PCCircuit | Panduan Teknologi Informasi

Penakluk Panas Pada PC

B. Setyo Ryanto

Dengan pendinginan yang memadai, akan lebih menjamin sistem PC Anda akan bekerja sebagaimana mestinya, memperpanjang umur komponen-komponennya.

Untuk PC, urusan cooling tidak sesederhana yang dibayangkan kebanyakan penggunanya. Cukup banyak komponen dan variabel yang akan mempengaruhinya.

Suhu ruangan termasuk salah satunya. Termasuk juga tingkat kelembaban dan aliran udara di sekitar PC. Itu sebabnya ada sebagian pendapat yang beranggapan untuk sebaiknya meletakkan PC di dalam ruangan ber-AC. Ini bukanlah hal yang mutlak. Hanya saja tingkat kelembaban di negara tropis, ditambah suhu rata-rata yang relatif panas dibandingkan di luar area tropis, menyebabkan ruangan ber-AC memiliki keuntungan tingkat kelembaban yang lebih terjaga.

Dengan pendinginan yang memadai, akan lebih menjamin sistem PC Anda akan bekerja sebagaimana mestinya, sekaligus kemungkinan memperpanjang umur komponen-komponennya. Ada beberapa sumber panas utama pada PC. Penggunaan monitor CRT yang terus menyala, dan PC case.

Namun, pada pembahasan kali ini akan lebih menitikberatkan pembahasan pada PC case beserta komponen di dalamnya. PC case menghasilkan panas karena beberapa komponen di dalamnya. Utamanya berasal dari CPU, video card dan harddisk, juga PSU. Drive optic yang beroperasi dengan kecepatan maksimum dalam waktu yang lama juga akan menghasilkan panas. Tidak semua akan dibahas secara lengkap pada kesempatan kali ini. Namun beberapa bagian penting, perlu Anda simak.

PC case dengan bahan acrylic memang memiliki nilai estetika yang tinggi, namun ternyata memiliki konsekuensi tersendiri.

PC Case

Pemilihan PC case akan mengambil peranan yang cukup penting. Dimulai dari ukurannya. Dimensi dari sebuah PC case jelas akan mempengaruhi volume yang mampu di tampungnya. Ini biasanya akan disesuaikan sesuai dengan form factor motherboard yang digunakan. Termasuk jumlah volume udara yang memungkinkan untuk disirkulasikan.

Selain itu, untuk PC case yang berbahan metal, permukaannya juga akan berfungsi untuk melepas panas (heat dissapation) dari dalam case. Semakin besar dimensi PC Case, maka akan semakin luas permukaan untuk melepaskan panas. Hal ini tentunya sedikit berbeda untuk PC case berbahan acrylic. Bahan metal memiliki kemampuan mentransfer panas lebih baik, dibandingkan acrylic. Sedangkan alumunium, memiliki kemampuan transfer panas yang paling baik dibandingkan dua bahan tadi. Sedangkan untuk perbandingan keindahan, relatif lebih menarik dengan menggunakan acrylic. Untuk harga, kebanyakan PC case berbahan alumunium akan memiliki harga penawaran yang paling mahal. Selengkapnya dapat dilihat pada tabel.

Tabel: Perbandingan case berdasarkan bahan dasar yang digunakan.

Airflow

Kebanyakan PC case juga menyediakan fan atau setidaknya tempat untuk fan tambahan. Idealnya ia akan dilengkapi fan di bagian depan, dan belakang (di bawah PSU). Contoh tersebut, dengan asumsi pada fan dengan formfactor ATX tower. Akan lebih ideal jika memungkinkan untuk memasang fan dengan diameter hingga 120 mm. Fan dengan diameter besar memberikan keuntungan pada tingkat kebisingan yang lebih minim. Selain debit volume udara yang dipindahkan akan lebih besar dibandingkan kipas berdiameter lebih kecil, jika dibandingkan kipas berdiameter lebih kecil dengan kecepatan putar (rpm) yang sama.

