ระบบระบายความร้อนของคอมพิวเตอร์มีความจำเป็นในการกำจัดความร้อนส่วนเกินที่เกิดจากฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์เพื่อรักษาอุณหภูมิการทำงาน ของชิ้นส่วนต่างๆ ให้อยู่ใน ขอบเขตที่อนุญาต ชิ้นส่วนที่อาจทำงานผิดปกติชั่วคราวหรือเสียหายถาวรหากร้อนเกินไป ได้แก่วงจรรวมเช่นหน่วยประมวลผลกลาง (CPU), ชิปเซ็ต , การ์ด จอ , ฮาร์ดดิสก์ได รฟ์ และโซลิดสเตทไดรฟ์ (SSD)

โดยทั่วไปแล้ว ชิ้นส่วนต่างๆ มักถูกออกแบบมาให้เกิดความร้อนน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และคอมพิวเตอร์และระบบปฏิบัติการอาจถูกออกแบบมาเพื่อลดการใช้พลังงานและความร้อนที่เกิดขึ้นตามปริมาณงาน แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นอาจมากกว่าปริมาณที่สามารถระบายออกได้หากไม่ใส่ใจเรื่องการระบายความร้อน การใช้ฮีทซิงค์ที่ระบายความร้อนด้วยกระแสลมจะช่วยลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจากปริมาณความร้อนที่กำหนด การใส่ใจในรูปแบบการไหลของอากาศสามารถป้องกันการเกิดจุดร้อนได้พัดลมคอมพิวเตอร์ถูกใช้ร่วมกับพัดลมฮีทซิงค์อย่างแพร่หลายเพื่อลดอุณหภูมิโดยการระบายอากาศร้อนออกไปอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังมีเทคนิคการระบายความร้อนอื่นๆ เช่น การระบายความ ร้อน ด้วยของเหลว

โปรเซสเซอร์สมัยใหม่ทั้งหมดได้รับการออกแบบให้ตัดหรือลดแรงดันไฟฟ้าหรือความเร็วสัญญาณนาฬิกาหากอุณหภูมิภายในของโปรเซสเซอร์สูงเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ โดยทั่วไปแล้วจะเรียกว่า การ ลดความเร็วสัญญาณนาฬิกาเนื่องจากความร้อน (thermal throttling) หรือ การปิดระบบเนื่องจากความร้อน (thermal shutdown)ในกรณีที่อุปกรณ์หรือระบบปิดตัวลงโดยสมบูรณ์

ระบบระบายความร้อนอาจได้รับการออกแบบมาเพื่อลดอุณหภูมิโดยรอบภายในเคสของคอมพิวเตอร์ เช่น โดยการระบายอากาศร้อนออกไป หรือเพื่อระบายความร้อนให้กับส่วนประกอบเดียวหรือพื้นที่เล็กๆ (การระบายความร้อนเฉพาะจุด) ส่วนประกอบที่มักได้รับการระบายความร้อนแยกต่างหาก ได้แก่ ซีพียูหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) และนอร์ธบริดจ์

วงจรรวม (เช่น CPU และ GPU) เป็นแหล่งกำเนิดความร้อนหลักในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ การเกิดความร้อนสามารถลดลงได้ด้วยการออกแบบที่มีประสิทธิภาพและการเลือกพารามิเตอร์การทำงาน เช่น แรงดันไฟฟ้าและความถี่ แต่ท้ายที่สุดแล้ว ประสิทธิภาพที่ยอมรับได้มักจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อสามารถจัดการกับการเกิดความร้อนจำนวนมากได้

ในระหว่างการทำงาน อุณหภูมิของชิ้นส่วนต่างๆ ในคอมพิวเตอร์จะสูงขึ้นจนกระทั่งความร้อนที่ถ่ายเทไปยังสิ่งแวดล้อมเท่ากับความร้อนที่เกิดจากชิ้นส่วนนั้น นั่นคือ เมื่อ ถึง สภาวะสมดุลทางความร้อนเพื่อให้การทำงานเป็นไปอย่างน่าเชื่อถือ อุณหภูมิจะต้องไม่เกินค่าสูงสุดที่กำหนดไว้ ซึ่งเป็นค่าเฉพาะสำหรับแต่ละชิ้นส่วน สำหรับสารกึ่งตัวนำ อุณหภูมิ ณ จุดเชื่อมต่อทันทีนั้น มีความสำคัญมากกว่า อุณหภูมิของตัวเครื่อง ฮีทซิงค์ หรืออุณหภูมิแวดล้อม

ประสิทธิภาพการระบายความร้อนอาจลดลงได้จากสาเหตุดังต่อไปนี้:

• ฝุ่นละอองทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อนและขัดขวางการไหลเวียนของอากาศ ส่งผลให้ประสิทธิภาพของฮีทซิงค์และพัดลมลดลง
• การไหลเวียนของอากาศที่ไม่ดีรวมถึงการเกิดกระแสลมปั่นป่วนเนื่องจากแรงเสียดทานกับชิ้นส่วนที่กีดขวาง เช่นสายเคเบิลแบบริบบิ้นหรือการติดตั้งพัดลมผิดทิศทาง อาจลดปริมาณอากาศที่ไหลผ่านเคส และอาจทำให้เกิดกระแสลมร้อนกระเซ็นเฉพาะจุดภายในเคสได้ ในบางกรณีของอุปกรณ์ที่มีการออกแบบระบายความร้อนไม่ดี อากาศเย็นอาจไหลออกทางรู "ระบายความร้อน" ก่อนที่จะไหลผ่านชิ้นส่วนที่ร้อน การระบายความร้อนในกรณีเช่นนี้มักจะดีขึ้นได้โดยการอุดรูระบายความร้อนบางรู
• การถ่ายเทความร้อนไม่ดีเนื่องจากสัมผัสทางความร้อนระหว่างชิ้นส่วนที่ต้องการระบายความร้อนและอุปกรณ์ระบายความร้อนไม่ดี สามารถแก้ไขได้โดยการใช้สารประกอบระบายความร้อนเพื่อปรับพื้นผิวให้เรียบ หรือแม้แต่การขัดผิว ให้เรียบ เนียน

เนื่องจากอุณหภูมิสูงสามารถลดอายุการใช้งานหรือก่อให้เกิดความเสียหายถาวรต่อชิ้นส่วนต่างๆ ได้อย่างมาก และความร้อนที่เกิดจากชิ้นส่วนต่างๆ อาจเกินความสามารถในการระบายความร้อนของคอมพิวเตอร์ ผู้ผลิตจึงมักใช้มาตรการป้องกันเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิยังคงอยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย คอมพิวเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์ความร้อนในตัวที่ CPU เมนบอร์ด ชิปเซ็ต หรือ GPU สามารถปิดตัวเองได้เมื่อตรวจพบอุณหภูมิสูงเพื่อป้องกันความเสียหายถาวร แม้ว่าวิธีนี้อาจไม่สามารถรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยในระยะยาวได้อย่างสมบูรณ์ก็ตาม

ก่อนที่ส่วนประกอบที่ร้อนเกินไปจะถึงจุดนี้ ส่วนประกอบนั้นอาจถูก "ลดความเร็ว" จนกว่าอุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่าจุดที่ปลอดภัยโดยใช้ เทคโนโลยี การปรับความถี่แบบไดนามิกการลดความเร็วจะลดความถี่ในการทำงานและแรงดันไฟฟ้าของวงจรรวม หรือปิดใช้งานคุณสมบัติที่ไม่จำเป็นของชิปเพื่อลดความร้อนที่เกิดขึ้น ซึ่งมักจะทำให้ประสิทธิภาพลดลงเล็กน้อยหรือมาก สำหรับคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปและโน้ตบุ๊ก การลดความเร็วส่วนใหญ่มักถูกควบคุมใน ระดับ BIOSการลดความเร็วยังใช้กันทั่วไปในการจัดการอุณหภูมิในสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต ซึ่งส่วนประกอบต่างๆ ถูกจัดวางอย่างแน่นหนาโดยมีการระบายความร้อนแบบแอคทีฟน้อยหรือไม่มีเลย และยังมีความร้อนเพิ่มเติมที่ถ่ายเทมาจากมือของผู้ใช้^{[ 1 ]}

ผู้ใช้ยังสามารถดำเนินการหลายอย่างเพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้ พวกเขาสามารถตรวจสอบพัดลมระบายความร้อนและพัดลมเคสด้วยสายตา หากพัดลมตัวใดตัวหนึ่งไม่หมุนอย่างถูกต้อง ก็มีแนวโน้มว่าจะต้องเปลี่ยนใหม่ ผู้ใช้ควรทำความสะอาดพัดลมอย่างละเอียด เนื่องจากฝุ่นและเศษสิ่งสกปรกสามารถเพิ่มอุณหภูมิภายในเคสและส่งผลต่อประสิทธิภาพของพัดลม วิธีที่ดีที่สุดคือการใช้ลมเป่าในพื้นที่โล่ง อีกเทคนิคหนึ่งในการป้องกันความเสียหายคือการเปลี่ยนซิลิโคนระบายความร้อนเป็นประจำ^{[ 2 ]}

เมื่อคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดใหญ่ขึ้นและซับซ้อนมากขึ้น การระบายความร้อนของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญต่อการทำงานที่เชื่อถือได้ คอมพิวเตอร์แบบหลอดสุญญากาศในยุคแรกๆ ซึ่งมีตู้ขนาดค่อนข้างใหญ่ สามารถอาศัยการหมุนเวียนอากาศตามธรรมชาติหรือการบังคับเพื่อระบายความร้อนได้ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์โซลิดสเตทนั้นถูกบรรจุอย่างหนาแน่นกว่ามากและมีอุณหภูมิการทำงานที่อนุญาตต่ำกว่า

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2508 IBMและผู้ผลิตคอมพิวเตอร์เมนเฟรมรายอื่น ๆ ได้สนับสนุนการวิจัยอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับฟิสิกส์ของการระบายความร้อนวงจรรวมที่มีความหนาแน่นสูง มีการคิดค้นและตรวจสอบระบบระบายความร้อนด้วยอากาศและของเหลวหลายระบบ โดยใช้วิธีการต่าง ๆ เช่นการพาความร้อนตามธรรมชาติและการพาความร้อนแบบบังคับการพ่นอากาศโดยตรง การจุ่มของเหลวโดยตรงและการพาความร้อนแบบบังคับ การเดือดในสระ การฟิล์มไหล การเดือดแบบไหล และการพ่นเจ็ทของเหลว การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ถูกนำมาใช้เพื่อทำนายการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของส่วนประกอบสำหรับรูปทรงเรขาคณิตของระบบระบายความร้อนที่เป็นไปได้แต่ละแบบ^{[ 3 ]}

IBM ได้พัฒนาโมดูลนำความร้อน (TCM) สามรุ่น ซึ่งใช้แผ่นระบายความร้อนด้วยน้ำที่สัมผัสโดยตรงกับแพ็คเกจวงจรรวม แต่ละแพ็คเกจจะมีหมุดนำความร้อนกดอยู่ และก๊าซฮีเลียมจะล้อมรอบชิปและหมุดนำความร้อน การออกแบบนี้สามารถระบายความร้อนได้สูงสุด 27 วัตต์ต่อชิป และสูงสุด 2,000 วัตต์ต่อโมดูล ในขณะที่รักษาอุณหภูมิของแพ็คเกจชิปไว้ที่ประมาณ 50 °C (122 °F) ระบบที่ใช้ TCM ได้แก่ ตระกูล 3081 (1980), ES/3090 (1984) และบางรุ่นของES/9000 (1990) ^{[ 3 ]}ในโปรเซสเซอร์ IBM 3081 TCM ช่วยให้สามารถใช้พลังงานได้สูงสุด 2,700 วัตต์บนแผงวงจรพิมพ์แผ่น เดียว ในขณะที่รักษาอุณหภูมิของชิปไว้ที่ 69 °C (156 °F) ^{[ 4 ]}โมดูลนำความร้อนที่ใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำยังถูกใช้ในระบบเมนเฟรมที่ผลิตโดยบริษัทอื่นๆ รวมถึง Mitsubishi และ Fujitsu ด้วย

