Temperatura do líquido de refrigeração versus temperatura da CPU para controlo da ventoinha

Os adeptos perseguem os spikes.

Quando o controlo da ventoinha da CPU está diretamente ligado à temperatura do encapsulamento, um processador moderno pode passar de uma temperatura de baixa carga para uma leitura muito mais elevada quase instantaneamente, forçando as ventoinhas do radiador a acelerar mesmo que o líquido de refrigeração, o radiador e o ar circundante mal tenham tido tempo para absorver uma quantidade significativa deste calor.

Porque estamos a permitir que um sensor de silício rápido dite a acústica de um sistema de refrigeração cuja massa térmica reage muito mais lentamente?

Esse é o problema central.

Para um cooler a ar, a temperatura do CPU faz sentido como fonte de controlo, uma vez que o dissipador de calor está diretamente no caminho térmico do processador. Para um sistema de refrigeração líquida AIO (All-in-One), a situação altera-se. A CPU aquece a placa fria. A placa fria aquece o líquido refrigerante. O líquido refrigerante transporta essa energia para o radiador. O radiador transfere-a, então, para o ar.

Estes eventos não acontecem à mesma velocidade.

E esta diferença é exatamente a razão pela qual a temperatura do líquido de refrigeração em relação à temperatura do CPU merece mais atenção do que outra discussão sobre se um radiador de 240 mm ou de 360 mm é mais elevado.

A minha regra preferida é simples: quando está disponível um sensor de temperatura do líquido de refrigeração fiável, normalmente prefiro que a velocidade da ventoinha do radiador responda principalmente à temperatura do líquido de refrigeração, enquanto a temperatura da CPU permanece como um sinal de segurança e diagnóstico.

Esta distinção resulta num sistema mais estável sem ignorar as temperaturas reais da CPU.

A temperatura da CPU e a temperatura do líquido de refrigeração estão a medir problemas diferentes.

A temperatura da CPU indica o que está a acontecer na fonte de calor.

A temperatura do líquido refrigerante indica o que se passa dentro do sistema de transferência de calor.

Estes nomes soam parecidos. Mas não são.

Os processadores modernos contêm múltiplos sensores de temperatura extremamente próximos do silício ativo. A documentação da Intel para o seu Sensor Térmico Digital (DTS) explica que as leituras individuais dos sensores podem representar as temperaturas instantâneas do processador. A Intel também documenta um valor reportado pelo PECI com base na média da temperatura DTS mais elevada numa janela de 256 ms , referindo especificamente que a temperatura média pode ser útil para o controlo térmico da plataforma, como a gestão da velocidade da ventoinha.

Diz-nos algo importante.

Até os fabricantes de CPUs reconhecem que a temperatura instantânea bruta e a temperatura útil para o controlo da ventoinha não são necessariamente a mesma coisa.

Um processador pode alterar o seu estado de energia extremamente rápido. Ao abrir uma aplicação, compilar código, iniciar o processamento de shaders, descompactar um ficheiro grande ou executar um jogo, os núcleos individuais da CPU podem aumentar agressivamente a sua potência antes de regressar a uma carga de trabalho mais leve.

O líquido refrigerante não consegue acompanhar esta mudança instantaneamente.

O líquido refrigerante à base de água possui massa térmica. O mesmo acontece com o radiador. O mesmo acontece com o metal na placa fria. Todo o circuito atua como um amortecedor térmico.

Esse atraso é útil.

Considere a temperatura da CPU como o alarme e a temperatura do líquido de refrigeração como o reservatório.

Uma temperatura de 80°C no pacote da CPU não significa automaticamente que o radiador necessite de um fluxo de ar máximo.

Se o processador atingir os 80°C durante três segundos enquanto o líquido de refrigeração se mantiver a 30°C, o próprio circuito de refrigeração ainda estará relativamente frio.

Imagine agora o mesmo processador a cerca de 75°C durante vinte minutos, enquanto o líquido refrigerante sobe gradualmente de 30°C para 39°C.

