Pendinginan Raspberry Pi; Meniup udara dingin atau menghisap udara panas?
10
Saya melampirkan penggemar ke case asli RPi. Saya ingin menggunakan kipas cpu laptop. Haruskah saya menyedot udara panas dari RPi? atau meniupkan udara dingin ke dalam case? Btw, ada heatsink pada chip Soc dan LAN & USB.
Kalau-kalau ada kebingungan: Jika Anda ingin melakukan ini, itu baik-baik saja, tetapi kecuali ada beberapa alasan aneh mengapa Anda perlu melakukan ini berdasarkan suhu yang diamati dari sensor internal SoC, berhati-hatilah mungkin tidak akan membuat perbedaan nyata untuk Pi itu sendiri.
goldilocks
Jawaban:
24
Itu tidak masalah. Apa pun cara Anda memindahkan udara dari satu tempat ke tempat lain. Pendinginan adalah tentang volume udara, bukan arah perjalanan.
Secara teori, menarik udara keluar dapat menciptakan tekanan negatif di dalam kasing yang, secara teori, mungkin menguntungkan untuk pendinginan, namun, dalam kenyataannya hal ini tidak akan terjadi kecuali jika kipas Anda adalah mesin jet, yang mungkin akan memiliki efek samping yang sangat merugikan. pada kasus dan hal-hal di dalam.
Perhatian yang lebih pragmatis pada kasus desktop adalah akumulasi debu di dalam karena semua udara yang bergerak. Namun, dengan mendorong udara masuk bukannya keluar Anda dapat menjaga interior tetap bersih dengan memasukkan filter debu di bagian luar kipas - maka Anda hanya perlu menyedot debu filter sesekali. Mencoba menggunakan filter sebaliknya, kecuali Anda memiliki kasus khusus, tidak mungkin; jika Anda menghembuskan udara keluar, Anda pada akhirnya akan menghisapnya dari celah, celah, atau lubang sembarang dan debu akan melapisi komponen di antara sana dan kipas keluaran.
Dengan case size akumulasi debu tidak akan terlalu merepotkan. Namun, seperti yang sudah saya komentari, dalam keadaan normal menggerakkan udara dengan kipas pada awalnya mungkin tidak ada gunanya, selain berfungsi sebagai generator white noise.
Sebaliknya, saya sangat berhasil mendinginkan Pi saya dengan mesin jet kecil. :)
cat
1
Saya bingung ... Anda ingin membuat tekanan positif (seperti dalam tekanan lebih tinggi daripada di luar kotak) untuk meningkatkan konveksi bukan?
Antzi
@ Antzi Aku tidak memikirkannya seperti itu - aku bukan fisikawan dan itu adalah lelucon yang didasarkan pada gagasan bahwa suhu turun dengan tekanan. Saya serius tentang tekanan positif pada umumnya kasus komputer dan debu WRT yang lebih baik (bekerja sangat baik, pada kenyataannya). Dan, menangani masalah overheating secara serius, mengumpulkan debu tentu tidak akan membantu, itu seperti menambahkan insulasi secara perlahan.
goldilocks
3
Anda selalu ingin meniupkan udara ke dalam case, bukan menghisap udara keluar dari case. Anda mengandalkan perbedaan tekanan untuk menutup loop aliran melalui kasing, dan kipas dapat meningkatkan tekanan lebih dari yang bisa dijatuhkan.
David Schwartz
1
@Luaan Setuju. Anda juga bisa mendapat masalah dengan case besar jika Anda memiliki terlalu banyak penggemar yang mencoba menarik udara keluar dari case dan tidak cukup mendorong udara ke dalamnya. Mendorong udara yang cukup ke dalam case sangat penting.
David Schwartz
1
Karena udara panas cenderung macet di dalam case, saya kira mengisapnya lebih efektif. Apa pun itu, Anda harus memastikan ada cukup banyak lubang di samping kipas agar udara dapat bersirkulasi.
Masalah "macet" adalah tentang udara yang tidak bersirkulasi ke seluruh kasing; tergantung pada desain case dan lokasi kipas, ini bisa terjadi dengan tekanan negatif, tekanan positif, atau keduanya.
Markus
1
Saya menguji ini dengan case akrilik non-original dan sepertinya ada hasil yang sedikit lebih baik dengan memasukkan udara dingin ke dalam kotak. Lihat video ini dengan grafik: https://youtu.be/N6keyV-gOzQ
Jawabannya adalah: Anda harus mengarahkan aliran udara dingin langsung ke heatsink.
Biasanya ada panah yang dicap pada casing kipas yang menunjukkan arah putaran bilah dan arah udara yang mengalir melalui kipas saat dihidupkan. Pasang kipas sehingga udara mengalir langsung ke permukaan yang panas.