Fan di bagian depan, sebaiknya difungsikan untuk memasukan udara dingin. Dengan mengarahkan aliran udara ke dalam case, ada kemungkinan debu dari luar case masuk melalui sirkulasi ini. Ada baiknya untuk memasang sebuah filter untuk mencegah hal tersebut. Sedangkan bagian fan belakang (di bawah PSU) difungsikan untuk menarik udara panas dari dalam case. Untuk ini tidak memerlukan penggunaan air filter. Letak fan yang menarik udara keluar memang lebih menguntungkan jika terletak lebih atas, dibanding fan untuk memasukkan udara dingin. Di sini memanfaatkan sifat udara panas yang lebih ringan, dan akan berkumpul di bagian atas pada ruangan tertutup.

Tambahan penempatan kipas pada bagian atas, samping juga mungkin tersedia pada PC case. Ini akan disesuaikan dengan konsep aliran udara yang diinginkan. Yang perlu diperhatikan pada pembahasan selanjutnya adalah lebih memperhatikan debit volume udara yang dapat dipindahkan (maximum air flow). Biasa dinyatakan dalam satuan CFM (cubic feet per minute). Tidak perlu terpaku memperhatikan jumlah fan yang terpasang. Alasan utamanya adalah, jumlah fan tidak selalu mengacu pada jumlah debit volume udara yang mampu dipindahkan. Ukuran diameter fan, desain fin, putaran kipas adalah beberapa faktor yang akan mempengaruhi kemampuan fan.

Negative-pressure

Yang dimaksud negative pressure system adalah, di mana pada PC case terpasang kipas yang mengarah ke dalam memiliki total debit yang lebih kecil dibandingkan kipas yang menghisap udara dari dalam casing ke luar. Singkatnya akan lebih mudah:

CFM in <>

Bagaimana cara menghitungnya? Perhatikan spesifikasi fan yang digunakan. Biasanya disertai debit volume udara yang mampu dipindahkan setiap satuan waktu, biasanya dalam satuan CFM. Jumlahkan total CFM untuk kipas yang menghisap udara dari luar (CFM in). Bandingkan dengan jumlah total CFM untuk kipas yang menghisap udara dari dalam PC case keluar (CFM out). Perlu diingat, pemasangan filter sedikit banyak akan mempengaruhi (mengurangi) debit udara yang mampu dipindahkan. Juga spesifikasi yang ada memang tidak dapat dijadikan patokan 100% akurat.

Menggunakan metode ini, kekosongan udara yang ada di dalam PC case akan memaksa udara dari luar masuk. Selain dari lubang fan, juga dari celah-celah yang ada pada PC case.

Keuntungannya secara kinerja, metoda ini lebih menguntungkan dibandingkan positive-pressure. Kekosongan udara di dalam PC case cenderung dalam besaran yang stabil. Udara yang mengalir pun akan lebih merata, tidak semata-mata mengikuti arah dorongan dari putaran kipas. Sehingga lebih memastikan aliran udara di dalam casing. Kerugiannya, udara kotor mungkin masuk tidak terfilter, sehingga perlu diperhatikan jika terjadi tumpukan debu di dalam.

Contoh penerapan negative pressure.

Positive-pressure

Kebalikan dari yang sebelumnya, positive pressure system terjadi dimana pada PC case terpasang kipas yang mengarah ke dalam dengan total debit yang lebih besar dibandingkan kipas yang menghisap udara dari dalam casing ke luar. Atau secara singkat dapat dinyatakan:

CFM in > CFM out

Fan menghisap udara dari luar, untuk didorongkan. Aliran udara di ruangan yang sempit tersebut akan lebih terpengaruh dengan dorongan udara dari fan.

Diperlukan penataan pemasangan fan yang lebih akurat untuk menerapkannya. Semisal, fan bagian depan langsung mendorong angin ke arah dalam sekaligus mendinginkan harddisk, ataupun fan samping yang juga mendorong angin luar ke arah CPU. Jika tidak tepat, udara dingin tidak tepat ke sasaran (CPU, video card, dan harddisk), akibatnya pendinginan tidak optimal.

Biasanya, untuk melakukan teknik ini juga akan diperlukan fan in lebih dari satu. Sebaiknya memasang filter di setiap fan in.

Keuntungannya, jika posisi fan pada casing memungkinkan untuk optimal tepat sasaran, ia akan memberikan pendinginan yang lebih optimal. Namun untuk hal ini, diperlukan PC case yang sempurna atau perlu dilakukan modding. CPU, VGA dan HDD adalah perangkat utama yang dituju. Kerugiannya adalah perlunya pemasangan filter, jika tidak debu yang terhisap dapat lebih banyak lagi. Kinerja pendinginan ini juga akan sangat dipengaruhi keadaan filter. Semakin kotor filter, CFM in berkurang, sehingga mempengaruhi kinerja pendinginannya. Udara terjebak dalam PC case, juga menjadi kelemahan metode ini. Intinya, diperlukan sebuah PC case dengan desain yang optimal atau keterampilan modding untuk mengoptimalkan metode ini.

