کمپیوٹر کولنگ سسٹم: غیر فعال، فعال، مائع، فریون، واٹر کولر، کھلی بخارات، جھرن، پیلٹیر کولنگ
کمپیوٹر کے آپریشن کے دوران، اس کے کچھ اجزاء بہت گرم ہو جاتے ہیں، اور اگر پیدا ہونے والی حرارت کو کافی تیزی سے نہیں ہٹایا جاتا ہے، تو کمپیوٹر اپنے اہم سیمی کنڈکٹر اجزاء کی عام خصوصیات کی خلاف ورزی کی وجہ سے کام نہیں کر سکے گا۔
کمپیوٹر کے حرارتی حصوں سے گرمی کو ہٹانا وہ سب سے اہم کام ہے جسے کمپیوٹر کولنگ سسٹم حل کرتا ہے، جو کہ خصوصی ٹولز کا ایک مجموعہ ہے جو کمپیوٹر کے فعال طور پر استعمال ہونے کے پورے وقت کے دوران مسلسل، منظم اور ہم آہنگی سے کام کرتا ہے۔
کمپیوٹر کولنگ سسٹم کے آپریشن کے دوران، کمپیوٹر کے اہم عناصر، خاص طور پر اس کے سسٹم یونٹ کے عناصر کے ذریعے آپریٹنگ کرنٹ کے گزرنے سے پیدا ہونے والی حرارت کو استعمال کیا جاتا ہے۔اس معاملے میں پیدا ہونے والی حرارت کی مقدار کمپیوٹر کے کمپیوٹنگ وسائل اور مشین کے لیے دستیاب تمام وسائل کے سلسلے میں اس کے موجودہ بوجھ پر منحصر ہے۔
کسی بھی صورت میں، ماحول میں گرمی برآمد ہوتی ہے. غیر فعال کولنگ میں، گرمی کو گرم حصوں سے ریڈی ایٹر کے ذریعے براہ راست ارد گرد کی ہوا میں روایتی کنویکشن اور انفراریڈ تابکاری کے ذریعے ہٹا دیا جاتا ہے۔ فعال کولنگ میں، کنویکشن اور انفراریڈ ریڈی ایشن کے علاوہ، پنکھے کے ساتھ اڑانے کا استعمال کیا جاتا ہے، جس سے کنویکشن کی شدت بڑھ جاتی ہے (اس محلول کو «کولر» کہا جاتا ہے)۔
مائع کولنگ سسٹم بھی ہیں جہاں گرمی کو پہلے ہیٹ کیریئر کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے اور پھر فضا میں دوبارہ استعمال کیا جاتا ہے۔ کھلے بخارات کے نظام موجود ہیں جہاں کولنٹ کے مرحلے کی منتقلی کی وجہ سے گرمی کو ہٹا دیا جاتا ہے۔
لہذا، کمپیوٹر کے حرارتی حصوں سے گرمی کو ہٹانے کے اصول کے مطابق، کولنگ سسٹم ہیں: ایئر کولنگ، مائع کولنگ، فریون، کھلی بخارات اور مشترکہ (Peltier عناصر اور پانی کے کولر پر مبنی)۔
غیر فعال ایئر کولنگ سسٹم
وہ سامان جو گرمی سے بھرا ہوا نہیں ہے اسے خاص کولنگ سسٹم کی ضرورت نہیں ہے۔ غیر حرارت سے بھرا ہوا سامان وہ ہے جہاں حرارتی سطح کے فی مربع سینٹی میٹر (گرمی کے بہاؤ کی کثافت) 0.5 میگاواٹ سے زیادہ نہ ہو۔ ان حالات میں، ارد گرد کی ہوا کی نسبت گرم سطح کا زیادہ گرم ہونا 0.5 ° C سے زیادہ نہیں ہوگا، اس طرح کے معاملے میں معمول کی زیادہ سے زیادہ حد +60 ° C ہے۔
