Refroidissement par eau vs. refroidissement par air : lequel est le meilleur pour votre PC ?

En parlant de refroidisseurs, les deux principales options pour maintenir les températures du CPU sous contrôle sont le refroidissement à air et le refroidissement liquide. Si vous construisez un PC pour la première fois, choisir entre un refroidisseur à air et un refroidisseur liquide peut influencer la température de fonctionnement du CPU, le niveau de bruit généré et les perspectives d’overclocking.

Dans ce guide de comparaison entre le refroidissement à liquide et le refroidissement à air, nous allons revenir aux bases et comprendre comment ces systèmes fonctionnent. Nous examinerons plusieurs caractéristiques du refroidissement à air et à eau, telles que la facilité d’installation, les performances, le bruit, le coût, et plus encore. Nous espérons que ce guide vous orientera dans la bonne direction lors du choix du refroidisseur de CPU adapté à votre PC.

REMARQUE : Les GPU ou cartes graphiques nécessitent également un refroidissement adéquat. Mais la plupart d’entre eux sont déjà équipés d’un dissipateur thermique et de ventilateurs. Les CPU sont différents à cet égard. Certains CPU bas de gamme ou d’entrée de gamme peuvent être fournis avec un dissipateur thermique/refroidisseur inclus dans l’emballage de vente.

Cependant, la plupart des CPU de milieu et haut de gamme ne sont généralement pas livrés avec un refroidisseur et vous devrez en choisir un lors de l’achat des pièces. C’est pourquoi nous limiterons cette discussion sur le refroidissement à eau et à air strictement aux refroidisseurs de CPU.

Un refroidisseur de CPU n’est pas seulement un accessoire, mais un composant critique de tout système informatique. Mais pourquoi les CPU ont-ils besoin de refroidisseurs en premier lieu ? Les CPU modernes contiennent des milliards de transistors regroupés dans un espace minuscule (un récent CPU AMD Zen 2 à 8 cœurs a plus de 3 milliards 800 millions de transistors dans une zone de moins de 1 cm²). Le processus d’exécution des instructions implique des signaux électriques passant à travers ces transistors, et les CPU peuvent exécuter des millions, parfois des milliards, d’instructions par seconde.

À mesure que les signaux électriques se déplacent rapidement, ils génèrent de la friction, ce qui produit de la chaleur. Plus le CPU traite de tâches, plus il génère de chaleur. De plus, la concentration dense de transistors augmente également l’accumulation de chaleur. Plus l’espace est petit, plus il devient difficile de dissiper naturellement la chaleur.

Par conséquent, les CPU nécessitent une certaine solution de refroidissement pour maintenir des températures de fonctionnement sûres. Les ventilateurs, les dissipateurs thermiques et les refroidisseurs liquides fonctionnent pour évacuer la chaleur du CPU afin qu’il reste frais même sous des charges de travail lourdes.

Dissiper quelques centaines de watts de chaleur d’un petit die de CPU est très difficile. C’est pourquoi les CPU sont généralement équipés d’un “Integrated Heat Spreader” (IHS). C’est en fait un couvercle en métal (cuivre ou aluminium) qui recouvre le die du CPU et aide à une dissipation efficace de la chaleur. L’IHS absorbe la chaleur du die et la répartit sur une large surface.

Le refroidisseur de CPU, qu’il s’agisse d’un simple refroidisseur à air avec dissipateur et ventilateur ou d’un refroidisseur liquide avec une plaque de base, un bloc de liquide, une pompe et un radiateur, se situe au-dessus de l’IHS et aide encore à dissiper la chaleur vers l’environnement ambiant.

Le refroidissement à air est l’une des méthodes les plus simples et les plus populaires pour garder un CPU au frais. Un refroidisseur à air typique se compose de deux composants clés qui travaillent ensemble pour gérer les températures du CPU.

Le composant le plus important est le dissipateur thermique. Il est généralement fabriqué en cuivre ou en aluminium. Une caractéristique importante du dissipateur thermique est ses caloducs et ses nombreuses ailettes fines.

Les caloducs transportent la chaleur de la surface du CPU vers les ailettes. En parlant de cela, ces ailettes augmentent la surface globale du dissipateur thermique et lui permettent d’absorber et de dissiper plus de chaleur. La base du dissipateur thermique entre en contact direct avec l’IHS du CPU.

