Nous vous proposons aujourd’hui un guide pratique qui permettra à ceux qui montent leurs premières configurations d’éviter les erreurs les plus courantes en terme de refroidissement et d’agencement des divers ventilateurs, sans oublier de chiffrer le gain
Introduction
Bien que l’on ne soit pas dans une période de l’année propice aux canicules, les problématiques de chaleur, dissipation thermique et température ambiante sont essentielles pour le refroidissement d’une configuration, a fortiori quand on fait le choix de la monter soi-même. Etant donné que ces sujets sont récurrents sur nos forums, nous avons décidé de commencer cet article par des notions de base avant d’aborder le refroidissement de manière pratique.
Passé ces quelques principes généraux, nous aborderons le choix du boitier et notamment le positionnement de l’alimentation : quels sont les avantages et inconvénients des deux possibilités ? La part belle sera ensuite faite à l’optimisation du flux d’air : dans quel sens a-t-on intérêt à monter son dissipateur ? Comment installer les ventilateurs en aspiration/extraction par rapport au dissipateur ? Comment gérer le refroidissement d’un SLI/CrossFire ?
Refroidissement : notions de base
On n’insiste pas assez sur l’importance du refroidissement pour les PC : l’écrasante majorité de l’électricité consommée est en effet directement convertie en chaleur.
Une simple ampoule incandescente de 40 Watts (lesquelles ne sont plus sensées être commercialisées depuis le 31/08/2011 en France) suffit à produire suffisamment de chaleur pour faire fondre du plastique et déclencher un incendie. En parallèle, un PC consomme généralement 60 Watts ou plus en veille sachant que la consommation en charge peut être multipliée jusqu’à 20 fois dans le cas de configurations vraiment extrêmes. Vu les ordres de grandeur, on comprend tout de suite pourquoi la question du refroidissement doit être prise au sérieux.
La chaleur doit être dissipée de manière à ce que les composants du PC ne dépassent pas leur seuil de température au-delà duquel leur durée de vie diminue voir leur fonctionnement n’est plus assuré. Cette action se décompose en quatre phases :
• Dissipation à partir de la surface d’un composant émettant de la chaleur (CPU, GPU ou encore régulateurs de tension sur une carte mère)
• Transfert de la chaleur vers le radiateur, jusqu’à ses extrémités (ailettes)
• Dissipation de la chaleur dans l’air (qui est malheureusement un mauvais conducteur en matière de chaleur)
• Evacuation de l’air chaud en dehors du boitier
Pour les trois premières phases nous utilisons des dissipateurs actifs, lesquels sont compatibles avec plusieurs sockets et peuvent parfois poser des problèmes d’installation sur des configurations spécifiques. Fort heureusement, ces problèmes sont généralement faciles à résoudre (typiquement en changeant le sens d’installation du dissipateur). La dernière phase nécessite en revanche d’être bien pensée.
L’effet de cheminée
En raison des écarts de pression, l’air chaud monte tandis que l’air froid stagne en bas du boitier. C’est un principe basique qu’il faut garder en tête lors du montage d’une configuration.
Configuration du test
L’Athlon 64 FX-62 n’est plus tout jeune mais il nous permet de simuler facilement trois scénarios différents suivant le TDP, allant de 89 W jusqu’à 140 W.
| Processeur | AMD Athlon 64 FX-62 (Windsor) 2,8 GHz, dual core, 2 x 1 Mo de cache L2, socket AM2 TDP 125 W d’origine | @ 2,2 GHz, TDP de 89 W @ 2,8 GHz, TDP de 125 W @ 3 GHz, TDP de 140 W |
|---|---|---|
| Carte mère | MSI K9A2 Platinum, chipset 790FX , socket AM2/AM2+ | |
| DRAM | 2 x 2 Go DDR2-800 | |
| Dissipateur 1 | Modèle fourni d’origine avec l’Athlon 64 FX-62 | |
| Dissipateur 2 | Xigmatek Aegir | |
Le Xigmatek Aegir est un dissipateur suffisamment performant pour refroidir notre Athlon 64 FX-62 à 3 GHz (qui affiche alors un TDP de 140 Watts). Son installation est plus fastidieuse que le dissipateur d’origine mais comme on le verra plus loin, le jeu en vaut vraiment la chandelle. La température ambiante a quant a elle été maintenue à 22°C grâce à l’air conditionné.
