Radiator aluminiowy czy miedziany? Jaki zastosować najlepiej?

Czas czytania: 3 min.

W wyniku przepływu prądu elektrycznego w obwodach i układach elektrycznych i elektronicznych jako efekt uboczny powstaje ciepło. Z tego względu stosuje się radiatory, które znacznie zwiększą efektywność odprowadzania ciepła.

Dobór radiatora dla posiadaczy komputerów, elektroników i makerów

Artykuł opisuje szczegóły techniczne i różnice pomiędzy radiatorami aluminiowymi i miedzianymi przeznaczonymi do chłodzenia procesorów komputerowych.

Jakie czynniki są decydujące w wyborze radiatora?

Jak wybrać radiator? Problem wyboru radiatora zależy od wielu czynników związanych z konstrukcją układu chłodzenia. Pośród tych czynników należy z pewnością wymienić:

  • łączny koszt instalacji chłodzenia, 
  • sposób montażu płytek PCB (wzdłużny lub poprzeczny), 
  • maksymalne obciążenie mechaniczne elementu chłodzonego (np. procesora), 
  • obszar wolnej przestrzeni wokół strefy montażu radiatora, 
  • maksymalny przepływ powietrza w strefie elementu chłodzonego i poza nią, 
  • wymiary elementu chłodzonego, 
  • najwyższą temperaturę pracy elementów urządzenia, która nie spowoduje odczuwalnego pogorszenia efektywności jego działania objawiającego się zacinaniem się obrazu w grach komputerowych czy podczas odtwarzania filmów.

Materiał wykonania radiatora a przewodność cieplna

Oprócz wymienionych wyżej czynników konstrukcyjnych bardzo istotną rolę w procesie oddawania ciepła pełni materiał wykonania radiatora. Najbardziej popularnymi materiałami na radiatory, są aluminium i miedź. Zauważalna różnica pomiędzy tymi metalami tkwi już w samej przewodności cieplnej, która dla aluminium wynosi 200W/mk, a dla miedzi ok. 370W/mk. Taka własność wynika m.in. z tego, że miedź ma ponad trzykrotnie wyższą gęstość względem aluminium i wynosi ona 8940kg/m3.

Jest to także powód, dla którego radiatory miedziane są nawet trzykrotnie droższe od aluminiowych przy zachowaniu takich samych wymiarów. Choć miedź wykazuje wyższą przewodność cieplną względem aluminium z powodu wyższej gęstości, ma to niestety także skutek uboczny w postaci zwiększonej masy radiatora. Jest to niekorzystne, ponieważ im cięższy radiator, tym większe naprężenie mechaniczne będzie on wprowadzał do konstrukcji, a przy nieprawidłowym montażu może nawet spowodować uszkodzenie elementu chłodzonego (np. procesora).

Dodatkową składową, która poważnie wpływa na przewodność cieplną, jest pasta, klej termoprzewodzący lub termopady samoprzylepne. Im lepszą pastę termoprzewodzącą wybierzemy, tym lepiej będziemy mogli odprowadzać ciepło pomiędzy procesorem a radiatorem.

Radiatory komputerowe do elektroniki, wentylatory montażowe dla makerów
Pasty termoprzewodzące AG TermoPasty
Pasty termoprzewodzące

Chłodzenie pasywne a chłodzenie aktywne

Oprócz parametrów cieplnych i mechanicznych użytego radiatora, na wydajność chłodzenia wpływa także konstrukcja pozostałych elementów układu chłodzenia. Pod tym względem rozróżniamy chłodzenie pasywne i aktywne. Chłodzenie pasywne polega na rozpraszaniu ciepła na radiatorze i odprowadzaniu go do otoczenia wskutek naturalnie wymuszonego ruchu powietrza. Natomiast w przypadku chłodzenia aktywnego, ruch powietrza jest sztucznie wymuszany poprzez wspomaganie dodatkowym wentylatorem chłodzącym. Chłodzenie aktywne zapewnia znacznie bardziej efektywne odprowadzanie ciepła i dlatego jest powszechnie wykorzystywane w komputerach i innych urządzeniach elektronicznych, gdzie układy scalone i inne elementy znacznie się nagrzewają podczas pracy.