لیکن اگر ان کے آپریشن کے عام موڈ میں اجزاء کے تھرمل پیرامیٹرز ان اقدار سے زیادہ ہیں (جبکہ گرمی کی پیداوار کو برقرار رکھتے ہوئے، تاہم، نسبتاً کم)، تو ایسے اجزاء پر صرف ریڈی ایٹرز نصب کیے جاتے ہیں، یعنی غیر فعال حرارت کو ہٹانے کے آلات۔ ، نام نہاد غیر فعال کولنگ سسٹم۔
جب چپ کی طاقت کم ہو، یا جب نظام کی کمپیوٹنگ صلاحیت کی ضروریات مسلسل محدود ہوں، اصول کے طور پر، صرف ایک ہیٹ سنک ہی کافی ہوتا ہے، چاہے پنکھے کے بغیر۔ ہر معاملے میں ریڈی ایٹر کو انفرادی طور پر منتخب کیا جاتا ہے۔
بنیادی طور پر، غیر فعال کولنگ سسٹم مندرجہ ذیل طریقے سے کام کرتا ہے۔ مواد کی تھرمل چالکتا کی وجہ سے یا حرارتی پائپوں کی مدد سے حرارت کو حرارتی جزو (چپ) سے براہ راست ہیٹ سنک میں منتقل کیا جاتا ہے (تھرموسیفون یا بخارات کے چیمبر مختلف بنیادی ہیں۔ گرمی کے پائپوں کے ساتھ حل)۔
ریڈی ایٹر کا کام انفراریڈ شعاعوں کے ذریعے آس پاس کی جگہ میں گرمی کو پھیلانا اور صرف ارد گرد کی ہوا کی تھرمل چالکتا کے ذریعے حرارت کو منتقل کرنا ہے، جو قدرتی کنویکشن کرنٹ کے ہونے میں معاون ہے۔ ریڈی ایٹر کے پورے علاقے پر جتنی شدت سے ممکن ہو گرمی کو پھیلانے کے لیے، ریڈی ایٹر کی سطح سیاہ ہو جاتی ہے۔
خاص طور پر آج (کمپیوٹر سمیت مختلف آلات میں)، غیر فعال کولنگ سسٹم وسیع ہے. ایسا نظام بہت لچکدار ہوتا ہے، کیونکہ ریڈی ایٹرز کو زیادہ تر گرمی والے اجزاء پر آسانی سے نصب کیا جا سکتا ہے۔ ریڈی ایٹر سے گرمی کی کھپت کا مؤثر علاقہ جتنا بڑا ہوگا، ٹھنڈک اتنی ہی موثر ہوگی۔
کولنگ کی کارکردگی کو متاثر کرنے والے اہم عوامل ہیٹ سنک سے گزرنے والے ہوا کے بہاؤ کی رفتار اور درجہ حرارت (خاص طور پر ماحول میں درجہ حرارت کا فرق) ہیں۔
بہت سے لوگ جانتے ہیں کہ کسی جزو پر ہیٹ سنک لگانے سے پہلے، ملن کی سطحوں پر تھرمل پیسٹ (مثلاً KPT-8) لگانا ضروری ہے۔ یہ اجزاء کے درمیان خلا میں تھرمل چالکتا کو بڑھانے کے لیے کیا جاتا ہے۔
ابتدائی طور پر، مسئلہ یہ ہے کہ ریڈی ایٹر کی سطحوں اور جس پر اسے نصب کیا گیا ہے، فیکٹری پروڈکشن اور پیسنے کے بعد، اب بھی 10 مائیکرون کے آرڈر پر کھردرا پن ہے، اور پالش کرنے کے بعد بھی تقریباً 5 مائیکرون کھردرا پن باقی رہتا ہے۔ یہ بے قاعدگیاں جڑنے والی سطحوں کو بغیر کسی خلا کے زیادہ سے زیادہ مضبوطی سے دبانے سے روکتی ہیں، جس کے نتیجے میں کم تھرمل چالکتا کے ساتھ ہوا کا فرق ہوتا ہے۔
سب سے بڑے سائز اور فعال رقبے کے ساتھ ہیٹ سنکس عام طور پر CPUs اور GPUs پر نصب ہوتے ہیں۔ اگر خاموش کمپیوٹر کو جمع کرنا ضروری ہے، تو، ہوا کے گزرنے کی کم رفتار کو دیکھتے ہوئے، خاص بہت بڑے ریڈی ایٹرز کی ضرورت ہوتی ہے، جس کی خصوصیت گرمی کی کھپت کی بڑھتی ہوئی کارکردگی سے ہوتی ہے۔