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Cray -1 ที่ออกแบบในปี 1976 มีระบบระบายความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์ ตัวเครื่องมีความสูงเพียง 77 นิ้ว (2,000 มม.) และ56 นิ้ว+มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1/2นิ้ว (1,440 มม.) และใช้พลังงานสูงถึง 115 กิโลวัตต์ ซึ่งเทียบได้กับการใช้พลังงานเฉลี่ยของบ้านเรือนในประเทศตะวันตกหลายสิบหลัง หรือรถยนต์ขนาดกลางหนึ่ง คัน วงจรรวมที่ใช้ในเครื่องนี้เป็นวงจรที่เร็วที่สุดที่มีอยู่ในขณะนั้น โดยใช้ ตรรกะแบบอีมิเตอร์คัปปลิ้งอย่างไรก็ตาม ความเร็วที่เพิ่มขึ้นนั้นมาพร้อมกับการใช้พลังงานสูงเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ CMOS รุ่นต่อมา

การระบายความร้อนเป็นสิ่งสำคัญสารทำความเย็นถูกหมุนเวียนผ่านท่อที่ฝังอยู่ในแท่งระบายความร้อนแนวตั้งในส่วนทรงกระบอก 12 ส่วนของเครื่องจักร โมดูลวงจรพิมพ์แต่ละโมดูลจำนวน 1662 โมดูลของเครื่องจักรมีแกนทองแดงและถูกยึดไว้กับแท่งระบายความร้อน ระบบได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาอุณหภูมิของเคสวงจรรวมไม่เกิน 54 °C (129 °F) โดยมีสารทำความเย็นหมุนเวียนที่ 21 °C (70 °F) การระบายความร้อนขั้นสุดท้ายทำผ่านคอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ^{[ 5 ]}ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และปั๊มสำหรับระบบระบายความร้อนถูกจัดวางไว้ในที่นั่งแบบมีเบาะหุ้มรอบนอกฐานของคอมพิวเตอร์ สารทำความเย็นมีน้ำหนักประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักเครื่องจักรขณะใช้งาน^{[ 6 ]}

ใน Cray-2 รุ่นหลัง ซึ่งมีโมดูลที่อัดแน่นมากขึ้นSeymour Crayประสบปัญหาในการระบายความร้อนของเครื่องอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้เทคนิคการนำความร้อนผ่านโลหะร่วมกับการทำความเย็นเชิงกล ดังนั้นเขาจึงเปลี่ยนไปใช้การระบายความร้อนแบบ 'จุ่มของเหลว' วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการเติมของเหลวที่เรียกว่าFluorinert ลงในตัวเครื่องของ Cray-2 Fluorinert ตามชื่อของมันบ่งบอกว่าเป็นของเหลวเฉื่อยที่ไม่รบกวนการทำงานของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เมื่อชิ้นส่วนต่างๆ มีอุณหภูมิในการทำงาน ความร้อนจะกระจายไปยัง Fluorinert ซึ่งจะถูกสูบออกจากเครื่องไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนน้ำเย็น^{[ 7 ]}

ประสิทธิภาพต่อวัตต์ของระบบคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ดีขึ้นอย่างมาก สามารถประมวลผลได้มากขึ้นด้วยการใช้พลังงานเท่าเดิม เมื่อเทียบกับวงจรรวมในยุค 1980 และ 1990 โครงการซูเปอร์คอมพิวเตอร์ล่าสุด เช่นBlue Geneใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ซึ่งช่วยลดต้นทุน ความซับซ้อน และขนาดของระบบเมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยของเหลว

ฮีทซิงค์แบบพาสซีฟบนชิปเซ็ต

ฮีทซิงค์แบบแอคทีฟพร้อมพัดลมและท่อส่งความร้อน

ส่วนประกอบอาจถูกติดตั้งให้สัมผัสกับฮีทซิงค์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟที่มีความจุความร้อนสูงและมีพื้นที่ผิวมากเมื่อเทียบกับปริมาตร ฮีทซิงค์มักทำจากโลหะที่มีค่าการนำความร้อน สูง เช่น อะลูมิเนียมหรือทองแดง^{[ 8 ]}และมีครีบเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว ความร้อนจากส่วนประกอบขนาดเล็กจะถูกถ่ายเทไปยังฮีทซิงค์ขนาดใหญ่ อุณหภูมิสมดุลของส่วนประกอบบวกฮีทซิงค์จะต่ำกว่าอุณหภูมิของส่วนประกอบเพียงอย่างเดียวมาก ความร้อนจะถูกระบายออกจากฮีทซิงค์โดยการพาความร้อนหรือการไหลของอากาศโดยใช้พัดลม การระบายความร้อนด้วยพัดลมมักใช้ในการระบายความร้อนให้กับโปรเซสเซอร์และการ์ดกราฟิกที่ใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก ในคอมพิวเตอร์ ส่วนประกอบที่สร้างความร้อนโดยทั่วไปอาจถูกผลิตขึ้นโดยมีพื้นผิวเรียบ บล็อกโลหะที่มีพื้นผิวเรียบและโครงสร้างแบบมีครีบที่สอดคล้องกัน บางครั้งมีพัดลมติดอยู่ด้วย จะถูกยึดเข้ากับส่วนประกอบ เพื่อเติมเต็มช่องว่างอากาศที่มีการนำความร้อนไม่ดีอันเนื่องมาจากพื้นผิวที่ไม่เรียบสนิท อาจใช้ จาระบีระบายความร้อนแผ่นระบายความร้อนหรือกาวระบายความร้อน บางๆ ทาไว้ระหว่างชิ้นส่วนและฮีทซิงค์

ความร้อนจะถูกระบายออกจากฮีทซิงค์โดยการพาความร้อนในระดับหนึ่งโดยการแผ่รังสีและอาจโดยการนำความร้อนหากฮีทซิงค์สัมผัสกับวัสดุโลหะ เช่น เคส ฮี ทซิงค์ อะลูมิเนียม ราคาไม่แพงที่ใช้พัดลมระบาย ความร้อนมักใช้กับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะทั่วไป ฮีทซิงค์ที่มี ฐาน เป็นทองแดงหรือทำจากทองแดงจะมีคุณสมบัติทางความร้อนที่ดีกว่าฮีทซิงค์ที่ทำจากอะลูมิเนียม ฮีทซิงค์ทองแดงมีประสิทธิภาพมากกว่าฮีทซิงค์อะลูมิเนียมที่มีขนาดเท่ากัน ซึ่งมีความสำคัญต่อส่วนประกอบที่ใช้พลังงานสูงที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง

โดยทั่วไปแล้ว ฮีทซิงค์แบบพาสซีฟมักพบได้ในซีพียูรุ่นเก่า ชิ้นส่วนที่ไม่ใช้พลังงานมาก (เช่น ชิปเซ็ต) คอมพิวเตอร์ที่มีโปรเซสเซอร์พลังงานต่ำ และอุปกรณ์ที่ต้องการความเงียบในการทำงานและไม่ต้องการเสียงพัดลม

โดยปกติแล้ว แผ่นระบายความร้อนจะถูกยึดติดกับแผ่นกระจายความร้อน แบบรวม (IHS) ซึ่งเป็นแผ่นโลหะแบนขนาดเท่ากับตัวซีพียูที่เป็นส่วนหนึ่งของชุดประกอบซีพียูและทำหน้าที่กระจายความร้อนเฉพาะจุด จะมีสารนำความร้อนบางๆ วางอยู่ระหว่างแผ่นทั้งสองเพื่อชดเชยความไม่เรียบของพื้นผิว หน้าที่หลักของแผ่นกระจายความร้อนคือการกระจายความร้อน ส่วนครีบของแผ่นระบายความร้อนจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น

โมดูลหน่วยความจำ DRAM DDR2, DDR3, DDR4 และ DDR5 หลายยี่ห้อติดตั้งฮีทซิงค์แบบครีบไว้ที่ขอบด้านบนของโมดูล เทคนิคเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้กับกราฟิกการ์ดที่ใช้ฮีทซิงค์แบบพาสซีฟแบบครีบที่ GPU

SSD แบบ M.2ระดับสูงมักก่อให้เกิดความร้อนสูง และด้วยเหตุนี้จึงอาจมีการจำหน่ายพร้อมแผ่นระบายความร้อน หรือผู้ใช้อาจติดตั้งแผ่นระบายความร้อนเพิ่มเติมจากผู้ผลิตรายอื่นในระหว่างการติดตั้งก็ได้

เดิมทีฮีทซิงค์อะลูมิเนียมระบายความร้อนด้วยพัดลมเป็นมาตรฐานสำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ แต่ปัจจุบันฮีทซิงค์หลายรุ่นมีแผ่นฐานทองแดง วงกลมฐานทองแดง หรือทำจากทองแดงทั้งหมด

ฝุ่นมักจะสะสมอยู่ในร่องของแผ่นระบายความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีกระแสลมแรงจากพัดลม ฝุ่นจะขวางไม่ให้ลมเข้าถึงชิ้นส่วนที่ร้อน ทำให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนลดลง แต่การกำจัดฝุ่นจะช่วยคืนประสิทธิภาพการระบายความร้อนได้

การระบายความร้อน แบบพาส ซีฟโดย ใช้ฮีทซิงค์นั้น เกี่ยวข้องกับการติดแผ่นโลหะที่ผ่านการกลึงหรือขึ้นรูปเข้ากับชิ้นส่วนที่ต้องการระบายความร้อน อาจใช้กาวระบายความร้อนช่วยได้ โดยทั่วไปแล้ว สำหรับ ซีพียู ของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลจะใช้แคลมป์ยึดฮีทซิงค์ไว้เหนือชิปโดยตรง แล้วทาจาระบีระบายความร้อนหรือแผ่นระบายความร้อนไว้ระหว่างกัน แผ่นโลหะนี้จะมีครีบและร่องเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว การนำความร้อนของโลหะดีกว่าอากาศมาก และแผ่ความร้อนได้ดีกว่าชิ้นส่วนที่มันปกป้องอยู่ (โดยปกติจะเป็นวงจรรวมหรือซีพียู)

ฝุ่นที่สะสมอยู่ระหว่างครีบโลหะของฮีทซิงค์จะค่อยๆ ลดประสิทธิภาพลง แต่สามารถแก้ไขได้ด้วยเครื่องเป่าลมเพื่อเป่าฝุ่นและวัสดุส่วนเกินที่ไม่ต้องการอื่นๆ ออกไป

แผ่นระบายความร้อนแบบพาสซีฟมักพบได้ในซีพียูรุ่นเก่า ชิ้นส่วนที่ไม่ร้อนมาก (เช่น ชิปเซ็ต) คอมพิวเตอร์พลังงานต่ำ และอุปกรณ์ฝังตัว สมาร์ทโฟนหลายรุ่นใช้ระบบระบายความร้อนแบบพาสซีฟเท่านั้น

โดยปกติแล้ว แผ่นระบายความร้อนจะถูกติดตั้งเข้ากับแผ่นกระจายความร้อนแบบรวม (IHS) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นแผ่นเรียบขนาดใหญ่ที่ติดอยู่กับซีพียู โดยมีสารนำความร้อนคั่นอยู่ระหว่างแผ่นทั้งสอง สิ่งนี้จะช่วยกระจายความร้อนเฉพาะจุด ต่างจากแผ่นระบายความร้อน แผ่นกระจายความร้อนมีไว้เพื่อกระจายความร้อน ไม่ใช่เพื่อกำจัดความร้อน นอกจากนี้ IHS ยังช่วยปกป้องซีพียูที่บอบบางอีกด้วย

การระบายความร้อนแบบพาสซีฟนั้นไม่มีเสียงพัดลม เนื่องจากอากาศจะถูกพัดผ่านแผ่นระบายความร้อนด้วยการพาความร้อน

พัดลมถูกใช้เมื่อการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนตามธรรมชาติไม่เพียงพอที่จะระบายความร้อนออกไป พัดลมอาจติดตั้งอยู่ภายในเคสคอมพิวเตอร์หรือติดอยู่กับซีพียู, การ์ดจอ, ชิปเซ็ต, หน่วย จ่ายไฟ (PSU), ฮาร์ดไดรฟ์หรือเป็นแผ่นการ์ดที่เสียบเข้ากับช่องเสียบส่วนขยาย ขนาดพัดลมทั่วไป ได้แก่ 40, 60, 80, 92, 120 และ 140 มม. บางครั้งอาจใช้พัดลมขนาด 200, 230, 250 และ 300 มม. ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลประสิทธิภาพสูง

