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Refroidir votre ordinateur

Août 2015

Refroidir son ordinateur, qu'il soit portable ou fixe est essentiel. Qu'on l'overclocke, qu'on soit amateur de silence ou tout simplement quand le refroidissement d'origine ne satisfait plus, il vient le moment où il faut changer les différents ventilateurs et radiateurs, selon son budget, ses attentes. Mais le choix est vaste et le produit le plus cher n'est pas toujours le bon. Je détaillerai dans cet article les différents éléments à refroidir dans un PC ainsi que les 2 principales méthodes de refroidissement et leur intérêt (refroidissement par air et par eau).

PS : Je ne détaillerai pas les méthodes dites « extrêmes » les trouvant inutiles pour le commun des mortels et uniquement utiles pour le bench et pour exploser les records.



Sommaire :


Les différents éléments à refroidir dans votre PC


Votre ordinateur est formé de plusieurs composants qui supportent tous des températures plus ou moins élevées et qui ont donc besoin d'être refroidis.

Le processeur


Le processeur, aussi appelé CPU (Central Processing Unit) ou proco pour les intimes est un composant indispensable à votre ordinateur. Comme vous l'aurez deviné, il s'agit donc de refroidir ce dernier.

Le ventilateur fourni par Intel ou AMD est rarement satisfaisant quand on cherche à opérer dans le silence ou qu'on veut se lancer dans l'overlock.
Il faut donc le remplacer ! Encore une fois, il existe différentes méthodes :
  • Un refroidissement passif
  • Un refroidissement actif (ventilateur)
  • Le watercooling (refroidissement par eau)



Le refroidissement passif :
Overclockers, rendez-vous au paragraphe suivant ;)
Ce système, complètement silencieux, car dépourvu de ventilateur, est recommandé quand on désire travailler dans le silence le plus complet et de préférence avec un boîtier assez large (18 cm minimum) et bien ventilé. Le choix est difficile et un grand nombre de constructeurs s'est lancé dans la course. Certains systèmes excellents fabriqués par Thermalright, Noctua ou encore Scythe (pour ne pas tous les citer) seront suffisants en passif. Mais attention ! Avant d'acheter, lisez des tests des radiateurs sans ventilateur et renseignez-vous sur la compatibilité du socket, si votre boîtier est bien assez large et parfois si votre carte mère est compatible. Mais il faut rester vigilant(e) dans les premiers jours avec ce genre de système, un processeur ayant un TDP élevé et poussé au maximum de sa charge aura vite fait de venir à bout du radiateur.

Le refroidissement actif par ventilateur :
c'est la méthode la plus courante pour refroidir son CPU, c'est celle qui est recommandée.
Une grande quantité de ventirads sont disponibles, des premiers prix de 15/20€, à plus de 60/70€.
Des tests comparatifs sont régulièrement publiés, comme ici ou .
On peut citer des bests sellers à ventilos de 120mm, comme le Cooler Master Hyper 212 EVO vers 30€ ou le Thermalright Macho ou Be Quiet Dark Pro C1 vers 50€, ou bien sûr les Noctua U12 ou C14 vers 60€.
il est possible d'en avoir un et de travailler dans le silence. Attention à ce moment aux dBa (<30 dBa pour avoir le silence). Mais les overclockers en seront également très satisfaits.
Avec le système approprié, il est possible de monter le processeur relativement haut en fréquence. Il est donc, pour les overclokers, conseillé d'avoir un boîtier large pour pouvoir accueillir les radiateurs. En général, les radiateurs bons en passif seront fantastiques une fois un ou plusieurs ventilateurs ajoutés. Là encore, les marques sont multiples : Tuniq, Noctua, Thermalright (encore une fois, je ne les citerai pas toutes). Lors de l'achat, il faudra tenir compte du socket du processeur, de la taille disponible sur la carte mère et de la largeur du boîtier.


Pour le watercooling, un investissement important est à faire, c'est à vous de voir si ca vaut le coup. Il faut un waterblock de qualité pour éviter que le flux d'eau soit freiné ou tout bêtement pour obtenir de bonnes performances ! voir dernier paragraphe pour les détails.

La carte graphique


La carte graphique est un composant essentiel de l'ordinateur. Mais il est tout autant essentiel de la garder au frais.

