コンピュータの冷却

コンピュータの冷却は、コンピュータのコンポーネントによって生成される廃熱を除去し、コンポーネントを許容動作温度範囲内に保つために必要です。過熱すると一時的な誤動作や永久的な故障を起こしやすいコンポーネントには、中央処理装置(CPU)、チップセット、グラフィック カード、ハード ディスク ドライブ、ソリッド ステート ドライブなどの集積回路があります。

コンポーネントは、多くの場合、できるだけ熱を発生させないように設計されており、コンピュータやオペレーティング システムは、作業負荷に応じて電力消費とそれに伴う発熱を抑えるように設計されていますが、冷却に注意を払わないと、除去できる量よりも多くの熱が発生する可能性があります。気流で冷却されるヒートシンクを使用すると、一定量の熱によって生じる温度上昇が軽減されます。気流のパターンに注意することで、ホットスポットの発生を防ぐことができます。コンピュータ ファンは、ヒートシンク ファンとともに、熱気を積極的に排出して温度を下げるために広く使用されています。液体冷却などの他の冷却技術もあります。最近のすべてのプロセッサは、プロセッサの内部温度が指定された制限を超えると、電圧またはクロック速度をカットオフまたは低下させるように設計されています。これは通常、クロック速度の低下の場合はサーマル スロットリング、デバイスまたはシステムが完全にシャットダウンする場合はサーマル シャットダウンと呼ばれます。

冷却は、熱気を排出するなどしてコンピュータのケース内の周囲温度を下げるように設計することも、単一のコンポーネントまたは小さな領域を冷却するように設計することもできます (スポット冷却)。一般的に個別に冷却されるコンポーネントには、CPU、グラフィックス プロセッシング ユニット(GPU)、ノースブリッジなどがあります。

集積回路(CPU や GPU など) は、現代のコンピューターの主な熱発生源です。効率的な設計と電圧や周波数などの動作パラメータの選択によって熱の発生を減らすことができますが、最終的には、許容できるパフォーマンスを達成するには、大量の熱の発生を管理する必要があります。

動作中、コンピュータのコンポーネントの温度は、周囲に伝達される熱がコンポーネントによって生成される熱と等しくなるまで、つまり熱平衡に達するまで上昇します。信頼性の高い動作のためには、温度が各コンポーネントに固有の指定された最大許容値を超えてはなりません。半導体の場合、コンポーネントのケース、ヒートシンク、または周囲温度ではなく、瞬間的な接合部温度が重要です。

冷却は次のような原因で損なわれることがあります:

• ほこりは断熱材として機能し、空気の流れを妨げ、ヒートシンクとファンの性能を低下させます。
• リボン ケーブルなどの妨害部品との摩擦による乱気流など、空気の流れが悪い場合や、ファンの向きが間違っている場合、ケース内を流れる空気の量が減少し、ケース内に局所的に熱気の渦が発生することがあります。熱設計が不適切な機器の場合、冷却空気が高温部品を通過する前に「冷却」穴から簡単に流れ出てしまうことがあります。このような場合、選択した穴を塞ぐことで冷却を改善できることがよくあります。
• 冷却対象コンポーネントと冷却装置間の熱接触が悪いため、熱伝達が悪くなります。これは、表面の欠陥を均一にする熱コンパウンドの使用やラッピングによって改善できます。

高温は部品の寿命を大幅に縮めたり、部品に永久的な損傷を与えたりする可能性があり、部品の熱出力がコンピューターの冷却能力を超えることもあるため、メーカーは温度が安全な範囲内に保たれるように追加の予防措置を講じることがよくあります。CPU 、マザーボード、チップセット、または GPU に熱センサーが組み込まれたコンピューターは、高温が検出されると永久的な損傷を防ぐために自動的にシャットダウンしますが、これは長期にわたる安全な動作を完全に保証するものではありません。過熱した部品がこの温度に達する前に、動的周波数スケーリング技術を使用して温度が安全な温度以下に下がるまで「調整」されることがあります。調整は、集積回路の動作周波数と電圧を下げるか、チップの重要でない機能を無効にして熱出力を減らしますが、パフォーマンスがわずかに低下するか大幅に低下することがよくあります。デスクトップ コンピューターとノートブック コンピューターの場合、調整はBIOSレベルで制御されることがよくあります。調整は、部品が密集していてアクティブな冷却がほとんどまたはまったくなく、ユーザーの手から余分な熱が伝わるスマートフォンやタブレットの温度管理にも一般的に使用されます。^[1]

ユーザーは、損傷を予防するためにいくつかの作業を行うこともできます。クーラーとケースファンの目視検査を行うことができます。正しく回転していないファンがある場合は、交換が必要になる可能性があります。ほこりやゴミがケースの周囲温度を上昇させ、ファンのパフォーマンスに影響を与える可能性があるため、ユーザーはファンを徹底的に掃除する必要があります。これを行う最良の方法は、オープンスペースで圧縮空気を使用することです。損傷を防ぐもう1つの予防策は、サーマルペーストを定期的に交換することです。^[2]

電子コンピュータが大型化、複雑化するにつれ、アクティブ コンポーネントの冷却が信頼性の高い動作の重要な要素になりました。初期の真空管式コンピュータは、比較的大きなキャビネットを備え、自然または強制的な空気循環で冷却できました。しかし、ソリッド ステート デバイスははるかに高密度に実装されており、許容動作温度が低くなりました。

1965年から、IBMとその他のメインフレームコンピュータメーカーは、高密度に詰め込まれた集積回路の冷却の物理に関する集中的な研究を後援しました。自然対流と強制対流、直接空気衝突、直接液体浸漬と強制対流、プール沸騰、落下膜、流動沸騰、液体ジェット衝突などの方法を使用して、多くの空気冷却システムと液体冷却システムが考案され、調査されました。数学的分析を使用して、考えられるすべての冷却システムの形状におけるコンポーネントの温度上昇を予測しました。^[3]

IBMは、集積回路パッケージと直接熱接触する水冷式コールドプレートを使用する3世代の熱伝導モジュール（TCM）を開発した。各パッケージには熱伝導性ピンが押し付けられ、チップと熱伝導性ピンの周囲をヘリウムガスが覆っていた。この設計では、チップパッケージの温度を約50℃（122℉）に維持しながら、チップから最大27ワット、モジュールあたり最大2000ワットを削減できた。TCMを使用したシステムは、3081ファミリー（1980年）、ES/3090 （1984年）、およびES/9000の一部モデル（1990年）であった。^[3] IBM 3081プロセッサでは、TCMにより、チップ温度を69℃（156℉）に維持しながら、単一のプリント基板で最大2700ワットを削減できた。^[4]水冷式熱伝導モジュールは、三菱や富士通など他社が製造したメインフレームシステムでも使用されていた。