Isso é diferente.

A segunda situação significa que o calor está a acumular-se no circuito mais rapidamente do que o fluxo de ar atual do radiador está a conseguir dissipá-lo. As ventoinhas do radiador têm agora um verdadeiro trabalho a fazer.

É também por isso que não avalio um sistema de refrigeração líquida AIO com base numa única captura de ecrã da temperatura do CPU. A análise da ACEGEEK sobre o porquê de as especificações do cooler, por si só, não preverem os resultados térmicos reais chega à mesma conclusão geral: o tamanho do radiador, o comportamento da ventoinha, o fluxo de ar, a carga de trabalho e a configuração do sistema interagem.

Temperatura do líquido de refrigeração versus temperatura da CPU para controlo da ventoinha

Eis a distinção que utilizo quando avalio o controlo de ventoinhas em sistemas AIO .

Esta é a parte que muitos utilitários de ventoinhas da motherboard ocultam.

Mostram a temperatura.

Mostram a rotação da ventoinha por minuto (RPM).

Permitem arrastar pontos em um gráfico.

Mas raramente obrigam o utilizador a fazer a pergunta mais importante: qual o componente físico que este ventilador está realmente a tentar arrefecer?

Para uma ventoinha de radiador, a resposta é o líquido de refrigeração a circular pelo radiador.

É por isso que a temperatura do líquido é uma variável de controlo tão lógica.

O controlo de ventoinha AIO real já utiliza a temperatura do líquido de refrigeração.

Esta não é uma teoria de afinação exótica.

A curva de rotação padrão da ventoinha do Hydro X, publicada pela Corsair, utiliza diretamente a temperatura do líquido de refrigeração como variável de controlo. A curva documentada define a rotação das ventoinhas do radiador para 0% abaixo dos 34°C, 10% a 35°C, 25% a 36°C, 42% a 38°C, 54% a 39°C, 66% a 40°C e 100% a 43°C.

Leia novamente esses números.

As ventoinhas não atingem os 100% porque o CPU atinge brevemente os 80°C.

Atingem a capacidade máxima quando o líquido refrigerante atinge os 43°C.

Essa é uma filosofia de controlo muito diferente.

A documentação do iCUE da Corsair permite ainda que as curvas de ventoinhas personalizadas sejam ligadas a sensores de temperatura disponíveis no sistema, reforçando a ideia de que a fonte do sensor é tão importante como os próprios valores de RPM.

E a Corsair não é a única prova disso.

A documentação do kernel Linux para monitorização de hardware da ASUS ROG RYUJIN II 360 apresenta a temperatura do líquido de refrigeração, juntamente com a velocidade da bomba e o controlo da ventoinha exterior. A documentação do kernel para as motherboards Gigabyte AORUS WATERFORCE X240, X280 e X360 também apresenta a rotação da ventoinha, a rotação da bomba e a temperatura do líquido de refrigeração.

Estes sensores não são meramente decorativos.

Existem porque a temperatura do circuito é uma informação útil.

O exemplo dos 43°C importa mais do que parece.

Admita que a temperatura ambiente é de 24°C.

Uma temperatura do líquido refrigerante de 30°C significa que o líquido está a circular aproximadamente 6°C acima da temperatura ambiente.

A 40°C, a diferença de temperatura entre o líquido refrigerante e o ambiente passa a ser de aproximadamente 16°C.

A segunda condição proporciona ao radiador uma diferença de temperatura muito maior para trabalhar, mas também indica que se acumulou uma quantidade significativamente maior de energia térmica no circuito.

É exatamente aí que o fluxo de ar adicional se torna útil.

É por isso que uma curva de ventoinha baseada na temperatura do líquido se comporta frequentemente de forma mais inteligente do que uma curva ligada à CPU durante cargas de trabalho com mudanças rápidas de energia.

Porque é que o controlo de ventoinhas de sistemas de refrigeração líquida tudo-em-um (AIO) baseado na CPU pode tornar-se irritantemente barulhento?

