Refroidisseur de processeur : refroidissement liquide contre refroidissement par air

Voici ce que vous devez savoir lorsque vous hésitez entre refroidissement liquide et refroidissement par air, notamment le fonctionnement de ces deux méthodes et celle vous convenant le mieux1.

Comme tout matériel informatique puissant, le processeur génère de la chaleur lorsqu'il fonctionne et doit être correctement refroidi pour offrir des performances optimales.

Comme l'explique Mark Gallina, System Thermal & Mechanical Architect chez Intel : « Pendant le fonctionnement normal, les transistors à l'intérieur d'un processeur convertissent l'énergie électrique en énergie thermique (chaleur). Cette chaleur augmente la température du processeur. Si aucune voie efficace n'existe pour cette chaleur, le processeur dépasse sa température de fonctionnement sûre. »

Mais quel est le meilleur moyen de maintenir le processeur à la température idéale ? Il existe de nombreuses façons de refroidir un processeur, mais la plupart des PC de bureau et ordinateurs portables utilisent un refroidisseur à air ou par liquide.

Nous allons comparer le refroidissement liquide et le refroidissement par air : comment ils fonctionnent, leurs avantages et inconvénients, et lequel peut s'adapter au mieux à votre installation.

Fonctionnement d'un refroidisseur de processeur

Les refroidisseurs de processeurs à air et par liquide fonctionnent selon un principe similaire et jouent tous deux le même rôle : absorber la chaleur du processeur et la répartir pour l'éloigner du matériel.

La chaleur générée par le processeur lui-même est distribuée au couvercle métallique du processeur, appelé diffuseur de chaleur intégré (Integrated Heat Spreader, IHS). La chaleur est ensuite transférée vers la plaque de base du refroidisseur du processeur. Cette chaleur est alors distribuée, soit par liquide, soit par le biais d'un tuyau thermique, vers un ventilateur, où elle est évacuée du refroidisseur, puis du PC.

Bien que les mécanismes sous-jacents soient similaires, les deux méthodes redistribuent la chaleur de manière très différente.

Commençons par un refroidisseur à air.

Refroidissement par air

Dans un refroidisseur à air, la chaleur est transférée depuis l'IHS du processeur, via la pâte thermique appliquée et dans une plaque de base conductrice généralement en cuivre ou en aluminium. À partir de la plaque de base, cette énergie thermique passe dans les tuyaux thermiques fixés.

Les tuyaux thermiques sont conçus pour diriger la chaleur d'un point à un autre. Dans ce cas, la chaleur se déplace vers un dissipateur thermique élevé au-dessus de la carte mère, libérant ainsi de l'espace pour d'autres composants, tels que la RAM. Ces tuyaux fournissent l'énergie sous forme de chaleur aux fines ailettes métalliques composant le dissipateur thermique. Ces ailettes sont conçues pour optimiser l'exposition à l'air frais, permettant ensuite d'absorber la chaleur du métal. Puis, un ventilateur fixé éloigne l'air chaud du dissipateur thermique.

Moins courant qu'un refroidisseur à air standard, mais similaire en théorie : le refroidisseur passif. Il fonctionne avec un dissipateur thermique spécialement conçu pour absorber et redistribuer la chaleur sans utiliser de ventilateur. Il peut être utile pour les constructions où une acoustique plus faible est une priorité, mais la plupart des ordinateurs de jeu utilisent un refroidisseur à air ou par liquide.

L'efficacité d'un refroidisseur à air peut varier en fonction de facteurs tels que les matériaux utilisés dans la construction (le cuivre est plus conducteur que l'aluminium, par exemple, mais l'aluminium coûte moins cher), ainsi que la taille et le nombre des ventilateurs fixés au dissipateur thermique du processeur. Cela explique la diversité de taille et de conception des refroidisseurs de processeurs à air.

Les refroidisseurs à air plus grands dissipent souvent mieux la chaleur, mais l'espace n'est pas toujours suffisant pour une solution de refroidissement encombrante, en particulier dans un PC compact.

Nous explorerons plus en détail les avantages du refroidissement par air, mais commençons par présenter le refroidissement liquide.

Refroidissement avec du liquide

Comme pour les refroidisseurs à air, il existe un large choix d'options, mais la plupart se répartissent en deux catégories : les refroidisseurs tout-en-un ou les boucles de refroidissement personnalisées. Nous nous concentrerons principalement sur les refroidisseurs tout-en-un, mais les principes fondamentaux de refroidissement du processeur grâce au liquide sont identiques pour les deux solutions.

Comme pour le refroidissement par air, le processus commence par une plaque de base connectée à l'IHS du processeur avec une couche de pâte thermique. Cela permet un meilleur transfert de chaleur entre les deux surfaces. La surface métallique de la plaque de base fait partie du waterblock, conçu pour être rempli de liquide de refroidissement.

Le liquide de refroidissement absorbe la chaleur de la plaque de base lorsqu'il traverse le waterblock. Il continue ensuite à se déplacer dans le système et vers le haut par l'un des deux tuyaux jusqu'à atteindre un radiateur. Le radiateur expose le liquide à l'air, afin de le refroidir, et les ventilateurs fixés au radiateur éloignent la chaleur du refroidisseur. Le liquide de refroidissement entre ensuite à nouveau dans le waterblock et le cycle recommence.

Comment choisir ?

Correctement installées, les deux options de refroidissement sont très efficaces, mais elles excellent dans différentes circonstances. Voici quelques facteurs à prendre en compte lorsque vous faites votre choix.