1976年に設計されたCray -1 スーパーコンピュータには独特の冷却システムがありました。マシンの高さはわずか77インチ（2,000 mm）、幅は56インチでした。+直径は1 ⁄ 2インチ (1,440 mm) で、最大115キロワットを消費しました。これは、数十軒の西洋の家庭または中型車の平均消費電力に匹敵します。このマシンで使用された集積回路は、エミッタ結合ロジックを使用した当時最速のものでしたが、その速度には、後のCMOSデバイスと比較すると高い消費電力が伴いました。

熱除去は極めて重要でした。冷媒は、マシンの 12 個の柱状セクションにある垂直冷却バーに埋め込まれた配管を通じて循環していました。マシンの 1662 個のプリント回路モジュールのそれぞれには銅のコアがあり、冷却バーに固定されていました。システムは、冷媒が 21 °C (70 °F) で循環している状態で、集積回路のケースを 54 °C (129 °F) 以下に保つように設計されていました。最終的な熱除去は水冷コンデンサーによって行われました。^[5]冷却システム用の配管、熱交換器、ポンプは、コンピューターのベースの外側にある布張りのベンチシートに配置されていました。動作中のマシンの重量の約 20 % は冷媒でした。^[6]

後期のCray-2ではモジュールがより高密度に詰め込まれ、機械冷却による金属伝導技術では機械を効果的に冷却するのが困難になったため、シーモア・クレイは「液浸」冷却に切り替えた。この方法では、Cray-2のシャーシにフロリナートと呼ばれる液体を充填する。フロリナートはその名の通り、電子部品の動作を妨げない不活性液体である。部品が動作温度に達すると、熱はフロリナートに放散され、機械から冷水熱交換器に送り出される。^[7]

現代のシステムのワット当たりの性能は大幅に向上しており、1980 年代や 1990 年代の集積回路に比べて、一定の消費電力でより多くの計算を実行できます。Blue Geneなどの最近のスーパーコンピュータ プロジェクトは空冷を採用しており、液体冷却に比べてシステムのコスト、複雑さ、サイズが削減されます。

ファンは、自然対流では熱を除去できない場合に使用されます。ファンは、コンピュータ ケースに取り付けられたり、CPU、GPU、チップセット、電源ユニット (PSU)、ハード ドライブに取り付けられたり、拡張スロットに差し込まれたカードとして取り付けられたりします。一般的なファンのサイズは、40、60、80、92、120、140 mm です。高性能パーソナル コンピュータでは、200、230、250、300 mm のファンが使用されることがあります。

コンピュータには、シャーシとコンポーネントを通過する空気の抵抗があります。これは、入口と出口の開口部、エア フィルター、内部シャーシ、電子コンポーネントなど、空気の流れを妨げる小さな障害物の合計です。ファンは、出口側と比較して入口側の空気に圧力をかける単純な空気ポンプです。この圧力差によって、シャーシ内の空気が移動し、空気は圧力の低い領域に流れます。

ファンには通常、自由気流と最大差圧という 2 つの仕様が公表されています。自由気流とは、ファンが背圧ゼロで移動できる空気の量です。最大差圧とは、ファンが完全にブロックされたときに発生できる圧力の量です。この 2 つの極端な値の間には、通常グラフとして表示される一連の流量対圧力の測定値があります。各ファン モデルには、隣の図の破線のような独自の曲線があります。^[8]

ファンは、互いに並列、直列、またはその両方の組み合わせで設置できます。並列設置は、ファンを並べて取り付けます。直列設置は、吸気ファンや排気ファンなどの別のファンと 2 番目のファンを並べて取り付けます。説明を簡略化するために、ファンは同じモデルであると仮定します。

並列ファンは自由気流を 2 倍にしますが、駆動圧力は増加しません。一方、直列設置では利用可能な静圧は 2 倍になりますが、自由気流率は増加しません。次の図は、最大圧力が 0.15 インチ (3.8 mm) の水で、流量が 2 倍の約 72 立方フィート/分 (2.0 m ³ /分) の 1 台のファンと 2 台のファンを並列で接続した場合を示しています。

空気の流れは圧力の平方根に比例して変化することに注意してください。したがって、圧力を 2 倍にしても、流量は 1.41 ( √ 2 ) 倍しか増加せず、想定される 2 倍にはなりません。別の見方をすると、流量を 2 倍にするには圧力を 4 倍に上げなければならないということです。

シャーシを通る流量を決定するには、シャーシの入口に任意の圧力をかけてシャーシを通る流量を測定することで、シャーシ インピーダンス曲線を測定できます。これには、かなり高度な機器が必要です。シャーシ インピーダンス曲線 (隣接する曲線の赤と黒の実線で表されます) が決定されると、特定のファン構成によって生成されるシャーシを通る実際の流量が、シャーシ インピーダンス曲線がファン曲線と交差する位置でグラフィカルに表示されます。シャーシ インピーダンス曲線の傾斜は平方根関数であり、流量を 2 倍にするには差圧を 4 倍にする必要があります。

この例では、2 台目のファンを追加することで、両方の構成の流量が約 27～28 立方フィート/分 (0.76～0.79 m ³ /分) となり、わずかな改善が見られました。グラフには示されていませんが、2 台目のファンを直列に接続すると、並列接続よりもわずかに優れたパフォーマンスが得られます。^{[引用が必要]}

シャーシに必要な空気の流れの式は

${\displaystyle {\text{CFM}}={\frac {P}{Cp\times r\times dT}}}$

どこ

• ${\displaystyle {\text{CFM}}}$=立方フィート/分(0.028 m ³ /分)
• ${\displaystyle P}$= 伝熱量 ( kW )
• ${\displaystyle Cp}$= 空気の比熱
• ${\displaystyle r}$= 密度
• ${\displaystyle dT}$= 温度の変化（°F）

シャーシ壁からの熱損失や層流と乱流の違いなどの影響を考慮せず、海面での比熱と密度の定数を考慮した、冷却流量要件に関するシンプルで控えめな経験則は次のとおりです。

${\displaystyle {\text{CFM}}={\frac {3.16\times P}{{\text{許容温度上昇}}^{\circ }F}}}$

${\displaystyle {\text{CFM}}={\frac {1.76\times P}{{\text{許容温度上昇}}^{\circ }C}}}$

たとえば、負荷が 500 ワットで、環境温度が 100 °F (38 °C) の場合、最大内部温度が 130 °F (54 °C) となり、差が 30 °F (17 °C) となる一般的なシャーシの場合:

${\displaystyle {\text{CFM}}={\frac {3.16\times 500\ {\text{W}}}{(130-100)}}=53}$

これはシャーシを通る実際の流れであり、ファンの自由空気定格ではありません。また、伝達される熱量「Q」は、CPU または GPU クーラーの空気の流れに対する熱伝達効率の関数であることにも注意してください。