O comportamento moderno dos CPUs agrava ainda mais a situação.

A Intel observa que as temperaturas dos processadores podem aproximar-se dos seus limites térmicos durante operações exigentes e que muitos modelos utilizam mecanismos de gestão térmica para reduzir a frequência e o consumo de energia, se necessário. A Intel afirma que os valores máximos de temperatura de junção (Tjunction) rondam geralmente os 100 °C a 110 °C , dependendo do processador específico.

Isto não significa que 90°C deva tornar-se o seu objetivo normal.

Significa que a temperatura da CPU foi concebida para variar dinamicamente.

O comportamento do turbo complica as curvas de rotação da ventoinha, pois a temperatura pode subir antes que o radiador aqueça de forma significativa.

Considere esta carga de trabalho simplificada:

TempoTemperatura da CPUTemperatura do líquido de refrigeraçãoO que uma ventoinha controlada pela CPU pode fazerO que uma ventoinha controlada pelo líquido de refrigeração pode fazerEm repouso38°C28°CBaixa RPMBaixa RPMInicia a aplicação72°C28°CAcelera bruscamenteMantém a rotação baixa10 segundos depois48°C28,5°CReduz a rotaçãoMantém a rotação baixaInício da renderização contínua82°C30°CAlta RPMRPM moderada10 minutos depois78°C36°CAlta RPMAcelera progressivamente25 minutos depois77°C40°CAlta RPMAlta RPM

O sistema controlado pela CPU reage imediatamente.

O sistema de refrigeração controlado pelo líquido reage quando o radiador acumula calor que necessita de ser dissipado.

Prefiro o segundo comportamento para as ventoinhas dos radiadores.

Não porque a temperatura do CPU seja irrelevante.

Porque o fluxo de ar do radiador deve acompanhar a procura do radiador.

A melhor fonte de temperatura para o controlo de ventiladores depende do ventilador.

É aqui que muitos conselhos se tornam demasiado simplistas.

"Usar a temperatura do líquido de refrigeração para tudo" não é uma boa regra.

Nem mesmo "usar a temperatura do CPU para tudo" é boa ideia.

Diferentes ventiladores têm diferentes funções.

Ventiladores do radiador

Se o seu sistema de refrigeração líquida AIO tiver um sensor de temperatura do líquido de refrigeração fiável, eu utilizaria normalmente a temperatura do líquido.

A curva de rotação do ventilador pode permanecer relativamente plana a baixas temperaturas do líquido e tornar-se progressivamente mais agressiva à medida que o líquido refrigerante aquece.

Um conceito inicial prático poderia ser assim:

Temperatura do líquido de refrigeração | Ciclo de trabalho da ventoinha do radiador | ≤ 28 °C | 25% | 30 °C | 30% | 33 °C | 40% | 36 °C | 50% | 39 °C | 70% | 42 °C | 90% | 44 °C | +100%

Esta não é uma configuração predefinida universal.

A temperatura ambiente é extremamente importante. Um utilizador sentado numa sala a 30°C não pode, obviamente, ter as mesmas expectativas que alguém a testar numa sala a 18°C.

O fabricante do sistema de refrigeração também tem a palavra final sobre as temperaturas permitidas do líquido refrigerante e os limites de funcionamento.

Velocidade da bomba

Em geral, não gosto de curvas de potência que estão constantemente a tentar compensar pequenas variações na temperatura do CPU.

Uma bomba funciona com a circulação do líquido de refrigeração, e a oscilação agressiva constante geralmente oferece pouco benefício em comparação com a manutenção de uma gama de funcionamento estável.

Utilize as definições predefinidas do fabricante do cooler ou uma definição estável da bomba, a menos que exista um motivo específico para a ajustar de forma diferente.

Ventiladores de armário

É aqui que a temperatura do CPU por si só se torna ainda mais irrelevante.

Imagine jogar um jogo que exige muito da placa gráfica com uma carga moderada no CPU.

