Reklama

Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Ne, tentokrát si z vás neděláme dobrý den. Vědci ze Sandia National Laboratories v Kalifornii (což zní, jako by se jednalo o státní instituci, nicméně stoprocentním vlastníkem Sandia Corporation je Lockheed Martin) zkoumali limity dnešních chladičů používaných ve výpočetní technice a dospěli k závěru, že přenos tepla znatelně zhoršuje vrstva „mrtvého vzduchu“, který se drží na povrchu žebrování chladiče. Tento mrtvý vzduch je potřeba rozhýbat silným větrákem, což je energeticky náročné.

Reklama

Jeff Koplow a jeho tým na to šli jinak: točit budou celou pasivní částí (tedy ne úplně celou, část doléhající na zdroj tepla samozřejmě bude statická). V současné době mají podanou patentovou přihlášku a hledají výrobce, který si technologii licencuje.

Rotující žebrování chladiče je umístěno tak, že od základny jej dělí jenom tenká vrstva vzduchu, která přenosu tepla příliš nebrání. Vzduch, který se ohřívá mezi žebry, je hnán ven z chladiče odstředivým efektem. A nejen vzduch: Sandia tvrdí, že její chladič se nezanese prachem, který je metlou účinnosti konvenčních řešení. Přestože namísto lehkých plastových lopatek se otáčí těžký kovový díl, Sandia tvrdí, že její chladič je energeticky účinnější.

Výzkumníci předpokládají, že jejich „Air Bearing Heat Exchanger“ se uplatní především v datových centrech (jak si račte všimnout, má poměrně nízký profil), potenciál vidí ale i ve výkonných počítačových sestavách a noteboocích. Přestože pro fungování odstředivého efektu je nutné, aby chladič rotoval rychlostí několik tisíc ot./min, díky aerodynamickému designu žeber je prý vynález oproti klasickým chladičům tišší. Jeho výroba přitom nemá být závratně drahá.

Teoreticky by ale technologie mohla nalézt využití i jinde, například v klimatizačních jednotkách. Pokud bude nápad fungovat i u větších chladičů, má prý technologie potenciál snížit spotřebu elektrické energie v celých Spojených státech až o sedm procent.

Zdroj: Sandia National Laboratories

Komentáře

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

No mít v PC něco o velikosti NH-D14, co by se ještě točilo, to by teprve byla podívaná.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

A navic by vazne nebyla slyset. Pokud dokazou zajistit spolehlivost (k tomu je hosi od data center a HPC ssytemu dokopou, o to se nemusime bat) tak jsem ochotnej si i priplatit.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

"Rotující žebrování chladiče je umístěno tak, že od základny jej dělí jenom tenká vrstva vzduchu, která přenosu tepla příliš nebrání."
Jo jo jo jo jo :-D
Podle mě další techno-optimistickej blábol. Si zkuste nechat "Jenom Tenkou Vrstvu Vzduchu ®" mezi chladičem a třeba procesorem .-)
Já vim, to nás pan Fiala jenom zkouší, jestli u těch novinek nechrápem.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

proto to je taky mezi základnou a chladičem a ne mezi procesorem a chladičem ;)

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

A neni to jedno, kde ta mezera je ? .-) Pár mm vejš, nebo níž ...
Jak píšou níže, kdyby tam nebyl vzduch, ale něco víc tepelně vodivýho, tak by to i teoreticky mohle fungovat.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

je to velice důležité, zda se teplo udržuje na heatspreaderu procesoru nebo je rozvedeno dál na chladič, jakkoliv velký (kterému je pak uzpůsoben průtok vzduchu, pokud je třeba).

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Tak jasný, že na vzdálenosti záleží, čim blíž zdroji tepla, tim líp. Ale v tomhle kontextu bych to považoval za nepodstatnej detail.
BTW věnovat se více tomuhle vynálezu už asi netřeba.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Pokud tenká vrstva vzduchu přenosu tepla nebrání, nechápu, proč používáme teplovodivé pasty s x-krát větší tepelnou vodivostí než vzduch. Takže pánové, otevřít skříně, popadnout šroubováky, hadry, technický benzín a dostat pryč to svinstvo! 8-D
Taky by mě zajímalo, jak chtějí velkosériově vyrábět díl přesně vyvážený tak, aby rotoval naprosto precizně a neplnil sříň šponami. Přeci jen - tisícina palce je malinkatá mezera...