فعال ہوا کولنگ سسٹم
ٹھنڈک کو بہتر بنانے کے لیے، ریڈی ایٹر کے ذریعے ہوا کے بہاؤ کو مزید تیز کرنے کے لیے، پنکھے بھی استعمال کیے جاتے ہیں۔ پنکھے سے لیس ریڈی ایٹر کو کولر کہا جاتا ہے۔ کولر کمپیوٹر کے گرافکس اور سنٹرل پروسیسرز پر نصب ہیں۔ اگر کچھ اجزاء پر ہیٹ سنک انسٹال کرنا ممکن نہیں ہے، جیسے کہ ہارڈ ڈرائیو، یا اس کی سفارش نہیں کی جاتی ہے، تو ہیٹ سنک کے بغیر ایک سادہ پنکھے کا استعمال کیا جاتا ہے۔یہ کافی ہے۔
مائع کولنگ سسٹم
مائع کولنگ سسٹم نظام میں گردش کرنے والے کام کرنے والے سیال کی مدد سے ٹھنڈے جزو سے ریڈی ایٹر میں حرارت کی منتقلی کے اصول پر کام کرتا ہے۔ اس طرح کا مائع عام طور پر جراثیم کش اور اینٹی galvanic additives یا اینٹی فریز، تیل، دیگر خاص مائعات اور بعض صورتوں میں مائع دھات کے ساتھ کشید شدہ پانی ہوتا ہے۔
اس طرح کے نظام میں لازمی طور پر شامل ہیں: سیال کو گردش کرنے کے لئے ایک پمپ اور ایک ریڈی ایٹر (واٹر بلاک، کولنگ ہیڈ) حرارتی عنصر سے گرمی کو دور کرنے اور اسے کام کرنے والے سیال میں منتقل کرنے کے لئے۔ اس کے بعد گرمی کو ہیٹ سنک (فعال یا غیر فعال نظام) کے ذریعے ختم کیا جاتا ہے۔
اس کے علاوہ، مائع کولنگ سسٹم میں کام کرنے والے سیال کا ذخیرہ ہوتا ہے، جو اس کے تھرمل توسیع کی تلافی کرتا ہے اور نظام کی تھرمل جڑتا کو بڑھاتا ہے۔ ٹینک بھرنے میں آسان ہے اور اس کے ذریعے کام کرنے والے سیال کو نکالنا بھی آسان ہے۔ اس طرح کے نظام میں، ضروری ہوز اور پائپ کی ضرورت ہوتی ہے. ایک مائع بہاؤ سینسر اختیاری طور پر دستیاب ہوسکتا ہے۔
کام کرنے والے سیال میں کم گردش کی رفتار اور اعلی تھرمل چالکتا پر اعلی ٹھنڈک کی کارکردگی فراہم کرنے کے لیے کافی زیادہ گرمی کی گنجائش ہوتی ہے، جو بخارات کی سطح اور پائپ کی دیوار کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو کم کرتا ہے۔
فریون کولنگ سسٹم
پروسیسر کی انتہائی اوور کلاکنگ کے لیے اس کے مسلسل آپریشن کے دوران ٹھنڈے عنصر کے منفی درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے لیے فریون تنصیبات کی ضرورت ہے۔ یہ نظام ریفریجریشن یونٹس ہیں جن میں بخارات کو براہ راست اس جزو پر لگایا جاتا ہے جہاں سے گرمی کو بہت زیادہ شرح سے ہٹانا ضروری ہے۔
فریون سسٹم کے نقصانات، اس کی پیچیدگی کے علاوہ، یہ ہیں: تھرمل موصلیت کی ضرورت، کنڈینسیٹ کے ساتھ لازمی جدوجہد، ایک ہی وقت میں کئی اجزاء کو ٹھنڈا کرنے میں دشواری، زیادہ توانائی کی کھپت اور زیادہ قیمت۔
واٹرچلر