Prix

Le prix peut varier considérablement selon les fonctionnalités que vous visez en priorité. En règle générale, toutefois, les refroidisseurs à air coûtent moins cher en raison de leur fonctionnement plus simple.

Il existe des versions d'entrée de gamme et haut de gamme pour chaque option. Une version haut de gamme d'un refroidisseur à air peut disposer d'un dissipateur thermique plus grand, de meilleurs ventilateurs et offrir différentes options esthétiques. Un refroidisseur par liquide tout-en-un haut de gamme peut être équipé d'un radiateur plus grand et offrir un mélange de personnalisation esthétique et fonctionnelle, par exemple un logiciel pour contrôler la vitesse du ventilateur et l'éclairage.

Le prix des refroidisseurs de processeurs à air et par liquide varie beaucoup selon les caractéristiques que vous recherchez.

Facilité d'installation

Bien qu'un refroidisseur par liquide tout-en-un soit souvent plus complexe à installer qu'un refroidisseur à air standard, le processus reste relativement simple. La plupart se composent uniquement du waterblock, des deux flexibles faisant circuler le liquide de refroidissement et du radiateur. Les étapes supplémentaires consistent à fixer le waterblock, un processus similaire à l'installation d'un refroidisseur à air, puis à fixer le radiateur et les ventilateurs afin que l'excès de chaleur puisse facilement sortir du PC. Étant donné que le liquide de refroidissement, la pompe et le radiateur sont incorporés dans l'appareil (d'où le nom « tout-en-un »), il nécessite très peu de supervision ou de maintenance après l'installation.

En revanche, l'installation d'une boucle personnalisée nécessite davantage d'efforts et d'expérience. Le processus d'installation initial peut prendre plus de temps, mais la flexibilité supplémentaire permet une personnalisation nettement plus importante et offre la possibilité d'inclure d'autres composants dans la boucle, tels qu'un GPU, si nécessaire. Ces boucles personnalisées plus complexes sont également compatibles avec des constructions de toutes formes et tailles lorsqu'elles sont correctement installées.

Taille

Les refroidisseurs à air peuvent être encombrants, mais ils se limitent à une zone et ne sont pas répartis sur l'ensemble du système. En revanche, avec un refroidisseur tout-en-un, vous aurez besoin d'espace pour le radiateur et devrez aussi veiller à orienter et aligner correctement le waterblock et les tuyaux pour le liquide de refroidissement.

Cela dit, si vous travaillez sur une construction plus petite, un refroidisseur à air volumineux ne constituera peut-être pas la meilleure option. Un refroidisseur à air compact ou un tout-en-un équipé d'un petit radiateur pourrait mieux convenir. Lors de la planification de la mise à niveau ou du choix du boîtier, assurez-vous de disposer de suffisamment d'espace pour la solution de refroidissement et que le matériel sélectionné est compatible avec le boîtier.

Son

Le refroidissement liquide, en particulier lorsque vous utilisez un tout-en-un, a tendance à être plus silencieux que le ventilateur d'un dissipateur thermique de processeur. Là encore, cela peut varier, car il existe des refroidisseurs à air avec des ventilateurs spécialement conçus pour réduire le bruit, et les réglages ou le choix du ventilateur peuvent avoir un impact sur la quantité de bruit générée. Dans l'ensemble, cependant, le refroidissement liquide a tendance à générer moins de bruit, car la petite pompe est généralement bien isolée et les ventilateurs du radiateur fonctionnent souvent à un régime inférieur (tours par minute) par rapport au dissipateur thermique du processeur.

Régulation de la température

Si vous tenez à l'overclocking ou envisagez d'effectuer des tâches gourmandes en ressources pour le processeur, comme le rendu vidéo ou le streaming, optez plutôt pour le refroidissement liquide.

Selon Mark Gallina, le refroidissement liquide « distribue plus efficacement la chaleur sur une surface de convection plus importante (radiateur) que la conduction pure, ce qui permet de réduire la vitesse du ventilateur (meilleure acoustique) ou d'augmenter la puissance totale ».

En d'autres termes, il est plus efficace et souvent plus silencieux. Si vous recherchez les températures les plus basses possibles ou souhaitez une solution plus silencieuse et ne craignez pas un processus d'installation légèrement plus complexe, le refroidissement liquide est probablement la meilleure option.

Les refroidisseurs à air sont assez efficaces pour éloigner la chaleur du processeur, mais gardez à l'esprit que la chaleur est ensuite dispersée dans le boîtier. Cela peut augmenter la température ambiante globale du système. Les refroidisseurs par liquide permettent de mieux extraire cette chaleur du système via les ventilateurs du radiateur.

Le choix vous appartient

Revenons au débat d'origine : refroidissement liquide contre refroidissement par air. Lequel choisir ?

La réponse dépend de la façon dont vous utilisez votre ordinateur, ainsi que des performances et charges de travail que vous prévoyez.

Si vous recherchez un fonctionnement presque silencieux, le refroidissement le plus efficace possible, et si un prix potentiellement plus élevé ne vous gêne pas, le refroidissement liquide vous conviendra.

Si vous recherchez une solution offrant plutôt un prix d'entrée de gamme et une installation simple, aux dépens potentiels des performances optimales ou de l'acoustique, nous vous conseillons le refroidissement par air.

Lorsque vous faites votre choix, réfléchissez à la façon dont vous utilisez votre PC et comment vous prévoyez de l'utiliser à l'avenir. Bien que ces deux solutions soient excellentes, elles sont conçues pour des cas d'utilisation légèrement différents. C'est à vous de décider laquelle convient le mieux à votre utilisation de l'ordinateur.

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