GEが特許を取得した「デュアル ピエゾ クーリング ジェット」は、振動を利用して装置に空気を送り込みます。当初の装置は 3 ミリメートルの厚さで、両側が圧電セラミックの薄片に接続された 2 つのニッケルディスクで構成されています。セラミック部品に交流電流を流すと、1 秒間に最大 150 回膨張および収縮し、ニッケル ディスクがふいごのように機能します。収縮すると、ディスクの端が押し広げられ、熱い空気を吸い込みます。膨張すると、ニッケル ディスクが接近し、空気が高速で排出されます。

この装置にはベアリングがなく、モーターも不要です。一般的なファンよりも薄く、消費電力も少なくなっています。このジェットは、2倍の大きさの冷却ファンと同じ量の空気を移動させることができ、消費電力は半分で、コストも低く抑えられます。^[9]

パッシブヒートシンク冷却では、機械加工または押し出し加工された金属ブロックを冷却が必要な部分に取り付けます。熱接着剤が使用される場合もあります。パーソナル コンピューターの CPU では、クランプでヒートシンクをチップの真上に固定し、その間に熱グリースまたは熱パッドを敷きます。このブロックには、表面積を増やすためにフィンとリッジが付いています。金属の熱伝導率は空気よりはるかに高く、保護対象のコンポーネント (通常は集積回路または CPU) よりも熱を放射します。

ヒートシンクの金属フィンの間にほこりがたまると、効率が徐々に低下しますが、ガスダスターを使用してほこりやその他の不要な余分な物質を吹き飛ばすことで対処できます。

パッシブ ヒートシンクは、古い CPU、あまり熱くならない部品 (チップセットなど)、低電力コンピューター、組み込みデバイスによく見られます。多くのスマートフォンでは、ヒートシンクのないパッシブ冷却が使用されています。

通常、ヒートシンクは、CPU に取り付けられた大きな平らなプレートである統合ヒート スプレッダー (IHS) に取り付けられ、その間に伝導ペーストが層状に入っています。これにより、熱が局所的に放散または拡散されます。ヒートシンクとは異なり、スプレッダーは熱を除去するのではなく、熱を再分配することを目的としています。さらに、IHS は壊れやすい CPU を保護します。

パッシブ冷却では、対流力によってヒートシンク上の空気が移動するため、ファンの騒音は発生しません。

コンピュータ、GPU、FPGA、ASIC の熱密度の増加により、コンピュータ全体または選択したコンポーネントを熱伝導性（電気伝導性ではない）の液体に浸すというトレンドが広まっています。パーソナルコンピュータの冷却にはほとんど使用されませんが、^{[10]液体浸漬は、}変圧器などの大型配電コンポーネントを冷却するための一般的な方法です。データセンターでも人気が高まっています。^{[11] [12]}この方法で冷却されたパーソナルコンピュータは、ファンもポンプも必要なく、コンピュータハードウェアとそれが配置されている筐体との間の受動的な熱交換によってのみ冷却される場合があります。 ^{[12] [13]}ただし、熱交換器（ヒーターコアまたはラジエーター）が必要になる場合があり、配管も正しく配置する必要があります。^[14]

使用する冷却剤は、コンピュータの正常な動作を妨げない程度に電気伝導率が低いものでなければなりません。液体が多少なりとも電気伝導性があると、部品やトレース間で電気的なショートを引き起こし、永久的な損傷を与える可能性があります。 ^{[15]これらの理由から、液体は絶縁体（}誘電体）であり、電気を通さないこと が望ましいのです。

この目的には、変圧器油、 3M Fluorinertや 3M Novecなどの合成単相および二相誘電冷却剤など、さまざまな液体が存在します。調理油、モーター油、シリコン油などの非目的油は、パソコンの冷却に効果的に使用されています。

浸漬冷却に使用される一部の液体、特に鉱油、食用油、有機エステルなどの炭化水素ベースの材料は、ゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、熱伝導グリースなど、コンピューターで一般的に使用される一部の材料を劣化させる可能性があります。したがって、使用前にそのような液体の材料適合性を確認することが重要です。特に鉱油は、PVCおよびゴムベースのワイヤ絶縁体に悪影響を及ぼすことがわかっています。^[16]プロセッサやグラフィックカードからヒートシンクに熱を伝達するために使用される熱伝導グリースは、一部の液体に溶解すると報告されていますが、コンポーネントを取り外して空気中で動作させない限り、冷却への影響は無視できます。^[17]

特に2相冷却剤の場合、蒸発が問題となる可能性があり^[18]、液体を定期的に補充するか、コンピュータの筐体内に密封する必要がある。液浸冷却では、空冷の1.35に対して1.05という非常に低いPUE値が可能で、 19インチラックあたり最大100KWの計算電力（放熱量、TDP）を可能にする。一方、空冷では通常23KWまでしか処理できない。^[19]

多くの機能を備えた強力なコンピュータが必要ない場合は、それほど強力ではないコンピュータや機能が少ないコンピュータを使用できます。2011 年現在、 CPU を搭載したVIA EPIA^{[アップデート]}マザーボードの放熱量は一般的に約 25 ワットですが、より高性能な Pentium 4 マザーボードと CPU の放熱量は一般的に約 140 ワットです。コンピュータは、コンピュータ ケース内で熱を発生しない外部電源ユニットから直流で電源供給できます。21 世紀初頭にブラウン管(CRT) ディスプレイをより効率的な薄型液晶ディスプレイ(LCD) に置き換えたことにより、消費電力が大幅に削減されました。

部品は、ヒートシンクと良好な熱接触を保つように取り付けられる。ヒートシンクは、熱容量が大きく、体積に比べて表面積が大きい受動デバイスである。ヒートシンクは通常、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い金属で作られ、 ^[20]表面積を増やすためにフィンが組み込まれている。比較的小さな部品からの熱は、より大きなヒートシンクに伝達される。部品とヒートシンクを合わせた平衡温度は、部品単独の場合よりもはるかに低くなる。熱は、対流またはファンによる空気流によってヒートシンクから運び去られる。ファンによる冷却は、大量の電気エネルギーを消費するプロセッサやグラフィック カードを冷却するためによく使用される。コンピューターでは、一般的な発熱部品は平らな表面で製造されることがある。対応する平らな表面とフィン構造を持ち、場合によってはファンが取り付けられた金属ブロックが、部品に固定される。表面が完全に平坦で滑らかでないために生じる伝導性の悪い空気の隙間を埋めるために、コンポーネントとヒートシンクの間に、熱伝導グリース、熱伝導パッド、または熱伝導接着剤の薄い層を配置することができます。

ヒートシンクから熱は対流によって除去され、ある程度は放射によって除去されますが、ヒートシンクが金属ケースなどと熱的に接触している場合は伝導によって除去されることもあります。安価なファン冷却式アルミニウムヒートシンクは、標準的なデスクトップ コンピュータでよく使用されます。銅製のベース プレートを備えたヒートシンク、または銅製のヒートシンクは、アルミニウム製のヒートシンクよりも熱特性が優れています。銅製のヒートシンクは、同じサイズのアルミニウム製ユニットよりも効果的であり、これは高性能コンピュータで使用される高電力消費コンポーネントに関連しています。