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

No, tenká vrstva mezi CPU a základnou chladiče přenosu tepla brání, ale pokud je tahle vrstva vzduchu v pohybu, tak je přenos tepla mnohem vyšší...je to jako když se pasiv ofukuje nebo neofukuje větrák.
Ovšem dodržet tak přesnou vzduchovou mezeru po dobu provozu? A co prach? Zlaté řešení vodníkem ;-)

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

na spolehlivost a vyvazenost jsem taky zvedavy ... precejenom, uz jen takovy detail, kdyz se bude tocit vertikalne, tak bude gravitace holt delat svoje ...

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Tak už na mnoha diskusích a kdysi dávno se řešilo, proč místo větráku netočit chladičem a nepamtuju jediného člověka, co by nenamítl, že průšvih bude přesně ten převod tepla od zdroje do chladiče. Pokud by ta vrstva vzduchu byla tak tenká, že by "nevadila", můžeme rovnou zapomenout na domácí instalaci takového chladiče. A při instalaci do klasických PC na desku v poloze vertikální tuplem.

Jediné, co by snad fungovat mohlo, je základna s "olejovou" lázní a v ní třeba rotující "běžná" základna s heatpipe a ty pak vyvedené do toho rotujícího chladiče. To už by utěsnit šlo. Otázkou ale zase je efektivita odvodu tepla z CPU. Leč asi by to bylo lepší, než to jejich řešení, ale ... Je to použitelné? Jedno jak druhé. Není.

Pro servery umístěné v bezprašném prostředí není problém běžné provedení chladičů a to díky přímému dotyku chladiče s CPU bude mít lepší odvod ztrátového tepla. Řešení to je navíc levnější.

Pro domácí PC není občasné vyluxování prachu problém a hlavně konvenční řešení umožňuje vlastní instalaci.

A instalovat to do PC nikdo před jeho přepravou nebude. Už vidím, jako po převozu PPL/DPD/ ... bude ta mezera mezi CPU a základnou chladiče pořád mikroskopická.

Prostě, vymyslet to zvládne malé dítě, ale jak to udělat funkčně, to už asi nikdo a rozhodně ne borci, co to řeší vzduchovou mezerou.

A základna s "olejovou" bází by asi nebyla levnější než jít rovnou do vodního chlazení.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

vidim ze jsi ve fyzice vic hodin prospal nez ses naucil ;-) treni kapalin ti nic nerika? s tim olejem by se to jen tezko tocilo 1000rpm (uzavrene). to, s tou mezerou, je dobry napad. pouze skeptici, co o prenosu tepla nic nevi,tu placaji nesmysle. navic je tam pohyb ktery zvysuje ucinnost. uz jen to ze maji prototyp, by ti melo neco rici. a pro montaz postaci nejaka klec aby nedoslo k poskozeni. mimo to, pc neni lego pro domaci kutily. Na druhou stranu udrzet tu mezeru mezerou bude opravdu konstrukcni orisek a jeste co bych vytknul, je ten prach. Abych to shrnul, tohle reseni je prilis sofistikovane nez spolehlive.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Bál bych se, že se prachem zanese ta mezera a bude vymalováno.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Myslím, že se rádi necháme poučit o přenosu tepla vzduchem nebo hliníkem, případně mědí.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

no neni to tak slozite, pridej plochu a sirku(ta mezera) vzduchu, jeste nezapomen na pohyb vzduchu v mezeře s vymenou tepla a poucis se sam ;-) Je treba si uvedomit ze nezijeme ve vakuu, ze kazda latka ma nejakou tepelnou kapacitu a tep.vodivost, ze zalezi na mnozstvi latky - cili jakou vzdalenost latkou musi teplo prekonant z A do B, ze v plynnych latkach se castice muzou volne pohybovat a nakonec ze energie nezanika pouze premenuje!