คอมพิวเตอร์มีความต้านทานต่อการไหลของอากาศภายในตัวเครื่องและชิ้นส่วนต่างๆ ความต้านทานนี้เกิดจากการรวมกันของสิ่งกีดขวางการไหลของอากาศเล็กๆ น้อยๆ ทั้งหมด เช่น ช่องรับอากาศและช่องระบายอากาศ ตัวกรองอากาศ ตัวเครื่องภายใน และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ พัดลมเป็นเพียงปั๊มอากาศที่สร้างแรงดันให้กับอากาศด้านขาเข้าเมื่อเทียบกับด้านขาออก ความแตกต่างของแรงดันนี้จะผลักดันอากาศผ่านตัวเครื่อง โดยอากาศจะไหลไปยังบริเวณที่มีแรงดันต่ำกว่า

โดยทั่วไป พัดลมจะมีข้อกำหนดที่เผยแพร่ไว้ 2 ข้อ ได้แก่ อัตราการไหลของอากาศอิสระและแรงดันแตกต่างสูงสุด อัตราการไหลของอากาศอิสระคือปริมาณอากาศที่พัดลมจะเคลื่อนที่ได้โดยไม่มีแรงดันย้อนกลับ แรงดันแตกต่างสูงสุดคือปริมาณแรงดันที่พัดลมสามารถสร้างได้เมื่อถูกปิดกั้นอย่างสมบูรณ์ ระหว่างสองขั้วนี้ จะมีการวัดอัตราการไหลเทียบกับแรงดันที่สอดคล้องกัน ซึ่งมักจะแสดงเป็นกราฟ พัดลมแต่ละรุ่นจะมีเส้นโค้งเฉพาะตัว เช่น เส้นประในภาพประกอบด้านข้าง^{[ 9 ]}

พัดลมสามารถติดตั้งได้ทั้งแบบขนาน แบบอนุกรม หรือแบบผสมผสาน การติดตั้งแบบขนานคือการติดตั้งพัดลมไว้ข้างๆ กัน ส่วนการติดตั้งแบบอนุกรมคือการติดตั้งพัดลมตัวที่สองเรียงต่อกับพัดลมอีกตัว เช่น พัดลมดูดอากาศและพัดลมระบายอากาศ เพื่อให้ง่ายต่อการอธิบาย เราจะสมมติว่าพัดลมทั้งหมดเป็นรุ่นเดียวกัน

พัดลมแบบขนานจะให้ปริมาณการไหลของอากาศเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า แต่จะไม่เพิ่มแรงดันขับเคลื่อน ในทางกลับกัน การติดตั้งแบบอนุกรมจะให้แรงดันสถิตเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า แต่จะไม่เพิ่มอัตราการไหลของอากาศ ภาพประกอบด้านข้างแสดงพัดลมตัวเดียวเทียบกับพัดลมสองตัวที่ต่อขนานกัน โดยมีแรงดันสูงสุด 0.15 นิ้ว (3.8 มม.) ของน้ำ และอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าประมาณ 72 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที (2.0 ลบ.ม. ^/นาที)

โปรดสังเกตว่าการไหลของอากาศเปลี่ยนแปลงตามรากที่สองของความดัน ดังนั้น การเพิ่มความดันเป็นสองเท่าจะทำให้การไหลเพิ่มขึ้นเพียง 1.41 ( √2 )เท่า ไม่ใช่สองเท่าอย่างที่อาจเข้าใจผิด อีกวิธีหนึ่งในการมองเรื่องนี้คือ ความดันต้องเพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่าจึงจะทำให้อัตราการไหลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

ในการหาอัตราการไหลผ่านตัวถัง สามารถวัดเส้นโค้งความต้านทานของตัวถังได้โดยการกำหนดแรงดันที่ไม่แน่นอนที่ทางเข้าของตัวถังและวัดการไหลผ่านตัวถัง ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ที่ค่อนข้างซับซ้อน เมื่อได้เส้นโค้งความต้านทานของตัวถังแล้ว (แสดงด้วยเส้นสีแดงและสีดำทึบในเส้นโค้งด้านข้าง) อัตราการไหลจริงผ่านตัวถังที่เกิดจากการกำหนดค่าพัดลมแบบเฉพาะจะแสดงเป็นกราฟ ณ จุดที่เส้นโค้งความต้านทานของตัวถังตัดกับเส้นโค้งของพัดลม ความชันของเส้นโค้งความต้านทานของตัวถังเป็นฟังก์ชันรากที่สอง โดยที่การเพิ่มอัตราการไหลเป็นสองเท่าจะต้องใช้แรงดันที่แตกต่างกันเป็นสี่เท่า

ในตัวอย่างนี้ การเพิ่มพัดลมตัวที่สองช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้เพียงเล็กน้อย โดยอัตราการไหลของทั้งสองแบบอยู่ที่ประมาณ 27–28 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที (0.76–0.79 ลูกบาศก์เมตร^ต่อนาที) แม้ว่าจะไม่ได้แสดงในกราฟ แต่การติดตั้งพัดลมตัวที่สองแบบอนุกรมจะให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าการติดตั้งแบบขนานเล็กน้อย

สมการสำหรับคำนวณปริมาณการไหลของอากาศที่ต้องการผ่านตัวเครื่องคือ:

${\displaystyle {\text{CFM}}={\frac {P}{Cp\times r\times dT}}}$

ที่ไหน

• ${\displaystyle {\text{CFM}}}$= ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที (0.028 ลบ.ม. ^/นาที)
• ${\displaystyle P}$= ความร้อนที่ถ่ายเท ( กิโลวัตต์ )
• ${\displaystyle Cp}$= ความร้อนจำเพาะของอากาศ
• ${\displaystyle r}$= ความหนาแน่น
• ${\displaystyle dT}$= การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (หน่วยเป็นองศาฟาเรนไฮต์)

กฎง่ายๆ ที่ใช้ประเมินความต้องการการไหลเวียนของอากาศเพื่อระบายความร้อน โดยไม่คำนึงถึงผลกระทบต่างๆ เช่น การสูญเสียความร้อนผ่านผนังตัวเครื่อง และการไหลแบบราบเรียบเทียบกับการไหลแบบปั่นป่วน และคำนึงถึงค่าคงที่ของความร้อนจำเพาะและความหนาแน่นที่ระดับน้ำทะเล มีดังนี้:

${\displaystyle {\text{CFM}}={\frac {3.16\times P}{{\text{อุณหภูมิที่อนุญาตให้เพิ่มขึ้นในหน่วย}}^{\circ }F}}}$

${\displaystyle {\text{CFM}}={\frac {1.76\times P}{{\text{อุณหภูมิที่อนุญาตให้เพิ่มขึ้นในหน่วย}}^{\circ }C}}}$

ตัวอย่างเช่น เคสคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่มีกำลังไฟ 500 วัตต์ อุณหภูมิภายในสูงสุด 130 องศาฟาเรนไฮต์ (54 องศาเซลเซียส) ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ 100 องศาฟาเรนไฮต์ (38 องศาเซลเซียส) ซึ่งมีความแตกต่างกัน 30 องศาฟาเรนไฮต์ (17 องศาเซลเซียส):

${\displaystyle {\text{CFM}}={\frac {3.16\times 500\ {\text{W}}}{(130-100)}}=53}$

นี่คือปริมาณการไหลเวียนของอากาศจริงผ่านตัวเคส ไม่ใช่ค่าการไหลเวียนของอากาศอิสระจากพัดลม นอกจากนี้ควรสังเกตว่า "Q" ซึ่งเป็นปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทนั้น เป็นฟังก์ชันของประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของตัวระบายความร้อน CPU หรือ GPU ไปสู่การไหลเวียนของอากาศ

อุปกรณ์ "เจ็ทระบายความร้อนแบบเพียโซคู่" ที่จดสิทธิบัตรโดยGEใช้การสั่นสะเทือนเพื่อปั๊มอากาศผ่านอุปกรณ์ อุปกรณ์รุ่นแรกมีความหนา 3 มิลลิเมตร ประกอบด้วย แผ่น นิกเกิล สอง แผ่นที่เชื่อมต่อกับแผ่นเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกบางๆ ที่ด้านข้าง กระแสไฟฟ้าสลับที่ไหลผ่านส่วนประกอบเซรามิกจะทำให้มันขยายและหดตัวได้มากถึง 150 ครั้งต่อวินาที ทำให้แผ่นนิกเกิลทำหน้าที่เหมือนเครื่องสูบลม เมื่อหดตัว ขอบของแผ่นจะถูกดันออกจากกันและดูดอากาศร้อนเข้าไป เมื่อขยายตัว แผ่นนิกเกิลจะเข้าหากันและดันอากาศออกมาด้วยความเร็วสูง

อุปกรณ์นี้ไม่มีลูกปืนและไม่จำเป็นต้องใช้มอเตอร์ มีขนาดบางกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่าพัดลมทั่วไป เจ็ทนี้สามารถเคลื่อนย้ายอากาศได้เท่ากับพัดลมระบายความร้อนที่มีขนาดใหญ่กว่าสองเท่า ในขณะที่ใช้ไฟฟ้าเพียงครึ่งเดียวและมีต้นทุนต่ำกว่า^{[ 10 ]}

เทคโนโลยีการระบายความร้อนที่อยู่ระหว่างการพัฒนาโดย Kronos และ Thorn Micro Technologies ใช้ชิ้นส่วนที่เรียกว่าปั๊มลมไอออนิก (หรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องเร่งอนุภาคไฟฟ้าสถิต) หลักการทำงานพื้นฐานของปั๊มลมไอออนิกคือการปล่อยประจุโคโรนาซึ่งเป็นการปล่อยประจุไฟฟ้าใกล้ตัวนำที่มีประจุ เกิดจากการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศโดยรอบ

ระบบระบายความร้อนด้วยการปล่อยประจุโคโรนาที่พัฒนาโดย Kronos ทำงานในลักษณะดังต่อไปนี้: สนามไฟฟ้าแรงสูงจะถูกสร้างขึ้นที่ปลายขั้วแคโทด ซึ่งวางอยู่ด้านหนึ่งของซีพียู ศักย์ไฟฟ้าสูงนี้ทำให้โมเลกุลของออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศแตกตัวเป็นไอออน (มีประจุบวก) และสร้างโคโรนา (วงแหวนของอนุภาคที่มีประจุ) การวางขั้วแอโนดที่ต่อลงดินที่ปลายอีกด้านหนึ่งของซีพียูจะทำให้ไอออนที่มีประจุในโคโรนาเร่งความเร็วไปยังแอโนด โดยชนกับโมเลกุลของอากาศที่เป็นกลางระหว่างทาง ในระหว่างการชนเหล่านี้ โมเมนตัมจะถูกถ่ายโอนจากก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนไปยังโมเลกุลของอากาศที่เป็นกลาง ส่งผลให้ก๊าซเคลื่อนที่ไปยังแอโนด

ข้อดีของระบบระบายความร้อนแบบโคโรนาคือไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ จึงช่วยขจัดปัญหาความน่าเชื่อถือบางประการ และทำงานโดยมีระดับเสียงเกือบเป็นศูนย์และใช้พลังงานในระดับปานกลาง^{[ 11 ]}