Selain itu, dalam setiap situasi yang serupa (jika Anda memiliki aliran cairan yang ingin Anda gunakan untuk pendinginan permukaan yang panas), pastikan Anda mengarahkan bagian tercepat dari aliran langsung ke tempat terpanas. Itu akan memberikan hasil terbaik.
Inilah alasannya:
Ada tiga mekanisme umum perpindahan panas:
Konduksi Panas - ketika energi ditransfer oleh tumbukan antar partikel (molekul, atom);
Konveksi Panas - ketika energi ditransfer dari satu tempat ke tempat lain dengan menggunakan fluida bergerak (udara, air dll) sebagai lingkungan transportasi; Ada dua jenis konveksi - bebas dan paksa.
Radiasi Panas - ketika energi ditransfer dengan memancarkan atau penyerapan gelombang elektromagnetik;
Ketika kita ingin memindahkan panas dari permukaan panas (seperti permukaan pendingin, atau permukaan chip IC) ke udara sekitarnya dengan menggunakan aliran udara, kita menciptakan kondisi konveksi paksa. Artinya, aliran udara 'mengambil' molekul-molekul udara di atas permukaan panas dan memindahkannya ke ruang luar.
Dalam kasus umum, efektivitas mekanisme perpindahan panas seperti itu tergantung pada kecepatan aliran udara yang 'mengambil' molekul panas dan membuangnya, karena, semakin banyak molekul panas yang dapat kita hapus dari permukaan, semakin dingin akan.
Kita perlu menganalisis distribusi kecepatan aliran udara yang dapat dihasilkan dalam berbagai skenario penempatan kipas. Untuk itu, sebut saja sisi kipas terlebih dahulu: 'belakang' kipas adalah sisi tempat udara disedot. Dan 'bagian depan' kipas adalah sisi tempat udara diledakkan. Juga, mari kita asumsikan bahwa ada pendingin yang terpasang pada IC.
Sekarang, mari kita bandingkan dua kasus berikut.
Untuk skenario, di mana kipas terpasang ke permukaan panas dengan punggungnya (sehingga menghisap udara ke permukaan panas dari sisi heat sink, tegak lurus terhadap sumbu kipas dan meniupkan udara yang tersedot ke ruang eksternal melalui bagian depan), kecepatan aliran udara di dekat permukaan panas akan lebih lambat daripada kecepatan aliran keluaran yang tertiup angin di bagian depan kipas.
Untuk kipas yang terpasang pada permukaan panas dengan sisi depan (sehingga menghisap udara melalui punggungnya, lalu membuangnya langsung ke permukaan panas dan kemudian udara dihembuskan keluar melalui sisi-sisi heat sink) , kecepatan aliran maksimum akan tepat di tempat terpanas memberikan kondisi optimal untuk pendinginan.
IBM dan HP melakukan banyak penelitian tentang topik ini di tahun 60an dan 70an. Hembusan udara dalam mendinginkan bagian terpanas, tetapi mengirimkan panas ke bagian lain sehingga memanaskannya dan menurunkan keseluruhan MTBF. Mengisap menghindari masalah ini asalkan kipas sudah terpasang oleh bagian terpanas, tetapi tidak cukup keren juga.
Dan debu menumpuk di kedua sisi. Itu akan selalu terjadi ketika Anda memiliki permukaan dingin dengan aliran udara.
Lihatlah konfigurasi casing PC desktop - semuanya memiliki kipas yang menyedot udara keluar, dan beberapa juga memiliki kipas yang meniupkan udara.
Penggemar case selalu berada di belakang, menghembuskan udara; PSU meniupkan udara keluar; kartu grafis mengeluarkan udara.
Beberapa server rackmount memiliki penggemar di tengah - bertindak untuk meniup dan menghisap pada saat yang sama!
Caranya adalah aliran udara yang baik (yang juga mengapa beberapa memiliki 2 set kipas) - jika Anda dapat menutup sisa kasing, dan memberikan jalur yang baik agar udara dapat masuk (biasanya di depan) dan meledak (biasanya di belakang) maka Anda mendapatkan pendinginan terbaik untuk jumlah pergerakan udara paling sedikit. Jika Anda dapat membatasi asupan udara ke area tertentu, maka Anda juga dapat memasang filter debu.
Anda dapat melihat ini di server rackmount 1U tipis, di mana kipasnya kecil dan dirancang untuk mengambil udara di depan dan meniupnya langsung keluar dari belakang atas komponen apa pun yang diposisikan dengan cermat dalam aliran.
