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コンピュータの冷却は、コンピュータハードウェアから発生する廃熱を除去し、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。過熱によって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、CPU（中央処理装置）、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、 SSD（ソリッドステートドライブ）などの集積回路が含まれます。
部品はできるだけ発熱を抑えるように設計されていることが多く、コンピュータやオペレーティングシステムもワークロードに応じて消費電力とそれに伴う発熱を抑えるように設計されているが、冷却対策を講じなければ、除去しきれないほどの熱が発生する可能性がある。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発生する温度上昇を抑えることができる。気流のパターンに注意を払うことで、ホットスポットの発生を防ぐことができる。コンピュータファンは、ヒートシンクファンと併用して、熱気を積極的に排出することで温度を下げるために広く使用されている。液体冷却など、他の冷却技術もある。
現代のプロセッサはすべて、内部温度が規定の制限値を超えると、電圧やクロック速度を遮断または低下させるように設計されています。クロック速度の低下は一般的にサーマルスロットリング、デバイスまたはシステムの完全なシャットダウン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ケース内の周囲温度を下げるように設計される場合もあれば、単一のコンポーネントや小さな領域を冷却する（スポット冷却）ように設計される場合もある。一般的に個別に冷却されるコンポーネントには、CPU、グラフィックス処理ユニット（GPU）、ノースブリッジなどがある。
集積回路（CPUやGPUなど）は、現代のコンピュータにおける主な発熱源です。発熱は、電圧や周波数といった動作パラメータの効率的な設計と選択によって低減できますが、最終的には、かなりの発熱を管理することによってのみ、許容できる性能を達成できる場合が多いのです。
コンピュータの動作中、部品の温度は、周囲に伝達される熱量が部品によって発生する熱量と等しくなるまで上昇します。つまり、熱平衡状態に達した時点で温度が上昇します。安定した動作のためには、温度は各部品固有の最大許容値を超えてはなりません。半導体の場合、部品ケース、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となります。
冷却性能は以下のような要因によって低下する可能性があります。
高温は部品の寿命を著しく縮めたり、永久的な損傷を引き起こしたりする可能性があり、部品の発熱量がコンピュータの冷却能力を超える場合もあるため、メーカーは温度が安全な範囲内に収まるように追加の対策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に温度センサーが内蔵されたコンピュータは、高温を検知すると自動的にシャットダウンして永久的な損傷を防ぐことができますが、これによって長期的な安全動作が完全に保証されるわけではありません。
過熱した部品がこの状態に達する前に、動的周波数スケーリング技術を使用して温度が安全なポイントを下回るまで「スロットリング」されることがあります。スロットリングは、集積回路の動作周波数と電圧を下げたり、チップの不要な機能を無効にしたりして発熱を抑えますが、多くの場合、パフォーマンスがわずかに、または大幅に低下します。デスクトップコンピュータやノートブックコンピュータでは、スロットリングはBIOSレベルで制御されることがよくあります。スロットリングは、部品が密集していてアクティブ冷却がほとんどまたは全くなく、さらにユーザーの手から伝わる熱もあるスマートフォンやタブレットの温度管理にもよく使用されます。[ 1 ]
ユーザーは、損傷の発生を未然に防ぐために、いくつかのタスクを実行することもできます。クーラーとケースファンを目視で点検することができます。いずれかのファンが正しく回転していない場合は、交換が必要になる可能性があります。また、ほこりやゴミがケース内の周囲温度を上昇させ、ファンの性能に影響を与える可能性があるため、ファンを徹底的に清掃する必要があります。これを行う最良の方法は、開放された場所で圧縮空気を使用することです。損傷を防ぐためのもう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 ]
電子計算機が大型化・複雑化するにつれ、アクティブ部品の冷却は信頼性の高い動作にとって重要な要素となった。初期の真空管式計算機は、比較的大きな筐体を備えていたため、自然空冷または強制空冷に頼ることができた。しかし、固体素子はより高密度に集積され、許容動作温度も低かった。
1965年から、IBMをはじめとするメインフレームコンピュータのメーカーは、高密度に集積された集積回路の冷却の物理学に関する集中的な研究を支援した。自然対流や強制対流、直接空気衝突、直接液体浸漬と強制対流、プール沸騰、落下液膜、流動沸騰、液体ジェット衝突などの方法を用いて、多くの空冷および液冷システムが考案され、調査された。数学的解析は、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するために使用された。[ 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熱伝導モジュール（TCM）を3世代にわたって開発しました。各パッケージには熱伝導ピンが押し付けられ、チップと熱伝導ピンはヘリウムガスで囲まれていました。この設計では、チップパッケージの温度を約50℃ （122 °F）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ワットの電力を除去することができました。TCMを使用するシステムは、 3081ファミリー（1980年）、ES/3090 （1984年）、およびES/9000の一部のモデル（1990年）でした。[ 3 ] IBM 3081プロセッサでは、TCMにより、チップ温度を69 ℃（156 °F）に維持しながら、1枚のプリント基板で最大2700ワットの電力を消費することができました。[ 4 ]水冷式熱伝導モジュールは、三菱や富士通など他の企業が製造したメインフレームシステムにも使用されていました。
1976年に設計されたスーパーコンピュータ「Cray-1」 は、独特な冷却システムを備えていた。本体の高さはわずか77インチ（2,000mm ） 、直径は56 ＋1 / 2インチ（1,440mm ）で、消費電力は最大115キロワットだった。これは、欧米の一般家庭数十軒分、あるいは中型車の平均的な消費電力に匹敵する。搭載された集積回路は、当時入手可能な最速のエミッタ結合ロジックを採用していたが、その高速性ゆえに、後のCMOSデバイスに比べて消費電力が高かった。