Parlons d'abord des systèmes de ventilations d'origine. Il y a deux méthodes : la passive (sans ventilateur) et l'active (avec ventilateur).

Les systèmes passifs sont très répandus sur les cartes graphiques d'entrée de gamme. Il est généralement fait d'un radiateur en plastique, de petite taille permettant d'être intégré dans les micro boîtiers ou dans un média center.
Ils sont également présents sur certaines cartes haut de gamme. Le système y est, par contre, beaucoup plus sophistiqué. Généralement, des caloducs partent du GPU et vont derrière la carte afin de dissiper la chaleur par la circulation d'air, naturellement présente dans le boîtier. Dans le cas où le boîtier n'est pas suffisamment ventilé, la température du GPU risque de monter et là, c'est le drame... le PC se coupera si les options de sécurité relatives aux températures sont activées et finira par brûler si ces sécurités sont désactivées.

Les systèmes actifs sont les plus répandus et couvrent toutes les gammes. Ils se composent toujours d'un radiateur sur lequel est fixé un ventilateur. L'efficacité va donc dépendre de quelques critères :
  • Le diamètre du ventilateur
  • Sa vitesse de rotation
  • Son design
  • Les matériaux utilisés pour le radiateur
  • La taille du radiateur


Le diamètre du ventilateur, couplé à sa vitesse de rotation (et le design des pales) va définir le flux d'air qu'il est capable de générer. Les matériaux utilisés pour le radiateur détermineront son efficacité (ce que je détaillerai plus loin dans l'article) et la taille du radiateur définira donc la surface de dissipation ; plus elle est élevée, plus la température sera basse à condition d'avoir un bon ventilateur.

Mais, tout le monde n'apprécie pas les ventilateurs d'origine. Pour les remplacer, il faut tenir compte de la compatibilité, pour cela, je vous renvoie au site du constructeur auprès duquel vous voulez acheter votre futur système.
Pour remplacer le système de base, il faudra tenir compte de la place que vous avez. Vous pourriez rencontrer des problèmes si vous comptez monter un système multi-GPU ou si vous avez un micro boîtier. Vous pourrez, bien entendu, changer votre système d'origine par un système passif, actif ou mettre votre GPU sur watercooling (voir paragraphe' différentes méthodes de refroidissement' en fin d'article)
Mais le watercooling nécessite un investissement lourd et les waterblocks sont rarement compatibles d'une génération de cartes à l'autre. Et là encore, il faudra tenir compte du facteur taille, mais aussi de la puissance de votre pompe. Si vous achetez un waterblock bas de gamme, vous aurez plus de chance que l'eau soit ralentie en arrivant dans le waterblock. Un système haut de gamme sera optimisé pour faciliter la circulation de l'eau et pour le refroidissement.
Pour finir sur les cartes graphiques, il vous reste votre mémoire à refroidir, ne la négligez surtout pas. En général, le matériel nécessaire à son refroidissement est fourni. Dans le cas contraire, je vous recommande fortement d'un acheter un.

Le Northbridge, Southbridge


Le Northbridge ayant disparu des cartes mères modernes (socket AM3/AM3+ et 1155/1150), cet élément n'a plus besoin d'etre refroidi.
Ce paragraphe concerne les anciennes cartes mères (socket 775 par exemple)
Le refroidissement du NorthBridge et du Southbridge est la plupart du temps assuré par deux systèmes (passifs):
  • Un radiateur bas de gamme en aluminium
  • Un circuit de radiateurs reliés par des heatpipes


Si vous n'êtes pas un(e) mordu(e) de l'overclocking, il est rarement utile de changer ce système d'autant plus que le changement des circu-pipes inclut de changer le radiateur du Northbridge, du Southbridge et des mosfets !
Mais quand on aime ça, la température du Northbridge est très importante. Tous les systèmes actuels (et performants) sont passifs, mais il est parfois recommandé de rajouter un ventilateur. Les radiateurs sont en forme de tour pour les plus puissants et il faut à ce moment faire attention dans le cas où on a un Crossfire ou un SLI : le radiateur peut gêner. L'autre solution, moins chère, se présente sous la forme d'un petit radiateur en cuivre et est une bonne alternative au système bas de gamme en aluminium. Vous devrez, bien entendu, vérifier la liste des cartes mères compatibles sur le site du constructeur de votre futur radiateur Northbridge/SouthBridge.