パッシブ ヒートシンクは、古い CPU、あまり電力を消費しない部品 (チップセットなど)、低電力プロセッサを搭載したコンピュータ、静音動作が重要でファンの騒音が許容されない機器によく見られます。

通常、ヒートシンクは、CPU アセンブリの一部で、熱を局所的に拡散する CPU パッケージと同じサイズの平らな金属板である統合ヒート スプレッダー (IHS) に固定されます。表面の欠陥を補うために、両者の間には薄い層の熱伝導性化合物が配置されます。スプレッダーの主な目的は、熱を再分配することです。ヒートシンク フィンにより、効率が向上します。

いくつかのブランドの DDR2、DDR3、DDR4、DDR5 DRAM メモリ モジュールには、モジュールの上端にクリップ留めされたフィン付きヒートシンクが取り付けられています。同じ技術が、GPU でフィン付きパッシブ ヒートシンクを使用するビデオ カードにも使用されています。

ハイエンドの M.2 SSD は発熱量が多い傾向があるため、ヒートシンクが付属した状態で販売される場合もあれば、インストール時にユーザーがサードパーティ製のヒートシンクを取り付ける場合もあります。

ファン冷却式のアルミニウム ヒートシンクは、もともとデスクトップ コンピューターの標準でしたが、現在では多くのヒートシンクが銅製のベース プレート、銅製のベース サークル、または完全に銅で作られています。

フィン付きヒートシンクの隙間には、特にファンによって発生する高気流により、ほこりがたまりやすくなります。これにより、空気が高温のコンポーネントから遠ざかり、冷却効果が低下しますが、ほこりを取り除くと効果が回復します。

ペルチェ接合は、理想的な冷蔵庫（カルノーサイクル）に比べて効率が10～15％程度しかなく、従来の圧縮サイクルシステム（圧縮/膨張を使用する逆ランキンシステム）では40～60％の効率が達成されます。^[21]この効率の低さから、熱電冷却は、一般的に、固体状態の性質（可動部品がなく、メンテナンスが少なく、サイズがコンパクトで、方向の影響を受けない）が純粋な効率を上回る環境でのみ使用されます。

現代の TEC は、数十または数百の熱電対を並べて配置した複数のスタックされたユニットを使用しており、これにより大量の熱伝達が可能になります。熱電対には、ビスマスとテルルの組み合わせが最も一般的に使用されます。

TEC は電力を消費するアクティブ ヒート ポンプであるため、パッシブ ヒートシンク、ラジエーター冷却液体冷却、ヒートパイプ HSF では不可能な、周囲温度よりも低い温度を生成できます。ただし、ペルチェ モジュールは熱を送り出す際に、通常、送り出す熱量よりも多くの電力を消費します。

CPUを冷却するためにペルチェ素子と高圧冷媒（二相冷却）を併用することも可能です。^{[22] [23]}

液体冷却は余分な熱を除去する非常に効果的な方法で、デスクトップ PC で最も一般的な熱伝達流体は (蒸留) 水です。水冷が空冷よりも優れている点としては、水の比熱容量と熱伝導率が高いことが挙げられます。

コンピュータ用の一般的な（アクティブ）液体冷却システムで使用される原理は、自動車の内燃機関で使用されるものと同じで、水はウォーターポンプによってCPU（および場合によってはGPUやノースブリッジなどの追加コンポーネント）に取り付けられたウォーターブロックを介して循環され、^[24]熱交換器、通常はラジエーターに排出されます。ラジエーター自体は通常、ファンによってさらに冷却されます。^[24]ファンの他に、ペルチェクーラーなどの他の手段で冷却することもできます（ただし、ペルチェ素子は冷却するハードウェアの上に直接配置するのが最も一般的であり、冷却剤はペルチェ素子の高温側から熱を逃がすために使用されます）。^{[25] [26]}冷却剤リザーバーもシステムに接続されていることがよくあります。^[27]

アクティブ液体冷却システムのほかに、パッシブ液体冷却システムも使用されることがあります。^{[28] [29] [30] [31] [32]}これらのシステムではファンやウォーターポンプが省略されることが多く、理論的にはアクティブシステムよりも信頼性が高く、静かになります。これらのシステムの欠点は、熱を放出する効率がはるかに低く、そのためより多くの冷却剤（つまり、より大きな冷却剤リザーバー）が必要になり、冷却剤が冷却される時間が長くなることです。

液体は冷却される部品から空気よりも多くの熱を伝達できるため、オーバークロックや高性能コンピュータアプリケーションに適しています。^[33]空冷と比較して、液体冷却は周囲温度の影響を受けにくくなります。^[34]液体冷却の比較的低い騒音レベルは、かなり騒音が大きくなる可能性がある空冷と比較して優れています。

液冷の欠点としては、複雑さと冷却剤漏れの可能性が挙げられる。水漏れ（および水中の添加物）は、接触する電子部品を損傷する可能性があり、漏れの検査と修理が必要なため、設置がより複雑で信頼性の低いものとなる。^{[35] （一般向けの液冷パーソナルコンピュータの分野への最初の大きな進出は、} AppleのPower Mac G5のハイエンドバージョンであったが、最終的には冷却剤漏れの傾向により失敗に終わった。^[36]）空冷ヒートシンクは、一般的に水冷ソリューションよりも構築、設置、保守がはるかに簡単であるが、^[37] CPU専用の水冷キットもあり、空冷器と同じくらい簡単に設置できる場合がある。これらはCPUに限定されず、GPUカードの液冷も可能です。^[38]

もともとメインフレームコンピュータに限定されていた液冷は、製造されたオールインワン（AIO）キットまたは個別に集められた部品から組み立てられたDIYセットアップの形で、主にオーバークロックに関連する慣行になりました。 ^[39]過去数年間^{[いつ？ ]}、組み立て済みの中〜高性能デスクトップコンピュータでの液冷の人気が高まっています。小型のプレフィルドラジエーター、ファン、ウォーターブロックを組み込んだ密閉型（「クローズドループ」）システムは、より大きく複雑なセットアップに比べて冷却効果がわずかに犠牲になるだけで、水冷の設置とメンテナンスを簡素化します。液冷は通常、空冷と組み合わせて使用​​され、CPUやGPUなどの最も高温になるコンポーネントには液冷を使用し、それほど要求の厳しくないコンポーネントにはよりシンプルで安価な空冷を使用します。

IBM Aquasarシステムは温水冷却を利用してエネルギー効率を高めており、その水は建物の暖房にも使用されている。^{[40] [41]}

2011年以降、水冷の有効性が認められ、一連のオールインワン（AIO）水冷ソリューションが登場しました。^[42] AIOソリューションによりユニットの設置がはるかに簡単になり、ほとんどのユニットがレビューサイトで好評を得ています。