熱除去は極めて重要だった。冷媒は、機械の 12 本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して循環した。機械の 1662 個のプリント回路モジュールはそれぞれ銅のコアを持ち、冷却バーに固定されていた。このシステムは、集積回路のケースを54 °C (129 °F)以下に維持するように設計されており、冷媒は21 °C (70 °F)で循環していた。最終的な放熱は水冷式凝縮器を通して行われた。[ 5 ]冷却システムの配管、熱交換器、ポンプは、コンピュータのベースの外側にある布張りのベンチシートの中に配置されていた。機械の稼働時の重量の約 20 パーセントは冷媒だった。[ 6 ]
後のCray-2では、モジュールがより高密度に配置されたため、シーモア・クレイは機械式冷凍機を用いた金属伝導冷却法では効果的に冷却できず、「液体浸漬」冷却に切り替えた。この方法では、Cray-2のシャーシにフルオリナートと呼ばれる液体を充填した。フルオリナートは、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、熱はフルオリナートに放散され、フルオリナートはポンプで機械から冷水熱交換器に送られた。[ 7 ]
現代のシステムのワットあたりの性能は大幅に向上しており、1980年代や1990年代の集積回路では不可能だった、同じ消費電力で実行できる計算処理量が格段に増加している。Blue Geneのような最近のスーパーコンピュータプロジェクトは空冷方式を採用しており、液冷方式に比べてシステムのコスト、複雑さ、サイズを削減できる。
部品は、熱容量が大きく、体積に対して表面積が大きい受動素子であるヒートシンクと良好な熱接触で取り付けられることがあります。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ており、 [ 8 ]表面積を増やすためにフィンが組み込まれています。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ます。部品とヒートシンクの平衡温度は、部品単体の場合よりもはるかに低くなります。熱は、対流またはファンによる強制気流によってヒートシンクから運び去られます。ファン冷却は、大量の電力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ます。コンピュータでは、典型的な発熱部品は、平らな表面で製造されることがあります。対応する平らな表面とフィン構造を持つ金属ブロック（場合によってはファンが取り付けられている）が、部品に固定されます。表面が完全に平坦で滑らかでないために生じる熱伝導性の低い空気の隙間を埋めるために、部品とヒートシンクの間に薄い熱伝導グリース、熱伝導パッド、または熱伝導接着剤を塗布することができます。
ヒートシンクからの熱は、対流によって、またある程度は放射によって、さらにヒートシンクが例えば金属製のケースと熱的に接触している場合は伝導によっても除去されます。安価なファン冷却式のアルミニウム製ヒートシンクは、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、または銅製のヒートシンクは、アルミニウム製のものよりも優れた熱特性を持っています。銅製のヒートシンクは、同じサイズのアルミニウム製のもの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消費電力部品に関して重要な点です。
パッシブヒートシンクは、古いCPU、消費電力の少ない部品（チップセットなど）、低消費電力プロセッサを搭載したコンピュータ、静音動作が不可欠でファンノイズが許容できない機器などで一般的に使用されています。
通常、ヒートシンクは、CPUパッケージと同じサイズの平らな金属板である統合型ヒートスプレッダ（IHS）に固定されます。IHSはCPUアセンブリの一部であり、局所的に熱を拡散させる役割を担います。両者の間には、表面の凹凸を補うために薄い熱伝導グリスが塗布されます。ヒートスプレッダの主な目的は熱を再分配することであり、ヒートシンクのフィンはその効率を向上させます。
DDR2、DDR3、DDR4、DDR5のDRAMメモリモジュールには、モジュール上端にフィン付きヒートシンクが取り付けられているものがいくつかあります。同様の技術は、GPUに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用いられています。
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ている場合もあれば、ユーザーがインストール時に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る。
ファンで冷却するアルミニウム製のヒートシンクは、もともとデスクトップコンピュータの標準でしたが、現在では多くのヒートシンクが銅製のベースプレートやベースサークルを採用していたり、全体が銅製であったりします。
フィン付きヒートシンクの隙間には、特にファンによる強い風量によって埃が溜まりやすくなります。これにより、熱くなった部品から空気が遠ざかり、冷却効果が低下しますが、埃を取り除くことで冷却効果は回復します。
受動式ヒートシンク冷却では、機械加工または押出成形された金属ブロックを冷却対象部品に取り付けます。熱伝導性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のCPUでは、一般的にクランプでヒートシンクをチップの真上に固定し、その間に熱伝導グリースまたはサーマルパッドを塗布します。このブロックには、表面積を増やすためにフィンとリブが設けられています。金属の熱伝導率は空気よりもはるかに高く、保護対象の部品（通常は集積回路またはCPU）よりも効率的に熱を放射します。
ヒートシンクの金属フィン間に埃が溜まると徐々に効率が低下しますが、ガスダスターを使って埃やその他の不要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、旧型のCPU、あまり高温にならない部品（チップセットなど）、低消費電力コンピュータ、組み込み機器などでよく見られます。多くのスマートフォンはパッシブ冷却のみを採用しています。
通常、ヒートシンクは統合型ヒートスプレッダ（IHS）に取り付けられます。IHSは基本的にCPUに取り付けられた大きな平らな板で、間に伝導ペーストが塗布されています。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は繊細なCPUを保護する役割も果たします。