Ale ty jsi asi pragmatik, tak ti to vysvetlim jinak. protoze nikde v clanku nevidim prumer chladice, rekneme ze ma 100mm(10cm). mezera ma 0.001mm (pokud je to v mm) plocha(v mezere)staticke nebo rotujici casti bude 7853mm² a plocha "prstence" mezery je jen 0,314 tudy se toho tepla ven moc nedostane a proto velka cast tepla prejde na rotujici cast.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Na diagramu je mezera 0,001 palce.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

tak 25,4krat vetsi. cili cca 8mm² proti 7853mm² ale je to jenom pro predstavu :-)

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Takže ve zkratce. Přenos tepla přez vrstvu vzduchu je stejný jako přes hliník. I kdyby to tak bylo, tak výrobní náklady budou dost velké. Vyrobit takový kus rotujícího kovu aby byl perfektně vyvážený nebude sranda. Plus kvalitní ložiska atd.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Tak to vezmu postupně:
Ne, nespal jsem.
Pokud se bude točit kovový chladič, tak rozhodně ne 1000rpm (chtěl bych vidět to ložisko a přesnost uložení po roce provozu při váze tohoto chladiče). Zapomínáš, že ten chladič je sám o sobě větrákem a pro odvod tepla nepotřebuje tolik otáček, ale odhadem tak 10x méně ... vzduch není tlačen proti žebrům pasivu!!
Vzduchová mezera se používá vždy jako izolant a vzduch z principu není vhodný ne přenos tepla. Jak už bylo řečeno, ta pasta tam není jen tak.
Aha, takže klec ... dražší chladič, sporná účinnost, klec, ... není snazší skříň PC obalit vhodným materiálem a zabránit tak prachu se dostat k chladiči?
PC je lego, jinak by nikdy nezískalo takovou popularitu.

Stačí ti tato odpobvěď, nebo ti ještě musím ukázat maturitní vysvědčení?

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

bohuzel neumim si moc dobre predstavit tvoje reseni s olejem tak k tomu nemam co napsat. s tim prachem si nerozumime. myslel jsem to tak, ze neverim tomu, ze se nezanese prachem at uz mezera nebo zebra. staticka el., vznikla trenim, prach doslova prilepi ale muzou to mit vyresene treba ukostrenim nebo treba pravidelnou zmenou polarity na rotoru, nevim proste se pak jednoduse prach odlepi nez staci zvlhnout.
odpovedet muzes jak chces, nevyzaduji ji po tobe.
a maturitni vysvedceni mam take ;-) 4.vybrany predmet fyzika.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Já tu fyziku měl povinně :-) Hele, utěsnit to jde, je to otázka použitých materiálů a technického řešení, v tom by problém nebyl. A otáčky mohou být podstatně nižší, tedy ani zde by problém nebyl, ale primárně prostě bude průšvih při zajištění co nejtenčí vzduchové mezery. Něco jiného jsou laboratorní podmínky, kde rozvaděč na CPU bude nahrzaen pevně uloženým zdrojem tepla a nad tím bude stejně pevně uchycena základna tohoto "větráku" a něco jiného pak uchycení téhož na celkem pružné základovce. Aby nedošlo ke tření, bude ta mezera muset být větší a určitě to nepůjde řešit levným palstovým lůžkem pro chladič. Tedy do praxe bych toto řešení neviděl vhodné, stejně jako uložení v olejové lázni (nebo tekutém kovu) a rotaci. Vždy bude lepší vodní chlazení, kde u CPU nemáš pohyblivé součástky (nehrozí tolik problém s utěsněním) a chlazení jako takové je většinou mimo PC a když to rupne, nezničíš si hnedpočítač jako takový.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Vzduch není tlačen proti žebrům ? A jak to tedy ta žebra ochlazuje ? Je jedno jestli se hýbe vzduch nebo žebro, ale jeden z nich se při aktivním chlazení hýbat musí. A pro dosažení stejného účinku musí být i stejný průtok a tedy i stejná rychlost vzájemného pohybu. Při stejné konstrukci žeber. Pořád mi vychází výhodnější kvalitní chladič s heatpipes. Sám mám na C2D Sonictower od Thermaltake a max spokojenost.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Není ve smyslu klasického provedení chladičů. Tam máš hustě naskládaná žebra a z principu vzduch co ženeš od větráku naráží na hranu žeber (plocha jejich součtu není malá, dle chladiče to může být kolem 1/4 je čelní plochy) a zároveň ho chceš protlačit mezi žebra a vznikají turbulence. Nejideálnější je řešení, kdy je větrák za chladičem a dál od něj. Čím blíž bude, tím se účinnost proudění bude blížit tomu co zvládne osazen před chladičem.