Les mosfets


Les mosfets, situés près du socket du processeur sont des semi-conducteurs qui ont la fâcheuse habitude d'enfler, voire d'exploser, quand ils chauffent trop. Ces symptômes arrivent le plus souvent quand on overclocke sans prendre de précautions, il est donc impératif de poser (s'il n'y en a pas) ou de changer le système de dissipation quand on veut overcloker ou qu'on change le radiateur du Northbridge et que ces deux composants sont liés par une heatpipe.

Le disque dur


Certains disques durs ont une vilaine tendance à chauffer beaucoup plus que ce que l'on aimerait. Il est donc possible de les intégrer à un circuit de water cooling, de mettre le disque dur dans un système passif composé d'un radiateur plat et de heatpipes pour dissiper la chaleur ou encore un système passif possédant des ventilateurs pour permettre une diffusion plus rapide et efficace de la chaleur ou tout simplement un système avec plusieurs ventilateurs à poser sur le disque.
Une fois ce système intégré, les disques durs prendront plus de place et certains risquent de ne plus tenir dans les habituelles baies 3.5 pouces, il faudra donc les loger en haut du boîtier, dans une baie 5.25 pouces.
Les SSD chauffant très peu n'ont pas besoin de système de refroidissement spécifique, le flux d'air du boitier sera suffisant.

Organiser son boîtier


Organiser correctement son boîtier peut faire gagner quelques précieux degrés et réduire les nuisances sonores dans certains cas.

Emplacement des différents composants


La physique veut que l'air froid descende et l'air chaud monte. Il faut donc placer les composants en conséquence.
La configuration standard avec un seul ventilateur à l'arrière en haut, n'est pas vraiment satisfaisante, il manque des ventilateurs en aspiration en facade ou sur le coté (n'oubliez pas les filtres à air).
Voici les flux d'air d'un boitier correctement ventilé, avec les flux d'air entrant en bleu et sortant en rouge :

On recommandera de placer les disques durs en bas du boîtier, face aux ventilateurs en aspiration.
Pour ce qui est de l'alimentation qui, elle aussi, dégage de la chaleur, cela va dépendre de votre boîtier. Les boîtiers dont l'alimentation est située en bas sont préférables, car l'absence de l'alimentation en haut du boîtier donne la possibilité d'un ou 2 ventilateurs en extraction en haut du boîtier, et ca évite l'emballement du ventilateur de l'alimentation quand les composants "chauds" (carte graphique, CPU) sont sollicités.
Voici un exemple de flux d'air dans un boitier avec alimentation en bas :

Cette disposition permet de davantage évacuer la chaleur du PC, car ces ventilateurs d'extraction en haut vont dans le sens de la circulation naturelle de l'air chaud, de bas en haut.

La carte graphique, processeur, mémoire vive, difficile de changer leur place !
Pour ce qui est du lecteur CD, peu importe ! Leur dégagement de chaleur est très faible car ils ne sont pas constamment sollicités.
Il faut aussi essayer, le plus possible, de correctement ranger ses câbles. Un câble qui se met dans un ventilateur et c'est l'arrêt immédiat du système ! Un câble touchant un ventilateur et c'est l'enfer pour vos oreilles. Les bons boitiers ont en général des passages et des lumières prévus pour les câbles, il faut les utiliser. Une bonne solution pour ceux qui n'ont pas pris une alimentation modulaire est de mettre les câbles inutilisés de l'alimentation dans une des baies 5.25 pouces, si vous en avez une de libre !

Placer ses ventilateurs de boitier


Ca, ce n'est pas difficile, mais il faut respecter un sens de circulation de l'air de haut en bas et de l'avant vers l'arrière.
Les ventilateurs en extraction seront donc placés à l'arrière ou en haut du boîtier, les ventilateurs en aspiration sur la facade du boîtier ou sur le coté (ventilateurs latéraux).
Il faudra aussi faire attention au design du ventilateur. Les dernières recherches montrent que pour un ventilateur de boitier puissant et silencieux il faut privilégier un ventilateur avec de nombreuses pales fines et incurvées, comme celui-ci :

Il faut aussi essayer d'équilibrer les flux d'air entrant et sortant. Les essais réalisés par la revue PC Update N° 48 sur le Cooler Master HAF 922 montrent une meilleur refroidissement avec un flux à l'équilibre ou en légère surpression (plus d'air entrant que sortant) qu'en dépression ( cas de l'installation standard d'un ventilateur arrière seul).

