INFORMAZIONI TECNICHE

Le ventole del PC 
Introduzione


Una breve guida alle ventole

Chi si è anche minimamente interessato al PC sa cos'è una ventola (in inglese fan, plurale fans)e, almeno in linea di massima, quale sia la sua funzione. Sicuramente anche chi non ha mai messo le mani in un personal, ne ha avvertito la presenza per il loro tipico rumore e per il flusso di aria più o meno calda che esce dal retro del computer. 

Parrebbe dunque non esserci niente da dire su un argomento così "comune". Però, andando a fondo, ci sono moltissimi particolari che sfuggono ad una indagine superficiale e che sarebbe utile chiarire.
Questa guida cerca di dare qualche informazione a chi vuol conoscere più a fondo questi dispositivi apparentemente semplici e le loro caratteristiche esenziali. Non vengono trattati prodotti particolari, se non in qualche esemplificazione, in quanto esistono decine di produttori e migliaia di modelli, con caratteristiche costruttive e dinamiche anche molto differenti; però, se i componenti del PC possono essere quanto mai diversi, le leggi che li governano sono sempre le stesse. Quindi, avendo idea di queste, è possibile applicarle al caso particolare con cui si ha a che fare.

 

Il calore e le ventole

Una ventola è un dispositivo che ha per scopo il creare un flusso di aria. Questo flusso può essere variamente utilizzato, ma nel PC la funzione essenziale è quella di collaborare al raffreddamento, per smaltire il calore che viene prodotto delle varie parti (CPU, chipset, GPU, dischi, ecc). Il calore si trasmette dall' oggetto caldo all' ambiente circostante ed il flusso creato dalla ventola ricambia in continuazione l' aria calda con altra più fredda, contribuendo in maniera sensibile alla riduzione della temperatura.

La struttura del PC, da quando è nato il capostipite, il famoso personal di IBM, è stata soggetta a numerosi ed anche profondi cambiamenti, ma alcuni elementi sono rimasti i medesimi. Tra questi, le ventole, la cui presenza, anzi, con l' aumentare delle potenze messe in gioco da sistemi sempre più performanti, è andata pure aumentando. La tendenza dell' elettronica, in particolare di quella consumer, è di ridurre sempre più le dimensioni , aumentando nello stesso tempo le prestazioni. Di conseguenza, molta elettronica diventa "calda", dovendo dissipare una certa quantità di energia che si concentra su piccole aree, principalmente in corrispondenza dei chip, i circuiti integrati, principali del sistema.  In effetti, una delle sfide con cui si cimentano i progettisti oggi è quella della riduzione delle necessità energetiche per ottenere le alte prestazioni richieste dalle applicazioni più sofisticate. Mentre i tecnici e gli scienziati studiano e sviluppano tecnologie e materiali nuovi, riducendo gli spessori dei materiali e le tensioni di funzionamento delle CPU, ci attesa di componenti potenti, ma freddi, ci si deve confrontare con la necessità di smaltire il calore prodotto perchè una temperatura eccessiva degrada e distrugge i componenti elettronici.

L' unico modo di rimuovere il calore da un punto "caldo" è quello di trasportare questo calore nell' ambiente circostante; sfortunatamente questi punti caldi, come abbiamo detto, sono superfici molto piccole e quindi lo scambio termico con l' ambiente non è certo ottimale. La via più semplice è quella di ampliare la superficie calda sovrapponendole un dissipatore passivo, ovvero una sagoma di materiale adatto a trasmettere il calore, come l' alluminio o il rame, che abbia una ampia superficie; ne derivano le sagome alettate che vediamo coprire CPU, GPU, chipset, ecc. Il calore passa per conduzione dai chip al dissipatore e la sua vasta superficie lo passa all' atmosfera per irraggiamento e convezione. Questo metodo si definisce "passivo" perché sfrutta semplicemente le caratteristiche del materiale e della superficie, senza alcun altro artificio. Sfortunatamente, per quanto grande si possa fare il dissipatore, la sproporzione tra il calore prodotto dal chip e la sua superficie rende impossibile mantenere una adeguata temperatura , con questo sistema, nelle situazioni dove è necessario dissipare decine di watt; convezione e irraggiamento naturali non sono più sufficienti, sopratutto nell' ambiente chiuso di uno chassis, dove, tra l' altro, le fonti di calore sono più di una.
Il calore passato dai radiatori all' aria circostante la satura ed in breve lo scambio termico perde di efficacia e la temperatura sale. Si rende necessaria una robusta circolazione di aria, un flusso che sostituisca continuamente l' aria riscaldata con altra più fresca. 
Occorre muovere l' aria e questo è il compito delle ventole. 
Certamente esistono altri modi per "spostare" il calore, come ad esempio l' uso di fluidi (heat pipes o sistemi a liquido) o anche criogenici, ma si tratta sempre di soluzioni costose, complesse e che possono richiedere manutenzioni poco adatte ad impieghi non professionali; e, comunque, alla fine della catena, occorre sempre spostare il calore nell' aria circostante.

Il sistema composto da radiatori passivi e ventole, è, allo stato attuale, la soluzione più adottata, per la sua semplicità, economicità ed efficienza. Sfortunatamente una ventola è una sorgente di rumore e, anche se piccolo, è un punto di consumo di energia (che gli è necessaria per fa girare le pale) e questo è sensibile dove si ha a che fare con sistemi alimentati a batteria, come ad esempio nei notebook. In ogni caso, la ventola è un componente meccanico in movimento e quindi non certo ideale per aumentare l' affidabilità di sistemi essenzialmente elettronici.



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Aggiornato il 06/03/07.