パッシブ冷却では、対流によって空気がヒートシンク上を移動するため、ファンの騒音は発生しません。
自然対流だけでは熱を除去できない場合、ファンが使用されます。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むカードとして使用されることもあります。一般的なファンのサイズは、40mm、60mm、80mm、92mm、120mm、140mmです 。200mm、230mm、250mm、300mm のファンは、高性能パーソナルコンピュータで使用されることがあります。
コンピュータ内部の筐体や部品を通過する空気の流れには、一定の抵抗が存在します。これは、吸気口や排気口、エアフィルター、筐体内部、電子部品など、空気の流れを妨げるあらゆる小さな障害物の総和です。ファンは、吸気側と排気側の空気圧の差を生み出すシンプルな空気ポンプです。この圧力差によって、空気は筐体内を移動し、圧力の低い領域へと流れていきます。
ファンには通常、自由空気流量と最大差圧という 2 つの仕様が公表されています。自由空気流量とは、背圧がゼロの状態でファンが移動できる空気の量です。最大差圧とは、ファンが完全に塞がれたときに発生できる圧力の量です。これら 2 つの極値の間には、流量と圧力の関係を示す一連の測定値があり、通常はグラフで表されます。各ファン モデルには、隣の図の破線のように、固有の曲線があります。[ 9 ]
ファンは並列、直列、またはその両方を組み合わせて設置できます。並列設置とは、ファンを横に並べて設置することです。直列設置とは、吸気ファンと排気ファンのように、2つ目のファンを別のファンと一直線に並べることです。説明を簡略化するため、ファンはすべて同じモデルであると仮定します。
並列接続されたファンは、自由空気流量を2倍にしますが、駆動圧力は増加しません。一方、直列接続されたファンは、利用可能な静圧を2倍にしますが、自由空気流量は増加しません。隣の図は、最大圧力が水柱0.15インチ（3.8 mm）、流量が2倍の毎分約72立方フィート（2.0 m³ /分）となる、1つのファンと並列接続された2つのファンを示しています。
空気流量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 ）倍にしかならず、想定されるような2倍にはなりません。別の言い方をすれば、流量を2倍にするには圧力を4倍にする必要があるということです。
シャーシを通過する流量を決定するには、シャーシ入口に任意の圧力を加え、シャーシを通過す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装置が必要です。シャーシインピーダンス曲線（隣接する曲線上の実線の赤と黒の線で表されます）が決定されたら、特定のファン構成によって生成されるシャーシを通過する実際の流量が、シャーシインピーダンス曲線とファン曲線が交差する点でグラフ表示されます。シャーシインピーダンス曲線の傾き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しても、流量はどちらの構成でも毎分約27～28立方フィート（0.76～0.79立方メートル/分）と、わずかな改善にとどまりました。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した場合、並列接続よりもわずかに優れた性能が得られます。
シャーシを通過するのに必要な空気流量の計算式は次のとおりです。
どこ
シャーシ壁からの熱損失や層流と乱流の違いといった影響を無視し、海面における比熱と密度の定数を考慮した、冷却流量要件に関する単純で保守的な経験則は以下のとおりです。
例えば、負荷500ワット、環境温度100 °F （38 °C）における内部最高温度130 °F（ 54 °C）の一般的なシャーシの場合、温度差は30 °F（17 °C）となります。
これはシャーシ内を実際に流れる空気量であり、ファンの自由空気流量ではありません。また、伝達される熱量「Q」は、CPUまたはGPUクーラーから空気の流れへの熱伝達効率の関数であることにも注意が必要です。
GEが特許を取得した「デュアルピエゾ冷却ジェット」は、振動を利用して装置内に空気を送り込む。初期型の装置は厚さ3ミリメートルで、両側に圧電セラミックの薄片が取り付けられた2枚のニッケルディスクで構成されている。セラミック部品に交流電流を流すと、毎秒最大150回の膨張と収縮が起こり、ニッケルディスクがふいごのように機能する。収縮すると、ディスクの端が押し広げられ、熱い空気を吸い込む。膨張すると、ニッケルディスクが閉じ、空気を高速で排出する。
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、消費電力も少なくて済みます。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、半分の電力で、しかも低コストで移動させることができます。[ 10 ]
KronosとThorn Micro Technologiesが開発中の冷却技術は、イオン風ポンプ（静電流体加速器とも呼ばれる）と呼ばれる装置を採用している。イオン風ポンプの基本的な動作原理はコロナ放電であり、これは周囲の空気のイオン化によって帯電した導体の近くで発生する放電現象である。
Kronos社が開発したコロナ放電冷却器は、以下の原理で動作します。CPUの片側に配置された陰極の先端に高電界が発生します。この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）し、コロナ（帯電粒子のハロー）が発生します。CPUの反対側に接地された陽極を配置すると、コロナ内の帯電イオンが陽極に向かって加速し、途中で中性の空気分子と衝突します。これらの衝突によって、イオン化されたガスから中性の空気分子に運動量が伝達され、ガスが陽極に向かって移動します。
コロナ冷却方式の利点は、可動部品がないため信頼性の問題が解消され、ほぼゼロの騒音レベルで動作し、エネルギー消費も適度であることです。[ 11 ]
ヒートパイプは、熱伝達液を封入した中空の管です。液体は熱を吸収し、管の一端で蒸発します。蒸気は管のもう一方の（温度の低い）端まで移動し、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管の高温側に戻り、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実効熱伝導率を持っています。コンピュータで使用する場合、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、それらの接続部も中空になっているため、CPUからラジエーターに熱を伝達する1本の大きなヒートパイプが形成され、ラジエーターは従来の方法で冷却されます。この方法は、小型PCやノートパソコンのようにスペースが限られている場合や、オーディオ制作のようにファンノイズが許容されない場合によく使用されます。この冷却方式の効率性の高さから、多くのデスクトップCPUやGPU、ハイエンドチップセットでは、ファンによるアクティブ冷却やパッシブヒートシンクに加えて、ヒートパイプやベイパーチャンバーを使用して、安全な動作温度を維持しています。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、パイプではなく板状またはシート状になっています。ヒートパイプはベイパーチャンバーの上に垂直に配置され、ベイパーチャンバーの一部を形成することもあります。ベイパーチャンバーはハイエンドスマートフォンにも使用されています。