Xigmatek Aegir | |
|---|---|
 | |
| Dimensions (totales) | 130 x 95 x 159 mm (L x P x H) |
| Poids | 670 grammes sans ventilateur |
| Matériaux | Cuivre et aluminium |
| Caloducs | Six (2 x 8 mm, 4 x 6 mm) |
| Technologie | Dual-Layer Heatpipe-Direct-Touch (D.L.H.D.T.): 4 caloducs en contact direct avec le CPU |
| Ventilateur | 120 x 120 x 25 mm |
| Type de roulement | Roulement à billes |
| Fréquence du ventilateur | 1100-2200 tr/min |
| Débit d’air | 89,45 CFM max (soit 150 m³/h) |
| Nuisances sonores | 20 dB(A) max |
| Coloris | Noir transparent, 4 LED blanches |
| Connection | PWM 4 points |
| Compatibilité | Socket 764/939/940/AM2/AM3, LGA 775/1156/1366 |
La plupart des tests ont été effectués avec le Xigmatek Aegir vu que les dissipateurs type « tour » sont les plus répandus actuellement.
Positionnement de l’alim et choix du boitier
Bon nombre de boitiers récents permettent d’installer l’alimentation en bas, possibilité qui a beaucoup d’avantages et qui nous semble donc être un argument décisif dans le choix d’un boitier. Comme on le voit ci-dessous, l’alimentation peut aspirer de l’air frais par le bas du châssis afin de minimiser la chauffe de ses composants internes tout en rejetant l’air chaud en dehors de la configuration.
Avantages:
• L’ air aspiré par le bas du boitier est le plus frais possible
• L’ air chaud est expulsé directement hors du boitier
• La fréquence du ventilateur de l’alimentation est minimale
• Le refroidissement optimal de l’alimentation permet de ménager ses composants
• Le centre de gravité de l’alimentation est aussi bas que possible
• Pas de câbles qui pendent
Inconvénients:
• Le boitier doit nécessairement avoir une grille d’aération inférieure
• La présence d’un filtre à air est fortement conseillée
• Répercussion potentielle sur les nuisances sonores suivant le revêtement au sol (moquette par exemple)
C’est donc cet emplacement que nous conseillons vu que les inconvénients sont mineurs. On peut néanmoins faire une erreur en positionnant son alimentation en bas du boitier :
Il ne faut pas installer l’alimentation avec le ventilateur dirigé vers le haut du boitier : non seulement on irait alors contre la convention naturelle mais en plus on prend le risque de laisser une vis tomber dans l’alimentation, ce qui a vite fait d’arriver quand on installe sa carte mère par exemple.
Alimentation au sommet
Les anciens boitiers répondant aux spécifications ATX ont été conçus pour accueillir l’alimentation dans leur partie supérieure gauche. La dissipation est sensée être améliorée du fait que l’alimentation aspire une partie de la chaleur émise par la configuration pour la rejeter en dehors du boitier, ce qui a une répercussion négative sur son rendement : pour donner le meilleur d’elle-même, une alimentation doit pouvoir fonctionner à 25 °C environ. Au-delà, son rendement se dégrade progressivement et la longévité de ses composants internes en souffrira aussi.
Avantages:
• Permet de contribuer au refroidissement général pour certains boitiers
• Le câble ATX 12 Volts n’a pas besoin d’être particulièrement long
Inconvénients:
• Températures de fonctionnement plus élevées
• Nuisances sonores accrues, rendement non optimal
• Vieillissement prématuré des composants internes
Le boitier parfait …
… n’existe pas. Cependant, des modèles bien conçus comme le Corsair Graphite 600T n’en sont pas loin : rien ne vient restreindre le flux d’air, la structure est spacieuse, les câbles peuvent être rangés derrière la carte mère, les ventilateurs de grand diamètre ont été privilégiés et enfin toutes les entrées d’air sont filtrées.
L’idéal est d’opter pour un boitier où le flux d’air est optimal de la base jusqu’au sommet : il ne pas hésiter à prendre un modèle large s’il faut installer une grande carte graphique, de même que les câbles doivent pouvoir être rangés derrière le panneau de la carte mère.
Dissipateur : installation à la verticale
Les dissipateurs type « tour » sont préférables à ceux qui soufflent en parallèle au processeur (lesquels sont notamment utilisés par Intel et AMD pour leurs processeurs en version boite), mais encore faut-il bien les installer pour optimiser le refroidissement.
L’installation à la verticale est plus facile sur les configurations Intel, vu que les plateformes AMD sur Socket AM2+ ou AM3 ont besoin d’un dissipateur avec un système de montage spécifique afin de pouvoir l’installer avec un angle de 90°.