ท่อความร้อนเป็นท่อกลวงที่มีของเหลวถ่ายเทความร้อนอยู่ภายใน ของเหลวจะดูดซับความร้อนและระเหยที่ปลายด้านหนึ่งของท่อ ไอน้ำจะเดินทางไปยังปลายอีกด้านหนึ่ง (ที่เย็นกว่า) ของท่อ ซึ่งจะควบแน่นและปล่อยความร้อนแฝงออกมาของเหลวจะกลับไปยังปลายด้านที่ร้อนกว่าของท่อด้วยแรงโน้มถ่วงหรือแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอยและวนซ้ำวัฏจักร ท่อความร้อนมีค่าการนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าวัสดุที่เป็นของแข็งมาก สำหรับการใช้งานในคอมพิวเตอร์ ฮีทซิงค์บนซีพียูจะติดอยู่กับฮีทซิงค์หม้อน้ำขนาดใหญ่ ฮีทซิงค์ทั้งสองเป็นแบบกลวง เช่นเดียวกับส่วนที่เชื่อมต่อระหว่างกัน ทำให้เกิดท่อความร้อนขนาดใหญ่หนึ่งท่อที่ถ่ายเทความร้อนจากซีพียูไปยังหม้อน้ำ ซึ่งจะถูกระบายความร้อนโดยใช้วิธีการทั่วไป วิธีนี้มักใช้เมื่อพื้นที่จำกัด เช่น ในพีซีขนาดเล็กและแล็ปท็อป หรือในกรณีที่ไม่สามารถยอมรับเสียงพัดลมได้ เช่น ในการผลิตเสียง เนื่องจากประสิทธิภาพของวิธีการระบายความร้อนนี้ CPU และ GPU สำหรับเดสก์ท็อปจำนวนมาก รวมถึงชิปเซ็ตระดับไฮเอนด์ จึงใช้ท่อความร้อนหรือห้องไอระเหยควบคู่ไปกับการระบายความร้อนด้วยพัดลมและฮีทซิงค์แบบพาสซีฟ เพื่อให้คงอุณหภูมิการทำงานที่ปลอดภัย ห้องไอระเหยทำงานบนหลักการเดียวกันกับท่อความร้อน แต่มีลักษณะเป็นแผ่นหรือแผ่นเรียบแทนที่จะเป็นท่อ ท่อความร้อนอาจวางในแนวตั้งด้านบนและเป็นส่วนหนึ่งของห้องไอระเหย ห้องไอระเหยอาจใช้ในสมาร์ทโฟน ระดับไฮเอน ด์ ด้วยเช่นกัน

ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดความร้อนส่วนเกิน โดยของเหลวถ่ายเทความร้อนที่ ใช้กันทั่วไป ในพีซีแบบตั้งโต๊ะคือน้ำกลั่นผสมสารเติมแต่ง ข้อดีของระบบระบายความร้อนด้วยน้ำเมื่อ เทียบกับ ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ได้แก่ ความจุความร้อนจำเพาะและการนำความร้อนที่สูงกว่าของน้ำโดยทั่วไปแล้ว ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวจะใช้ร่วมกับระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ โดยใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับชิ้นส่วนที่ร้อนที่สุด ในขณะที่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่ง่ายกว่าและราคาถูกกว่าสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความร้อนน้อยกว่า

หลักการที่ใช้ในระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแอคทีฟทั่วไปสำหรับคอมพิวเตอร์นั้นเหมือนกับที่ใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ของรถยนต์ โดยน้ำจะถูกหมุนเวียนโดยปั๊มน้ำผ่านบล็อกน้ำที่ติดตั้งบน CPU (และบางครั้งส่วนประกอบเพิ่มเติม เช่น GPU, RAM หรือชิปเซ็ต) ^{[ 12 ] [ 13 ]}และออกไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งโดยทั่วไปคือ หม้อน้ำ หม้อน้ำเองมักจะถูกระบายความร้อนเพิ่มเติมโดยใช้พัดลม[ ^{12 ] นอกเหนือ}จากพัดลมแล้ว ยังสามารถระบายความร้อนด้วยวิธีอื่นได้ เช่น ตัวระบายความร้อน Peltier (แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบ Peltier จะวางไว้บนฮาร์ดแวร์ที่จะระบายความร้อนโดยตรง และสารหล่อเย็นจะถูกใช้เพื่อนำความร้อนออกจากด้านร้อนขององค์ประกอบ Peltier) ^{[ 14 ] [ 15 ]}มักจะมีถังเก็บสารหล่อเย็นเชื่อมต่อกับระบบด้วย^{[ 16 ]}

นอกจากระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแอคทีฟแล้ว บางครั้งยังมีการใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบพาส ซีฟด้วย ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}ระบบเหล่านี้มักจะไม่มีพัดลมหรือปั๊มน้ำ ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วจะเพิ่มความน่าเชื่อถือและทำให้เงียบกว่าระบบแอคทีฟ ข้อเสียของระบบเหล่านี้คือมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนน้อยกว่ามาก ดังนั้นจึงต้องการสารหล่อเย็นมากกว่า และต้องมีถังเก็บที่ใหญ่กว่าตามไปด้วย เพื่อให้มีเวลาในการระบายความร้อน

ของเหลวช่วยให้ถ่ายเทความร้อนจากชิ้นส่วนที่กำลังระบายความร้อนได้มากกว่าอากาศ ทำให้การระบายความร้อนด้วยของเหลวเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง^{[ 22 ]}เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลวยังได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิแวดล้อมน้อยกว่า^{[ 23 ]} การระบายความร้อนด้วยของเหลวช่วยให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการวางหม้อน้ำ ทำให้ง่ายต่อการปรับการระบายความร้อนภายในเคสและระบายอากาศร้อนออก เมื่อเทียบกับพัดลมระบายความร้อนด้วยอากาศ แม้ว่าการระบายความร้อนด้วยของเหลวจะช่วยลดระดับเสียงลงเนื่องจากประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีขึ้นและด้วยเหตุนี้จึงใช้ความเร็วพัดลมที่ช้าลง แต่ปั๊มที่ใช้ในการหมุนเวียนของเหลวมักจะทำงานที่รอบต่อนาทีสูงและอาจมีเสียงดัง

ข้อเสียของการระบายความร้อนด้วยของเหลว ได้แก่ ความซับซ้อนและศักยภาพในการรั่วไหลของสารหล่อเย็น น้ำที่รั่วไหล (และสารเติมแต่งใดๆ ในน้ำ) อาจทำให้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่สัมผัสเสียหายได้ และความจำเป็นในการทดสอบและซ่อมแซมการรั่วไหลทำให้การติดตั้งมีความซับซ้อนและไม่น่าเชื่อถือมากขึ้น^{[ 24 ]} (การบุกเบิกครั้งสำคัญครั้งแรกในด้านคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับการใช้งานทั่วไป รุ่นระดับสูงของApple Power Mac G5ในที่สุดก็ล้มเหลวเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะรั่วไหลของสารหล่อเย็น^{[ 25 ]} ) โดยทั่วไปแล้วฮีทซิงค์ระบายความร้อนด้วยอากาศนั้นง่ายต่อการสร้าง ติดตั้ง และบำรุงรักษามากกว่าโซลูชันระบายความร้อนด้วยน้ำ^{[ 26 ]}แม้ว่าชุด AIO จะทำให้การติดตั้งง่ายขึ้นก็ตาม

แม้ว่าเดิมทีการระบายความร้อนด้วยของเหลวจะจำกัดอยู่เฉพาะ คอมพิวเตอร์ เมนเฟรมแต่ปัจจุบันได้กลายเป็นแนวปฏิบัติที่เกี่ยวข้องกับการโอเวอร์คล็อก เป็นส่วนใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นในรูปแบบของชุดอุปกรณ์ออลอินวัน (AIO) ที่ผลิตสำเร็จรูป หรือชุดอุปกรณ์แบบทำเองที่ประกอบจากชิ้นส่วนต่างๆ ที่รวบรวมมา^{[ 27 ]}หลังจากการคิดค้นระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบวงปิด (AIO) โดยAsetek [ ^{28 ] ในช่วงทศวรรษ 2010 ความนิยมของการระบายความร้อนด้วยของเหลวในคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปแบบประกอบสำเร็จรูปที่มีประสิทธิภาพปานกลางถึงสูง ก็}เพิ่มขึ้น^{[ 29 ]}ระบบวงปิดแบบปิดผนึกที่ประกอบด้วยหม้อน้ำที่เติมของเหลวไว้ล่วงหน้า พัดลม หรือหลายพัดลม และบล็อกน้ำที่มีปั๊ม ช่วยลดความซับซ้อนในการติดตั้งและการบำรุงรักษาระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ โดยมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการระบายความร้อนเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับระบบที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนกว่า

มีการสาธิตการใช้งานเพิ่มเติมของความร้อนที่ส่งผ่านโดยการระบายความร้อนด้วยของเหลว ระบบ IBM Aquasarใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำร้อนเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและน้ำยังถูกนำไปใช้ในการทำความร้อนอาคารอีกด้วย^{[ 30 ] [ 31 ]}

อีกทางเลือกหนึ่งคือ กำลังมีการพัฒนาระบบระบายความร้อนแบบใหม่ โดยการติดตั้งปั๊มเข้าไปใน วงจร เทอร์โมไซฟอน ซึ่งจะเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับวิศวกรออกแบบมากขึ้น เนื่องจากความร้อนสามารถถูกถ่ายเทออกจากแหล่งความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่หรือระบายออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ อุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อสามารถปรับได้โดยการปรับความดันของระบบ ความดันที่สูงขึ้นหมายถึงอุณหภูมิอิ่มตัวของของเหลวที่สูงขึ้น これによりทำให้สามารถใช้คอนเดนเซอร์ขนาดเล็ก พัดลมขนาดเล็ก และ/หรือระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ระบบเหล่านี้เป็นระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวรุ่นใหม่โดยแท้จริง เนื่องจากมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบน้ำเฟสเดียวประมาณ 10 เท่า เนื่องจากระบบใช้วัสดุไดอิเล็กทริกเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อน การรั่วไหลจึงไม่ทำให้ระบบไฟฟ้าเสียหายอย่างร้ายแรง

โดยทั่วไปแล้ว "เทอร์โมไซฟอน" หมายถึงระบบปิดที่ประกอบด้วยท่อและ/หรือห้องหลายๆ ห้อง โดยมีห้องขนาดใหญ่บรรจุของเหลวปริมาณเล็กน้อย (มักมีจุดเดือดสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมเล็กน้อย แต่ไม่จำเป็นเสมอไป) ห้องขนาดใหญ่จะอยู่ใกล้แหล่งความร้อนมากที่สุดและออกแบบมาเพื่อนำความร้อนจากแหล่งความร้อนไปยังของเหลวให้ได้มากที่สุด ตัวอย่างเช่น แผ่นระบายความร้อน CPU ที่มีห้องภายในบรรจุของเหลวอยู่ ท่อหนึ่งหรือหลายท่อจะยื่นขึ้นไปในหม้อน้ำหรือบริเวณระบายความร้อนที่คล้ายกัน และระบบทั้งหมดนี้ถูกจัดวางเพื่อให้ CPU ให้ความร้อนแก่ถังเก็บของเหลวและของเหลวที่บรรจุอยู่ ทำให้ของเหลวเริ่มเดือด และไอน้ำจะเดินทางขึ้นไปตามท่อไปยังหม้อน้ำ/บริเวณระบายความร้อน จากนั้นเมื่อควบแน่นแล้วจะหยดกลับลงไปในถังเก็บ หรือไหลลงมาตามด้านข้างของท่อ อุปกรณ์นี้ไม่จำเป็นต้องมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว และค่อนข้างคล้ายกับปั๊มความร้อน ยกเว้นว่าไม่ได้ใช้หลักการของแรงดึงดูดของเหลวในท่อแคปิลลารี ทำให้มีข้อดีบางประการ (ที่สำคัญที่สุดคือ ดีกว่าตรงที่สร้างได้ง่ายกว่ามาก ปรับแต่งได้มากกว่าสำหรับกรณีการใช้งานเฉพาะ และสามารถจัดเรียงการไหลของสารหล่อเย็น/ไอน้ำในตำแหน่งและระยะทางที่หลากหลายกว่ามาก และมีมวลความร้อนและความจุสูงสุดมากกว่าเมื่อเทียบกับท่อความร้อน ซึ่งถูกจำกัดด้วยปริมาณสารหล่อเย็นที่มีอยู่ และความเร็วและอัตราการไหลของสารหล่อเย็นที่แรงดึงดูดของเหลวในท่อแคปิลลารีสามารถทำได้ด้วยวัสดุดูดซับที่ใช้ ซึ่งมักจะเป็นผงทองแดงเผาผนึกบนผนังท่อ ซึ่งมีอัตราการไหลและความจุที่จำกัด)

