Phase Change: un sistema di raffreddamento estremo, ma non troppo!
In gergo viene chiamato semplicemente Phase o Singel-Stage, ed è considerata la soluzione più efficace e meno dispendiosa per testare processori e schede video che poi potranno essere utilizzati in overclock a temperature letteralmente glaciali, con l'ausilio di azoto liquido (LN2) e appositi contenitori denominati Tolotti.
Il Phase Change è uno strumento indispensabile per il clocker che ama testare il proprio hardware e chiudere benchmark a frequenze sempre più elevate, non raggiungibili con l'ausilio di convenzionali sistemi di raffreddamento ad aria o liquido.
Come sempre, MegaLab.it e il suo Staff non si assumo responsabilità alcuna per danni, a persone o beni, derivati da un non corretto utilizzo di sistemi Phase Change, Cascade, e sistemi di raffreddamento estremo più in generale. Per dubbi, incertezze e informazioni in merito si consiglia la consultazione del Forum e l'apertura di Thread appositi nella sezione di competenza: Hardware, Modding & Overclock.
Il Phase Change trova le sue fondamenta nel principio di transizione di fase della sostanza. Quest'ultima può assumere determinati stati a seconda delle pressioni e delle temperature cui è soggetta. Le più comuni sono lo stato solido (ghiaccio), liquido (acqua) e gassoso (vapore).
L'impianto di refrigerazione sfrutta il sistema di funzionamento di un semplice frigorifero: un compressore (di tipo rotativo o meno, dalle potenze variabili) si occupa di comprimere un gas refrigerante (è frequente l'adozione del gas r404a) all'interno di un condensatore. Il gas refrigerante, soggetto ad una determinata pressione, subirà così una condensazione, mutando di stato e divenendo quindi liquido, rilasciando anche del calore.
Di seguito è possibile notare la struttura esterna di un condensatore per Phase Change:
È evidente come questo fondamentale componente sia stato concepito per poter disperdere il calore che viene rilasciato durante il processo di mutamento della sostanza.
Una volta che il gas è allo stato liquido deve essere trasportato, attraverso l'ausilio di un tubo capillare (e sempre grazie alla pressione esercitata dal compressore), la dove può svolgere il suo compito, ovvero nell'evaporatore, componente la cui superficie esterna viene serrata a diretto contatto (grazie all'ausilio di apposite staffe e controstraffe utili per assicurare un contatto ottimale tra i due componenti) con Core o IHS (heat spreader) di CPU e GPU.
Il capillare svolge la funzione di opporre una notevole resistenza al passaggio del liquido refrigerante, creando così una disparità di pressioni tra condensatore ed evaporatore, e determinando infine una maggiore capacità del Phase di mantenere le temperature costantemente basse, nonostante i carichi (Watt da dissipare) s'intensifichino al crescere della tensione di alimentazione del componente (ci sarà comunque un punto di collasso termico, oltre il quale non sarà possibile abbattere o stabilizzare le temperature, se non entro una determinata soglia, variabile in base al carico cui sottoporremo l'intero sistema di refrigerazione, alla potenza del compressore, al tipo di gas utilizzato, alla struttura dell'evaporatore, alla lunghezza del capillare, Etc.Etc.).
Di seguito l'immagine di una coppia di evaporatori e relative staffe, collegati all'apposito braccio dotato di tubo flessibile, per il serraggio del componente.
Si può osservare chiaramente come la versione dotata di staffa bianca sia concepita per uso su processore, mentre la versione con staffa nera su scheda video. Le staffe sono componenti intercambiabili e adattabili alle dimensioni dei Socket delle varie piattaforme sulle quali s'intende installare il sistema di cooling in questione.
A questo punto, una volta che il liquido è entrato nella camera di evaporazione, s'innesca il processo di ebollizione che porta alla sottrazione di calore dalle pareti dell'evaporatore stesso e al conseguente raffreddamento del componente da refrigerare. Il compressore si occuperà di risucchiare nuovamente il gas, ormai tornato completamente al suo stato d'origine, e di purificarlo, attraverso un apposito Dryer, da eventuali residui d'acqua che potrebbero generare blocchi, all'interno del capillare, capaci di compromettere il funzionamento del sistema Phase Change.