Já svého času třeba zcela obalil Zalmana (tuším 9700) a tu "rouru" co vznikla natáhl až k jednou ze zadních 120mm větráků. Tedy veškerý vzduch se nasával skrz chladič CPU a díky velké vzdálenosti od žeber měl ten větrák mnohem lepší účinnost (nevznikají tolik turbulence). pro dosažení stejné teploty CPU jsem mohl hodně snížit otáčky, než když jsem na zkoušku ten větrák osadil těsně před i za chladič.

To co je ukázano u tohoto řešení nemá klasická žebra a bude to rozhodně běhat na nižších otáčkách. Vzduch tedy bude spíše "vtahován" mezi "lopatky" chladiče a ne proti nim tlačen. Ale jinak je to fuk, tohle prostě smysluplné není.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Takže jestli tomu rozumím, tak při stojícím žebroví a pohyblivém vzduchu vzniká vrstva "mrtvého vzduchu. Když stojí vzduch a hýbe se chladič, tak nevzniká. Člověk se celý život učí.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

nebo muzeme pripevnit case na motor a otacet celou case..nevidim ani jeden duvod,proc by tohle melo byt ucinejsi,nez normalni vetrak namireny proti statickym zebrum...imho prutok vzduchu bude vetsi a nemusi se resit ten prenos tepla..

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Tos pochopil spatne. Ten "mrtvej vzduch" tam je u obou, akorat se nam snazi vysvetlit, ze je lepsi ho "rozfoukat" tocicim pasivem, nez ventilatorem :-D

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Ach tak :o)

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

No nejak tomuto ich rieseniu neverim, a uz vobec nie, ze nahradi klasicke ventilatory so statickym chladicom. Ok celkom je logicke, ze tkz. miesta s "mrtvym vzduchom" by sa lepsie odvadzali pohybom chladica namiesto prudenia vzduchu, ktory nemusi v kazdom rebre dostatocne prudit. Ale zda sa mi, ze tymto riesenim by si privolali ovela viac problemov. Tak v prvom rade uz spominana tenka vzduchova vrstva. Ako bude mozne pri dlhodobej prevadzke zachovat nemennu hrubku tejto vrstvy? To si naozaj vyzaduje predciznu geometriu chladica. Okrem toho by sa podla mna vyskytoval aj po case problem s prenosom vibracii na celu zostavu co by opat mohlo narusit celu konstrukciu chladica. Nehovoriac o tom, ze vdaka vacssej hmotnosti rotacneho telesa ako v pripade lahkych klasickych ventilatorov by sa loziska ovela rychlejsie optrebovavali. Podla mna ten kto bude chciet naozaj efektivnejsie riesenie siahne vzdy po vodnikovi.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Ono je to relativní, zda se hýbe vzduchem nebo chladičem. Což tak umístit rotující chladič do průvanu ?

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Myslíš umístit chladič do rotujícího průvanu... :-)

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Myslel jsem něco jako tento rotující chladič vystrčit za jízdy z okénka auta, vlaku, letadla :o)

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Možná tu teď ze sebe udělám hňupa, ale co teplota vznikající třením vzduchu? Teď se zahřívá třením plastový větrák, to nikoho netrápí, ale potom se bude zahřívat ten pasiv, ne? A to je další teplo co přibude.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Zkus se zahřát třením o vzduch a pak nám řekni :)

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Při obvodových rychlostech co jsou u větráků zanedbatelné. Až bude mít větráček obvodovou rychlost zvící rychlost padajícího meteoritu (x km/s) tak se to bude teprv řešit. Schválně si spočítej kolik ot/min by musel větráček mít, malá čísla to nebudou, takové o řád dva přetuněné turbodmychadlo by to muselo být.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Přesně, pokud tady všichni myslíme aerodynamický ohřev tak při rychlosti 45m/s je povrch teplejší pouze o 1°C

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Nejsem si jistý jestli to chápu dobře, ale pokud ano, tak to zase asi nepochopili někteří diskutující :-) Rotační část nebude rotovat přímo nad prvkem, který je potřeba ochladit (např. procesor). Předpokládám, že by tento výrobek měl svoji vlastní pevnou část, která se klasicky přitlačí na chlazený prvek (např. přes pastu na heatspreader procesoru) a až nad touto částí bude rotovat druhá část.
Tzn. celý chladič bude asi komplet (pevná i rotující část) a běžný uživatel jej nebude moci rozdělat. Nasazovat se třeba bude moct podobně jako klasický chladič.