เทคนิคการระบายความร้อนแบบดั้งเดิมทั้งหมดจะติดตั้งส่วนประกอบ "ระบายความร้อน" ไว้ด้านนอกของแพ็คเกจชิปคอมพิวเตอร์ เทคนิคการ "ติดตั้ง" นี้จะทำให้เกิดความต้านทานความร้อนบางส่วนเสมอ ซึ่งจะลดประสิทธิภาพลง ความร้อนสามารถระบายออกได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็วยิ่งขึ้นโดยการระบายความร้อนโดยตรงไปยังจุดร้อนเฉพาะที่ของชิปภายในแพ็คเกจ ในตำแหน่งเหล่านี้ การกระจายพลังงานอาจสูงถึง 300 W/cm² ⁽ซีพียูทั่วไปมีน้อยกว่า 100 W/cm² ⁾แม้ว่าระบบในอนาคตคาดว่าจะเกิน 1000 W/cm² ^{ก็ตาม} [ ^{32 ] การ}ระบายความร้อนเฉพาะที่ในรูปแบบนี้มีความสำคัญต่อการพัฒนาชิปที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง แนวคิดนี้ได้นำไปสู่การศึกษาการรวมองค์ประกอบระบายความร้อนเข้ากับชิปคอมพิวเตอร์ ปัจจุบันมีสองเทคนิค ได้แก่ ฮีทซิงค์แบบไมโครแชนเนล และการระบายความร้อนแบบเจ็ทอิมปิงเมนท์

ในฮีทซิงค์แบบไมโครแชนเนล จะมีการสร้างแชนเนลลงในชิปซิลิคอน (CPU) และปั๊มสารหล่อเย็นผ่านแชนเนลเหล่านั้น แชนเนลได้รับการออกแบบให้มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่มาก ซึ่งส่งผลให้มีการถ่ายเทความร้อนสูงมีรายงานว่าเทคนิคนี้ สามารถระบายความร้อนได้ถึง 3000 W/ ^{cm² [ 33 ]}การระบายความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกหากใช้การระบายความร้อนแบบไหลสองเฟส อย่างไรก็ตาม ระบบนี้ต้องการแรงดันตกคร่อมสูงเนื่องจากแชนเนลมีขนาดเล็ก และฟลักซ์ความร้อนจะต่ำกว่าเมื่อใช้สารหล่อเย็นไดอิเล็กทริกในการระบายความร้อนทางอิเล็กทรอนิกส์

เทคนิคการระบายความร้อนชิปเฉพาะที่อีกอย่างหนึ่งคือการระบายความร้อนด้วยเจ็ทอิมพิงเมนต์ ในเทคนิคนี้ สารหล่อเย็นจะไหลผ่านรูเล็กๆ เพื่อสร้างเจ็ท เจ็ทจะพุ่งไปยังพื้นผิวของชิป CPU และสามารถระบายความร้อนปริมาณมากได้อย่างมีประสิทธิภาพมีรายงานว่า สามารถระบายความร้อนได้มากกว่า 1,000 W/ ^{cm² [ 34 ]}ระบบนี้สามารถทำงานได้ที่ความดันต่ำกว่าเมื่อเทียบกับวิธีไมโครแชนเนล การถ่ายเทความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกโดยใช้การระบายความร้อนแบบไหลสองเฟสและโดยการรวมช่องทางการไหลกลับ (แบบผสมผสานระหว่างฮีทซิงค์ไมโครแชนเนลและการระบายความร้อนด้วยเจ็ทอิมพิงเมนต์)

เนื่องจากไนโตรเจนเหลวมีจุดเดือดที่ −196 °C (−320.8 °F) ซึ่งต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำมาก จึงมีประโยชน์อย่างมากในฐานะสารหล่อเย็นสำหรับช่วงโอเวอร์คล็อกระยะสั้น

ในการติดตั้งระบบระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลวโดยทั่วไป จะมีการติดตั้งท่อทองแดงหรืออะลูมิเนียมไว้ด้านบนของโปรเซสเซอร์หรือการ์ดกราฟิก หลังจากที่ระบบได้รับการหุ้มฉนวนอย่างดีเพื่อป้องกันการควบแน่นแล้ว จะเทไนโตรเจนเหลวลงในท่อ ทำให้ได้อุณหภูมิที่ต่ำกว่า −100 °C (−148 °F)

อุปกรณ์ระเหยไนโตรเจนมีตั้งแต่แผ่นระบายความร้อนที่เจาะรูพร้อมท่อต่อ ไปจนถึงภาชนะทองแดงที่ทำขึ้นเอง ใช้สำหรับกักเก็บไนโตรเจนและป้องกันการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม หลังจากไนโตรเจนระเหยหมดแล้ว ก็ต้องเติมใหม่ ในวงการคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล วิธีการระบายความร้อนแบบนี้ไม่ค่อยได้ใช้ ยกเว้นใน การทดลอง โอเวอร์คล็อกและการพยายามทำลายสถิติ เพราะซีพียูมักจะพังภายในระยะเวลาอันสั้นเนื่องจากความเครียด จากอุณหภูมิ ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายใน

แม้ว่าไนโตรเจนเหลวจะไม่ติดไฟ แต่ก็สามารถควบแน่นออกซิเจนจากอากาศได้โดยตรง ส่วนผสมของออกซิเจนเหลวและวัสดุที่ติดไฟได้อาจระเบิดได้อย่างอันตราย

โดยทั่วไปแล้ว การระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลวจะใช้สำหรับการทดสอบประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์เท่านั้น เนื่องจากหากใช้งานอย่างต่อเนื่องอาจทำให้ชิ้นส่วนใดชิ้นส่วนหนึ่งหรือหลายชิ้นส่วนของคอมพิวเตอร์เสียหายอย่างถาวร และหากใช้งานอย่างไม่ระมัดระวัง อาจเป็นอันตรายต่อผู้ใช้ ทำให้เกิดอาการผิวหนังไหม้จากความ เย็นจัดได้

ฮีเลียมเหลวซึ่งเย็นกว่าไนโตรเจนเหลวก็ถูกนำมาใช้ในการระบายความร้อนเช่นกัน ฮีเลียมเหลวเดือดที่ −269 °C (−452.20 °F) และมีการวัดอุณหภูมิในช่วงตั้งแต่ −230 ถึง −240 °C (−382.0 ถึง −400.0 °F) จากฮีทซิงค์^{[ 35 ]}อย่างไรก็ตาม ฮีเลียมเหลวมีราคาแพงกว่าและจัดเก็บและใช้งานได้ยากกว่าไนโตรเจนเหลว นอกจากนี้ อุณหภูมิที่ต่ำมากอาจทำให้วงจรรวมหยุดทำงานได้ ตัวอย่างเช่น สารกึ่งตัวนำที่ใช้ซิลิคอนจะหยุดทำงานที่อุณหภูมิประมาณ −233 °C (−387.4 °F) ^{[ 36 ]}

โดยทั่วไปเรียกว่า การระบายความร้อน แบบบ้องหรือหม้อไอน้ำ เนื่องจากลักษณะภายนอก น้ำจะถูกทำให้เป็นละอองและเป่าผ่านแผ่นระบายความร้อนด้วยพัดลม ละอองจะเพิ่มพื้นที่ผิวของน้ำ ซึ่งจะทำให้น้ำเย็นลง สามารถเติมน้ำแข็งเพื่อลดอุณหภูมิได้^{[ 37 ] [ 38 ]}

โดยทั่วไปแล้ว จุดเชื่อมต่อ Peltier มีประสิทธิภาพเพียงประมาณ 10–15% เมื่อเทียบกับตู้เย็น ในอุดมคติ ( วัฏจักร Carnot ) ซึ่งมีประสิทธิภาพ 40–60% เมื่อเทียบกับระบบวัฏจักรการบีบอัดแบบดั้งเดิม ( ระบบ Rankine ย้อนกลับ โดยใช้การบีบอัด/การขยายตัว) ^{[ 39 ]}เนื่องจากประสิทธิภาพที่ต่ำกว่านี้ การทำความเย็นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกจึงมักใช้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่ลักษณะของสถานะของแข็ง (ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่การบำรุงรักษาต่ำ ขนาดกะทัดรัด และไม่ไวต่อทิศทาง) มีความสำคัญมากกว่าประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียว

TEC สมัยใหม่ใช้ชุดอุปกรณ์หลายชุดซ้อนกัน โดยแต่ละชุดประกอบด้วยเทอร์โมคัปเปิลหลายสิบหรือหลายร้อยตัววางเรียงกัน ซึ่งช่วยให้ถ่ายเทความร้อนได้ ในปริมาณมาก โดยทั่วไปมักใช้ ส่วนผสมของบิสมัทและเทลลูเรียม สำหรับเทอร์โมคัปเปิล

เนื่องจาก TEC เป็นปั๊มความร้อนแบบแอคทีฟที่ใช้พลังงาน จึงสามารถสร้างอุณหภูมิได้ต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อม ซึ่งเป็นไปไม่ได้สำหรับฮีทซิงค์แบบพาสซีฟ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบหม้อน้ำและ HSF แบบท่อความร้อน อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ปั๊มความร้อน โมดูล Peltier มักจะใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่าปริมาณความร้อนที่ถูกปั๊ม

นอกจากนี้ยังสามารถใช้ตัว Peltier ร่วมกับสารทำความเย็นแรงดันสูง (การทำความเย็นแบบสองเฟส) เพื่อระบายความร้อน CPU ได้อีกด้วย^{[ 40 ] [ 41 ]}

การระบายความร้อนด้วยการเปลี่ยนสถานะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการระบายความร้อนให้กับโปรเซสเซอร์ เครื่องระบายความร้อนแบบเปลี่ยนสถานะด้วยการอัดไอเป็นอุปกรณ์ที่มักติดตั้งอยู่ใต้เครื่องพีซี โดยมีท่อเชื่อมไปยังโปรเซสเซอร์ ภายในอุปกรณ์จะมีคอมเพรสเซอร์ชนิดเดียวกับที่ใช้ในเครื่องปรับอากาศคอมเพรสเซอร์จะอัดก๊าซ (หรือส่วนผสมของก๊าซ) ที่มาจากตัวระเหย (ตัวระบายความร้อน CPU ที่กล่าวถึงด้านล่าง) จากนั้น ไอที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงจะถูกดันเข้าไปในตัวควบแน่น (อุปกรณ์ระบายความร้อน) ซึ่งจะควบแน่นจากก๊าซร้อนกลายเป็นของเหลว โดยทั่วไปแล้วของเหลวจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดที่ทางออกของตัวควบแน่น จากนั้นของเหลวจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ขยายตัว (ตัวจำกัดในระบบ) เพื่อลดความดันและทำให้ของเหลวกลายเป็นไอ (ทำให้ความดันถึงระดับที่สามารถเดือดได้ที่อุณหภูมิที่ต้องการ) อุปกรณ์ขยายตัวที่ใช้ อาจเป็นเพียงท่อแคปิลลารีธรรมดาไปจนถึงวาล์วขยายตัวทางความร้อนที่ซับซ้อนกว่า ของเหลวจะระเหย (เปลี่ยนสถานะ) ดูดซับความร้อนจากโปรเซสเซอร์ในขณะที่ดึงพลังงานเพิ่มเติมจากสภาพแวดล้อมเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงนี้ (ดูความร้อนแฝง ) การระเหยสามารถสร้างอุณหภูมิได้สูงถึงประมาณ −15 ถึง −150 °C (5 ถึง −238 °F) ของเหลวจะไหลเข้าสู่เครื่องระเหยเพื่อระบายความร้อนให้กับ CPU และเปลี่ยนเป็นไอที่ความดันต่ำ ที่ปลายเครื่องระเหย ก๊าซนี้จะไหลลงไปยังคอมเพรสเซอร์และวงจรจะเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง ด้วยวิธีนี้ โปรเซสเซอร์สามารถระบายความร้อนได้ถึงอุณหภูมิตั้งแต่ −15 ถึง −150 °C (5 ถึง −238 °F) ขึ้นอยู่กับภาระ กำลังวัตต์ของโปรเซสเซอร์ ระบบทำความเย็น (ดูการทำความเย็น ) และส่วนผสมของก๊าซที่ใช้ ระบบประเภทนี้มีปัญหาหลายประการ (ต้นทุน น้ำหนัก ขนาด การสั่นสะเทือน การบำรุงรักษา ค่าไฟฟ้า เสียงดัง ความจำเป็นต้องใช้เคสคอมพิวเตอร์เฉพาะ) แต่หลักๆ แล้ว ต้องคำนึงถึงจุดน้ำค้างและการฉนวนที่เหมาะสมของพื้นผิวทั้งหมดที่อยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง (ท่อจะเกิดหยดน้ำ ทำให้มีน้ำหยดลงบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อความชื้น)