液体冷却は余分な熱を除去する非常に効果的な方法であり、デスクトップPCで最も一般的に使用される熱伝達液は添加剤入りの蒸留水です。水冷は空冷に比べて、比熱容量と熱伝導率が高いという利点があります。液体冷却は通常、空冷と組み合わせて使用され、最も発熱量の多い部品には液体冷却を、発熱量の少ない部品にはよりシンプルで安価な空冷を使用します。
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原理と同一であり、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、RAM、チップセット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[ 12 ] [ 13 ]を通って循環し、通常はラジエーターである熱交換器に送られます。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。[ 12 ]ファン以外にも、ペルチェクーラーなどの他の方法で冷却される場合もあります（ただし、ペルチェ素子は冷却対象のハードウェアの真上に直接配置されることが最も一般的であり、冷却液はペルチェ素子の高温側から熱を伝導するために使用されます）。[ 14 ] [ 15 ]冷却液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。[ 16 ]
能動液冷システムの他に、受動液冷システムも使用されることがある。[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]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、理論的には能動システムよりも信頼性が高く、静音性も高くなる。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いため、冷却に時間をかけるために、より多くの冷却液と、それに応じてより大きなリザーバーが必要になることである。
液体は空気よりも冷却対象部品から多くの熱を伝達できるため、液体冷却は高性能コンピュータ用途に適しています。[ 22 ]液体冷却は、空気冷却と比較して、周囲温度の影響を受けにくいという利点もあります。[ 23 ] 液体冷却はラジエーターの配置に柔軟性があり、ケース内の冷却を最適化し、熱気を排出しやすくなっています。液体冷却は冷却性能の向上とファン速度の低下により騒音レベルを低減しますが、液体を循環させるポンプは高回転で動作するため、騒音が発生する場合があります。
液体冷却の欠点としては、複雑さと冷却液漏れの可能性が挙げられます。漏れた水（および水に含まれる添加剤）は、接触した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となるため、設置がより複雑で信頼性が低くなります。[ 24 ]（一般用途向け液体冷却パーソナルコンピュータ分野への最初の本格的な進出である、AppleのPower Mac G5のハイエンドバージョンは、冷却液漏れの傾向により最終的に失敗に終わりました。[ 25 ]）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、およびメンテナンスがはるかに簡単ですが、[ 26 ] AIOキットは設置を簡素化します。
液体冷却は当初メインフレームコンピュータに限られていましたが、現在では、製造されたオールインワン（AIO）キットまたは個別に集めた部品から組み立てられた自作セットアップの形で、オーバークロックと密接に関連付けられるようになりました。 [ 27 ] Asetekによるクローズドループ液体クーラー（AIO）の発明後、[ 28 ] 2010年代には、組み立て済みの中～高性能デスクトップコンピュータで液体冷却の人気が高まっています。[ 29 ]あらかじめ液体が充填されたラジエーター、ファン、ポンプを組み込んだ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率がわずかに低下するものの、水冷の設置とメンテナンスを簡素化します。
液体冷却によって運ばれる熱のその他の用途も実証されている。IBM Aquasarシステムは、温水冷却を使用してエネルギー効率を高め、その水を建物の暖房にも使用している。[ 30 ] [ 31 ]
あるいは、サーモサイフォンループにポンプを挿入した新しいタイプの冷却システムが開発されています。これにより、設計エンジニアは熱源から効率的に熱を運び出し、回収または周囲に放散できるため、柔軟性がさらに高まります。接合部温度はシステム圧力を調整することで調整でき、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したり、周囲温度が高い環境でも効率的に放熱したりすることが可能になります。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。このシステムは熱輸送媒体として誘電体を使用しているため、漏れが発生しても電気系統に壊滅的な障害を引き起こすことはありません。
サーモサイフォンとは、従来、複数のパイプやチャンバーで構成される密閉システムを指し、大きなチャンバー内に少量の液体（多くの場合、沸点が周囲温度よりわずかに高いが、必ずしもそうとは限らない）が貯蔵されている。大きなチャンバーは熱源にできるだけ近く、熱源から液体へできるだけ多くの熱を伝導するように設計されている。例えば、CPUの冷却プレート内に液体が満たされたチャンバーがある場合などである。1本以上のパイプが上方に伸びて、何らかのラジエーターや同様の放熱領域につながっている。このシステム全体は、CPUが貯蔵庫とその中に含まれる液体を加熱し、液体が沸騰し始め、蒸気がチューブを通ってラジエーター/放熱領域に上昇し、凝縮した後、貯蔵庫に滴り落ちるか、チューブの側面を伝って流れ落ちるように構成されている。可動部品は不要で、毛細管現象を利用しない点を除けばヒートポンプに似ていますが、ある意味では優れていると言えるでしょう（おそらく最も重要なのは、構築がはるかに容易で、特定の用途に合わせてカスタマイズしやすく、冷却材／蒸気の流れをはるかに多様な位置や距離に配置でき、ヒートパイプに比べて熱容量と最大容量がはるかに大きいことです。ヒートパイプは、冷却材の量と、毛細管現象によって達成できる冷却材の速度と流量によって制限されます。多くの場合、チューブの壁に焼結銅粉末が塗布されており、流量と容量に制限があります）。