Jak technologicky vyřeší dlouhodobou udržitelnost mezery 0.001 už je pouze věcí návrhu a technologického postupu při výrobě chladiče ale ne věcí instalace na procesor.
Vemte si např. pevné disky kdy hlavičky jsou mikroskopické vzdálenosti od rotujících ploten a jsou na poměrně dlouhém ramenu. Je to sice trošku jiný problém, ale také není triviální a techologicky to jde ;-).

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

No jo vifikundace za litr (když to bude mechanicky náročné jak HDD)... to už si raději koupím klasiku která bude lepší protože má několikanásobně větší směnnou plochu než tadyten svinutec.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

To s diskem byl jen příklad technologické složitosti, která je dnes řešitelná. Nic víc. Jak vyřeší tento konkrétní problém je na nich. Nyní předjímat jak to bude drahé nebo jestli to je/není "vifikundace" je trošku předčasné. Až (jestli vůbec) to bude, tak se pozná v praxi.

BTW mě osobně je úplně putna jakou co má směnnou plochu. Důležité jsou přece přímé parametry (odvod tepla, hluk atp.). Jestli někdo vymyslí lépe fungující princip chlazení s malou směnnou plochou, tak proč ne.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Na to jak je to nízké a jak je malá plocha to bude muset mít velké točky aby to vůbec nějaké větší teplo odvedlo, připomíná mi to chladiče "turbínky" (s větrákem uprostřed) které byly v módě tak zhruba před pěti lety, akorát tady je to naruby. Turbínky nějak úžasně účinné nebyly.
Připomíná mi to "ochcávání" fyziky malýma reproduktory kdy se výrobci snaží aby hrály i co nejnižší frekvence ale fyzika se jen tak obejít nedá, musí se používat těžké membrány a silné pohony z neodymu aby se záměr alespoň částečně zdařil. Výsledkem je kompromis za hodně peněz který "dobře vypadá" (úzké designové sloupky k domácímu kinu).

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

V pevném disku jsou hlavičky na vrstvě vzduchu. Zkus provozovat pevný disk ve vakuu :o)

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Ano presne tak. Hlavicky pluji na vrstve vzduchu. Ale prece o to vubec nejde. Opakuji dal jsem to jako priklad technologicke slozitosti, ktera je vyresena. Je to jako s tim slavnym vejcem a stavenim na spicku. Aneb nerikejte ze to nejde nebo se najde blbec ktery nevi ze to nejde a udela to :-) .

BTW proc bych mel provozovat disk ve vakuu :-O ??

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Řešíte na akademické úrovni baladu o hovně. Tohle mají zmáklé pouze v laboratorních podmínkách a hledají výrobce. Tudíž není vůbec ověřená možnost sériové výroby, dlouhodobá životnost a fukčnost v různých pracovních podmínkách.
Je zbytečné vést učené disputace o teoretické fyzice. Každý strojař vám potvrdí, že tohle není jen tak vyrobit. Přesnost výroby, kvalita materiálu, mašiny, na kterých by se to dělalo atd. A hned v návaznosti na to ekonom by vám spočítal, jaké by byly výrobní náklady k poměru za cenu ušetřené elektřiny a také návratnost investice.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Na jedno upnutí na CNC mašině naprosto bez problémů, ale to už je přesné obrábění a to něco stojí, není to jako když z lisu vypadne plastová vrtule, číňan tam vlepí prstencový magnet zaklapne osicku a nacvakne na plošňák s tolerancí plus mínus autobus.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Asi tak.

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

inak podla obrazku toho chladica by sa mozno rovnaky efekt dosiahol tym, ze do stredu rotujucej bezrebrovej casti by sa vlozil nejaky radialny ventilator s vyvinutim dostatocneho aerodynamickeho tlaku a cele by sa to uzavrelo z hora nejakym krytom z plechu, aby sa vzduch nasaval zo stredu, rovnomerne pretekal rebrami a vychadzal do stran po obvode. Tym by odpadlo nejake hlupe riesenioe so vzduchovou vrstvou!

Re: Budoucnost chlazení: rotující kov namísto větráku

Edit: blbosť som napísal, nie je tam naznačený smer rotácie...