Pour les boitiers où l’alimentation vient se loger au sommet, le montage ressemble alors à ça :
La partie arrière du boitier doit bien évidemment comporter une grille d’aération sur laquelle il est franchement conseillé de mettre un ventilateur.
Quel que soit le positionnement de l’alimentation, on peut aller plus loin :
Sur ce dernier schéma, le refroidissement peut être amélioré par une entrée d’air supplémentaire à la base du boitier quand bien même l’alimentation est au sommet.
Dissipateur : installation à l’horizontale
Voyons maintenant un cas courant pour les configurations AMD, à savoir l’installation du dissipateur nécessairement à l’horizontale. On pourrait y voir un inconvénient, mais c’est en fait un avantage à condition de disposer d’un ou plusieurs ventilateurs au sommet du boitier étant donné que l’on s’appuie sur la convection naturelle : l’air chaud monte pour être extrait.
Dans un souci d’optimiser le refroidissement, on fait également appel à un ventilateur arrière pour éviter que l’air chaud envoyé par le dissipateur sur les composants situés à côté du processeur (les régulateurs de tension par exemple) ne s’accumule.
Ce cas de figure rend évident les inconvénients liés à l’installation de l’alimentation dans la partie supérieure. Nous déconseillons franchement de laisser le dissipateur du processeur rejeter tout l’air chaud vers l’alimentation: il y a mieux à faire.
Si l’on choisit tout de même ce type d’installation, nous recommandons d’utiliser au moins un ventilateur à l’arrière du boitier pour soulager partiellement l’alimentation de l’extraction d’air chaud:
Un ventilateur supplémentaire à la base du boitier est un plus:
Optimisation du flux d’air : erreurs courantes
La préparation de l’installation semble simple et pourtant, les multiples sockets, boitiers, dissipateurs ainsi que leur sens de montage peuvent facilement nous induire en erreur et avoir une répercussion négative sur le refroidissement.
Ici, le montage à l’horizontale du dissipateur pose problème vu qu’il n’y a pas de ventilateur au sommet du boitier: une partie de la chaleur s’accumule dans la partie supérieure du boitier et fait par conséquent grimper les températures du processeur.
Situation similaireavec un dissipateur monté cette fois à la verticale.
Une erreur d’inattention ici : le ventilateur du dissipateur est installé à l’envers. Le refroidissement est en conflit avec la convection naturelle, ce qui se traduit alors par des performances thermiques médiocres.
Comme on l’a vu plutôt, il ne faut pas laisser à l’alimentation le seul soin d’extraire l’air chaud. Le montage inversé du ventilateur sur le dissipateur est une fausse bonne idée : non seulement l’alimentation sera toujours sollicitée pour extraire la chaleur, mais en plus cette dernière va avoir tendance à se répandre dans tout le boitier vu le conflit entre convection naturelle et sens de la ventilation.
Installation avec le ventirad box
Les ventilateurs fournis par AMD et Intel avec leurs processeurs version boîte ne brillent pas par leur efficacité, ce qui s’explique notamment par le fait que leur flux d’air est perpendiculaire par rapport à celui des boitiers. S’il fallait leur trouver un bon point en dehors de leur coût quasi-nul, ce serait l’air envoyé sur les composants autours du processeur pourvu qu’il ne soit pas trop chaud.
Comme nous l’avions vu il y a 3 ans, Intel détient la palme du pire dissipateur qui soit passé entre nos mains. Cependant, les dissipateurs box d’AMD ne valent pas mieux : celui de notre Athlon 64 FX-62 arrive tout juste à maintenir le processeur stable lorsque celui-ci affiche un TDP de 125 Watts, au prix d’un bruit insupportable à 6000 tr/min.
La configuration ci-dessus ne bénéficie pas d’un flux d’air suffisant : pas de ventilation arrière, de même que la carte graphique bloque une partie de la convection naturelle.
Le Corsair Graphite 600T permet par contre d’extraire l’air chaud par l’arrière ainsi qu’au sommet.
Optimiser le flux d’air grâce à la ventilation latérale
La présence d’un ventilateur latéral prend tout son sens lorsque l’on a un dissipateur parallèle à la carte mère vu que l’air frais est dirigé directement sur le dissipateur est les composants alentours, dont la carte graphique par exemple.
