L'une des fonctionnalités de refroidissement incluses dans les cartes graphiques modernes est une chambre à vapeur. Les chambres à vapeur sont parfois mentionnées dans le matériel marketing des cartes graphiques – ces supports marketing ne couvrent presque jamais ce qu'est ou fait réellement une chambre à vapeur.
A quoi sert une chambre à vapeur ?
Une chambre à vapeur est une plaque mince et relativement plate, qui est utilisée pour répartir la chaleur sur une large surface. En règle générale, un empilement d'ailettes est appliqué directement sur la surface de la chambre à vapeur pour offrir la surface maximale possible pour le refroidissement via le flux d'air.
Astuce: une pile d'ailettes est un ensemble d'ailettes métalliques conçues pour maximiser la surface. L'air poussé par un ventilateur a alors une grande surface à partir de laquelle il peut absorber la chaleur plus efficacement.
La chambre à vapeur est une plaque de cuivre creuse scellée sous vide. Le point de la chambre à vapeur qui est connecté à la source de chaleur, telle qu'un GPU, s'appelle l'évaporateur. Lorsque l'évaporateur est chauffé, le liquide dans la mèche s'évapore en un gaz. Le gaz chaud se dilate ensuite pour remplir l'intérieur de la chambre, puis une fois qu'il atteint une surface plus froide, le gaz se condense à nouveau. La surface la plus froide s'appelle le condenseur. Le liquide condensé est ensuite renvoyé vers l'évaporateur à travers la mèche, pour continuer le cycle.
Astuce: une mèche de chambre à vapeur agit exactement de la même manière qu'une mèche de bougie: elle attire le liquide vers la source de chaleur.
Pourquoi les chambres à vapeur sont-elles si efficaces ?
Alors que les métaux tels que le cuivre sont bons pour conduire la chaleur, ils ne sont pas la méthode la plus efficace. Une grande quantité d'énergie thermique peut être transférée à tout matériau qui subit un changement de phase. Un changement de phase est une transition d'une forme de matière à une autre, par ex. liquide à gaz, ou gaz à liquide.
Le processus d'évaporation du liquide dans la chambre à vapeur en un gaz transfère une grande quantité d'énergie thermique au gaz. Lorsque le gaz se condense à nouveau, cette énergie thermique est efficacement transférée au condenseur.
Alternatives à une chambre à vapeur
Il serait possible d'utiliser simplement un bloc de cuivre solide pour effectuer une tâche similaire, cependant, cette conception serait beaucoup plus lourde qu'une chambre à vapeur creuse. Il serait également beaucoup plus lent de transférer la chaleur de la source de chaleur vers les ailettes de refroidissement. Cette réduction de la vitesse de transfert de chaleur affecterait les performances du GPU car il retiendrait plus de chaleur.
Les caloducs sont une autre alternative couramment utilisée dans les refroidisseurs de processeurs. Les caloducs fonctionnent de manière similaire, avec un processus de changement de phase. Les caloducs, cependant, ne peuvent réellement transférer la chaleur que d'une extrémité du tuyau à l'autre, alors qu'une chambre à vapeur diffuse activement cette chaleur sur une large surface. Cette différence de surface de l'extrémité/du côté de refroidissement signifie que les chambres à vapeur sont plus efficaces à transfert de chaleur à des piles d'ailettes plus grandes, simplement parce qu'il peut être en contact direct avec plus d'ailettes qu'un caloduc peut être.