Guida definitiva alla dissipazione

0. Partiamo dal principio

Perché raffreddare? Ogni componente del PC, durante il suo funzionamento, scalda. A maggiore performance corrisponde un maggiore consumo di energia e un conseguente maggiore riscaldamento. Per un corretto funzionamento, ogni componente deve essere mantenuto ad una temperatura sufficientemente bassa. Ecco quindi che nasce l’esigenza di un impianto di raffreddamento efficiente.

1. Performance o silenzio?

Una delle principali decisioni che riguardano la scelta dell’impianto di raffreddamento riguarda il bilanciamento tra prestazioni e silenziosità. Come vedremo tra poco, esistono soluzioni più o meno rumorose e, inevitabilmente, a una maggiore capacità di raffreddare corrisponde un maggior numero di ventole (e conseguente rumore).

2. Tipologie di impianto

Possiamo effettuare una prima macro distinzione tra impianti ad aria e a liquido. Quelli a liquido possono essere a loro volta suddivisi in all in one (più economici e pratici) e custom loop (più costosi, laboriosi e prestanti).

In generale, il funzionamento che sta alla base degli impianti per il raffreddamento è lo stesso: il componente da raffreddare va messo a contatto con il backplate del dissipatore, frapponendo una “pasta termica”, che ha un’alta conduttività termica. Il calore passa così dal componente al dissipatore, che, in base alla tecnologia, provvederà a tenerlo il più possibile ad un’adeguata temperatura.

2.1 Impianti ad aria

In questo caso il raffreddamento vero e proprio è svolto da un corpo lamellare, raffreddato generalmente da una o due ventole. L’aria è spinta tra le lamelle e le raffredda. Esse sono connesse al plate, che è a contatto con il componente.

A dimensioni maggiori del corpo lamellare corrisponde generalmente una maggiore capacità di dissipazione del componente a cui sono connessi. Più heatpipes e più torri = prestazioni migliori.

Un altro fattore da tenere presente sono le ventole: non tutte sono uguali e ci sono ventole più adatte per determinati scopi. Questo argomento è approfondito nella guida alle ventole.

Un punto a favore della dissipazione ad aria è la poca manutenzione di cui hanno bisogno: basta assicurarsi che non si accumuli polvere tra le lamelle e un cambio periodico della pasta termica, che col tempo perde conduttività. Con questo tipo di dissipazione si possono ottenere buone prestazioni a un prezzo contenuto.

L’aspetto negativo è che si limitano ad un solo componente e che, essendo il corpo lamellare di dimensioni limitate, non sono in grado di dissipare quanto un impianto a liquido di dimensioni adeguate. A proposito di dimensioni: gli impianti ad aria possono generalmente essere di dimensione grande o media. Nel caso in cui si opta per un dissipatore grande, è necessario verificare l’ingombro effettivo, per non incorrere in spiacevoli inconvenienti (es. il radiatore tocca le ram/gli heatsinks dei VRM della scheda madre).

Rischi di rottura: ventole

Ecco un esempio di dissipazione ad aria dual tower:

2.2 All in One (AIO)

L’All in One rappresenta la soluzione più economica e pratica del raffreddamento a liquido. Contrariamente a quel che si può pensare, anche nel raffreddamento a liquido sono coinvolte aria e ventole.

Anche in questo caso si ha contatto diretto tra il componente da raffreddare (CPU) e dissipazione. Si ha contatto tra la CPU e il cosiddetto waterblock, che è un blocco costituito da un backplate metallico altamente conduttivo (generalmente rame o nickel) collegato ad una camera in cui scorre il liquido dell’impianto. In questo waterblock è anche presente una pompa che imprime movimento al liquido.

Il waterblock è collegato ad un radiatore attraverso dei tubi flessibili, generalmente rivestiti.