O seu processador pode estar a 55°C enquanto uma placa gráfica de 360 W ou 575 W está a dissipar uma enorme quantidade de calor na caixa.

Se as ventoinhas da caixa monitorizarem apenas a temperatura da CPU, poderão permanecer desnecessariamente lentas.

O guia da ACEGEEK sobre como equilibrar o arrefecimento do CPU e o fluxo de ar do GPU no mesmo sistema explica porque é que o calor do CPU e do GPU precisam de ser tratados como cargas térmicas separadas, em vez de uma única "temperatura do PC" genérica.

Para as ventoinhas de caixa, uma estratégia de controlo que maximize a capacidade da CPU e da GPU — ou lógica separada para a entrada e saída de ar — é muitas vezes mais racional quando o hardware e o software a suportam.

A temperatura do CPU ainda importa mais do que a temperatura do líquido de refrigeração em três situações.

O controlo do líquido de refrigeração não é automaticamente superior em todos os casos.

Existem situações em que a temperatura da CPU continua a ser o sinal correto.

1. O seu sistema de refrigeração líquida AIO não possui sensor de nível de líquido.

Esta é a mais óbvia.

Muitos sistemas de refrigeração líquida AIO (AIO) mostram a velocidade da bomba e da ventoinha, mas não informam a temperatura do líquido à motherboard ou ao software de controlo.

Não é possível construir uma curva de temperatura do ventilador para um líquido a partir de um sensor que não existe.

Neste caso, a temperatura do pacote da CPU continua a ser uma fonte de controlo perfeitamente utilizável.

Mas adicione histerese, atraso ou suavização onde a BIOS ou o software o permitirem.

Isto pode impedir que um pico de temperatura de três segundos se transforme num ruído ensurdecedor do ventilador também de três segundos.

2.º Está a controlar um climatizador evaporativo.

Não existe reservatório de líquido de refrigeração.

A temperatura da CPU representa diretamente a carga térmica que a ventoinha do dissipador de calor está a tentar gerir.

Utilize a temperatura da CPU.

3.º Precisa de proteção térmica rápida

A temperatura do líquido refrigerante reage deliberadamente de forma lenta.

É exatamente por isso que funciona bem como sinal para a ventoinha do radiador — e é exatamente por isso que não o usaria como único sinal de segurança.

A documentação térmica da Intel torna visível esta distinção. Os sensores da empresa conseguem detetar alterações rápidas na temperatura do processador, enquanto os seus sistemas de controlo térmico podem reduzir a tensão, a potência ou a frequência quando os limites de temperatura são atingidos.

Por conseguinte, a temperatura da CPU continua a ser o melhor indicador de problemas térmicos repentinos no processador.

Uma melhor estratégia para o controlo de ventoinhas em sistemas AIO é geralmente a híbrida.

A melhor configuração não exige escolher um sensor e fingir que todas as outras temperaturas desapareceram.

Utilize cada sensor para a função para a qual foi concebido.

Para um PC de gaming típico com um sistema de refrigeração líquida tudo-em-um (AIO), eu estruturaria a lógica mais ou menos assim:

Ventoinhas do radiador: temperatura do líquido de refrigeração, quando disponível.

Bomba: perfil estável aprovado pelo fabricante, em vez de oscilação rápida impulsionada pela CPU.

Entrada de ar pela parte inferior ou lateral da GPU: temperatura da GPU ou sinal máximo da CPU/GPU.

Escape traseiro e superior: comportamento do sistema combinado, em função da posição do radiador.

Temperatura da CPU: monitorização, alarmes e decisões de segurança térmica.

Esta divisão faz muito mais sentido físico do que ligar seis ventoinhas diferentes à temperatura do pacote da CPU e considerar o trabalho concluído.

A posição do radiador complica ainda mais a situação.