Contoh penerapan positive pressure.

Active heatsink menggunakan prinsip dasar dari passive heatsink, dengan penambahan digunakannya fan untuk mendorong udara pada heatsink.

Heatpipe digunakan untuk mendapatkan transfer panas yang lebih baik, untuk kemudian didinginkan memanfaatkan fin.

Penerapan pada PC Case

Seperti yang disampaikan, ada beberapa faktor yang akan menentukan hasil akhir kedua metode tersebut. Jika Anda berniat memperbaiki airflow di dalam PC case, ada baiknya membuat perbandingan sederhana.

Dengan gambaran sebelumnya, dapat disimpulkan metode yang digunakan selama ini. Lihat suhu untuk masing-masing komponen. Lalu, jika Anda mengambil keputusan untuk merubahnya, bandingkan keadaan sesudah dengan metode baru. Akan terlihat perubahan airflow secara keseluruhan, maupun suhu komponen-komponen utama.

Ragam Cooling Device

Untuk mendinginkan komponen-komponen tersebut diperlukan pendinginan tambahan ekstra. Khususnya untuk komponen berikut ini, CPU, video card, dan chipset. Khusus untuk video card dan chipset motherboard, tergantung pada chipset yang digunakan.

Komponen pada PC kebanyakan memiliki batasan suhu kerja, sesuai dengan spesifikasi produk. Komponen yang bekerja di atas batas suhu kerja (overheat) akan meningkatkan resiko kerusakan, selain memperpendek umur teknis, atau sekedar mengalami gangguan kestabilan untuk keseluruhan sistem. Heatsink digunakan untuk tujuan utama memperluas permukaan untuk melepas panas. Dibantu dengan kipas, untuk meningkatkan aliran udara pertukaran panas yang dilepaskan oleh heatsink. Gabungan heatsink dan fan (HSF) inilah yang banyak digunakan pada PC.

Sistem pendinginan pun memiliki teknik yang beragam. Beberapa di antaranya akan dibahas lebih mendalam berikut ini.

Air Cooling

Metoda pendinginan dengan mengalirkan udara dingin (air cooling) ke komponen, adalah yang paling banyak digunakan. Penggunaan fan adalah kunci utama memindahkan udara dingin ke arah yang diinginkan. Ini ditemukan pada CPU fan, GPU (video card), chipset, PSU, HDD, juga PCI slot. Ukuran diameter fan yang digunakan juga variatif, mulai dari 60, 80, 92, dan 120 mm.

Passive heatsink adalah salah satu metoda pendinginan, dengan komponen utama bahan metal dengan bentuk bertujuan memperluas permukaan. Pilihan bentuk sirip yang tipis (fin) juga mulai banyak digunakan. Memungkinkan memperluas permukaan secara drastis, ditambah tipisnya logam membuat ia tidak menyimpan panas. Digunakannya metal, dikarenakan material ini memiliki konduksi panas yang lebih baik dibandingkan udara. Alumunium adalah salah satunya.

Efektivitas heatsink dalam mendinginkan komponen dapat menurun, dikarenakan debu yang menempel di permukaannya. Ini akan membuatnya lebih lambat saat melepas panas. Di situlah pentingnya memperhatikan kebersihan heatsink.

Active heatsink menggunakan prinsip dasar dari passive heatsink, dengan penambahan digunakannya fan untuk mendorong udara pada heatsink. Keberadaan fan pada active heatsink menyebabkan ia juga sering dikenal dengan sebutan heatsink fan (HSF). Bertambahnya aliran udara dari fan membuat proses pelepasan panas dari permukaan

heatsink lebih cepat.

Heatpipe

Penggunaan heatpipe berupa sebuah tabung berisi liquid/cairan yang bertugas menghantarkan panas. Dibandingkan dengan solid material metal pada heatsink, transfer panas dapat jauh lebih baik dilakukan oleh heatpipe.

