnější základní desky je vůbec nemusí obsahovat. Problém může však i nastat u desek, které ARGB konektory mají. Do skříní lze totiž umístit mnoho ventilátorů a počet ARGB konektorů na desce často nemusí stačit pro jejich pokrytí. Lze však využít řídících jednotek, které rozšiřují počet dostupných konektorů.

Řídící jednotka od ASUS, do které lze připojit až 6 ventilátorů s RGB naráz.

Výrobci chladičů

Na trhu se aktuálně profiluje velké množství výrobců, kteří nabízejí své produkty. Mezi nejzajímavější patří:

• DeepCool je značka opravdu pro každého. Nabízí vzduchové chladiče pro běžná domácí low-end PC až po vodní chlazení, které obstará potřeby těch nejvýkonnějších procesorů. Je to taktéž první značka, co uvedla na běžný trh vzduchové chladiče s vapor chamber.
• Be quiet! je výrobce známý díky svým ventilátorům, specializovaným na tichý provoz.
• Mezi další zajímavé značky pak patří Cooler Master či Arctic Cooling.

Teplovodivé pasty

Poslední důležitou věcí, kterou je potřeba zmínit jsou teplovodivé pasty. Teplovodivé povrchy jak na procesoru, tak i na samotných chladičů, jsou vyrobené z kovů. Při prvním pohledu se může zdát, že jsou tyto povrchy naprosto hladké, avšak v mikroskopickém měřítku jsou plné trhlin. Právě v těchto trhlinách vznikají vzduchové bubliny, které fungují jako izolace. Proto je potřeba přidat mezi ně rozhraní, které tyto mikroskopické trhliny přehradí a teplo tak bude moci putovat z procesoru dále do do chladiče.

K tomu slouží teplovodivé pasty. V dnešní době je standardní, že chladiče přicházejí s teplovodivou pastou již v balení v podobě tubičky, s jejíž pomocí musíte nanést pastu na procesor. Alternativou je situace, kdy je pasta již předem nanesená přímo na povrchu chladiče a stačí pouze nasadit chladič na procesor. Některé značky se přímo specializují na výrobu teplovodivých past. Nemusíte se tedy spoléhat na pastu dodávanou od výrobce, ale zvolit jinou dle svého uvážení.

Teplovodivá pasta od Arctic Cooling. Umožňuje snadnou aplikaci pasty na procesor.

Teplovodivá pasta se v průběhu let vysouší a doporučuje se ji pravidelně měnit. Běžně udávaná doba na výměnu je zhruba každých 3 až 5 let. Teplovodivou pastu byste měli také vyměnit, pokud jste chladič odmontovali a došlo tak k narušení spojení mezi ním a procesorem.

***

Pro jaké řešení chlazení se rozhodnete? Budou to vzduchové chladiče, které pokryjí vaše základní potřeby nebo si vyberete vodní chlazení pro lepší chladicí a akustické výsledky? Chladiče a příslušenství k nim jako ventilátory či teplovodivé pasty najdete na našich stránkách DATART.CZ

FAQ - na co se ptáte nejčastěji?

Související články:

Jak vybrat počítačovou skříň?

Jak vybrat počítačový zdroj?

Jak vybrat grafickou kartu?

Jak vybrat procesor?

Jak vybrat základní desku?