Um radiador montado na parte superior pode interagir com o ar expelido pela GPU de forma diferente de um radiador de entrada montado na lateral, pelo que a estratégia de controlo da ventoinha deve ser avaliada juntamente com o fluxo de ar. A análise da ACEGEEK sobre os sistemas de refrigeração líquida AIO montados na parte superior versus na lateral aborda exatamente esta relação entre a posição do radiador, a temperatura da CPU, a temperatura da GPU, a temperatura do líquido de refrigeração e o fluxo de ar da caixa.

E se ainda está a decidir sobre o tamanho do radiador em vez da lógica da ventoinha, compare a linha de coolers para CPU da ACEGEEK antes de assumir que um radiador maior resolve automaticamente um problema de regulação da ventoinha. A ACEGEEK oferece atualmente modelos que vão desde watercoolers AIO de 120 mm e 240 mm até diversos coolers de 360 mm.

As ventoinhas do sistema AIO devem utilizar a temperatura do CPU ou a temperatura do líquido de refrigeração?

Para as ventoinhas dos radiadores, a temperatura do líquido de refrigeração é geralmente a melhor fonte de controlo quando o sistema de refrigeração líquida AIO fornece um sensor de líquido preciso .

Isto fornece ao controlador uma representação mais lenta e significativa da carga térmica armazenada dentro do circuito de líquido.

A temperatura da CPU continua a ser essencial.

Mas isso responde a outra questão.

A temperatura do CPU indica-me: "Qual a temperatura atual do processador?"

A temperatura do líquido de refrigeração indica: "Quanto calor se acumulou no sistema de refrigeração?"

Um ventilador de radiador precisa principalmente da segunda resposta.

Esta é a distinção que gostaria que mais softwares AIO explicassem claramente.

Perguntas frequentes

A temperatura do líquido de refrigeração é melhor do que a temperatura do CPU para controlar a ventoinha de um sistema de refrigeração líquida (AIO)?

A temperatura do líquido de refrigeração é geralmente a melhor fonte para controlar a velocidade da ventoinha do radiador quando um sistema de refrigeração líquida AIO (All-in-One) fornece um sensor de líquido fiável, uma vez que monitoriza o calor acumulado dentro do circuito de refrigeração, muda mais gradualmente do que a temperatura do processador e permite que a velocidade da ventoinha do radiador responda à carga térmica sustentada, em vez de reagir repetidamente a picos de aumento de potência do processador.

A temperatura da CPU deve ainda ser monitorizada para proteção térmica. As duas medições têm propósitos diferentes, em vez de competirem por uma função universal.

Porque é que a temperatura da CPU muda mais rapidamente do que a temperatura do líquido de refrigeração?

A temperatura da CPU muda mais rapidamente porque a potência do processador pode aumentar em períodos de tempo extremamente curtos, enquanto a placa fria, o volume do líquido refrigerante, a tubagem e o radiador têm massa térmica que deve absorver energia antes que as suas temperaturas aumentem significativamente, criando um atraso intencional entre a geração de calor no silício e o aquecimento mensurável de todo o circuito de arrefecimento líquido.

Este atraso é a razão pela qual a temperatura da CPU pode subir dezenas de graus enquanto a temperatura do líquido de refrigeração mal se altera durante um curto período de utilização.

Qual a temperatura do líquido de refrigeração que devo utilizar na curva de rotação da ventoinha?

Uma curva de temperatura do líquido de refrigeração adequada para as ventoinhas mantém normalmente as ventoinhas do radiador relativamente silenciosas enquanto o líquido permanece próximo da temperatura ambiente, aumentando progressivamente o fluxo de ar à medida que a diferença entre a temperatura do líquido de refrigeração e a temperatura ambiente aumenta. No entanto, os limites exatos devem ser ajustados de acordo com a temperatura ambiente, a capacidade do radiador, o design do sistema de refrigeração e os limites de temperatura do líquido de refrigeração especificados pelo fabricante.

O exemplo do Hydro X da Corsair atinge 100% da capacidade da ventoinha com o líquido de refrigeração a 43°C, mas isto não deve ser replicado automaticamente em todos os sistemas de refrigeração líquida AIO.