ヒートパイプは、熱伝達液体が入った中空のチューブです。液体は熱を吸収し、パイプの一端で蒸発します。蒸気はチューブのもう一方の端（より冷たい端）に移動し、そこで凝縮して潜熱を放出します。液体は重力または毛細管現象によってチューブの熱い端に戻り、このサイクルを繰り返します。ヒートパイプは、固体材料よりもはるかに高い有効熱伝導率を備えています。コンピューターで使用する場合、CPU のヒートシンクは、より大きなラジエーター ヒートシンクに取り付けられます。両方のヒートシンクは中空であり、それらの間の接続部も同様に中空であるため、1 つの大きなヒートパイプが形成され、CPU からラジエーターに熱が伝達され、その後、従来の方法でラジエーターが冷却されます。この方法は通常、小型フォーム ファクターの PC やラップトップのようにスペースが狭い場合や、オーディオ制作のようにファンの騒音が許容されない場合に使用されます。この冷却方法は効率が良いため、多くのデスクトップ CPU や GPU、およびハイエンド チップセットでは、安全な動作温度を維持するために、アクティブ ファン ベースの冷却とパッシブ ヒートシンクに加えて、ヒート パイプまたはベイパー チャンバーを使用しています。ベイパー チャンバーはヒート パイプと同じ原理で動作しますが、パイプではなくスラブまたはシートの形をしています。ヒート パイプは上部に垂直に配置してベイパー チャンバーの一部を形成することもできます。ベイパー チャンバーはハイエンドスマートフォンでも使用されることがあります。

Kronos と Thorn Micro Technologies が開発中の冷却技術では、イオン風ポンプ (静電流体加速器とも呼ばれる) と呼ばれる装置が採用されています。イオン風ポンプの基本的な動作原理は、周囲の空気のイオン化によって引き起こされる帯電導体付近の放電である コロナ放電です。

Kronos が開発したコロナ放電クーラーは、次のように動作します。CPU の片側に配置されたカソードの先端に高電界が生成されます。高エネルギー電位により、空気中の酸素分子と窒素分子がイオン化 (正に帯電) され、コロナ (帯電粒子の輪) が生成されます。CPU の反対側の端に接地されたアノードを配置すると、コロナ内の帯電イオンがアノードに向かって加速し、途中で中性空気分子と衝突します。これらの衝突中に、イオン化されたガスから中性空気分子に運動量が伝達され、ガスがアノードに向かって移動します。

コロナベースの冷却器の利点は、可動部品がないため、信頼性に関する特定の問題が排除され、ほぼゼロの騒音レベルと適度なエネルギー消費で動作することです。^[43]

ソフト クーリングとは、 CPU の省電力技術を利用してエネルギーの使用を最小限に抑えるソフトウェアのことです。これは、使用されていない CPU サブパーツをオフにするかスタンバイ状態にする停止命令を使用するか、 CPU をアンダークロックすることによって行われます。全体的な速度は低下しますが、CPU をオーバークロックして生の処理能力を高めるのではなく、ユーザー エクスペリエンスを向上させる場合に非常に役立ちます。これは、騒音の大きい冷却の必要性を回避できるためです。用語の意味とは反対に、これは冷却ではなく、熱の発生を減らす方法です。

低電圧化とは、 CPU やその他のコンポーネントをデバイスの仕様よりも低い電圧で動作させることです。低電圧化されたコンポーネントは消費電力が少なく、発熱も少なくなります。これを実現できるかどうかは、メーカー、製品ライン、さらには同じ製品 (およびシステム内の他のコンポーネント) の異なる生産ロットによって異なりますが、プロセッサは厳密に必要な電圧よりも高い電圧を使用するように指定されることがよくあります。この許容範囲により、低品質のマザーボードや低い電源電圧など、最適ではない条件下でもプロセッサが正しく動作する可能性が高くなります。一定の限度を下回るとプロセッサは正しく機能しませんが、低電圧化が過度に進んでも通常はハードウェアに恒久的な損傷が生じることはありません (高電圧化とは異なります)。

低電圧化は、発熱量が減少するため冷却の必要性が少なくなり、騒音の出るファンを省略できるため、 静かなシステムに使用されます。また、バッテリーの充電寿命を最大限に延ばす必要がある場合にも使用されます。

従来の冷却技術はすべて、その「冷却」部品をコンピュータチップパッケージの外側に取り付けます。この「取り付け」技術は、必ずある程度の熱抵抗を示し、その効果を低下させます。パッケージ内のチップの局所的なホットスポットを直接冷却することで、熱をより効率的かつ迅速に除去できます。これらの場所では、300 W/cm ^{2を超える電力消費が発生する可能性があります (一般的な CPU は 100 W/cm 2}未満)。ただし、将来のシステムでは 1000 W/cm ²を超えると予想されています。^[44]この形式の局所冷却は、高電力密度チップの開発に不可欠です。この考え方により、コンピュータチップに冷却要素を統合する研究が進められています。現在、マイクロチャネルヒートシンクとジェットインピンジメント冷却の 2 つの技術があります。

マイクロチャネルヒートシンクでは、チャネルがシリコンチップ（CPU）に作られ、冷却剤がそこを通して送り込まれます。チャネルは非常に大きな表面積で設計されているため、大きな熱伝達が得られます。この技術では、3000 W/cm ²の熱放散が報告されています。^[45] 2相流冷却を適用すると、熱放散をさらに高めることができます。残念ながら、チャネルが小さいため、システムには大きな圧力降下が必要であり、電子冷却に使用される誘電性冷却剤では熱流束が低くなります。

もう一つの局所チップ冷却技術はジェットインピンジメント冷却である。この技術では、冷却剤が小さなオリフィスを通って流れ、ジェットを形成する。ジェットはCPUチップの表面に向かって導かれ、大きな熱流束を効果的に除去することができる。1000 W/cm ²を超える熱放散が報告されている。^[46]このシステムは、マイクロチャネル方式と比較して低圧で動作することができる。二相流冷却を使用し、戻り流路を統合することにより（マイクロチャネルヒートシンクとジェットインピンジメント冷却のハイブリッド）、熱伝達をさらに高めることができる。