Il liquido, che si è riscaldato col calore prelevato dal componente, passa nel radiatore e viene raffreddato dall’aria fresca spinta nelle lamelle dalle ventole. Terminato il giro nel radiatore, il liquido, raffreddato, torna nel waterblock. Il giro ricomincia e procede ad oltranza.

Fattori che determinano le prestazioni di un All in One sono:

• dimensioni del radiatore: a maggior superficie radiante corrisponde una maggior capacità di mantenere il liquido più fresco. Un aio con radiatore da 360mm è molto meglio di uno da 120mm.
• prestazioni delle ventole: maggiore è il quantitativo di aria fresca immesso (misurato generalmente in piedi cubici, CFM) e, soprattutto, maggiore è la pressione statica esercitata dalle ventole (cioè la forza per unità di superficie, misurata in mm di acqua) maggiore sarà la dissipazione. Per maggiori informazioni leggi la guida alle ventole.
• caratteristiche della pompa: per un All in One è buona norma lasciarla sempre al massimo numero di giri possibile. Se il liquido scorre ad una velocità sufficientemente alta, aumenta la capacità di dissipazione dell’impianto poiché a giri della pompa più alti corrisponde una temperatura del liquido mediamente più alta. Tuttavia, passando più velocemente sul waterblock, la temperatura dei componenti è mantenuta più fresca.

È molto importante tenere anche sotto controllo la rumorosità della pompa: essa infatti può essere piuttosto rumorosa e, di conseguenza, fastidiosa. Questo è il problema principale dell’ML360R RGB che, a fronte di buone prestazioni, è discretamente rumoroso. (Inoltre sembra abbia problemi di ossidazione con il tempo, per questo motivo non ne consigliamo l’acquisto)

Un pregio degli All in One è la ottima capacità di dissipazione degli esemplari con radiatori da 280-360mm, che sono in grado di tenere testa anche a processori overclockati e con TDP molto alti. Per le applicazioni più impegnative può rivelarsi tuttavia necessario l’impiego di un custom loop.

Parlando di processori a frequenze stock (vedi AMD) qualsiasi radiatore andrebbe bene per tenere temperature accettabili, anche sotto sforzo intenso. Ovviamente è opportuno scegliere un modello adeguato (ad es. un rad da 120mm non è in grado di tenere testa al TDP di un i9).

Un altro pregio è che non necessitano di manutenzione: essendo “sigillati”, non è possibile e consigliato effettuare alcun tipo di intervento su di essi.

Per quanto riguarda i rischi collegati all’impiego di un AiO è necessario tenere presente il rischio di perdite del liquido, che tuttavia è stato ridotto notevolmente negli ultimi anni con l’impiego di tecnologie anti-leak (fuoriuscita indesiderata di liquido refrigerante, che può colare sui componenti sottostanti). Tali perdite sono più frequenti in corrispondenza delle giunture tra tubi e radiatore e tra waterblock e tubi.

Rischi di rottura: ventole, leak, pompa

2.3 Custom Loop

Il custom loop è il “signore” degli impianti di raffreddamento: essendo personalizzato, è possibile farlo a proprio piacimento e scegliendo i componenti migliori per lo scopo che si vuole ottenere. In particolare, è possibile raffreddare qualsiasi componente (scheda madre, RAM, SSD, GPU, CPU) con questo tipo di impianto e le possibilità sono pressoché infinite. Progettare un loop prestante è una vera e propria impresa: anche l’elemento che può sembrare più banale, come ad esempio i raccordi tra i tubi, va scelto con cura e ne esistono svariate tipologie. È un po’ come assemblare un pc.

Data la complessità dei custom loop, le informazioni contenute in questa guida si limiteranno alle basi più elementari.