As ventoinhas do sistema AIO devem ter em conta a temperatura do pacote da CPU?

As ventoinhas do radiador AIO podem utilizar a temperatura do pacote da CPU quando a temperatura do líquido de refrigeração não está disponível, mas o controlador da ventoinha deve idealmente incluir o atraso de resposta, a média ou a histerese, porque a temperatura do pacote pode mudar extremamente rapidamente, causando oscilações desnecessárias na velocidade da ventoinha, mesmo quando o radiador e o líquido de refrigeração não acumularam calor suficiente para exigir um fluxo de ar significativamente maior.

Esta é uma limitação normal do controlo baseado no CPU, e não uma evidência de que o cooler esteja com defeito.

A bomba do sistema AIO deve acompanhar a temperatura da CPU?

Uma bomba AIO geralmente não precisa de acompanhar cada flutuação de temperatura da CPU, uma vez que o seu objetivo é manter a circulação do líquido de refrigeração através da placa fria e do radiador. Por conseguinte, um perfil de bomba estável, com o apoio do fabricante, produz frequentemente um comportamento mais previsível do que acelerar e desacelerar repetidamente a bomba em resposta a picos transitórios de temperatura do processador.

Respeite sempre os limites de velocidade da bomba e os modos de funcionamento especificados pelo fabricante do frigorífico.

É possível que a temperatura do líquido de refrigeração seja baixa enquanto a temperatura do CPU for elevada?

A temperatura do líquido refrigerante pode permanecer relativamente baixa enquanto a temperatura da CPU é elevada, porque a transferência de calor do chip do processador através do dissipador de calor integrado, do material da interface térmica, da placa fria e do líquido refrigerante em circulação introduz resistência térmica, enquanto os processadores modernos de alta potência podem criar picos de temperatura localizados muito mais rapidamente do que todo o circuito de líquido consegue aquecer.

Isto é especialmente percetível durante cargas de trabalho de curta duração e comportamento turbo agressivo.

Qual é a melhor fonte de temperatura para controlar a ventoinha do processador?

A melhor fonte de temperatura para o controlo da ventoinha da CPU depende do hardware de arrefecimento: a temperatura da CPU é geralmente adequada para ventoinhas de refrigeradores de ar e proteção térmica, enquanto a temperatura do líquido de refrigeração é normalmente preferível para ventoinhas de radiadores AIO, uma vez que representa a condição térmica que o radiador está realmente a tentar gerir, em vez de apenas a temperatura instantânea do silício do processador.

Para ventoinhas de caixa, as temperaturas da CPU e da GPU podem ter de ser consideradas em conjunto.

Construa uma curva de desempenho do ventilador em torno do calor, e não dos picos.

Pare de ajustar as ventoinhas do radiador observando apenas um número alarmante da temperatura do CPU.

Registe a temperatura do processador (CPU), a temperatura do líquido de refrigeração, a temperatura da placa gráfica (GPU), a rotação da ventoinha (RPM) e a temperatura ambiente durante a carga de trabalho que realmente utiliza. Os jogos, a renderização, a compilação e o uso ocioso do computador geram padrões térmicos muito diferentes.

Em seguida, ajuste o sistema para manter o calor constante.

Se o seu sistema de refrigeração líquida AIO atual não consegue medir a temperatura do líquido de refrigeração, utilize a temperatura da CPU com uma suavização adequada. Se conseguir medir a temperatura do líquido, teste uma curva de desempenho do radiador baseada no líquido de refrigeração e compare não só a temperatura máxima do CPU, mas também a rotação da ventoinha, o ruído e a estabilidade a longo prazo.

Antes de alterar o hardware, verifique as capacidades de arrefecimento e fluxo de ar da ACEGEEK para CPUs, de forma a garantir que o posicionamento do radiador, o fluxo de ar da caixa e a capacidade do cooler não são a verdadeira limitação.

Uma fonte de sensores melhor não custa nada.

Por vezes, esta é a melhor melhoria de refrigeração em toda a configuração.