相変化冷却は、プロセッサを冷却する極めて効果的な方法です。蒸気圧縮相変化冷却器は、通常 PC の下に設置され、プロセッサにつながるチューブが付いています。ユニット内には、エアコンと同じタイプのコンプレッサーがあります。コンプレッサーは、蒸発器 (CPU クーラーについては後述) から来るガス (またはガスの混合物) を圧縮します。次に、非常に高温の高圧蒸気がコンデンサー (放熱装置) に押し込まれ、そこで高温ガスから液体に凝縮されます。通常、凝縮器の出口では過冷却されます。その後、液体は膨張装置 (システム内の制限) に送られ、圧力が低下して流体が蒸発します (目的の温度で沸騰できる圧力に達する)。使用される膨張装置は、単純な毛細管からより複雑な熱膨張弁まであります。液体は蒸発し (相変化)、この変化に対応するために環境から余分なエネルギーを引き出すときにプロセッサの熱を吸収します (潜熱を参照)。蒸発により、約 -15 ～ -150 °C (5 ～ -238 °F) に達する温度が発生します。液体は CPU を冷却する蒸発器に流れ込み、低圧で蒸気になります。蒸発器の端で、このガスはコンプレッサーに流れ込み、サイクルが再び始まります。このようにして、プロセッサは、負荷、プロセッサのワット数、冷却システム (冷却を参照)、および使用するガス混合物に応じて、-15 ～ -150 °C (5 ～ -238 °F) の温度に冷却できます。このタイプのシステムには、いくつかの問題 (コスト、重量、サイズ、振動、保守、電気代、騒音、専用のコンピュータ タワーの必要性) がありますが、主に、露点と、実行する必要があるすべての周囲温度以下の表面の適切な断熱を考慮する必要があります (パイプが結露し、敏感な電子機器に水が滴ります)。

あるいは、新しいタイプの冷却システムが開発され、サーモサイフォンループにポンプが挿入されています。これにより、熱を熱源から効果的に輸送して再利用または周囲に放散できるため、設計エンジニアの柔軟性がさらに高まります。接合温度は、システム圧力を調整することで調整できます。圧力が高いほど、流体の飽和温度が高くなります。これにより、コンデンサーやファンを小型化でき、周囲温度が高い環境でも効果的に熱を放散できます。これらのシステムは、本質的に次世代の流体冷却パラダイムであり、単相水よりも約 10 倍効率的です。このシステムでは熱輸送媒体として誘電体を使用しているため、漏れによって電気システムが壊滅的な故障を起こすことはありません。

このタイプの冷却は、ユニットが平均的なデスクトップに比べて比較的高価なため、コンポーネントを冷却するより極端な方法と見なされています。また、基本的に冷蔵庫であるため、かなりの量のノイズが発生します。ただし、コンプレッサーの選択と空冷システムが主な決定要因であり、選択した部品に基づいてノイズを低減する柔軟性があります。

「サーモサイフォン」とは、伝統的に、複数のパイプやチャンバーで構成される閉鎖システムを指し、大きなチャンバーには小さな液体のリザーバー（沸点は周囲温度よりわずかに高いことが多いが、必ずしもそうではない）が入っています。大きなチャンバーは熱源にできるだけ近く、熱源からできるだけ多くの熱を液体に伝導するように設計されています。たとえば、チャンバー内に液体が満たされた CPU コールド プレートなどです。1 本以上のパイプが何らかのラジエーターまたは同様の放熱領域まで上方に伸びており、CPU がリザーバーとその中に入っている液体を加熱して沸騰を開始し、蒸気がチューブを上ってラジエーター/放熱領域に入り、凝縮した後、リザーバーに滴り落ちるか、チューブの側面を流れ落ちるように設定されています。これには可動部品が不要で、毛細管現象が使用されない点を除けばヒートポンプに多少似ています。そのため、ある意味では潜在的に優れている可能性があります (おそらく最も重要なのは、構築がはるかに簡単で、特定の使用例に合わせてカスタマイズしやすく、冷却剤/蒸気の流れをさまざまな位置と距離に配置でき、存在する冷却剤の量と、使用されるウィッキング (多くの場合、チューブの壁に焼結された銅粉) によって毛細管現象で達成できる冷却剤の速度と流量によって制限されるヒートパイプと比較して、はるかに大きな熱質量と最大容量を持つ点です)。

液体窒素は水の凝固点よりはるかに低い -196 °C (-320.8 °F) で沸騰する ため、短時間のオーバークロック セッション用の強力な冷却剤として役立ちます。

液体窒素冷却の一般的な設置では、銅またはアルミニウムのパイプをプロセッサまたはグラフィック カードの上に取り付けます。システムが結露に対して十分に断熱された後、液体窒素がパイプに注がれ、温度は -100 °C (-148 °F) を大きく下回ります。

窒素を保持し、大きな温度変化を防ぐために、パイプが取り付けられたカットアウトヒートシンクからカスタムミルド銅容器まで、さまざまな蒸発装置が使用されます。ただし、窒素が蒸発した後は、再充填する必要があります。パーソナルコンピューターの分野では、この冷却方法は、オーバークロックの試運転や記録更新の試み以外ではほとんど使用されません。CPU は、通常、内部温度の変化による温度ストレスにより、比較的短期間で寿命を迎えるためです。

液体窒素は不燃性ですが、空気中から直接酸素を凝縮することができます。液体酸素と可燃性物質の混合物は、爆発する危険性があります。

液体窒素冷却は、一般的にプロセッサのベンチマークにのみ使用されます。これは、継続的に使用するとコンピューターの 1 つまたは複数の部品に永久的な損傷を与える可能性があり、不注意に扱うと凍傷を引き起こしてユーザーに危害を及ぼす可能性があるためです。

液体ヘリウムは液体窒素よりも低温で、冷却にも使用されている。液体ヘリウムの沸騰温度は−269℃（−452.20℉）で、ヒートシンクからは−230～−240℃（−382.0～−400.0℉）の温度が測定されている。^[47]しかし、液体ヘリウムは液体窒素よりも高価で、保管や使用が難しい。また、極端に低い温度では集積回路が機能しなくなる可能性がある。例えば、シリコンベースの半導体は−233℃（−387.4℉）程度で凍結してしまう。^[48]

冷却は、追加の費用や労力がかかる可能性のあるいくつかのテクニックによって改善できます。これらのテクニックは、特に、コンピューターの一部 (CPU や GPU など) をメーカーが指定した電圧や周波数よりも高い電圧や周波数で動作させ (オーバークロック)、発熱を増加させるユーザーによってよく使用されます。

より高性能な非標準冷却装置のインストールも、改造と見なされる場合があります。多くのオーバークロッカーは、より効率的で、多くの場合より高価なファンとヒートシンクの組み合わせを購入しますが、液体冷却、ペルチェ効果ヒートポンプ、ヒートパイプ、相変化冷却などのより特殊なコンピューター冷却方法に頼る人もいます。

システム温度を下げるのにプラスの影響を与える関連する実践方法もいくつかあります。

熱伝導性材料（TIM）とも呼ばれる。^[49]

完全に平らな接触面は最適な冷却効果をもたらしますが、特に大量生産された装置では、完全に平らで微細な空気隙間がないことは実際には不可能です。金属よりは熱伝導性が低いものの、空気よりははるかに熱伝導性が高い熱伝導コンパウンドを非常に薄く塗布して空気隙間を埋めることで、熱接触と冷却を改善できます。隙間を埋めるのに十分な量のコンパウンドのみを使用すると、最高の温度低下が得られます。

