Что такое паровое охлаждение? Увлекательная технология, позволяющая охлаждать ваш смартфон

Паровое охлаждение, синоним «паровой камеры» и «паровой камеры охлаждения», уже почти десятилетие является модным словом в индустрии ноутбуков. И, как и многие вещи, заимствованные у производителей ноутбуков, за последние несколько лет этот термин также перешел в сегмент смартфонов, ориентированных на производительность. Паровое охлаждение является одной из наиболее широко используемых технологий для смартфонов и помогает рассеивать избыточное тепло, выделяемое во время стрессовых рабочих нагрузок.

Когда мы запускаем ресурсоемкое приложение или игру на наших смартфонах — или записываем видео в течение длительного времени — процессор телефона должен выполнять большую работу, чтобы компенсировать эти вещи. Паровое охлаждение — один из способов решения этой проблемы, и он быстро становится все более популярным в устройствах. Но как именно работает паровое охлаждение, и имеет ли это вообще значение? Вот что я хотел узнать.

Как работает охлаждение испарительной камеры

Как следует из названия, при охлаждении в испарительной камере используется заполненная паром камера, используемая для охлаждения. Паровая камера представляет собой плоскую трубу или канал, в котором находится жидкость. Он может легко испаряться, а затем конденсироваться без механического конденсатора.

Жидкость поглощает тепло от источника и переходит в парообразное состояние. Эти пары перемещаются в более холодные части камеры, где они конденсируются и выделяют поглощенное тепло. После перехода в жидкую форму химическое вещество возвращается в исходное положение и повторяет цикл. Это повторяется до тех пор, пока тепло не будет равномерно распределено по паровой камере.

В смартфоне эта испарительная камера представляет собой тонкую трубку, сплющенную примерно до миллиметра, чтобы она не увеличивала толщину устройства. Процесс в смартфонах более или менее такой же, как описано в предыдущем абзаце, но компании могут выбирать другие материалы, чтобы обеспечить лучшее отведение тепла от чипсета. Следующий рисунок от Xiaomi поможет вам лучше визуализировать этот процесс.

Кроме того, значительное выделение тепла чипсетами для смартфонов, ярким примером которого является Snapdragon 8 Gen 1 , вынудило производителей смартфонов использовать более сложные решения для охлаждения. Испарительная камера обычно состоит из шести или семи слоев различных материалов, которые вместе отводят тепло от процессора.

Чтобы еще больше улучшить охлаждение, производители смартфонов внедряют инновации в новых направлениях. Например, Xiaomi недавно продемонстрировала свою концепцию «Loop LiquidCool Technology», в которой используются микроклапаны внутри охлаждающей камеры для увеличения площади поверхности, через которую проходят горячие пары. Большая площадь поверхности позволяет парам быстрее конденсироваться, а жидкости остывать дальше.

Примеры телефонов с большими обещаниями охлаждения

Бренды смартфонов, особенно при продаже телефонов, ориентированных на мобильных геймеров, подробно рекламируют испарительные камеры и их конфигурации. Недавно выпущенный ASUS ROG Phone 6 использует листы графита (тот же материал, из которого делают грифели для карандашей) в дополнение к испарительной камере, потому что графит является хорошим проводником тепла. Испарительная камера у ROG Phone 6 на 30% больше, чем у ROG Phone 5, чтобы удовлетворить требования более производительного чипсета.

Мы часто наблюдаем, как бренды продают «охлаждающие устройства X-слоя» (где X — число). Например, OnePlus 10 Pro имеет пятиуровневую систему охлаждения; Realme GT 2 Pro использует один с девятью слоями, один из которых сделан из нержавеющей стали.

Отдельные бренды также могут похвастаться общей площадью охлаждающего аппарата. Например, Realme GT 2 Pro, как утверждается , имеет общую площадь охлаждающей поверхности более 36 000 квадратных миллиметров (мм ² ) — примерно в три раза больше площади поверхности задней панели телефона. Предостережение заключается в том, что такие компании, как Realme, также позволяют суммировать площадь поверхности всех слоев, давая им число, достаточно значительное, чтобы им можно было похвастаться. Но в то же время Realme также утверждает, что площадь поверхности только испарительной камеры составляет более 4000 квадратных миллиметров (мм ² ).

Следует отметить, что в случае многослойных систем охлаждения тепловыделение происходит в трехмерном пространстве. Паровая камера поглощает тепло от чипсета и передает его более холодным частям. В то же время часть тепла также излучается в другие слои, и каждый слой дополнительно рассеивает тепло по всей своей поверхности.

Но это не останавливается на многослойных установках. В некоторых телефонах (например, в ZTE Nubia RedMagic 7 Pro ) внутри используются вентиляторы для еще более эффективного отвода тепла. Точно так же некоторые другие телефоны, такие как линейка телефонов ROG, поставляются с внешними вентиляторами, которые помогают охлаждать заднюю поверхность телефона. Вы также можете купить эти вентиляторы как отдельные аксессуары и использовать их с любым телефоном.

Конечно, эти заявления не имеют смысла, если они не соответствуют реальной производительности.

Испытание парового охлаждения телефонов

Чтобы увидеть, действительно ли охлаждение испарительной камеры имеет какое-либо значение, я решил проверить все сам. Для этого я использовал три телефона: Samsung Galaxy S22 Ultra , OnePlus 10 Pro и Realme GT 2 Pro. Эти телефоны оснащены чипсетом Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1, одним из самых производительных мобильных чипсетов, доступных на сегодняшний день. Тот же чипсет также печально известен тем, что сильно нагревается , и мы отметим, в какой степени системы охлаждения с испарительной камерой помогают уменьшить это. Эти устройства также имеют металлический каркас, что позволяет лучше отводить тепло за пределы устройства.