従来の冷却技術はすべて、コンピュータ チップ パッケージの外側に「冷却」コンポーネントを取り付けます。この「取り付け」技術は常に熱抵抗を生じさせ、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 を超える電力損失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を超えることが予想されます。[ 32 ]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きました。現在、マイクロ チャネル ヒートシンクとジェット衝突冷却の 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、シリコンチップ（CPU）にチャネルが加工され、そこに冷却液がポンプで送られます。チャネルは非常に大きな表面積を持つように設計されており、その結果、大きな熱伝達が得られます。この技術では、3000 W/cm 2の放熱が報告されています。[ 33 ]二相流冷却を適用すれば、放熱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損失が必要となり、電子機器の冷却に使用される誘電冷却液では熱流束が低くなります。
もう1つの局所的なチップ冷却技術は、ジェット衝突冷却です。この技術では、冷却剤が小さなオリフィスを通って流れ、ジェットを形成します。ジェットはCPUチップの表面に向かって噴射され、大きな熱流束を効果的に除去できます。1000 W/cm 2を超える放熱が報告されています。[ 34 ]このシステムは、マイクロチャネル方式と比較して、より低い圧力で動作させることができます。熱伝達は、2相流冷却を使用したり、戻り流チャネルを統合したりすることによってさらに増加させることができます（マイクロチャネルヒートシンクとジェット衝突冷却のハイブリッド）。
液体窒素の沸点は-196 ℃（-320.8 °F）で、水の凝固点よりもはるかに低いため、短時間のオーバークロックセッションにおける極限冷却剤として非常に有用である。
一般的な液体窒素冷却の設置では、銅またはアルミニウム製のパイプがプロセッサまたはグラフィックカードの上に設置されます。システムが結露を防ぐために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 ℃（-148 °F）をはるかに下回ります。
切り欠き加工されたヒートシンクにパイプを取り付けたものから、特注の銅製容器まで、様々な蒸発装置が窒素ガスの保持と温度変化の抑制に用いられます。しかし、窒素ガスが蒸発すると、再充填が必要になります。パーソナルコンピュータの分野では、この冷却方法はオーバークロックの試行や記録更新の試み以外ではほとんど使用されません。なぜなら、内部温度の変化による温度ストレスでCPUが比較的短期間で故障してしまうことが多いからです。
液体窒素は不燃性ですが、空気中の酸素を直接凝縮させることができます。液体酸素と可燃性物質の混合物は、非常に危険な爆発を引き起こす可能性があります。
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。なぜなら、継続的に使用するとコンピュータの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、不注意に取り扱うと凍傷を引き起こすなど、ユーザーに危害を加える可能性もあるからです。
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ます。液体ヘリウムの沸点は-269 ℃（-452.20 °F）で、ヒートシンクでは-230～-240 ℃（-382.0～-400.0 °F）の温度が測定されています。 [ 35 ]しかし、液体ヘリウムは液体窒素よりも高価で、保管や使用が困難です。また、極低温では集積回路が機能しなくなる可能性があります。例えば、シリコンベースの半導体は、約-233 ℃（-387.4 °F）で凍結します。[ 36 ]
外観からボング冷却またはボイラー冷却として一般的に知られています。水は霧状にされ、ファンでヒートシンクに吹き込まれます。霧によって水の表面積が増加し、水自体が冷却されます。より低い温度にするには氷を加えることができます。 [ 37 ] [ 38 ]
ペルチェ接合は、一般的に理想的な冷凍機（カルノーサイクル）の10～15%程度の効率しかなく、従来の圧縮サイクルシステム（圧縮/膨張を利用した逆ランキンシステム）で達成される40～60%の効率と比較すると低い。 [ 39 ]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（可動部品がない、メンテナンスが少ない、コンパクトなサイズ、向きに依存しない）が純粋な効率よりも優先される環境でのみ使用される。
最新の熱電冷却器（TEC）は、数十個から数百個の熱電対を並べて配置した複数のユニットを積み重ねて使用しており、これにより相当量の熱伝達が可能となる。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ている。
TECは電力を消費する能動型ヒートポンプであるため、受動型ヒートシンク、ラジエーター冷却式液冷、ヒートパイプ式ヒートシンクでは不可能な、周囲温度以下の温度を作り出すことができます。ただし、ペルチェ素子は熱を汲み上げる際に、通常、汲み上げる熱量よりも多くの電力を消費します。
相変化冷却は、プロセッサを冷却する非常に効果的な方法です。蒸気圧縮式相変化クーラーは、通常PCの下に設置され、プロセッサまでチューブが伸びているユニットです。ユニット内部には、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（後述のCPUクーラー）から送られてくるガス（またはガスの混合物）を圧縮します。次に、非常に高温高圧の蒸気が凝縮器（放熱装置）に送られ、そこで高温ガスから液体に凝縮します。通常、凝縮器の出口では液体は過冷却状態になっています。その後、液体は膨張装置（システム内の制限部）に送られ、圧力が低下して液体が気化します（目的の温度で沸騰できる圧力に達するようにする）。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様々です。液体は蒸発（相変化）し、プロセッサから熱を吸収します。この変化に対応するために、周囲から余分なエネルギーを引き込みます（潜熱を参照）。蒸発によって、約-15 ～ -150 °C (5 ～ -238 °F)の温度に達することがあります。液体は蒸発器に流れ込み、CPU を冷却し、低圧で蒸気になります。蒸発器の終端で、このガスは圧縮機に流れ込み、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、冷凍システム (冷凍を参照)、および使用されるガス混合物に応じて、 -15 ～ -150 °C (5 ～ -238 °F)の温度まで冷却できます。このタイプのシステムには、多くの問題 (コスト、重量、サイズ、振動、メンテナンス、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、周囲温度以下のすべての表面の適切な断熱 (パイプが結露し、繊細な電子機器に水滴が落ちる) に注意する必要があります。