ระบบระบายความร้อนแบบนี้ถือเป็นวิธีการระบายความร้อนที่ค่อนข้างสุดขั้วสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากมีราคาค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะทั่วไป นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดเสียงดังมาก เนื่องจากโดยพื้นฐานแล้วมันก็คือตู้เย็นนั่นเอง อย่างไรก็ตาม การเลือกใช้คอมเพรสเซอร์และระบบระบายความร้อนด้วยอากาศเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดระดับเสียง ทำให้สามารถลดเสียงรบกวนได้ตามชิ้นส่วนที่เลือกใช้

แนวโน้มที่กำลังเติบโตอีกประการหนึ่งเนื่องจากความหนาแน่นของความร้อนที่เพิ่มขึ้นของคอมพิวเตอร์ GPU FPGA และASICคือการจุ่มคอมพิวเตอร์ทั้งหมดหรือส่วนประกอบที่เลือกไว้ใน ของเหลว ที่นำความร้อนได้ แต่ไม่นำไฟฟ้าแม้ว่าจะไม่ค่อยได้ใช้สำหรับการระบายความร้อนของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล^{[ 42 ]}แต่การจุ่มของเหลวเป็นวิธีการระบายความร้อนส่วนประกอบการกระจายพลังงานขนาดใหญ่ เช่นหม้อแปลง ไฟฟ้า ที่ใช้กันทั่วไป นอกจากนี้ยังได้รับความนิยมในศูนย์ข้อมูลอีกด้วย^{[ 43 ] [ 44 ]}คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ระบายความร้อนด้วยวิธีนี้อาจไม่จำเป็นต้องใช้พัดลมหรือปั๊ม และอาจระบายความร้อนได้โดยการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาสซีฟระหว่างฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์กับตัวเครื่องที่วางไว้ เท่านั้น ^{[ 44 ] [ 45 ]} อย่างไรก็ตาม อาจยังคงต้องใช้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (เช่นแกนทำความร้อนหรือหม้อน้ำ) และต้องวางท่อให้ถูกต้องด้วย^{[ 46 ]}

สารหล่อเย็นที่ใช้ต้องมี ค่าการนำไฟฟ้าต่ำเพียงพอที่จะไม่รบกวนการทำงานปกติของคอมพิวเตอร์ หากของเหลวนำไฟฟ้าได้บ้าง อาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างส่วนประกอบหรือร่องรอย และทำให้เกิดความเสียหายถาวรได้^{[ 47 ]}ด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงควรใช้ของเหลวที่เป็นฉนวน ( ไดอิเล็กทริก ) และไม่นำไฟฟ้า

มีของเหลวหลากหลายชนิดที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้ รวมถึงน้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้า สารหล่อเย็นไดอิเล็กทริกสังเคราะห์แบบเฟสเดียวและสองเฟส เช่น3M Fluorinertหรือ 3M Novec นอกจากนี้ น้ำมันที่ไม่ระบุวัตถุประสงค์ เช่น น้ำมันปรุงอาหาร น้ำมันเครื่องยนต์ และน้ำมันซิลิโคนก็ถูกนำมาใช้ในการระบายความร้อนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้สำเร็จเช่นกัน

ของเหลวบางชนิดที่ใช้ในการระบายความร้อนแบบจุ่ม โดยเฉพาะวัสดุที่มีไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ เช่น น้ำมันแร่ น้ำมันปรุงอาหาร และเอสเทอร์อินทรีย์ อาจทำให้วัสดุทั่วไปที่ใช้ในคอมพิวเตอร์บางชนิด เช่น ยาง โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) และจาระบีระบายความร้อนเสื่อมสภาพได้ ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบความเข้ากันได้ของวัสดุกับของเหลวดังกล่าวก่อนใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำมันแร่พบว่ามีผลเสียต่อฉนวนสายไฟที่ทำจาก PVC และยาง^{[ 48 ]}มีรายงานว่าสารระบายความร้อนที่ใช้ในการถ่ายเทความร้อนไปยังฮีทซิงค์จากโปรเซสเซอร์และการ์ดกราฟิกสามารถละลายได้ในของเหลวบางชนิด อย่างไรก็ตาม ผลกระทบต่อการระบายความร้อนนั้นน้อยมาก เว้นแต่จะถอดชิ้นส่วนออกและใช้งานในอากาศ^{[ 49 ]}

การระเหย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารหล่อเย็นแบบ 2 เฟส อาจก่อให้เกิดปัญหาได้^{[ 50 ]}และอาจจำเป็นต้องเติมของเหลวใหม่เป็นประจำหรือปิดผนึกไว้ภายในตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ การระบายความร้อนแบบจุ่มช่วยให้ ค่า PUE ต่ำมาก ถึง 1.05 เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศที่ 1.35 และรองรับกำลังการประมวลผล (การกระจายความร้อน, TDP) สูงถึง 100 KW ต่อแร็คขนาด 19 นิ้วซึ่งแตกต่างจากการระบายความร้อนด้วยอากาศที่โดยทั่วไปรองรับได้สูงสุดเพียง 23 KW ^{[ 51 ]}

ในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่มีฟังก์ชันการทำงานมากมาย ก็สามารถใช้คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่าหรือมีฟังก์ชันการทำงานน้อยกว่าได้ ณ ปี 2011 เมนบอร์ด VIA EPIAพร้อมซีพียูโดยทั่วไปจะปล่อยความร้อนประมาณ 25 วัตต์ ในขณะที่เมนบอร์ดและซีพียู Pentium 4 ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าจะปล่อยความร้อนประมาณ 140 วัตต์ คอมพิวเตอร์สามารถใช้พลังงานจากกระแสตรง จากแหล่ง จ่ายไฟภายนอกซึ่งจะไม่สร้างความร้อนภายในเคสคอมพิวเตอร์ การเปลี่ยนจอ แสดงผล แบบหลอดภาพ (CRT) เป็นจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) แบบบางที่มีประสิทธิภาพมากกว่าในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 ได้ลดการใช้พลังงานลงอย่างมาก

การระบายความร้อนแบบนุ่มนวล (Soft cooling) คือการใช้ซอฟต์แวร์เพื่อใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีประหยัดพลังงานของ CPUเพื่อลดการใช้พลังงานให้น้อยที่สุด ทำได้โดยใช้ คำสั่ง haltเพื่อปิดหรือทำให้ส่วนประกอบย่อยของ CPU ที่ไม่ได้ใช้งานอยู่ในสถานะสแตนด์บาย หรือโดยการลดความเร็วของ CPU แม้ว่าจะทำให้ความเร็วโดยรวมลดลง แต่ก็มีประโยชน์มากหากโอเวอร์คล็อก CPU เพื่อปรับปรุงประสบการณ์การใช้งานของผู้ใช้มากกว่าการเพิ่มพลังการประมวลผลโดยตรง เนื่องจากสามารถป้องกันความจำเป็นในการใช้ระบบระบายความร้อนที่ส่งเสียงดังได้ ตรงกันข้ามกับความหมายของคำที่บ่งบอก การระบายความร้อนแบบนุ่มนวลไม่ใช่รูปแบบของการระบายความร้อน แต่เป็นการลดการสร้างความร้อน

การลดแรงดัน ไฟฟ้า (Undervolting)คือการใช้งาน CPU หรือส่วนประกอบอื่นๆ ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าข้อกำหนดของอุปกรณ์ ส่วนประกอบที่ลดแรงดันไฟฟ้าจะใช้พลังงานน้อยลงและทำให้เกิดความร้อนน้อยลง ความสามารถในการทำเช่นนี้แตกต่างกันไปตามผู้ผลิต กลุ่มผลิตภัณฑ์ และแม้แต่การผลิตในแต่ละรอบของผลิตภัณฑ์เดียวกัน (รวมถึงส่วนประกอบอื่นๆ ในระบบ) แต่โดยทั่วไปแล้วโปรเซสเซอร์มักถูกกำหนดให้ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าที่จำเป็นความคลาดเคลื่อน นี้ ช่วยให้โปรเซสเซอร์มีโอกาสทำงานได้อย่างถูกต้องมากขึ้นภายใต้สภาวะที่ไม่เหมาะสม เช่น เมนบอร์ดคุณภาพต่ำหรือแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟต่ำ หากต่ำกว่าขีดจำกัดที่กำหนด โปรเซสเซอร์จะไม่ทำงานอย่างถูกต้อง อย่างไรก็ตาม การลดแรงดันไฟฟ้ามากเกินไปมักไม่นำไปสู่ความเสียหายของฮาร์ดแวร์อย่างถาวร (ต่างจากการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า)

การลดแรงดันไฟฟ้า (Undervolting) ใช้สำหรับระบบที่เงียบเนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อนมากนัก เพราะความร้อนที่เกิดขึ้นลดลง ทำให้ไม่ต้องใช้พัดลมระบายความร้อนที่มีเสียงดัง นอกจากนี้ยังใช้เมื่อต้องการยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ให้ยาวนานที่สุด

การระบายความร้อนสามารถทำได้ดีขึ้นด้วยเทคนิคหลายอย่าง ซึ่งอาจต้องเสียค่าใช้จ่ายหรือความพยายามเพิ่มเติม เทคนิคเหล่านี้มักถูกใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยผู้ที่ใช้งานส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ (เช่น CPU และ GPU) ที่แรงดันและความถี่สูงกว่าที่ผู้ผลิตกำหนด ( โอเวอร์คล็อก ) ซึ่งจะทำให้เกิดความร้อนมากขึ้น

การติดตั้งระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าและไม่ใช่ของเดิมติดเครื่อง ก็อาจถือเป็นการดัดแปลง (modding)ได้เช่นกัน นักโอเวอร์คล็อกหลายคนมักซื้อพัดลมและฮีทซิงค์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า ซึ่งมักมีราคาแพงกว่า ในขณะที่บางคนหันไปใช้วิธีการระบายความร้อนที่แปลกใหม่กว่า เช่น การระบายความร้อนด้วยของเหลว ปั๊มความร้อนแบบ Peltier ท่อความร้อน หรือการระบายความร้อนด้วยการเปลี่ยนสถานะ

นอกจากนี้ยังมีแนวทางปฏิบัติอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องซึ่งส่งผลดีต่อการลดอุณหภูมิของระบบด้วย:

มักเรียกว่า Thermal Interface Material (TIM) ^{[ 52 ]}

พื้นผิวสัมผัสที่เรียบสนิทจะช่วยระบายความร้อนได้ดีที่สุด แต่ความเรียบสนิทและการปราศจากช่องว่างอากาศขนาดเล็กนั้นเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่ผลิตจำนวน มาก การเคลือบ สารประกอบนำความร้อน บาง ๆ ซึ่งนำความร้อนได้ดีกว่าอากาศมาก แต่ต่ำกว่าโลหะมาก สามารถปรับปรุงการสัมผัสทางความร้อนและการระบายความร้อนได้โดยการเติมเต็มช่องว่างอากาศ หากใช้สารประกอบเพียงเล็กน้อย เพียงพอที่จะเติมเต็มช่องว่างเท่านั้น จะได้ผลลัพธ์การลดอุณหภูมิที่ดีที่สุด

มีการถกเถียงกันมากเกี่ยวกับข้อดีของสารประกอบ และนักโอเวอร์คล็อกมักพิจารณาว่าสารประกอบบางชนิดดีกว่าชนิดอื่น การพิจารณาหลักคือการใช้สารประกอบระบายความร้อนในปริมาณน้อยที่สุดเท่าที่จำเป็นเพื่อให้พื้นผิวเรียบเสมอกัน เนื่องจากค่าการนำความร้อนของสารประกอบโดยทั่วไปอยู่ที่ 1/3 ถึง 1/400 ของโลหะ แม้ว่าจะดีกว่าอากาศมากก็ตาม ค่าการนำความร้อนของสารประกอบระบายความร้อนมีตั้งแต่ประมาณ 0.5 ถึง 80W/mK ^{[ 53 ]} (ดูบทความ) ค่าการนำความร้อนของอะลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 200 และของอากาศอยู่ที่ประมาณ 0.02 แผ่นนำความร้อนก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน ซึ่งผู้ผลิตมักติดตั้งไว้กับแผ่นระบายความร้อน แผ่นเหล่านี้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าสารประกอบระบายความร้อนที่ใช้อย่างถูกต้อง แต่ใช้งานง่ายกว่า และหากติดตั้งกับแผ่นระบายความร้อนแล้ว ผู้ใช้ที่ไม่ทราบถึงความสำคัญของการสัมผัสความร้อนที่ดีจะไม่สามารถละเว้นได้ หรือไม่สามารถแทนที่ด้วยชั้นสารประกอบที่หนาและไม่มีประสิทธิภาพได้