コンパウンドの利点については多くの議論があり、オーバークロッカーはしばしばあるコンパウンドが他のものより優れていると考えています。主な考慮事項は、表面を平らにするために必要な最小限の量のサーマルコンパウンドを使用することです。コンパウンドの熱伝導率は、空気よりはるかに優れていますが、通常、金属の 1/3 ～ 1/400 です。ヒートシンクコンパウンドの伝導率は約 0.5 ～ 80W/mK ^[50] (記事を参照) の範囲です。アルミニウムの伝導率は約 200、空気の伝導率は約 0.02 です。熱伝導パッドも使用され、多くの場合、メーカーによってヒートシンクに取り付けられます。これらは、適切に塗布されたサーマルコンパウンドよりも効果は劣りますが、塗布が簡単で、ヒートシンクに固定されている場合は、良好な熱接触の重要性を認識していないユーザーが省略したり、厚くて効果のないコンパウンドの層で置き換えたりすることはできません。

ここで説明したいくつかの手法とは異なり、大量の熱を放散する場合、熱伝導コンパウンドまたはパッドの使用はほぼ普遍的です。

大量生産されたCPUヒートスプレッダーとヒートシンクベースは、決して完全に平らで滑らかではありません。これらの表面を可能な限り接触させて配置すると、熱伝導を低下させる空気の隙間が生じます。これはサーマルコンパウンドを使用することで簡単に緩和できますが、最良の結果を得るには表面を可能な限り平らにする必要があります。これはラッピングと呼ばれる手間のかかるプロセスによって実現でき、CPU温度を通常2°C（4°F）下げることができます。^[51]

古い PC のほとんどは、フラットリボン ケーブルを使用してストレージ ドライブ ( IDEまたはSCSI ) を接続しています。これらの大きなフラット ケーブルは、抗力と乱流を引き起こして空気の流れを大きく妨げます。オーバークロッカーやモッダーは、これらのケーブルを丸型ケーブルに交換することがよくあります。丸型ケーブルでは、導電線が密に束ねられて表面積が小さくなります。理論的には、リボン ケーブル内の導体の平行ストランドはクロストーク(信号を運ぶ導体が近くの導体に信号を誘導すること) を減らすのに役立ちますが、丸型ケーブルによってパフォーマンスが低下するという実証的な証拠はありません。これは、ケーブルの長さが十分短く、クロストークの影響が無視できるためであると考えられます。問題は通常、ケーブルが電磁的に保護されておらず、長さがかなり長い場合に発生しますが、これは古いネットワーク ケーブルでより頻繁に発生します。

これらのコンピュータ ケーブルをシャーシまたは他のケーブルにケーブル固定して、空気の流れをさらに向上させることができます。

これは、はるかに細いケーブルを持つ シリアル ATA を使用する新しいコンピューターではそれほど問題になりません。

冷却媒体（空気）が冷たいほど、冷却効果は高まります。以下のガイドラインに従って、冷却空気の温度を向上させることができます。

• 熱いコンポーネントにできるだけ直接的に冷気を供給します。例としては、CPU または GPU クーラーにのみ外気を直接供給するエア シュノーケルやトンネルがあります。たとえば、BTXケースの設計では CPU エア トンネルが規定されています。
• できるだけ直接、暖かい空気を排出します。例: 従来の PC ( ATX ) 電源は、暖かい空気をケースの背面から排出します。多くのデュアル スロットグラフィック カード設計では、隣接するスロットのカバーを通して暖かい空気を排出します。また、これを実行するアフターマーケットクーラーもあります。一部の CPU 冷却設計では、暖かい空気をケースの背面に直接吹き付け、ケース ファンで排出します。
• すでにコンポーネントをスポット冷却するために使用された空気は、別のコンポーネントをスポット冷却するために再利用しないでください (これは前の項目に従います)。BTX ケースの設計は、CPU クーラーの排気を使用してチップセットと多くの場合グラフィック カードを冷却するため、このルールに違反しています。上部に PSU マウントを備えた古い ATX ケースや超低予算の ATX ケースに遭遇することがあります。ただし、ほとんどの最新の ATX ケースには、ケースの底部に PSU マウントがあり、PSU の真下にフィルター付きの通気口があります。
• 冷たい吸気を優先し、排気（排気口の上または近くの外気）の吸入は避けてください。たとえば、タワー ケースの背面にある CPU 冷却空気ダクトは、グラフィック カードの排気口から暖かい空気を吸い込みます。すべての排気口をケースの片側（通常は背面/上部）に移動すると、吸気を冷たく保つことができます。
• ケーブルをマザーボード トレイの後ろに隠すか、結束バンドで固定してケーブルをまとめておくだけで、空気の流れが妨げられません。

ファンの数を減らして戦略的に配置すると、PC 内部の空気の流れが改善され、周囲の状況に比べてケース内部の全体的な温度が下がります。また、大型のファンを使用すると効率も向上し、廃熱量とファンの動作中に発生する騒音量も減ります。

ファンの配置構成の違いによる効果についてはほとんど合意が得られておらず、体系的なテストもほとんど行われていません。長方形の PC (ATX) ケースの場合、前面にファン、背面にファン、上部にファンを配置するのが適切な構成であることがわかっています。ただし、AMD の (やや古い) システム冷却ガイドラインには、「前面の冷却ファンは必須ではないようです。実際、極端な状況では、テストにより、これらのファンが冷気を取り入れるのではなく、熱気を再循環させていることが示されました。」と記載されています。 ^[52]側面パネルのファンも同様の悪影響を及ぼす可能性があります。おそらく、ケース内の通常の空気の流れを妨げることによってです。ただし、これは未確認であり、構成によって異なる可能性があります。

大まかに言えば、正圧とは、ケースへの吸気の方がケースからの排気よりも強いことを意味します。この構成により、ケース内の圧力が周囲よりも高くなります。負圧とは、排気が吸気よりも強いことを意味します。これにより、内部の気圧が周囲よりも低くなります。どちらの構成にも利点と欠点があり、2 つの構成のうちでは正圧の方が一般的です。負圧では、内部のガスが周囲と圧力の平衡に達しようとするため、ケースはファンとは別の穴と通気口から空気を吸い込みます。その結果、あらゆる場所からコンピューターに埃が入り込むことになります。正圧とフィルター付き吸気を組み合わせると、この問題は解決します。空気は周囲と圧力の平衡に達するために、これらの穴と通気口からのみ排出される傾向があるためです。これにより、埃は吸気ファン以外からケース内に入ることができなくなります。吸気ファンには埃フィルターが必要です。

デスクトップ コンピューターは通常、冷却のために 1 つ以上のファンを使用します。デスクトップ電源のほとんどすべてに少なくとも 1 つのファンが組み込まれていますが、電源はケース内の熱気を吸い込んではなりません。そうしないと、PSU の動作温度が上昇し、PSU のエネルギー効率、信頼性、およびコンピューターの内部コンポーネントに安定した電力を供給する全体的な能力が低下します。このため、すべての最新の ATX ケース (超低予算のケースに見られる例外を除く) には、底部に電源マウントが備わっており、マウント位置の下に専用の PSU 空気取り入れ口 (多くの場合、独自のフィルター付き) があり、PSU がケースの下から冷気を吸い込むことができます。