このタイプの冷却方式は、一般的なデスクトップ型冷却装置に比べて価格が比較的高いため、部品冷却方法としてはやや極端なものと見なされています。また、基本的に冷蔵庫のような構造のため、かなりの騒音が発生します。しかし、騒音レベルはコンプレッサーの選択と空冷システムによって大きく左右されるため、使用する部品によって騒音低減の柔軟性が確保できます。
コンピュータ、GPU、FPGA、ASICの熱密度の上昇に伴い、コンピュータ全体または特定のコンポーネントを熱伝導性はあるが電気伝導性のない液体に浸すという新たな傾向が広まっている。パーソナルコンピュータの冷却にはあまり使われていないが、[ 42 ]液体浸漬は変圧器などの大型配電コンポーネントの冷却には一般的な方法である。データセンターでも人気が高まっている。[ 43 ] [ 44 ]このように冷却されたパーソナルコンピュータはファンやポンプを必要としない場合があり、コンピュータハードウェアとそれが設置されている筐体との間の受動的な熱交換のみで冷却される可能性がある。 [ 44 ] [ 45 ]ただし、熱交換器（ヒーターコアまたはラジエーターなど）が必要になる場合もあり、配管も正しく配置する必要がある。[ 46 ]
使用する冷却液は、コンピュータの正常な動作を妨げないように、十分に低い電気伝導率を持つ必要があります。液体が多少電気伝導性を持つと、部品や配線間で短絡が発生し、永久的に損傷する可能性があります。 [ 47 ]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です。
この目的のために使用できる液体は多種多様で、変圧器油、 3M Fluorinertや3M Novecなどの合成単相および二相誘電体冷却剤などが挙げられる。食用油、モーター油、シリコーン油などの非用途油も、パーソナルコンピュータの冷却に成功裏に使用されている。
浸漬冷却に使用される一部の液体、特に鉱物油、食用油、有機エステルなどの炭化水素系材料は、ゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、熱伝導グリースなど、コンピュータで一般的に使用される材料を劣化させる可能性があります。したがって、使用前にこれらの液体の材料適合性を確認することが重要です。特に鉱物油は、PVCおよびゴムベースの電線絶縁に悪影響を与えることがわかっています。[ 48 ]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えるために使用される熱伝導ペーストは、一部の液体に溶解することが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、冷却への影響はごくわずかです。[ 49 ]
特に2相冷却液の場合、蒸発が問題となる可能性があり、[ 50 ]液体を定期的に補充するか、コンピュータの筐体内に密閉する必要があるかもしれません。液浸冷却では、空冷の1.35に対して1.05という極めて低いPUE値を実現でき、 19インチラック あたり最大100kWのコンピューティングパワー（放熱、TDP）に対応できますが、空冷では通常最大23kWまでしか対応できません。[ 51 ]
高性能で多機能なコンピュータが不要な場合は、性能の低いコンピュータや機能の少ないコンピュータを使用できる。2011年現在VIA EPIAマザーボードと CPU は通常約 25ワットの熱を放散するのに対し、より高性能な Pentium 4 マザーボードと CPU は通常約 140 ワットの熱を放散します。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の直流電流で動作させることができます。21 世紀初頭に、陰極線管(CRT) ディスプレイがより効率的な薄型液晶ディスプレイ(LCD) ディスプレイに置き換えられたことで、消費電力は大幅に削減されました。
ソフトクーリングとは、ソフトウェアを利用してCPUの省電力技術を活用し、エネルギー消費を最小限に抑える手法です。これは、使用されていないCPUサブパーツをシャットダウンまたはスタンバイ状態にするhalt命令を使用したり、CPUのクロック周波数を下げたりすることで実現されます。結果として全体の処理速度は低下しますが、CPUをオーバークロックして処理能力の向上ではなくユーザーエクスペリエンスの向上を目指す場合、騒音の大きい冷却装置の必要性を回避できるため、非常に有効です。この用語が示唆するのとは異なり、ソフトクーリングは冷却ではなく、発熱を抑えるための手法です。
アンダーボルティングとは、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手法です。アンダーボルティングされたコンポーネントは消費電力が少なくなり、発熱量も少なくなります。この動作の可否は、メーカー、製品ライン、さらには同じ製品の製造ロット（システム内の他のコンポーネントも同様）によって異なりますが、プロセッサは多くの場合、必要以上に高い電圧を使用するように仕様が定められています。この許容範囲により、低品質のマザーボードや低電圧の電源など、最適とは言え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まります。一定の限界を下回るとプロセッサは正しく動作しなくなりますが、アンダーボルティングを過度に行っても（オーバーボルティングとは異なり）ハードウェアに恒久的な損傷を与えることは通常ありません。
電圧を下げることで発熱量が減り、冷却に必要なエネルギーが少なくなるため、騒音の原因となるファンを省略でき、静音性を高めることができます。また、バッテリーの充電寿命を最大限に延ばしたい場合にも用いられます。
冷却性能はいくつかの方法で向上させることができますが、それには追加の費用や労力が必要になる場合があります。これらの方法は、特に、コンピューターの部品（CPUやGPUなど）をメーカー指定よりも高い電圧や周波数で動作させる（オーバークロック）ユーザーによってよく用いられます。オーバークロックは発熱量を増加させるためです。