Un autre composant crucial est le ventilateur ou parfois plusieurs ventilateurs. Ces ventilateurs sont fixés au dissipateur thermique et forcent l’air à travers les ailettes. À mesure que l’air circule à travers le dissipateur thermique, il emporte la chaleur absorbée par les ailettes et réduit ainsi la température du CPU. Les refroidisseurs à air plus grands utilisent souvent deux ventilateurs en configuration push-pull pour améliorer le flux d’air et l’efficacité du refroidissement.

Bien que techniquement pas une partie du dissipateur thermique, la pâte thermique joue un rôle important dans le refroidissement à air. Nous devons appliquer de la pâte thermique entre l’IHS du CPU et la base du dissipateur thermique pour améliorer la conductivité thermique. La pâte thermique comble les espaces microscopiques entre ces deux surfaces qui pourraient potentiellement piéger l’air. Nous savons que l’air est un mauvais conducteur de chaleur. La pâte thermique aide à optimiser le contact entre le CPU et maximise l’efficacité du processus de refroidissement.

Le refroidissement d’un CPU à air fonctionne sur le principe du transfert de chaleur et du flux d’air. Lorsque le CPU traite des données, il génère de la chaleur qui s’accumule à la surface de l’IHS du CPU. Le dissipateur thermique, qui est placé directement sur l’IHS, absorbe cette chaleur. Grâce à sa grande surface, le dissipateur thermique peut rapidement tirer une quantité significative de chaleur du CPU.

Les ventilateurs attachés au dissipateur thermique entrent ensuite en jeu. Ces ventilateurs créent un flux d’air en aspirant de l’air frais à l’intérieur du boîtier et en le poussant à travers les ailettes du dissipateur thermique. À mesure que l’air frais passe à travers les ailettes, il emporte la chaleur du dissipateur thermique et la transporte à l’extérieur. L’air chaud sort ensuite du système, soit par un ventilateur d’échappement du boîtier, soit par des orifices de ventilation.

Le refroidissement à air dépend du maintien d’un flux d’air constant à l’intérieur du boîtier de l’ordinateur. Une bonne ventilation du boîtier peut aider à faire entrer de l’air frais dans le dissipateur thermique et à faire sortir l’air chaud du boîtier. Pour optimiser le flux d’air, une gestion appropriée des câbles et un placement stratégique des ventilateurs dans le boîtier (une combinaison de ventilateurs d’admission et d’échappement) est très important.

Le refroidissement liquide ou le refroidissement à eau d’un CPU est une méthode très efficace pour gérer la chaleur, simplement parce que l’eau a une conductivité thermique plus élevée que l’air, ce qui lui permet d’absorber plus de chaleur. Contrairement au refroidissement à air, qui s’appuie sur des ventilateurs et des dissipateurs, le refroidissement liquide utilise un liquide pour absorber et transférer la chaleur loin du CPU. Si le liquide est aussi simple que de l’eau distillée, alors l’unité est simplement connue sous le nom de refroidisseur à eau. En alternative, nous pouvons également utiliser des liquides de refroidissement spéciaux pour un meilleur refroidissement.

Le refroidissement à eau fournit généralement une capacité de refroidissement supérieure. De telles solutions de refroidissement sont idéales si vous souhaitez overclocker votre CPU ou l’utiliser dans des charges de travail intensives pendant de longues périodes. De plus, les systèmes de refroidissement à eau ont tendance à être plus silencieux car ils s’appuient sur moins de ventilateurs, mais plus lents. Pour ceux qui privilégient à la fois performance et fonctionnement silencieux, le refroidissement à eau est une excellente solution.

Il existe deux types de systèmes de refroidissement à eau : les refroidisseurs All-in-One (AIO) et les boucles de refroidissement personnalisées. Les refroidisseurs AIO, comme leur nom l’indique, sont des systèmes compacts qui intègrent la pompe, le radiateur et le bloc de refroidissement en une seule unité.

D’autre part, les boucles de refroidissement personnalisées comprennent un bloc de refroidissement pour le CPU, un radiateur, une pompe, un réservoir et des tubes. En dehors du refroidissement du CPU, vous pouvez également ajouter des blocs de refroidissement pour d’autres composants, tels que les GPU et les VRM. Bien que les boucles de refroidissement personnalisées offrent une grande flexibilité et permettent aux utilisateurs de concevoir une unité de refroidissement répondant à leurs besoins spécifiques, elles nécessitent plus d’expertise, de temps et d’entretien. Par conséquent, nous allons nous concentrer sur le système AIO pour le reste de la discussion.