Для этого я провел три теста, чтобы нагрузить процессор, что привело к сильному выделению тепла. Эти тесты включают в себя запуск PUBG: New State Mobile — одной из самых ресурсоемких мобильных игр — и двух тестов, сильно нагружающих ЦП и ГП.

Примечательно, что эти тесты проводятся без защитного чехла, поскольку это может предотвратить излучение тепла в атмосферу. Яркость телефонов была установлена ​​на автоматический режим с разрешением экрана QHD+ и частотой обновления 120 Гц в каждом случае. Наконец, все эти тесты проводились при приблизительной температуре окружающей среды 25 градусов по Цельсию (77 градусов по Фаренгейту).

Результаты этих испытаний следующие.

PUBG: новый государственный мобильный

Для этого теста я сыграл матч королевской битвы в PUBG: New State Mobile на каждом телефоне. Каждая игра длилась примерно 30 минут, и я отмечал температуру процессора с помощью приложения CPU Monitor, а также температуру самой высокой внешней поверхности через несколько интервалов от начала каждого матча.

Эти тесты проводились при самых высоких настройках графики в игре, и результаты, основанные на пробном запуске, следующие:

• Самсунг Галакси С22 Ультра

• OnePlus 10 Pro

• Реалме ГТ 2 Про

Примерная средняя разница внутренней и внешней температуры Galaxy S22 Ultra, OnePlus 10 Pro и Realme GT 2 Pro составляет 2 градуса Цельсия, 5 градусов Цельсия и 2 градуса Цельсия. У OnePlus 10 Pro была максимальная разница температур, что говорит о том, что он предлагает наиболее эффективную изоляцию между чипсетом и внешней поверхностью. Между тем, внутренняя температура Realme GT 2 Pro остается намного ниже, что говорит о лучшем рассеивании тепла внутри корпуса.

Интересно, что Galaxy S22 Ultra демонстрирует уникальную модель, при которой внутренняя температура ниже внешней температуры. Внутренние температуры также самые низкие в случае Galaxy S22 Ultra, что говорит о том, что он лучше всего эффективно рассеивает тепло, выделяемое во время интенсивных сценариев, таких как игра.

Средние внутренние и внешние температуры представлены на рисунке ниже:

В то время как Galaxy S22 Ultra обеспечивает самую низкую среднюю внутреннюю температуру, Realme GT 2 Pro имеет самую низкую среднюю температуру на внешней поверхности.

Тест GFX

Во втором тесте я запустил GFXBench , синтетический тест, который используется для измерения производительности процессора и графического процессора путем имитации задач с интенсивным использованием графики. Я записал внутреннюю и внешнюю температуру для каждого из трех телефонов, и значения следующие:

Значения температуры также нанесены на графики ниже:

Пунктирная линия представляет внутреннюю температуру чипсета, а плоская линия — внешнюю температуру трех устройств. Как видно, Galaxy S22 Ultra демонстрирует самый незначительный скачок температуры при работе с GFXBench. Несмотря на более высокую внутреннюю температуру в начале, OnePlus 10 Pro справляется с выделением тепла лучше, чем Realme GT 2 Pro, но не так хорошо, как Galaxy S22 Ultra.

Тест троттлинга процессора

Для нашего третьего и последнего теста мы запустили приложение CPU Throttling Test, которое повторяет тот же процесс в течение определенного времени, чтобы измерить, насколько телефон нагревается и, в свою очередь, снижает производительность. Мы провели тест на трех смартфонах и в конце теста построили график внутренней и внешней температуры.

Опять же, у Galaxy S22 Ultra самая низкая внутренняя температура, а у OnePlus 10 Pro самая низкая внешняя температура, несмотря на то, что он самый горячий внутри.

Испарительные камеры на телефонах никуда не денутся

Механизмы охлаждения, наиболее важной частью которых является испарительная камера, играют жизненно важную роль в поддержании внутренней температуры смартфонов под контролем. Это также гарантирует, что внешние температуры смартфонов не будут слишком высокими, поэтому их удержание не станет проблемой. Оба эти аспекта имеют одинаковое значение. Высокая внутренняя температура может снизить производительность и серьезно повлиять на аккумулятор, а повышение внешней температуры может сделать телефон неудобным для удержания. В некоторых случаях, если внутренняя температура превышает определенный предел, телефон автоматически отключается для охлаждения, что также нежелательно.

Наши тесты показывают, что все три телефона способны работать в сложных условиях, и у каждого есть свои преимущества. Согласно нашим тестам, Galaxy S22 Ultra оказался самым крутым, в то время как OnePlus 10 Pro удерживает свои позиции, несмотря на то, что внутри он нагревается сильнее. Девятиуровневая система охлаждения Realme GT 2 Pro обеспечивает отличную производительность во время игр. Тем не менее, мы можем оценить, как каждое из этих устройств гарантирует, что они остаются в допустимых пределах температуры, причем OnePlus 10 Pro, по-видимому, работает усерднее всего, чтобы внутренняя температура не повышала температуру внешнего корпуса.

В будущем мы должны увидеть больше устройств с испарительными камерами. Одним из наиболее примечательных из них является iPhone 14 Pro , который, по слухам , имеет большую камеру парового охлаждения. Между тем, Microsoft также предполагала протестировать паровое охлаждение, встроенное в складные дисплеи, и свои очки дополненной реальности Holo Lens . Естественно, по мере того, как наши смартфоны становятся все более мощными и заменяются более эргономичными и личными гаджетами , мы можем ожидать более широкого применения парового охлаждения. На самом деле будущее киберпанка немыслимо без флуоресцентных жидкостей, охлаждающих все формы электроники и электрических систем.