واٹرچلر ایک کولنگ سسٹم ہے جو فریون یونٹ اور مائع کولنگ کو یکجا کرتا ہے۔ یہاں، سسٹم میں گردش کرنے والے اینٹی فریز کو فریون بلاک کا استعمال کرتے ہوئے ہیٹ ایکسچینجر میں مزید ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔
ایسے نظام میں فریون یونٹ کی مدد سے منفی درجہ حرارت حاصل کیا جاتا ہے اور مائع بیک وقت کئی اجزاء کو ٹھنڈا کر سکتا ہے۔ ایک روایتی فریون کولنگ سسٹم اس کی اجازت نہیں دیتا ہے۔ واٹر کولر کے نقصانات پورے نظام کی تھرمل موصلیت کی ضرورت کے ساتھ ساتھ پیچیدگی اور زیادہ قیمت ہیں۔
بخارات سے چلنے والا کولنگ سسٹم کھولیں۔
کھلے بخارات کو ٹھنڈا کرنے والے نظام ایک کام کرنے والے سیال کا استعمال کرتے ہیں — ایک ریفریجرینٹ جیسے ہیلیم، مائع نائٹروجن، یا خشک برف۔ کام کرنے والے سیال کو ایک کھلے شیشے میں بخارات بنایا جاتا ہے، جو براہ راست حرارتی عنصر پر نصب ہوتا ہے، جسے بہت جلد ٹھنڈا ہونا ضروری ہے۔
یہ طریقہ شوقیہ سے تعلق رکھتا ہے اور بنیادی طور پر شوقین افراد استعمال کرتے ہیں جنہیں دستیاب آلات کی انتہائی اوور کلاکنگ ("اوور کلاکنگ") کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس طریقہ کو استعمال کرتے ہوئے، آپ سب سے کم درجہ حرارت حاصل کر سکتے ہیں، لیکن ریفریجرنٹ کے ساتھ گلاس کو باقاعدگی سے بھرنا پڑے گا، یعنی نظام کی ایک وقت کی حد ہوتی ہے اور اسے مسلسل توجہ کی ضرورت ہوتی ہے۔
جھرن کولنگ سسٹم
جھرن کولنگ سسٹم کا مطلب ہے دو یا دو سے زیادہ فریونز کا بیک وقت ترتیب وار شمولیت۔ کم درجہ حرارت کو حاصل کرنے کے لئے، کم ابلتے نقطہ کے ساتھ فریون استعمال کیا جاتا ہے.اگر فریون مشین سنگل اسٹیج ہے، تو طاقتور کمپریسرز کے ساتھ کام کرنے کے دباؤ کو بڑھانا ضروری ہے۔
لیکن ایک متبادل ہے - فریون بلاک کے ریڈی ایٹر کو اسی طرح کے دوسرے بلاک کے ساتھ ٹھنڈا کرنا۔ اس طرح، سسٹم میں آپریٹنگ پریشر کو کم کیا جا سکتا ہے اور کمپریسرز سے زیادہ طاقت کی ضرورت نہیں رہتی، روایتی کمپریسر استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ جھرن کا نظام، اپنی پیچیدگی کے باوجود، روایتی فریون کی تنصیب کے مقابلے میں کم درجہ حرارت حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے، اور کھلے بخارات کے نظام کے مقابلے میں، اس طرح کی تنصیب مسلسل کام کر سکتی ہے۔
پیلٹیر کولنگ سسٹم
کولنگ سسٹم میں پیلٹیر عنصر کے ساتھ اسے ٹھنڈا کرنے کے لیے سطح پر اس کے ٹھنڈے حصے کے ساتھ نصب کیا جاتا ہے، جب کہ عنصر کے گرم حصے کو اپنے آپریشن کے دوران کسی دوسرے نظام سے شدید ٹھنڈک کی ضرورت ہوتی ہے۔ نظام نسبتا کمپیکٹ ہے.