Geometria radiatora

Nie bez znaczenia ze względu na efektywność oddawania ciepła do atmosfery jest także geometria radiatora. Typowo radiator zbudowany jest z podstawy przylegającej do elementu chłodzonego oraz z żeber zespolonych z podstawą w sposób równoległy lub prostopadły. Pojedyncze żebra chłodzące mogą mieć zróżnicowane kształty – prostokątne, trapezowe, czy też z profilem zaokrąglonym – z uwzględnieniem, aby ich krawędzie nie były zbyt ostre, by zmniejszyć ryzyko skaleczenia przy czynnościach montażowo-serwisowych. Im większa powierzchnia radiatora, tym bardziej korzystna wymiana cieplna z otoczeniem.

Dobry kompromis: radiator aluminiowo-miedziany

Przeprowadzone porównanie wykazało, że aluminium jak i miedź posiadają swoje zalety, które przemawiają za ich stosowaniem jako surowców w produkcji radiatorów, choć nie są one wolne od wad. Najlepszy rezultat możemy uzyskać łącząc ze sobą zalety tych materiałów, używając ich razem w jednej konstrukcji. W tym celu, najlepiej jest zaprojektować radiator, którego podstawa jest miedziana, a żebra chłodzące są wykonane z aluminium. 

W takim rozwiązaniu podstawa radiatora z miedzi ma styk z komponentem chłodzonym, gdzie wartość ciepła jest najwyższa, a dzięki szybkiej absorpcji ciepła przez miedź łatwiej przeprowadzić energię cieplną do żeber radiatora. Dodatkowo odprowadzanie ciepła możemy zwiększyć powlekając miedzianą podstawę warstwą niklu. Taki radiator nadal bardzo efektywnie odprowadza ciepło, a przy tym jego masa zostaje znacznie obniżona dzięki zastosowaniu aluminiowych żeber.

Radiator – FAQ

Radiator, nazywany również rozpraszaczem ciepła, to element (rzadziej zespół elementów), którego głównym zadaniem jest efektywne odprowadzanie energii cieplnej i rozpraszanie jej w powietrzu. Radiator chroni wybrane elementy lub układy (np. procesor) przed osiągnięciem zbyt wysokiej temperatury, która może doprowadzić do uszkodzenia wspomnianego procesora lub innych układów.

Radiatory (rozpraszacze ciepła) to elementy, które są najczęściej wykonane z aluminium lub miedzi. Te materiały charakteryzują się doskonałą przewodnością ciepła. Konstrukcja i wielkość radiatora są uzależnione od konkretnego zastosowania. Dla lepszego odprowadzania ciepła pomiędzy radiatorem, a np. procesorem używa się specjalnych past termoprzewodzących.

Głównym zadaniem radiatorów montowanych w kominkach jest efektywne odzyskiwanie ciepła bezpośrednio z gazów spalinowych. Dzięki takiemu rozwiązaniu kominki wyróżniają się wyższą wydajnością niż modele pozbawione radiatorów. Ożebrowana konstrukcja radiatora dodatkowo podnosi efektywność grzewczą kominka.

Radiator, czyli rozpraszacz ciepła, jak sama nazwa wskazuje, jest używany do rozpraszania ciepła z innych (najczęściej przylegających) elementów (np. z tranzystorów mocy). Energia cieplna jest przeważnie rozpraszana w powietrzu. Dzięki radiatorom chłodzone elementy pracują wydajniej, a także są zabezpieczone przed uszkodzeniami spowodowanymi przegrzaniem.

Jak oceniasz ten wpis blogowy?

Kliknij gwiazdkę, aby go ocenić!

Średnia ocena: 4.8 / 5. Liczba głosów: 4

Jak dotąd brak głosów! Bądź pierwszą osobą, która oceni ten wpis.

Podziel się:

Maciej Chmiel

Maciej Chmiel

Specjalista od Arduino i szeroko rozumianej elektroniki. Człowiek-orkiestra, dyżurny od wszystkiego - nie ma dla niego rzeczy niemożliwych, a czas ich realizacji jest zwykle prawie natychmiastowy. Po pracy miłośnik kreskówek z Pepe Panem Dziobakiem. Jego bezcenne memy wspomagają dział kreatywny.

Zobacz więcej:

Patryk Mądry

Drukarka 3D Bambu Lab P1P – najważniejsze informacje

Nie da się ukryć, że firma Bambu Lab w ostatnim czasie wprowadziła dużo świeżości na rynku drukarek 3D. Ich niesamowita prędkość druku i łatwość obsługi sprawiła, że w krótkim czasie firma ta zyskała dużą ilość fanów. Dziś przyjrzymy się najtańszemu modelowi z rodziny P1 a dokładnie modelowi P1P.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Ze względów bezpieczeństwa wymagane jest korzystanie z usługi Google reCAPTCHA, która podlega Polityce Prywatności oraz Warunkom użytkowania.