Réguler ses ventilateurs de boitier


un élément indispensable pour obtenir un fonctionnement efficace mais silencieux est le 'rhéobus' ou boitier de régulation des ventilateurs, on en trouve plusieurs modèles dans le commerce, certains intégrés en facade.
Une astuce quand on cherche juste à réduire le bruit sans avoir besoin d'une régulation continue de vitesse est de sous-volter ses ventilateurs, en les branchant en 7V ou meme 5V (s'ils fonctionnent toujours à cette tension) (explications à venir)

Choisir le bon boîtier


Le choix du boîtier se fera en fonction de plusieurs critères :
  • équipé de plusieurs emplacements pour ventilateurs de boitiers, notamment en facade et à l'arrière
  • La taille de votre carte mère
  • Vos exigences


Votre carte mère a une taille bien définie et fixée. Il faudra premièrement choisir le boîtier en fonction de ça.
Vous aimez le froid ? Envie d'overclocker ? Il vous faudra, au minimum, 3 ventilateurs pour avoir un boîtier digne de ce nom.
Vous aimez le silence ? Privilégiez l'isolation phonique au nombre de ventilateurs et regardez bien les nuisances sonores dues au(x) ventilateur(s) en extraction (<17dBa pour le silence).

Cas spécifiques


Certains cas sont tout de même à part comme les ordinateurs portables où l'espace pour la circulation de l'air est extrêmement réduit.

Ordinateurs portables


Le portable voit ses composants comprimés dans un boîtier minuscule et en plastique. Posé sur vos vêtements, votre lit, il aura vite fait de chauffer.
Il existe des méthodes pour refroidir les portables, mais je les trouve peu recommandables. Les ventilateurs n'apportent rien et le système le plus performant est dans la plupart des cas la surélévation de l'ordinateur en question. Une fois un peu en hauteur, l'air sera évacué sans obstacles et cette évacuation se fera plus rapidement.
On se souvient tous des portables qui explosaient causant des dommages corporels. Cette époque est derrière nous mais, sait-on jamais, gardez votre portable au frais et vos genoux intacts.

Radiateurs à caloducs nus


Je tiens à attirer votre attention sur cette nouvelle tendance, les radiateurs à caloducs nus. Ils offrent de très bonnes performances mais un montage trop brutal ou trop serré peut les percer. Attention donc !

Les détails indispensables


Comme partout, les détails sont souvent importants. Je parlerai ici de la pâte thermique et de beaucoup d'autres choses ;-)

La pâte thermique


La pâte thermique, située sur le coeur (du GPU, CPU) permet d'établir le contact entre le radiateur et la surface du coeur afin de ne pas laisser de vide, car l'air est très mauvais conducteur. Il faut appliquer la juste dose, une noisette. Pas de micro-noisette, pas de noisette élevée au plutonium, une noisette classique. Il faut ensuite (à l'aide d'une carte rigide par exemple) étaler la pâte sur toute la surface du coeur pour que le contact soit total.
La pâte thermique a une très longue durée de vie (en général supérieure à 2 ans), il est donc inutile de la changer tous les mois !
Quant aux pads thermiques, petits adhésifs supposés être conducteurs de chaleur, je vous conseille de les changer pour de la pâte dès que vous le pouvez, vous y gagnerez plusieurs degrés.

La propreté


Eh oui, l'air aspiré par votre ordinateur est plein de poussière et cette dernière aura vite fait de se coincer dans les radiateurs ou sur les pales des ventilateurs. Un nettoyage tous les mois est une bonne idée si vous avez souvent votre PC allumé. Le nettoyage se fera avec une bombe d'air sec et un chiffon légèrement humidifié ou alors votre souffle et un chiffon. Attention aux idées d'aspirateur pour nettoyer, une vis est très vite perdue !

Les différents matériaux du radiateur


Comme vous le savez sûrement, tous les métaux sont plus ou moins conducteurs ! En voici une liste, du plus au moins conducteur :
  • Argent ( 429 W/(m.K) )
  • Cuivre ( 401 W/(m.K) )
  • Or ( 317 W/(m.K) )
  • Aluminium ( 237 W/(m.K) )
  • Zinc ( 116 W/(m.K) )
  • Nickel ( 90,7 W/(m.K) )


Vous pouvez donc vous faire une idée de la médiocrité de l'aluminium. Bien sûr, il faut prendre ces résultats avec des pincettes, la pureté du métal en question jouant fortement sur la conductivité.