より高性能な非純正冷却システムを取り付けることも、改造とみなされる場合がある。オーバークロッカーの多くは、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するが、中には液体冷却、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、より特殊なコンピューター冷却方法に頼る人もいる。
システム温度を下げる上でプラスの効果をもたらす関連手法もいくつかあります。
熱界面材料（TIM）と呼ばれることが多い。[ 52 ]
接触面が完全に平坦であれば最適な冷却効果が得られますが、特に量産品においては、完全な平坦性と微細な空気の隙間の排除は実際には不可能です。空気よりははるかに熱伝導率が高く、金属よりははるかに低い熱伝導性コンパウンドを非常に薄く塗布することで、空気の隙間を埋め、熱接触と冷却効果を向上させることができます。隙間を埋めるのに十分な量のコンパウンドだけを使用すれば、最適な温度低下効果が得られます。
化合物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、ある化合物が他の化合物よりも優れていると考えています。主な考慮事項は、表面を均一にするために必要な最小限の熱伝導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通常、金属の 1/3 ～ 1/400 ですが、空気よりははるかに優れています。ヒートシンクコンパウンドの伝導率は約 0.5 ～ 80 W/mK の範囲です[ 53 ] (記事を参照)。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ています。これらは適切に塗布された熱伝導コンパウンドよりも効果は劣りますが、塗布は簡単で、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に置き換えたりすることはできません。
ここで取り上げたいくつかの技術とは異なり、大量の熱を放散させる場合、熱伝導性コンパウンドや断熱材の使用はほぼ普遍的に行われている。
量産型のCPUヒートスプレッダとヒートシンクベースは、完全に平坦または滑らかではありません。これらの表面を可能な限り最高の接触状態に配置しても、熱伝導を低下させる空気の隙間が生じます。これは熱伝導性コンパウンドを使用することで容易に軽減できますが、最良の結果を得るには、表面を可能な限り平坦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 ℃（4 °F）下げることができます。[ 54 ]
古いPCの多くは、ストレージドライブ（IDEまたはSCSI ）を接続するためにフラットリボンケーブルを使用しています。これらの大きなフラットケーブルは、空気抵抗と乱流を引き起こし、エアフローを著しく阻害します。オーバークロッカーや改造者は、これらのケーブルを、導線を密に束ねて表面積を減らした丸型ケーブルに交換することがよくあります。理論的には、リボンケーブル内の平行な導体線はクロストーク（信号を伝送する導体が近くの導体に信号を誘導すること）を低減する役割を果たしますが、ケーブルを丸型にすることでパフォーマンスが低下するという経験的な証拠はありません。これは、ケーブルの長さが十分に短いため、クロストークの影響が無視できるほど小さいことが原因かもしれません。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。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ーケーブルは、シャーシや他のケーブルにケーブルタイで固定することで、さらに通気性を向上させることができます。
シリアルATAを使用するコンピュータでは、ケーブル幅がはるかに狭いため、この問題は軽減されます。最新のコンピュータでは、着脱式ケーブルを備えたモジュラー電源や、マザーボードの背面にケーブル管理エリアを設けたケースが一般的に使用されるようになり、ケース前面のケーブル配線がすっきりと行えるため、この問題はさらに改善されています。
冷却媒体（空気）の温度が低いほど、冷却効果は高くなります。冷却空気の温度は、以下のガイドラインに従って改善できます。
ファンを戦略的に配置することで、PC内部のエアフローが改善され、周囲温度に対するケース内部の温度上昇を抑えることができます。また、大型ファンを使用することで効率が向上し、発熱量と動作時の騒音も低減されます。
さまざまなファン配置構成の有効性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。しかし、AMD の (やや古い) システム冷却ガイドラインには、「前面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、これらのファンは冷たい空気を導入するのではなく、熱い空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。[ 55 ]サイドパネルのファンも同様に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阻害することによってです。ただし、これは未確認であり、おそらく構成によって異なります。
大まかに言うと、正圧とはケースへの吸気量がケースからの排気量より強い状態を指します。この構成では、ケース内部の圧力が周囲環境よりも高くなります。負圧とは排気量が吸気量より強い状態を指します。この結果、内部の気圧は周囲環境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ますが、正圧の方がより一般的です。負圧の場合、ケース内部のガスが周囲環境と圧力平衡に達しようとするため、ファンとは別に穴や通気口から空気が吸い込まれます。その結果、あらゆる場所から埃がコンピューター内部に入り込みます。正圧とフィルター付き吸気を組み合わせることで、この問題は解決されます。空気は周囲環境と圧力平衡に達するために、これらの穴や通気口からのみ排気される傾向があるためです。そのため、埃は吸気ファン以外からはケース内部に入り込むことができません。吸気ファンにはダストフィルターが必要です。
デスクトップコンピュータは通常、冷却のために1つ以上のファンを使用します。ほとんどすべてのデスクトップ電源ユニットには少なくとも1つのファンが内蔵されていますが、電源ユニットがケース内部の熱気を吸い込むことは決してあってはなりません。なぜなら、熱気を吸い込むと電源ユニットの動作温度が上昇し、電源ユニットのエネルギー効率、信頼性、そしてコンピュータ内部コンポーネントへの安定した電力供給能力が低下するからです。このため、最新のATXケース（超低価格ケースの一部を除く）はすべて、底面に電源ユニットマウントを備え、マウント位置の下に専用の吸気口（多くの場合、フィルター付き）を設けることで、電源ユニットがケース下部から冷たい空気を吸い込めるようになっています。
