Refroidissement à eau (1- Théorie)

Le défi à relever consiste donc à dissiper une forte chaleur produite de façon continue et très localisée… celle du processeur central de nos machines. Aujourd’hui, sur tous les PC du marché, les microprocesseurs sont surmontés en standard d’un dissipateur thermique, plus connu sous le nom de radiateur. Ce dispositif simple permet en fait d’agrandir de façon substantielle la surface présentée au caloporteur (ici l’air) ce qui améliorera l’efficacité de la dissipation. Fixé sur la pièce à refroidir, il en prend la chaleur par conduction thermique (échange d’énergie cinétique entre molécules), et l’évacue par la négligeable radiation (rayonnement électromagnétique photonique, fig. de gauche) mais surtout par convection naturelle ou forcée (transfert par mouvement de molécules fig. de droite)

La nature électromagnétique du rayonnement de la radiation est en fait la raison de la prédominance du noir dans la couleur du dissipateur. Les phonons mis en jeu dans le matériau sont dissipés par émission électromagnétique de photons (lumière). Même si aujourd’hui cela n’a plus trop lieu d’être, il y’a une vingtaine d’années, dans certains supercalculateurs on cherchait à éviter tout parasite dû à ce rayonnement électromagnétique, et c’est pourquoi la plupart des dissipateurs furent anodisés en noir pour mieux réabsorber ce rayonnement. Paradoxal, cette action à pour effet de réchauffer comme vous l’aurez compris le dissipateur… mais la quantité de chaleur évacuée par radiation est en fait totalement négligeable… et négligée.

Bien qu’un dissipateur passif n’est sensé employer qu’une convection naturelle, on notera que de nombreux grands constructeurs comme Dell ou Compaq se passent de ventilateur couplé directement au dissipateur qu’ils utilisent en guidant le flux d’air dans l’unité centrale de façon à ce qu’une convection forcée se produise tout de même.

C’est pourquoi le refroidissement liquide semble se présenter comme une alternative intéressante aux méthodes plus traditionnelles. La seule différence entre refroidissements à air et à eau est le changement de caloporteur pour un autre 300 fois plus dense. Cette seule et simple différence de densité moléculaire a donc consécutivement pour effet d’améliorer proportionnellement le transport de chaleur par convection forcée comme expliqué ci dessus.