Pour peu que l’on apprécie leur esthétique tape à l’œil, on peut opter pour le LC-Power Titus et son gros ventilateur latéral à faible rotation …
… ou encore un modèle avec deux ventilateurs 12 cm comme l’Enermax Hoplite :
Refroidissement des disques durs
Voici l’agencement le plus courant sur les boitiers récents, une évolution positive dans la mesure où l’installation des disques durs dans la largeur du boitier permet de libérer plus d’espace pour une grande carte graphique par exemple. Le flux d’air est suffisant, à moins que chaque baie ne soit occupée.
Les disques durs s’installent donc derrière un ventilateur en aspiration.
Cette solution nettement plus rare est généralement réservée aux boitiers imposants orientés haut de gamme : les disques durs se manipulent directement en façade et bénéficient d’un système de branchement/débranchement à chaud. Le refroidissement est indirectement assuré par le ventilateur au-dessus des disques durs.
Certains boitiers proposent un chargement latéral des disques durs, mais sans que ces derniers ne soient positionnés derrière un ventilateur. Il faut alors surveiller les températures et éventuellement considérer l’ajout d’un ventilateur au fond du boitier dans la mesure du possible.
Des solutions de rattrapage ?
Au cas où la température des disques durs serait excessive, il existe des solutions de refroidissement dédiées qu’il faut considérer comme dernier recours, d’autant plus qu’elles peuvent s’avérer bruyantes.
Relevés de température
Pour mémoire, le dissipateur est un Xigmatek Aegir. Parce qu’il permet d’installer une alimentation en bas comme au sommet, nous avons utilisé un boitier Antec Lanboy Air dont les parois latérales en mesh ont délibérément été obstruées. Les résultats parlent d’eux-mêmes:
L’écart le plus parlant porte sur la température de l’air rejeté par l’alimentation: on gagne 8°C en la positionnant en bas !
Dans le cas des dissipateurs parallèles à la carte mère, la ventilation latérale permet de faire baisser la température du processeur.
Ventilation des cartes graphiques
Les cartes munies d’un ventilateur type turbine sont les plus efficaces pour expulser l’air chaud en dehors du boitier, mais en contrepartie elles sont généralement plus bruyantes que les modèles équipés d’un ventilateur axial.
En général, AMD et NVIDIA proposent le premier type tandis que leurs partenaires optent pour le second lorsqu’il leur est possible de personnaliser les cartes, mais la HD 6990, la GTX 5890 ainsi que les GeForce entrée de gamme sont de bons contre-exemples.
Ceci est le signe d’une accumulation de chaleur excessive. Il est toujours possible de remplacer les caches PCI d’un boitier par des caches ajourés, surtout quand il s’agit de dissiper 800 Watts.
Tant que la chaleur est expulsée du boitier, les températures ne sont pas problématiques. Ceci vaut aussi pour deux cartes de type turbine tant qu’elles sont suffisamment espacées : quand on compte monter un SLI ou un CrossFire, il faut acheter une carte mère ayant au moins deux ports PCI/PCI-E libres entre ceux qui seront utilisés pour les cartes graphiques.
Dans ce cas de figure, la carte graphique supérieure risque de surchauffer et de perturber le fonctionnement du système faute d’air frais.
Les cartes à ventilateur axial ont l’avantage d’être généralement silencieuses, mais rejettent une partie de l’air chaud au sein du boitier. Dans bien des cas, un ventilateur latéral au niveau de la porte du boitier apporte un plus, tangible et mesurable.
Des solutions de rattrapage (bis) ?
Au-delà du remplacement des équerres PCI, on peut toujours trouver des ventilateurs dans un carénage ne prenant qu’un slot, mais à l’image des solutions de refroidissement dédiées aux disques durs, l’efficacité n’est pas nécessairement au rendez-vous, contrairement au bruit le plus souvent.
Conclusion
Ceux qui parmi nous ont déjà monté plusieurs configurations trouveront peut-être cet article trop simple et les erreurs exposées trop évidentes pour être commises, mais honnêtement, qui n’en a jamais fait ?
Encore une fois, il est crucial de penser au refroidissement avant d’acheter les composants : le choix d’un boîtier optimisé en ce sens nous semble être la première chose à faire, après quoi il faut s’assurer de la compatibilité physique entre les composants pour éviter de se retrouver avec un dissipateur trop volumineux pour rentrer dans tel boitier, ou encore un espacement insuffisant des ports PCI-E entre les cartes graphiques.
D’autre part, il ne faut pas tirer une croix sur certaines solutions de refroidissement même si elles ont quelques années : on pense tout particulièrement aux ventilateurs latéraux des boitiers qui permettent de dissiper une partie de la chaleur dégagée par une/des carte(s) graphique(s).