Ogni singolo componente del sistema di refrigerazione analizzato verrà coibentato con neoprene e altri materiali anticondensa, onde evitare pericolosi cortocircuiti dovuti alla formazione di acqua sulle componenti elettroniche. Sarà necessario riservare lo stesso trattamento su schede madri e schede video soggette a refrigerazione, onde evitare di comprometterle irreversibilmente, correndo il rischio di danneggiare conseguentemente CPU, RAM, e quant'altro faccia parte del sistema sottoposto alle temperature consentite dal Phase.
Sistemi di questo genere consentono stabili abbattimenti delle temperature di esercizio di un determinato componente hardware, ampliando così il margine di overclock consentito, a prescindere dalle potenzialità dello stesso e dalla bontà dei materiali utilizzati per la costruzione del componente sottoposto al trattamento refrigerante.
Le operazioni di manutenzione di un Phase sono sporadiche ed in genere si limitano ad un controllo per verificare la presenza di poco probabili perdite, ed eventualmente ad una ricarica di gas refrigerante.
Le temperature raggiungibili con un sistema a Phase Change variano da modello a modello. Le potenze del compressore giocano un ruolo fondamentale, come anche il tipo di gas utilizzato. È comunque molto semplice riuscire a far operare una CPU o una VGA anche a decine di gradi centigradi sotto lo zero.
L'installazione dell'evaporatore sulla CPU o VGA è rapida e semplice, ma prima di utilizzare un Phase sarà necessario coibentare opportunamente la scheda madre per limitare le possibilità di formazione della condensa.
Con un sistema a singolo stadio (sistemi a più di uno stadio, ovvero con più di un compressore montato in cascata, vengono denominati Cascade) è possibile configurare anche una piattaforma utilizzabile in daily-use, (esistono appositi controller per gestire in maniera sincrona avvii di PC e Singel-Stage) a discapito, però, degli elevati consumi energetici che un Phase comporta e del rumore prodotto dal compressore. Per i più fedeli alla tradizione, resta uno strumento concepito per essere sfruttato durante le sole sessioni di overclock.
Per concludere, i costi da sostenere per l'acquisto di un sistema del genere non sono certo contenuti (come del resto quelli di produzione non sono trascurabili) ma risulta essere, comunque, uno strumento utilizzabile nel corso degli anni, il cui prezzo è quindi ammortizzabile con il tempo. Inoltre il rapporto tra performace offerte e prezzo è sicuramente molto competitivo, soprattutto se paragonato alle spese da sostenere per l'acquisto di un Cascade, o anche di un Vaso di Dewar, di un tolotto, e di ogni carico di LN2.
In Italia si sono iniziati a vedere i primi Phase Change con i prodotti di DimasTech (L'unico brand che attualmente fabbrica e distribuisce questo genere di sistemi su larga scala) ed alcuni esemplari importati, marchiati Asetek. Per il resto, fino a qualche tempo fa, gli appassionati erano costretti a procedere artigianalmente alla costruzione del proprio sistema a singolo stadio.
L'adozione di un sistema del genere è il primo passo che ogni clocker dovrebbe compiere per avvicinarsi ai sistemi di raffreddamento estremi, per iniziare a comprendere l'hardware e le sue reazioni a temperature inferiori allo zero, per prendere confidenza con le coibentazioni (aspetto, quest'ultimo, che bisogna sempre curare nei minimi particolari, pena la rottura del sempre più costoso materiale informatico) e, cosa non trascurabile, per iniziare a produrre qualche risultato soddisfacente.
In sintesi, il Single-Stage risulta essere il compromesso ideale perché sia possibile divertirsi ed avere un prodotto dalle prestazioni che possono essere anche avvincenti.
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