ほとんどのメーカーは、ケース前面下部から冷たく新鮮な空気を取り込み、背面上部から暖かい空気を排出することを推奨しています。ファンを取り付けて、排出される空気よりも効果的にケース内に空気を送り込むようにすると、内部の圧力が外部よりも高くなり、「正圧」気流と呼ばれます（反対の場合は「負圧」気流と呼ばれます）。注目すべきは、正圧の内部圧力は、吸気口にダストフィルターが装備されている場合にのみ、ケース内にほこりが蓄積するのを防ぐということです。[ 56 ]負圧のケースでは、吸気口にフィルターが装備されていても、ケース内のあらゆる開口部からほこりが吸い込まれるため、ほこりの蓄積速度が高くなります。
一般的なデスクトップPCケース内の空気の流れは、パッシブCPUヒートシンクには十分な強さではないことが多い。ほとんどのデスクトップ用ヒートシンクはアクティブ式で、1つまたは複数個のファンやブロワーが直接取り付けられている。
各サーバーは独立した内部冷却システムを備えることができます。1Uサイズの筐体では、サーバーの冷却ファンは通常、筐体の中央、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配置されています。より大型（高さのある）筐体には排気ファンも搭載されており、約4Uサイズ以上ではアクティブヒートシンクが採用されている場合もあります。電源ユニットには、一般的に背面に排気ファンが備えられています。
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筐体です。空気は通常、ラックの前面から吸い込まれ、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、例えば、クローズドカップリング冷却モジュールを取り付けたり、キャビネットの構成要素（ iDataPlexサーバーラックの冷却ドアなど）に統合したりすることができます。
狭いスペースに多数のシステムを収容するもう 1 つの方法は、ブレードシャーシを水平ではなく垂直に配置して対流を促進することです。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) が発生し、ボードを冷却します。一部のメーカーはこの効果を利用しています。[ 57 ] [ 58 ]
データセンターには通常、多数のコンピュータやその他の電力消費デバイスが含まれている ため、機器の過熱のリスクがあります。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、床下の領域をCRAC (コンピュータ ルーム エアコン) または CRAH (コンピュータ ルーム エア ハンドラー) [ 59 ]からの冷却空気と電源ケーブルのための大きなプレナムとして使用できるように、二重床が使用されます。偽天井で作られたプレナムが存在することもあります。[ 59 ]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データセンターで使用されます。[ 60 ]あるいは、従来の床に似たスラブ床を使用することもできます。また、冷却にはオーバーヘッド ダクトを使用できます。[ 61 ] [ 62 ]
直接接触液冷は、空冷オプションよりも効率的であることが明らかになり、その結果、設置面積が小さくなり、設備投資要件と運用コストが空冷よりも低くなります。最も高温のコンポーネントから熱を移動させるために、空気の代わりに温かい液体を使用します。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。[ 63 ] [ 64 ]シングルおよびデュアル/2相浸漬/開放型浴槽冷却、シングルおよびデュアル相直接チップ冷却[ 65 ]、ならびに個々のサーバーブレードに限定された浸漬冷却[ 66 ] [ 67 ]も、データセンターでの使用が提案されています。[ 68 ] [ 69 ]列内冷却、[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]ラック冷却、[ 73 ] [ 74 ]リアドア熱交換器、[ 75 ]ラックの上に熱交換器を配置するラックトップ冷却、[ 76 ] [ 77 ]通路上のオーバーヘッド冷却[ 78 ] [ 79 ]またはデータセンターのファンウォール/サーマルウォール[ 80 ] [ 81 ]も使用できます。サーバーのチップを冷却するためのコールドプレートを使用した直接液体冷却 (DLC) は、これらのシステムの放熱能力が高いため使用できます。[ 65 ]これらのシステムは、それぞれゴムまたは銅のチューブを使用して、サーバー上のコンポーネントの一部またはすべてを冷却できます。[ 82 ] [ 74 ] [ 83 ]リアドア熱交換器は、従来、データセンターで熱密度が高いものを冷却するために使用されていましたが、広く採用されることはありませんでした。[ 84 ]冷媒[ 85 ]または冷水 [ 86 ] で冷却することができます。冷水で冷却されるものは、ファンを備えたアクティブ[ 87 ] [ 88 ]またはファンのないパッシブ[ 89 ]のいずれかです。液対空熱交換器（ラジエーター）は、チップに直接液体冷却するサーバーを冷却するために使用でき、設備配管の設置を回避できます。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。[ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]
ノートパソコンは、機械的な空気の流れの設計、電力放散、冷却において難しい課題を抱えています。ノートパソコン特有の制約としては、デバイス全体をできるだけ軽量にする必要があること、標準的なキーボードレイアウトに合わせてフォームファクタを設計する必要があること、ユーザーとの距離が非常に近いため騒音を最小限に抑える必要があること、そして膝の上で使用できるよう筐体の外側の温度を低く保つ必要があることなどが挙げられます。冷却には一般的に強制空冷が用いられますが、ヒートパイプや金属製のシャーシまたは筐体をパッシブヒートシンクとして使用する方法も一般的です。発熱を抑えるための解決策としては、消費電力の低いARMプロセッサやIntel Atomプロセッサの使用などが挙げられます。
スマートフォンやタブレットなどのモバイル機器は、通常、パッシブ冷却方式を採用しています。これは、モバイルCPUやGPUチップが、機器のバッテリー容量の制約から最大限の電力効率を実現するように設計されているためです。高性能な機器の中には、スマートフォンやタブレットの外装ケースへの放熱を促進するヒートスプレッダを備えているものもあります。