แตกต่างจากเทคนิคบางอย่างที่กล่าวถึงในที่นี้ การใช้สารประกอบหรือวัสดุฉนวนกันความร้อนเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเมื่อต้องการระบายความร้อนปริมาณมาก

แผ่นกระจายความร้อนและฐานระบายความร้อนของ CPU ที่ผลิตจำนวนมากนั้นไม่มีทางเรียบสนิท หากพื้นผิวเหล่านี้ถูกวางให้สัมผัสกันอย่างดีที่สุด ก็จะมีช่องว่างอากาศที่ลดการนำความร้อน ซึ่งสามารถแก้ไขได้ง่ายโดยการใช้สารประกอบระบายความร้อน แต่เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด พื้นผิวต้องเรียบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยกระบวนการที่ต้องใช้แรงงานมากที่เรียกว่าการขัดผิวซึ่งสามารถลดอุณหภูมิของ CPU ได้โดยทั่วไป 2 °C (4 °F) ^{[ 54 ]}

คอมพิวเตอร์พีซีรุ่นเก่าส่วนใหญ่ใช้สายริบบิ้น แบน ในการเชื่อมต่อไดรฟ์จัดเก็บข้อมูล ( IDEหรือSCSI ) สายแบนขนาดใหญ่เหล่านี้ขัดขวางการไหลเวียนของอากาศอย่างมาก ทำให้เกิดแรงต้านและการไหลเวียนของอากาศที่ไม่สม่ำเสมอ นักโอเวอร์คล็อกและนักดัดแปลงมักจะเปลี่ยนสายเหล่านี้เป็นสายกลม โดยมัดสายไฟนำไฟฟ้าเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนาเพื่อลดพื้นที่ผิว ในทางทฤษฎีแล้ว เส้นใยนำไฟฟ้าที่ขนานกันในสายริบบิ้นจะช่วยลดการรบกวน (ตัวนำที่ส่งสัญญาณเหนี่ยวนำสัญญาณในตัวนำที่อยู่ใกล้เคียง) แต่ไม่มีหลักฐานเชิงประจักษ์ว่าการทำให้สายกลมขึ้นจะลดประสิทธิภาพลง อาจเป็นเพราะความยาวของสายสั้นพอที่ผลกระทบของการรบกวนจะน้อยมาก ปัญหาโดยทั่วไปมักเกิดขึ้นเมื่อสายไม่ได้รับการป้องกันทางแม่เหล็กไฟฟ้าและมีความยาวมาก ซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นบ่อยกว่าในสายเครือข่ายรุ่นเก่า

จากนั้นสามารถใช้เคเบิลไทร์รัดสายเคเบิลคอมพิวเตอร์เหล่านี้เข้ากับตัวเครื่องหรือสายเคเบิลอื่นๆ เพื่อเพิ่มการไหลเวียนของอากาศให้ดียิ่งขึ้น

ปัญหานี้จะลดลงในคอมพิวเตอร์ที่ใช้Serial ATAซึ่งมีสายเคเบิลที่แคบกว่ามาก คอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ๆ ปรับปรุงปัญหานี้ให้ดียิ่งขึ้นไปอีกด้วยการใช้แหล่งจ่ายไฟแบบโมดูลาร์ที่มีสายเคเบิลถอดได้ และเคสที่มีพื้นที่จัดการสายเคเบิลอยู่ด้านหลังเมนบอร์ด ทำให้ด้านหน้าของเคสดูโล่งสบาย

ยิ่งอุณหภูมิของตัวกลางในการทำความเย็น (อากาศ) ต่ำเท่าไร การทำความเย็น ก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น สามารถเพิ่มอุณหภูมิของอากาศที่ใช้ในการทำความเย็นได้โดยปฏิบัติตามคำแนะนำเหล่านี้:

• ส่งอากาศเย็นไปยังชิ้นส่วนที่ร้อนที่สุดโดยตรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น ท่อและช่องลมที่ส่งอากาศภายนอกโดยตรงและเฉพาะเจาะจงไปยังตัวระบายความร้อน CPU หรือ GPU เช่น เคสแบบ BTXกำหนดให้มีช่องลมสำหรับ CPU
• ระบายความร้อนออกให้ตรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่นพาวเวอร์ซัพพลายของ พีซีทั่วไป ( ATX ) จะเป่าลมร้อนออกทางด้านหลังของเคส การ์ดจอ แบบสองสล็อตหลายรุ่น จะเป่าลมร้อนผ่านฝาครอบของสล็อตที่อยู่ติดกัน นอกจากนี้ยังมี พัดลม ระบายความร้อน แบบอื่นๆ ที่ทำแบบนี้ด้วย และระบบระบายความร้อนซีพียูบางรุ่นจะเป่าลมร้อนตรงไปยังด้านหลังของเคส เพื่อให้พัดลมเคสช่วยระบายออกไป
• อากาศที่ใช้ระบายความร้อนเฉพาะจุดกับชิ้นส่วนหนึ่งแล้ว ไม่ควรนำกลับมาใช้ระบายความร้อนเฉพาะจุดกับชิ้นส่วนอื่นอีก (ซึ่งเป็นผลสืบเนื่องมาจากข้อก่อนหน้า) เคสแบบ BTX นั้นขัดกับกฎข้อนี้ เนื่องจากใช้อากาศที่ระบายออกจากพัดลมระบายความร้อน CPU เพื่อระบายความร้อนให้กับชิปเซ็ตและบ่อยครั้งก็รวมถึงการ์ดจอด้วย บางคนอาจพบเคส ATX รุ่นเก่าหรือรุ่นราคาประหยัดมาก ๆ ที่มีช่องสำหรับติดตั้ง PSU อยู่ด้านบน อย่างไรก็ตาม เคส ATX รุ่นใหม่ส่วนใหญ่จะมีช่องสำหรับติดตั้ง PSU อยู่ด้านล่างของเคส พร้อมช่องระบายอากาศที่มีตัวกรองอยู่ใต้ PSU โดยตรง
• ควรเลือกใช้ลมเย็นที่ดูดเข้ามา หลีกเลี่ยงการดูดลมร้อนจากช่องระบายอากาศ (อากาศภายนอกที่อยู่เหนือหรือใกล้กับช่องระบายอากาศ) ตัวอย่างเช่น ช่องระบายอากาศสำหรับระบายความร้อน CPU ที่ด้านหลังของเคสคอมพิวเตอร์แบบทาวเวอร์ จะดูดอากาศร้อนจากช่องระบายอากาศของการ์ดจอ การย้ายช่องระบายอากาศทั้งหมดไปไว้ด้านใดด้านหนึ่งของเคส ซึ่งโดยทั่วไปคือด้านหลัง/ด้านบน จะช่วยให้ลมที่ดูดเข้ามาเย็นลงได้
• การซ่อนสายเคเบิลไว้ด้านหลังถาดเมนบอร์ด หรือการใช้เคเบิลไทร์รัดสายเคเบิลให้เรียบร้อย จะช่วยให้การไหลเวียนของอากาศไม่ติดขัด

การติดตั้งพัดลมจำนวนน้อยลงในตำแหน่งที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มการไหลเวียนของอากาศภายในเคสพีซี และลดอุณหภูมิโดยรวมภายในเคสเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมภายนอก การใช้พัดลมขนาดใหญ่ขึ้นยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดปริมาณความร้อนที่สูญเปล่า รวมถึงลดเสียงรบกวนที่เกิดจากพัดลมขณะทำงานด้วย

ยังไม่มีข้อตกลงที่แน่ชัดเกี่ยวกับประสิทธิภาพของการจัดวางพัดลมแบบต่างๆ และยังไม่มีการทดสอบอย่างเป็นระบบมากนัก สำหรับเคสพีซีทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า (ATX) พบว่าการติดตั้งพัดลมด้านหน้า พัดลมด้านหลัง และพัดลมด้านบน เป็นการจัดวางที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม แนวทางการระบายความร้อนของระบบของ AMD (ซึ่งค่อนข้างล้าสมัย) ระบุว่า "พัดลมระบายความร้อนด้านหน้าดูเหมือนจะไม่จำเป็น อันที่จริง ในบางสถานการณ์ที่รุนแรง การทดสอบแสดงให้เห็นว่าพัดลมเหล่านี้หมุนเวียนอากาศร้อนแทนที่จะนำอากาศเย็นเข้ามา" ^{[ 55 ]}อาจเป็นไปได้ว่าพัดลมในแผงด้านข้างอาจมีผลเสียที่คล้ายกัน ซึ่งอาจเกิดจากการรบกวนการไหลเวียนของอากาศปกติภายในเคส อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้ยังไม่ได้รับการยืนยันและอาจแตกต่างกันไปตามการจัดวาง

โดยคร่าวๆ แล้ว แรงดันบวกหมายถึงการดูดอากาศเข้าเคสมีมากกว่าการระบายอากาศออกจากเคส การกำหนดค่านี้ส่งผลให้แรงดันภายในเคสสูงกว่าแรงดันภายนอก แรงดันลบหมายถึงการระบายอากาศออกมีมากกว่าการดูดอากาศเข้า ซึ่งส่งผลให้แรงดันอากาศภายในต่ำกว่าแรงดันภายนอก การกำหนดค่าทั้งสองแบบมีข้อดีและข้อเสีย โดยแรงดันบวกเป็นที่นิยมมากกว่า แรงดันลบทำให้เคสดูดอากาศผ่านรูและช่องระบายอากาศที่แยกจากพัดลม เนื่องจากก๊าซภายในจะพยายามปรับสมดุลแรงดันกับสภาพแวดล้อม ผลที่ตามมาคือฝุ่นจะเข้าสู่คอมพิวเตอร์จากทุกทิศทาง แรงดันบวกเมื่อใช้ร่วมกับการกรองอากาศเข้าจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้ เนื่องจากอากาศจะถูกระบายออกผ่านรูและช่องระบายอากาศเหล่านี้เท่านั้นเพื่อปรับสมดุลกับสภาพแวดล้อม ฝุ่นจึงไม่สามารถเข้าสู่เคสได้ ยกเว้นผ่านพัดลมดูดอากาศ ซึ่งจำเป็นต้องมีตัวกรองฝุ่น

คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะโดยทั่วไปใช้พัดลมระบายความร้อนอย่างน้อยหนึ่งตัว ในขณะที่พาวเวอร์ซัพพลายสำหรับตั้งโต๊ะเกือบทั้งหมดมีพัดลมในตัวอย่างน้อยหนึ่งตัว แต่พาวเวอร์ซัพพลายไม่ควรดูดอากาศร้อนจากภายในเคส เพราะจะทำให้อุณหภูมิการทำงานของพาวเวอร์ซัพพลายสูงขึ้น ซึ่งจะลดประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ความน่าเชื่อถือ และความสามารถโดยรวมในการจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องให้กับส่วนประกอบภายในของคอมพิวเตอร์ ด้วยเหตุนี้ เคส ATX สมัยใหม่ทั้งหมด (ยกเว้นบางรุ่นในเคสราคาประหยัดมาก ๆ) จึงมีช่องสำหรับติดตั้งพาวเวอร์ซัพพลายที่ด้านล่าง พร้อมช่องดูดอากาศเฉพาะสำหรับพาวเวอร์ซัพพลาย (มักมีตัวกรองแยกต่างหาก) อยู่ใต้ตำแหน่งติดตั้ง ทำให้พาวเวอร์ซัพพลายสามารถดูดอากาศเย็นจากใต้เคสได้

