Quando si utilizza un computer, appoggiare la mano sulla parte superiore o posteriore del dispositivo. Si potrebbe notare che queste aree sono più calde della temperatura ambiente. Se si utilizza un tipico computer desktop, si potrebbe anche sentire il ronzio della ventola interna mentre soffia aria calda all'esterno e fa circolare aria fresca sui componenti interni.
Ciò che si sente e si percepisce è il sistema di raffreddamento del computer che lavora continuamente per evitare che il processore del computer si surriscaldi, il che potrebbe danneggiare i componenti interni.

Il raffreddamento è una delle considerazioni più critiche nella progettazione di qualsiasi computer e ci sono molteplici soluzioni a questo problema. La scelta della soluzione da parte dei progettisti dipende dall'uso previsto del computer e dal suo ambiente operativo previsto.

Perché i computer generano calore?

La risposta risiede nella conduttività elettrica. Tutti i materiali hanno un certo livello di resistenza, che si riferisce alla facilità con cui gli elettroni possono passare attraverso il materiale. La resistenza dei materiali fa sì che una certa energia elettrica venga sprecata sotto forma di calore. Ecco perché i superconduttori, materiali che possono condurre elettricità senza perdite, sono così ricercati.
Tuttavia, finché non raggiungeremo questo obiettivo, possiamo solo continuare a raffreddare i nostri computer.

Le principali fonti di calore in un computer sono:

CPU e GPU: L'unità di elaborazione centrale (CPU) e l'unità di elaborazione grafica (GPU) sono tra i componenti di un computer che operano alle temperature più elevate. Eseguono milioni di calcoli al minuto e sono relativamente piccole, il che significa che il calore è più concentrato. Pertanto, dispositivi di raffreddamento dedicati sono solitamente installati direttamente sulla CPU e sulla GPU.

• Batteria: Laptop e tablet si affidano alle batterie per l'alimentazione. Queste batterie sono un'altra fonte di calore poiché immagazzinano e distribuiscono grandi quantità di energia elettrica.
• Hard disk meccanici: Sebbene le unità a stato solido stiano diventando sempre più popolari sia per uso consumer che aziendale, gli hard disk meccanici sono ancora ampiamente utilizzati. A causa dei loro dischi rotanti e dei lettori meccanici, generano calore.
• Conseguenze del surriscaldamento

Quindi, cosa succede quando un computer inizia a surriscaldarsi? Nello scenario migliore, potresti trovarti di fronte a un costoso conto di riparazione o sostituzione del computer. Nello scenario peggiore, potresti dover riparare o sostituire qualsiasi altra attrezzatura che è stata danneggiata a causa del malfunzionamento del computer. Questa attrezzatura potrebbe essere dispositivi medici, sistemi Point-of-Sale (POS) o quelli su una linea di assemblaggio.
Quando un computer si surriscalda, possono verificarsi diverse cose. Soprattutto, se la CPU raggiunge un punto di ebollizione di 212°F o 100°C, ridurrà automaticamente le sue prestazioni e rallenterà per evitare danni gravi.
Se questa misura fallisce e il calore continua ad aumentare, seguiranno gravi conseguenze. Ad alte temperature, la saldatura che collega i circuiti può sciogliersi, il silicio può creparsi e i fili possono diventare fragili e perdere il loro isolamento.

Tipi di raffreddamento per computer

Ora che abbiamo capito il problema, quali sono le soluzioni? Quasi ogni tipo di computer incorpora una qualche forma di soluzione di raffreddamento.
I tipi più comuni di raffreddamento per computer sono:

1. Ventole: Il metodo di raffreddamento più popolare è l'uso di ventole per allontanare l'aria calda dai componenti del computer e sostituirla con aria fresca dall'esterno del case.

Mentre le ventole sono molto popolari nei computer di livello consumer, presentano diversi svantaggi: sono rumorose, hanno problemi di affidabilità a causa della loro dipendenza da parti in movimento e possono diffondere polvere e microrganismi nell'ambiente operativo.

Quest'ultimo punto è un problema serio in qualsiasi ambiente di lavoro in cui la pulizia è molto apprezzata, come un reparto ospedaliero o una camera bianca.

2. Raffreddamento a liquido:Il raffreddamento a liquido funziona in modo simile al raffreddamento ad aria, ma utilizza il liquido come mezzo. Un sistema di raffreddamento a liquido installa un dissipatore sulla fonte di calore (come la CPU) e utilizza un radiatore per trasferire il calore dal processore al liquido. Il liquido viene quindi pompato fuori dal radiatore, raffreddato e reimmesso nel radiatore in un ciclo continuo.  

Sebbene il raffreddamento a liquido sia molto efficace, è costoso, richiede attrezzature specializzate all'interno del computer e occupa molto spazio all'interno del PC, il che può essere un problema per le applicazioni che richiedono dimensioni ridotte.

Per questi motivi, il raffreddamento a liquido viene solitamente utilizzato solo per scopi speciali, come server dedicati o computer da gioco di fascia alta.

3. Raffreddamento senza ventola:Ultimo ma non meno importante, il raffreddamento senza ventola. Noto anche come raffreddamento passivo, si basa su un dissipatore di calore per dissipare il calore generato dal processore nell'aria. Il dissipatore di calore è collegato alla fonte di calore, assorbe il calore e lo irradia nell'aria circostante.

Questi dissipatori di calore sono progettati con la più ampia superficie possibile in modo da poter dissipare una grande quantità di calore nonostante le loro dimensioni relativamente ridotte. 

I principali vantaggi del raffreddamento senza ventola sono che non richiede parti in movimento, non consuma energia durante il funzionamento e non produce alcun rumore durante la dissipazione del calore.

Per questi motivi, il raffreddamento senza ventola è la scelta più popolare per computer medici dedicati e tablet di livello industriale.