"mereka semua memiliki penggemar yang menyedot udara" -> Sangat sering, tetapi ini adalah desain yang buruk yang berlanjut karena inersia tradisi; lihat komentar saya tentang debu dan ciptakan tekanan positif dengan meniupkan volume udara yang lebih besar daripada yang Anda hisap. Seperti yang diamati David Schwartz dalam komentar, ini juga lebih memungkinkan untuk memastikan tidak ada titik mati di mana pun. Yaitu, jika Anda menggunakan banyak penggemar, yang terbesar harus menjadi input. Mencoba untuk "menutup sisa kasus" adalah tugas orang bodoh.
goldilocks
Kembali ketika saya sedang membangun PC, kami disarankan agar kami menarik udara keluar dari bagian atas kasing, dan mendorongnya di bagian bawah, jadi kami tidak harus berjuang melawan panas yang naik ke atas, sehingga penggemar PSU akan cenderung mendorong keluar, hanya karena mereka biasanya berakhir di bagian atas di hampir semua desain kasing yang tersedia.
SeanC
@SeanC Saya pikir ini sebabnya mengapa kasus tradisional datang dengan satu kipas kecil yang berhembus - karena dipasang di bagian atas pada parut kecil, juga dengan PSU (selain itu, Anda tidak ingin PSU berhembus karena udara akan dipanaskan oleh PSU). Kemudian kasingnya dilengkapi dengan parut terbuka besar di bagian bawah> _ <Hal terbaik untuk dilakukan dengan sesuatu seperti itu adalah menambahkan kipas kedua pada parutan bawah itu (dengan filter debu luar) yang memiliki peringkat CFM yang jauh lebih tinggi daripada yang paling atas. Tentu saja kita sudah jauh dari topik di sini. WRT the Rpi ... satu penggemar berlebihan, apalagi dua.
goldilocks
@goldilocks Jelas tidak tertutup rapat, tetapi lihat casing server - aliran udara di bagian depan dan belakang di jalur yang jelas. Ngomong-ngomong, bagi Pi, pastinya penggemar adalah: terlalu besar untuk kasing atau terlalu kecil sehingga berisik. Mungkin solusi terbaik adalah cara yang lebih baik untuk membiarkan panas memberikan aliran udara pendingin secara alami - dengan membiarkannya mengalir di atas atau melalui kasing di bawah konveksinya sendiri.
gbjbaanb
1
@goldilocks melihat tautan - ini merupakan gambar dari case rackmount kosong. Adapun lekukan pada heatsink - jika siripnya horisontal, tidak ada tempat untuk menumpuknya debu (yaitu menjulur ke sisi agar udara dapat naik di antara mereka). Kasing saya di rumah memiliki saringan debu di bagian depan bawah, dan penggemar gfx, psu dan kasing yang biasa meniup bagian belakang - hanya ada sedikit debu di dalamnya tetapi saringan debu tertutup gunk, jadi saya pikir aspek yang penting adalah filter, tanpa itu Anda akan mengisap debu terlepas dari konfigurasi kipas masuk / keluar.
Jawaban:
Itu tidak masalah. Apa pun cara Anda memindahkan udara dari satu tempat ke tempat lain. Pendinginan adalah tentang volume udara, bukan arah perjalanan.
Secara teori, menarik udara keluar dapat menciptakan tekanan negatif di dalam kasing yang, secara teori, mungkin menguntungkan untuk pendinginan, namun, dalam kenyataannya hal ini tidak akan terjadi kecuali jika kipas Anda adalah mesin jet, yang mungkin akan memiliki efek samping yang sangat merugikan. pada kasus dan hal-hal di dalam.
Perhatian yang lebih pragmatis pada kasus desktop adalah akumulasi debu di dalam karena semua udara yang bergerak. Namun, dengan mendorong udara masuk bukannya keluar Anda dapat menjaga interior tetap bersih dengan memasukkan filter debu di bagian luar kipas - maka Anda hanya perlu menyedot debu filter sesekali. Mencoba menggunakan filter sebaliknya, kecuali Anda memiliki kasus khusus, tidak mungkin; jika Anda menghembuskan udara keluar, Anda pada akhirnya akan menghisapnya dari celah, celah, atau lubang sembarang dan debu akan melapisi komponen di antara sana dan kipas keluaran.
Dengan case size akumulasi debu tidak akan terlalu merepotkan. Namun, seperti yang sudah saya komentari, dalam keadaan normal menggerakkan udara dengan kipas pada awalnya mungkin tidak ada gunanya, selain berfungsi sebagai generator white noise.
sumber
Karena udara panas cenderung macet di dalam case, saya kira mengisapnya lebih efektif. Apa pun itu, Anda harus memastikan ada cukup banyak lubang di samping kipas agar udara dapat bersirkulasi.
sumber
Saya menguji ini dengan case akrilik non-original dan sepertinya ada hasil yang sedikit lebih baik dengan memasukkan udara dingin ke dalam kotak. Lihat video ini dengan grafik: https://youtu.be/N6keyV-gOzQ
sumber
Jawabannya adalah: Anda harus mengarahkan aliran udara dingin langsung ke heatsink.