ผู้ผลิตส่วนใหญ่แนะนำให้นำอากาศเย็นและสดชื่นเข้ามาทางด้านหน้าด้านล่างของเคส และระบายอากาศร้อนออกทางด้านหลังด้านบน หากติดตั้งพัดลมเพื่อบังคับอากาศเข้าไปในเคสได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการระบายอากาศออก ความดันภายในจะสูงกว่าภายนอก ซึ่งเรียกว่าการไหลเวียนของอากาศแบบ "บวก" (กรณีตรงกันข้ามเรียกว่าการไหลเวียนของอากาศแบบ "ลบ") สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ความดันภายในที่เป็นบวกจะช่วยป้องกันฝุ่นสะสมในเคสได้ก็ต่อเมื่อช่องรับอากาศมีตัวกรองฝุ่น^{[ 56 ]}เคสที่มีความดันภายในเป็นลบจะประสบปัญหาการสะสมของฝุ่นในอัตราที่สูงกว่า แม้ว่าช่องรับอากาศจะมีตัวกรองแล้วก็ตาม เนื่องจากความดันลบจะดึงฝุ่นเข้ามาทางช่องเปิดใดๆ ที่มีอยู่ในเคส

โดยทั่วไปแล้ว การไหลเวียนของอากาศภายในเคสคอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะมักไม่แรงพอสำหรับฮีทซิงค์ CPU แบบพาสซีฟ ฮีทซิงค์สำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะส่วนใหญ่จึงเป็นแบบแอคทีฟ ซึ่งประกอบด้วยพัดลมหรือตัวเป่าลมที่ติดตั้งโดยตรงอย่างน้อยหนึ่งตัวหรือหลายตัว

เซิร์ฟเวอร์ที่มีพัดลมเจ็ดตัวอยู่ตรงกลางเคส ระหว่างไดรฟ์ทางด้านขวาและเมนบอร์ดหลักทางด้านซ้าย

ภาพระยะใกล้ของพัดลมเซิร์ฟเวอร์ ในเซิร์ฟเวอร์นี้สามารถถอดเปลี่ยนได้ขณะทำงาน (Hot Swappable)

เซิร์ฟเวอร์แต่ละเครื่องสามารถมีระบบระบายความร้อนภายในแบบอิสระได้ พัดลมระบายความร้อนของเซิร์ฟเวอร์ในเคสขนาด (1 U ) มักจะอยู่ตรงกลางเคส ระหว่างฮาร์ดไดรฟ์ที่ด้านหน้าและฮีทซิงค์ซีพียูแบบพาสซีฟที่ด้านหลัง เคสขนาดใหญ่กว่า (สูงกว่า) จะมีพัดลมระบายอากาศด้วย และตั้งแต่ขนาดประมาณ 4U ขึ้นไปอาจมีฮีทซิงค์แบบแอคทีฟ พาวเวอร์ซัพพลายโดยทั่วไปจะมีพัดลมระบายอากาศด้านหลังของตัวเอง

ตู้แร็คเป็นตู้ทั่วไปสำหรับติดตั้งเซิร์ฟเวอร์ในแนวนอน โดยปกติอากาศจะถูกดูดเข้าทางด้านหน้าของตู้แร็คและระบายออกทางด้านหลัง ตู้แต่ละตู้สามารถมีตัวเลือกการระบายความร้อนเพิ่มเติมได้ เช่น อาจมี โมดูลระบาย ความร้อนแบบ Close Coupled Coolingหรือรวมเข้ากับส่วนประกอบของตู้ (เช่น ประตูระบายความร้อนใน ตู้แร็คเซิร์ฟเวอร์ iDataPlex )

อีกวิธีหนึ่งในการรองรับระบบจำนวนมากในพื้นที่ขนาดเล็กคือการใช้แชสซีแบบใบมีดซึ่งวางในแนวตั้งแทนที่จะเป็นแนวนอน เพื่ออำนวยความสะดวกในการพาความร้อนอากาศที่ร้อนจากส่วนประกอบที่ร้อนมีแนวโน้มที่จะลอยขึ้น ทำให้เกิดการไหลของอากาศตามธรรมชาติไปตามแผงวงจร ( ปรากฏการณ์สแต็ก ) ซึ่งช่วยระบายความร้อน ผู้ผลิตบางรายใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์นี้^{[ 57 ] [ 58 ]}

เนื่องจากศูนย์ข้อมูลมักมีคอมพิวเตอร์จำนวนมากและอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานอื่นๆ จำนวนมาก จึงมีความเสี่ยงที่อุปกรณ์จะร้อนเกินไป จึง มีการใช้ระบบ HVAC ที่ครอบคลุม เพื่อป้องกันปัญหานี้ บ่อยครั้งที่มีการใช้พื้นยกสูงเพื่อให้พื้นที่ใต้พื้นสามารถใช้เป็นช่องระบาย อากาศขนาดใหญ่ สำหรับอากาศเย็นจาก CRAC (เครื่องปรับอากาศห้องคอมพิวเตอร์) หรือ CRAH (เครื่องจัดการอากาศห้องคอมพิวเตอร์) ^{[ 59 ]}และสายไฟ นอกจากนี้ยังอาจมีช่องระบายอากาศที่ทำจากฝ้าเพดานเทียม^{[ 59 ]}การกั้นทางเดินร้อนหรือการกั้นทางเดินเย็นยังใช้ในศูนย์ข้อมูลเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อน^{[ 60 ]}หรืออาจใช้พื้นแผ่นคอนกรีตซึ่งคล้ายกับพื้นทั่วไป และใช้ท่อเหนือศีรษะเพื่อระบายความร้อน^{[ 61 ] [ 62 ]}

การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสัมผัสโดยตรงมีประสิทธิภาพมากกว่าตัวเลือกการระบายความร้อนด้วยอากาศ ส่งผลให้มีขนาดเล็กกว่า ความต้องการเงินทุนต่ำกว่า และต้นทุนการดำเนินงานต่ำกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศ โดยใช้ของเหลวอุ่นแทนอากาศในการเคลื่อนย้ายความร้อนออกจากส่วนประกอบที่ร้อนที่สุด ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นจากการระบายความร้อนด้วยของเหลวยังเป็นแรงผลักดันให้มีการนำไปใช้มากขึ้น^{[ 63 ] [ 64 ]}การระบายความร้อนแบบจุ่ม/อ่างเปิดเฟสเดียวและสองเฟส และการระบายความร้อนโดยตรงไปยังชิปเฟสเดียวและสองเฟส^{[ 65 ]}รวมถึงการระบายความร้อนแบบจุ่มที่จำกัดเฉพาะเบลดเซิร์ฟเวอร์แต่ละตัว^{[ 66 ] [ 67 ]}ก็ได้รับการเสนอให้ใช้ในศูนย์ข้อมูลเช่นกัน^{[ 68 ] [ 69 ]}การระบายความร้อนแบบแถว^{[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]}การระบายความร้อนแบบแร็ค^{[ 73 ] [ 74 ]}เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบประตูหลัง^{[ 75 ]}การระบายความร้อนแบบแร็คท็อปซึ่งวางเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนไว้เหนือแร็ค^{[ 76 ] [ 77 ]}การระบายความร้อนแบบเหนือศีรษะเหนือทางเดิน^{[ 78 ] [ 79 ]}หรือผนังพัดลม/ผนังระบายความร้อนในศูนย์ข้อมูล^{[ 80 ] [ 81 ]}ก็สามารถใช้ได้เช่นกัน การระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรง (DLC) พร้อมแผ่นระบายความร้อนสำหรับระบายความร้อนชิปในเซิร์ฟเวอร์สามารถใช้ได้เนื่องจากระบบเหล่านี้มีความสามารถในการระบายความร้อนที่สูงกว่า^{[ 65 ]}ระบบเหล่านี้สามารถระบายความร้อนส่วนประกอบบางส่วนหรือทั้งหมดในเซิร์ฟเวอร์ได้ โดยใช้ท่อยางหรือท่อทองแดงตามลำดับ^{[ 82 ] [ 74 ] [ 83 ]}เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบประตูหลังถูกใช้มาแต่เดิมสำหรับการระบายความร้อนที่มีความหนาแน่นความร้อนสูงในศูนย์ข้อมูล แต่ระบบเหล่านี้ไม่ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย^{[ 84 ]}สามารถทำให้เย็นลงได้ด้วยสารทำความเย็น^{[ 85 ]}หรือน้ำเย็น^{[ 86 ]}เครื่องที่ระบายความร้อนด้วยน้ำเย็นอาจเป็นแบบแอคทีฟ ซึ่งมีพัดลม^{[ 87 ] [ 88 ]}หรือแบบพาสซีฟ ซึ่งไม่มีพัดลม^{[ 89 ]}เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบของเหลวต่ออากาศ (หม้อน้ำ) สามารถใช้ระบายความร้อนเซิร์ฟเวอร์ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรงไปยังชิป เพื่อหลีกเลี่ยงการติดตั้งท่อน้ำของโรงงาน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้สามารถติดตั้งแยกต่างหากจากแร็ค หรือเป็นประตูด้านหลังของแร็คก็ได้^{[ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]}

แล็ปท็อปเป็นอุปกรณ์ที่มีความท้าทายอย่างมากในด้านการออกแบบการไหลเวียนของอากาศ การกระจายพลังงาน และการระบายความร้อน ข้อจำกัดเฉพาะของแล็ปท็อป ได้แก่ ตัวเครื่องโดยรวมต้องมีน้ำหนักเบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ รูปทรงต้องออกแบบให้เหมาะสมกับเค้าโครงแป้นพิมพ์มาตรฐาน ผู้ใช้อยู่ใกล้กันมาก ดังนั้นจึงต้องลดเสียงรบกวนให้น้อยที่สุด และอุณหภูมิภายนอกของตัวเครื่องต้องต่ำพอที่จะใช้งานบนตักได้ การระบายความร้อนโดยทั่วไปใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ แต่ท่อความร้อนและการใช้ตัวเครื่องโลหะเป็นฮีทซิงค์แบบพาสซีฟก็เป็นที่นิยมเช่นกัน วิธีแก้ปัญหาเพื่อลดความร้อน ได้แก่ การใช้โปรเซสเซอร์ ARMหรือIntel Atom ที่ใช้พลังงานต่ำกว่า

• 
  แผ่นระบายความร้อนของ CPU และ GPU ในคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป รวมถึงท่อทองแดงที่ถ่ายเทความร้อนไปยังพัดลมระบายอากาศเพื่อปล่อยอากาศร้อนออกไป
• 
  ของเหลวที่ใช้ในท่อระบายความร้อนจะถ่ายเทความร้อนจากซีพียูและหน่วยประมวลผลวิดีโอของแล็ปท็อปไปยังแผงครีบระบายความร้อน ความร้อนจะถูกระบายออกจากแผงครีบระบายความร้อนด้วยวิธีการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจากพัดลม แผงครีบระบายความร้อนนี้มาจาก แล็ปท็อป HP ZBook mobile workstation
• 
  ความร้อนจะถูกระบายออกจากแล็ปท็อปโดยพัดลมดูดอากาศแบบแรงเหวี่ยง

อุปกรณ์พกพา เช่น โทรศัพท์และแท็บเล็ต มักใช้ระบบระบายความร้อนแบบพาสซีฟ เนื่องจากชิป CPU และ GPU ของอุปกรณ์พกพานั้นได้รับการออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุด เนื่องมาจากข้อจำกัดของแบตเตอรี่ของอุปกรณ์ อุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงบางรุ่นอาจมีแผ่นกระจายความร้อนที่ช่วยในการถ่ายเทความร้อนไปยังตัวเครื่องภายนอกของโทรศัพท์หรือแท็บเล็ต

• การกระจายพลังงานของ CPU
• กำลังการออกแบบทางความร้อน
• การจัดการความร้อนของอุปกรณ์และระบบอิเล็กทรอนิกส์

เว็บไซต์ Wikibooks มีหนังสือเกี่ยวกับหัวข้อ: วิธีประกอบคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ/การลดเสียงรบกวน #การระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลว

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ การ ระบายความร้อนของคอมพิวเตอร์

• หลักการทั่วไปในการเลือกพัดลมระบายความร้อน CPU
• เอกสารคำขอจดสิทธิบัตรการระบายความร้อนแบบจุ่มน้ำถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 14 เมษายน 2559 ที่Wayback Machine
• การระบายความร้อนแบบจุ่ม DIY (ตู้ปลา + น้ำมันแร่) ฟอรัม Gametrailers.com – วิดีโอ[1] . [2] , [3] .
• "วิธีใหม่ของไมโครซอฟต์ในการระบายความร้อนให้กับศูนย์ข้อมูล: โยนลงทะเล"กุมภาพันธ์ 2016