Technique : Les différentes méthodes de refroidissement


Tout d'abord, je vais vous faire un bref résumé des différentes méthodes de refroidissement.

Le refroidissement à air actif


Le refroidissement à air actif est toujours composé :
  • D'un radiateur
  • D'un ventilateur

Le ventilateur, placé sur le radiateur, évacuera la chaleur montante du radiateur et l'expulsera. Le radiateur est très souvent composé d'un radiateur (quel choc..) monté lui-même sur des caloducs, augmentant la conductivité thermique. Il existe également des radiateurs exploitant un métal liquide (toujours à l'intérieur des caloducs), ce dernier étant mis en mouvement par une pompe électromagnétique et offrant des performances tout à fait honorables mais pour un prix encore trop élevé. La seule marque à en fabriquer est Danamics.

Le refroidissement à air passif


Le refroidissement à air passif est tout simplement composé d'un radiateur, identique à celui décrit ci-dessus. L'avantage de ce système est d'être parfaitement silencieux : 0dBa.

Le refroidissement à eau passif


Le watercooling passif utilise la conductivité naturelle de la boîte enfermant les radiateurs (qui sont là pour recevoir l'eau chauffée par les différents composants sur le circuit de watercooling). Le seul constructeur (à ma connaissance) à faire du watercooling passif est Zalman. L'avantage de ce système est qu'il est silencieux. Le bruit peut éventuellement venir de la pompe, mais les constructeurs font en sorte que la pompe soit, elle aussi, silencieuse.

Le refroidissement à eau actif


Le refroidissement à eau actif est construit de la même manière que le passif, mais la chaleur récoltée par les radiateurs est directement expulsée par des ventilateurs situés sur ces radiateurs permettant d'atteindre un delta le plus proche de zéro possible (delta °C= température du composant - température ambiante).
Il faut ensuite savoir que les radiateurs fonctionnent tout aussi bien sans ventilateur, un radiateur qui est à la base actif peut être transformer en passif avec une augmentation d'environ 15% de la température, reste donc à définir vos priorités. Pour l'installation des ventilateurs, on conseille de les mettre en aspiration (aussi étonnant que cela puisse paraître), un gain de 1-2°C est alors observé.
Des précautions toutes particulières sont a appliquer à la pompe. Cette dernière supporte rarement être traversée par une eau à plus de 60°C, on conseille donc de la mettre après les radiateurs, bien que la température du circuit ait tendant à se stabilisée, laissant 1 à 3°C d'écart entre le point le plus chaud et le point le plus froid du circuit.

Pour les waterblock, il existe deux systèmes, le système HPDC (Hautes Pertes De Charge) et FPDC (Faibles Pertes De Charges).
Comment savoir si son waterblock est HPDC ou FPDC ? (LPDC en anglais) Soit en regardant sa ficher descriptive, soit en l'ouvrant. Un HPDC aura un "maze" (labyrinthe) complexe, forçant l'eau à prendre de multiples virages. Un FPDC au contraire laissera l'eau circuler à sa guise, sans dessin bien compliqué. On recommandera pour un système HPDC (ce sont les waterblock qui déterminent si le système est à tendance HPDC ou FPDC) une pompe possédant une colonne d'eau élevée (à quelle hauteur la pompe peut "monter" le liquide) et pour un système FPDC une pompe à débit élevé. Dans les deux cas on préfèrera utiliser un liquide dit "diélectrique" (de conductivité nulle) comme le Feser F1 pour éviter, en cas de fuite, d'abîmer les composants environnants.
Il est bien entendu fortement déconseillé de mélanger HPDC et FPDC, les performances en résultant étant souvent catastrophiques.
Dois-je refroidir mes mosfets ? Mon Northbridge ? Mon Southbridge ? avec mon circuit principal ? Bien sûr que...non ! Ce sont des composants qui sont souvent traversés par des waterblock à tubes microscopiques et un Northbridge préférera une bonne ventilation de boîtier plutôt que l'eau à 45°C du CPU.

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