Ilustrasi pergerakan dari ujung suhu panas ke ujung suhu dingin pada heat pipe.

Aplikasi peltier, memerlukan peralatan pendingin pendukung dan seal, untuk mencegah terjadinya kondensasi. Water cooling biasanya menjadi pilihan pendingin pendukung ideal untuk peltier.

Penggunaan heatpipe selain pada desktop PC juga digunakan pada notebook ataupun small form factor PC yang lain. Dimungkinkannya membuat cooling device yang ringkas menggunakan heatsink, membuatnya memiliki keuntungan yang dibutuhkan.

Tabung biasanya terbuat dari materi metal yang memiliki kemampuan thermal konduktif. Di dalamnya terdapat cairan coolant, biasanya terbuat dari tiga bahan dasar air, ethanol, dan mercury.

Pada ujung yang panas, cairan ini akan menguap berubah menjadi gas. Kemudian akan bergerak ke ujung yang dingin, hingga mengalami kondensasi dan berubah menjadi cair kembali. Ini sebabnya, heatpipe sangat tergantung pada perbedaan suhu antara ujung yang panas dengan ujung yang dingin.

Pergerakan cairan dan uap panas di dalamnya hampir sama sekali tidak dipengaruhi gravitasi. Namun, ia memiliki kelemahan untuk suhu efektif. Jika ujung yang panas tidak jauh berbeda dengan suhu pada ujung yang dingin, maka efektivitas pendinginannya lambat, dikarenakan pergerakan gas panas dan cairan dingin di dalamnya juga lambat.

Watercooling

Lebih dahulu dikenal dibandingkan dengan heatpipe. Memiliki banyak kesamaan pada digunakannya cairan. Namun dengan cara kerja yang jauh berbeda. Terdiri dari tiga bagian utama. Water block adalah yang menempel langsung ke komponen dan menerima panas. Antar bagian dihubungkan dengan pipa fleksibel. Air menuju ke radiator untuk didinginkan melalui heatsink, beberapa dilengkapi dengan fan. Air yang sudah dingin kembali ditampung di reservoir, di mana di dalamnya juga terdapat water pump. Dari sini air yang sudah dingin didorong water pump kembali menuju water block.

Teknik pendinginan sebetulnya dapat dianalogikan dengan air cooling. Perbedaanya pada media pendingin yang digunakan, air cooling menggunakan udara sedang water cooling menggunakan air.

Kemampuan udara menerima energi, juga thermal conductivity membuatnya panas mampu dibawa dengan jarak yang lebih jauh. Ini memungkinkan air mampu memindahkan panas dari water block, yang menerima panas dari komponen, ke radiator yang bertugas mendinginkannya kembali.

Peltier Cooling/TEC

Nama lain pelitier cooling adalah thermoelectric cooler (TEC). Memanfaatkan thermocouple yang dialiri listrik sehingga menciptakan perbedaan suhu antara kedua sisi thermocouple tersebut.

Peltier Effect sendiri ditemukan pada tahun 1834, lebih dari 1 abad yang lalu oleh Jean Charles Athanase Peltier, ilmuwan berkebangsaan Perancis. Pada sisi yang dingin, suhu yang dihasilkan dapat sangat ekstrem, di bawah titik beku air. Sebuah tingkat pendinginan yang tidak dapat dicapai oleh cooling device yang lain.

Yang menjadi permasalahan adalah mendinginkan sisi panas dari peltier. Biasanya digunakan watercooling untuk mendinginkan sisi panas TEC ini.

Masalah berikutnya adalah kondensasi udara. Dinginnya sisi dingin peltier dapat menimbulkan es pada sisi dingin. Tidak menjadi masalah jika masih dalan wujud es, namun es yang mencair yang dapat menimbulkan masalah untuk komponen elektronik pada PC. Risiko terjadinya kondensasi ini menjadi bertambah besar jika diaplikasikan di tempat dengan kelembaban tinggi seperti di Indonesia ini. Solusinya dengan mengisolasi sisi yang dingin, dengan seal ataupun solusi sejenis.

Catuan daya pada pendingin TEC juga sebuah permasalahan tersendiri. Tanpa catuan daya yang memadai, Peltier Effect tidak akan terjadi. Diperlukan PSU dengan kemampuan yang memadai untuk dapat mewujudkan pendingin dengan TEC ini.

Perbandingan nilai konduktivitas.