Biasanya ada panah yang dicap pada casing kipas yang menunjukkan arah putaran bilah dan arah udara yang mengalir melalui kipas saat dihidupkan. Pasang kipas sehingga udara mengalir langsung ke permukaan yang panas.
Selain itu, dalam setiap situasi yang serupa (jika Anda memiliki aliran cairan yang ingin Anda gunakan untuk pendinginan permukaan yang panas), pastikan Anda mengarahkan bagian tercepat dari aliran langsung ke tempat terpanas. Itu akan memberikan hasil terbaik.
Inilah alasannya:
Ada tiga mekanisme umum perpindahan panas:
Ketika kita ingin memindahkan panas dari permukaan panas (seperti permukaan pendingin, atau permukaan chip IC) ke udara sekitarnya dengan menggunakan aliran udara, kita menciptakan kondisi konveksi paksa. Artinya, aliran udara 'mengambil' molekul-molekul udara di atas permukaan panas dan memindahkannya ke ruang luar.
Dalam kasus umum, efektivitas mekanisme perpindahan panas seperti itu tergantung pada kecepatan aliran udara yang 'mengambil' molekul panas dan membuangnya, karena, semakin banyak molekul panas yang dapat kita hapus dari permukaan, semakin dingin akan.
Kita perlu menganalisis distribusi kecepatan aliran udara yang dapat dihasilkan dalam berbagai skenario penempatan kipas. Untuk itu, sebut saja sisi kipas terlebih dahulu: 'belakang' kipas adalah sisi tempat udara disedot. Dan 'bagian depan' kipas adalah sisi tempat udara diledakkan. Juga, mari kita asumsikan bahwa ada pendingin yang terpasang pada IC.
Sekarang, mari kita bandingkan dua kasus berikut.
Untuk skenario, di mana kipas terpasang ke permukaan panas dengan punggungnya (sehingga menghisap udara ke permukaan panas dari sisi heat sink, tegak lurus terhadap sumbu kipas dan meniupkan udara yang tersedot ke ruang eksternal melalui bagian depan), kecepatan aliran udara di dekat permukaan panas akan lebih lambat daripada kecepatan aliran keluaran yang tertiup angin di bagian depan kipas.
Untuk kipas yang terpasang pada permukaan panas dengan sisi depan (sehingga menghisap udara melalui punggungnya, lalu membuangnya langsung ke permukaan panas dan kemudian udara dihembuskan keluar melalui sisi-sisi heat sink) , kecepatan aliran maksimum akan tepat di tempat terpanas memberikan kondisi optimal untuk pendinginan.
sumber
IBM dan HP melakukan banyak penelitian tentang topik ini di tahun 60an dan 70an. Hembusan udara dalam mendinginkan bagian terpanas, tetapi mengirimkan panas ke bagian lain sehingga memanaskannya dan menurunkan keseluruhan MTBF. Mengisap menghindari masalah ini asalkan kipas sudah terpasang oleh bagian terpanas, tetapi tidak cukup keren juga.
Dan debu menumpuk di kedua sisi. Itu akan selalu terjadi ketika Anda memiliki permukaan dingin dengan aliran udara.
sumber
Lihatlah konfigurasi casing PC desktop - semuanya memiliki kipas yang menyedot udara keluar, dan beberapa juga memiliki kipas yang meniupkan udara.
Penggemar case selalu berada di belakang, menghembuskan udara; PSU meniupkan udara keluar; kartu grafis mengeluarkan udara.
Beberapa server rackmount memiliki penggemar di tengah - bertindak untuk meniup dan menghisap pada saat yang sama!
Caranya adalah aliran udara yang baik (yang juga mengapa beberapa memiliki 2 set kipas) - jika Anda dapat menutup sisa kasing, dan memberikan jalur yang baik agar udara dapat masuk (biasanya di depan) dan meledak (biasanya di belakang) maka Anda mendapatkan pendinginan terbaik untuk jumlah pergerakan udara paling sedikit. Jika Anda dapat membatasi asupan udara ke area tertentu, maka Anda juga dapat memasang filter debu.
Anda dapat melihat ini di server rackmount 1U tipis, di mana kipasnya kecil dan dirancang untuk mengambil udara di depan dan meniupnya langsung keluar dari belakang atas komponen apa pun yang diposisikan dengan cermat dalam aliran.
sumber