I componenti principali di un custom loop sono:

• radiatori, che in questo caso possono essere lunghi fino a 560 mm e si hanno anche spessori fino a 60mm
• tubi, che possono essere rigidi o flessibili
• liquido, che di norma è trasparente e può essere colorato con additivi
• pompa e riserva, in cui è contenuto il liquido
• waterblock, che vanno posizionati a ridosso del dispositivo da dissipare (cpu, GPU, ecc)
• fittings, che uniscono i vari elementi costituenti il loop
• ventole, che consentono il raffreddamento del liquido mentre circola nei radiatori

Questi “mattoncini Lego” possono essere uniti a piacimento. I radiatori, ovviamente, vanno scelti in base a ciò che il proprio case supporta. È fondamentale avere una superficie radiante adeguata per il raffreddamento dei componenti, altrimenti diventa una spesa (inutile) molto onerosa.

A differenza degli AiO, il custom loop richiede una costante manutenzione (svuotamento/pulizia/riempimento) e una buona manualità, soprattutto nel caso di impianto coi tubi rigidi: piegare i tubi ed ottenere le curve desiderate è infatti molto più complesso di quel che può sembrare.

Anche in questo caso si può incorrere nel leak. Il rischio è più alto rispetto a quello dato da un custom loop, poichè ci sono molti più raccordi e molto più liquido.

“Il rischio di perdite aumenta quando a montarlo è un asino” (cit. @papugo1980 )

Rischi di rottura: ventole, leak, pompa, sedimentazione

3. Conclusioni e consigli d’acquisto

Dopo aver scoperto le principali differenze tra i sistemi di raffreddamento, passiamo ad una domanda molto più pratica: quale tipologia di dissipazione conviene scegliere?

La risposta è semplice: basta considerare il TDP – Thermal Design Power – che rappresenta un’indicazione del calore (energia) “prodotto” da un microprocessore. Siccome la CPU va tenuta alla minor temperatura possibile attraverso il dispositivo di raffreddamento, è necessario che esso garantisca una capacità di dissipazione sufficiente. Il TDP viene però misurato con diversi metodi dalle case produttrici e non è da considerare pertanto una “verità assoluta”. Esso consente comunque di farsi un’idea del tipo di sistema necessario per la propria CPU.

Il discorso del TDP è invece da evitare nel caso di overclock, poiché (vedi ad esempio con MCE) il valore teorico indicato per il proprio processore viene sicuramente superato. In questi casi, in base al modello di CPU, è opportuno scegliere dissipatori ad aria di fascia alta, AiO con radiatori da 280-360mm o un custom loop. Su internet sono disponibili diversi test sull’efficacia di diverse tipologie di dissipatore per praticamente ogni modello in commercio. Prova a cercare quelli sulla tua CPU!

Ricordiamo che gli AIO con radiatore da 120mm sono da evitare e che quelli da 240mm molte volte sono peggio di dissipatori ad aria “di buon livello”. L’unica applicazione pratica valida degli AIO da 120 sono i case mini ITX, a causa delle loro dimensioni particolarmente ridotte. In questo caso, infatti, la priorità non sono tanto le prestazioni quanto l’ingombro.

Ricorda comunque che, a parità di condizioni, più ventole = migliore raffreddamento, ma più rumore.

Inoltre i dissipatori stock delle CPU Ryzen recenti (che hanno TDP minore rispetto ai “cugini” della casa blu) forniscono delle soluzioni piuttosto valide, anche se discretamente rumorose. In questi casi è sufficiente un buon dissipatore ad aria.

Un’ultima cosa fondamentale: è facile reperire su internet il TDP dichiarato dai produttori dei processori, così come da quelli dei vari modelli di dissipatori. Puoi cercare il TDP di riferimento del tuo processore, anche in overclock, nel caso in cui tu intenda farlo. A quel punto sai quantificare l’efficienza di cui necessiti per tenerlo il più possibile fresco. Ricordati che è sempre meglio una dissipazione “sovradimensionata” (TDP dissipabile dal raffreddamento > TDP massimo della CPU) che una “precisa”, in cui i due valori son molto simili.

Un grande grazie a xCaste, JeiselRamos, Riccardohhh e Andre_94 per il prezioso aiuto. Grazie anche a Fabbrus99 per aver dato l’idea delle guide!