ほとんどのメーカーは、冷たく新鮮な空気をケースの下部前面から取り入れ、暖かい空気を上部背面から排出することを推奨しています^[要出典]。ファンが取り付けられていて、空気が排出されるよりも効果的にケース内に空気を強制的に送り込む場合、内部の圧力が外部よりも高くなり、「正」の空気流と呼ばれます (逆の場合は「負」の空気流と呼ばれます)。注目すべきは、正の内部圧力によってケース内にほこりがたまるのを防ぐことができるのは、空気取り入れ口にダスト フィルターが装備されている場合のみであるということです^[53] 。負の内部圧力のケースでは、吸気口にフィルターが付いていても、負の圧力によってケースのあらゆる開口部からほこりが吸い込まれるため、ほこりがたまる率が高くなります。

一般的なデスクトップ ケース内の空気の流れは、通常、パッシブ CPU ヒートシンクには十分ではありません。ほとんどのデスクトップ ヒートシンクはアクティブで、1 つまたは複数のファンまたはブロワーが直接接続されています。

各サーバーには独立した内部冷却システムがあります。(1 U ) エンクロージャ内のサーバー冷却ファンは通常、エンクロージャの中央、前面のハードドライブと背面のパッシブ CPU ヒートシンクの間にあります。大型 (高) エンクロージャには排気ファンもあり、約 4U からはアクティブ ヒートシンクが装備されることもあります。電源装置には通常、背面に排気ファンが付いています。

ラック キャビネットは、水平に取り付けられたサーバー用の一般的なエンクロージャです。通常、空気はラックの前面から取り込まれ、背面から排出されます。各キャビネットには追加の冷却オプションがあります。たとえば、Close Coupled Cooling取り付け可能モジュールを装備したり、キャビネット要素 ( iDataPlexサーバー ラックの冷却ドアなど) と統合したりできます。

多数のシステムを狭いスペースに収容する別の方法は、対流を促進するために水平ではなく垂直に配置されたブレードシャーシを使用することです。高温のコンポーネントによって加熱された空気は上昇する傾向があり、ボードに沿って自然な空気の流れ（スタック効果）を作り出して冷却します。一部のメーカーはこの効果を利用しています。^{[54] [55]}

データセンターには通常、多数のコンピューターやその他の電力消費デバイスが設置されている ため、機器が過熱するリスクがあります。これを防ぐために、大規模なHVACシステムが使用されます。多くの場合、上げ床が使用され、床下の領域は、CRAC (コンピューター ルーム エアコン) または CRAH (コンピューター ルーム エア ハンドラー) ^{[56]からの冷気と電源ケーブル用の大きな}プレナムとして使用されます。吊り天井で作られたプレナムが存在する場合もあります。^[56]データセンターでは、冷却効率を向上させるために、ホット アイル コンテインメントまたはコールド アイル コンテインメントも使用されます。^[57]代わりに、従来の床に似たスラブ フロアを使用し、頭上ダクトを冷却に使用できます。^{[58] [59]}

直接接触液冷は、空冷オプションよりも効率的であり、設置面積が小さく、資本要件が低く、運用コストが低いという利点があります。空気の代わりに温かい液体を使用して、最も熱い部品から熱を逃がします。液冷によるエネルギー効率の向上も、その採用を促進しています。^{[60] [61]}単相および二相/二相浸漬/オープンタブ冷却、単相および二相直接チップ冷却^[62]、個々のサーバーブレードに限定された浸漬冷却^{[63] [64]}も、データセンターでの使用が提案されています。^{[65] [66]}インロー冷却、^{[67] [68] [69]}ラック冷却、^{[70] [71]}後部ドア熱交換器、^[72]ラックの上に熱交換器を配置するラックトップ冷却、^{[73] [74]}通路上のオーバーヘッド冷却^{[75] [76]}またはデータセンターのファン壁/熱壁^{[77] [78]}も使用できます。サーバー内のチップを冷却するための冷却プレートを備えた直接液体冷却（DLC）は、これらのシステムのより高い熱除去能力のために使用できます。^[62]これらのシステムは、ゴム製または銅製のチューブを使用して、サーバーの一部またはすべてのコンポーネントを冷却できます。^{[79] [71] [80]}後部ドア熱交換器は、データセンターの高熱密度を冷却するために伝統的に使用されていましたが、広く採用されませんでした。^{[81]これらは、冷媒[82]}または冷水で冷却できます。 ^[83]冷水で冷却されるものは、ファン付きのアクティブ^[84]またはファンのないパッシブのいずれかです。^[85]液対空熱交換器（ラジエーター）は、施設の水配管の設置を避けるために、チップへの直接液体冷却で冷却されたサーバーの冷却に使用できます。これらの熱交換器は、ラックとは別に、またはラックの背面ドアとして設置できます。^{[86] [87] [88] [89]}

ラップトップでは、機械的なエアフロー設計、電力消費、冷却の面で難しい課題があります。ラップトップ特有の制約には、デバイス全体をできるだけ軽量にする必要がある、フォーム ファクターを標準のキーボード レイアウトに合わせて構築する必要がある、ユーザーが非常に近いためノイズを最小限に抑える必要がある、ケースの外部温度を膝の上で使用できる程度に低く保つ必要がある、などがあります。冷却には強制空冷が一般的に使用されますが、ヒート パイプや、金属シャーシまたはケースをパッシブ ヒートシンクとして使用することも一般的です。熱を減らすソリューションには、消費電力の少ないARMまたはIntel Atomプロセッサの使用が含まれます。

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  ノートパソコンのCPUとGPUのヒートシンクと銅のヒートパイプが熱を排気ファンに伝え、熱気を排出する
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  ヒートパイプ内の作動流体は、ラップトップの CPU とビデオ プロセッサからフィン スタックに熱を伝達します。フィン スタックからの熱は、ファンからの対流熱伝達によって放散されます。このフィン スタックは、HP ZBookモバイル ワークステーション ラップトップのものです。
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  ノートパソコンの熱は排気遠心ファンによって排出されます。

携帯電話などのモバイル デバイスには通常、個別の冷却システムはありません。これは、モバイル CPU および GPU チップが、デバイスのバッテリーの制約により、最大の電力効率を実現するように設計されているためです。一部の高性能デバイスには、携帯電話やタブレットの外部ケースに熱を伝達するのに役立つヒート スプレッダーが搭載されている場合があります。

• CPUの消費電力
• 熱設計電力
• 電子機器およびシステムの熱管理

• CPU クーラーの経験則
• 浸水冷却特許出願
• DIY 水中冷却 (水槽 + ミネラルオイル) Gametrailers.com フォーラム – ビデオ [1]。[2]、[3]。
• 「マイクロソフトのデータセンター冷却の新手法：海に投げ込む」2016 年 2 月。