Un système AIO de refroidissement à eau typique se compose d’un bloc de refroidissement, dont la plaque de base se fixe directement à l’IHS du CPU et absorbe la chaleur du processeur. Il existe une série de microcanaux à l’intérieur du bloc de refroidissement où le liquide de refroidissement circule pour maximiser l’efficacité du transfert de chaleur.

La plupart des refroidisseurs AIO sur le marché intègrent la pompe (qui aide à circuler le liquide de refroidissement) avec le bloc de refroidissement pour gagner de l’espace et simplifier l’installation. La pompe déplace le liquide de refroidissement du bloc de refroidissement vers le radiateur et vice versa. Le radiateur agit comme le principal composant de dissipation de chaleur dans un système de refroidissement à eau en utilisant ses ailettes et ventilateurs.

Le refroidissement à eau d’un CPU à l’aide d’un système AIO fonctionne dans un processus en boucle fermée. Le cycle commence lorsque le CPU génère de la chaleur pendant son fonctionnement. Cette chaleur transfère à la plaque de base du bloc de refroidissement et le liquide de refroidissement à l’intérieur du bloc absorbe cette chaleur. Le liquide de refroidissement chaud circule ensuite du bloc de refroidissement vers le radiateur via la pompe.

Lorsque le liquide de refroidissement atteint le radiateur, il passe à travers une série de tubes fins entourés d’ailettes métalliques. Les ventilateurs montés sur le radiateur poussent l’air sur ces ailettes et refroidissent le liquide à l’intérieur. Une fois refroidi, le liquide circule de nouveau vers le bloc de refroidissement pour absorber plus de chaleur et répète le cycle.

Les refroidisseurs à air se composent d’un dissipateur thermique, de ventilateurs et de pâte thermique. Le dissipateur thermique repose directement sur le CPU, avec des ventilateurs montés pour pousser l’air à travers ses ailettes. Ce design simple et direct maintient la taille globale de la plupart des refroidisseurs à air relativement compacte. Cependant, de grands refroidisseurs à air comme le Noctua NH-D15 peuvent occuper un espace considérable. Ils peuvent potentiellement bloquer les emplacements de RAM ou interférer avec d’autres composants.

En revanche, les systèmes de refroidissement à eau comprennent plus de composants. Un refroidisseur à eau AIO typique contient un bloc de refroidissement, une pompe, un radiateur, des tubes et des ventilateurs. Les boucles de refroidissement personnalisées ajoutent plus de complexité avec des réservoirs, des radiateurs supplémentaires et divers raccords.

Même avec tous ces composants, la plupart des refroidisseurs AIO ne prennent pas beaucoup de place autour du socket CPU, car le bloc de refroidissement et la pompe sont intégrés en une seule unité. Deux tubes partent du bloc de refroidissement et vont au radiateur, qui se trouve généralement en haut du boîtier. Les refroidisseurs AIO comme le Corsair H100i Elite Capellix offrent même des profils plus fins pour gagner de l’espace autour du socket CPU.

Le refroidissement à air est généralement plus facile à installer par rapport au refroidissement à eau. La plupart des refroidisseurs à air impliquent de sécuriser le dissipateur thermique au CPU avec un support de montage (après avoir appliqué de la pâte thermique). Les utilisateurs peuvent ensuite simplement attacher les ventilateurs et les connecter à la carte mère aux en-têtes appropriés (CPU_FAN ou CPU_OPT). Le processus est si simple que même les débutants peuvent installer des refroidisseurs à air sans complications.

Le refroidissement à eau, en particulier les systèmes AIO, nécessite plus d’étapes lors de l’installation. Cependant, ces étapes sont bien plus simples que l’installation d’une boucle personnalisée. Les utilisateurs doivent sécuriser le bloc de refroidissement, monter le radiateur, positionner les ventilateurs et gérer les tubes.

Bien que la plupart des fabricants conçoivent leurs refroidisseurs AIO pour un montage plus facile, le processus nécessite plus de temps et d’attention que le refroidissement à air. Les boucles personnalisées sont beaucoup plus difficiles, surtout pour les débutants. Pour ceux qui n’ont pas d’expérience, le refroidissement à air est la manière de commencer.

Si vous construisez un PC qui doit non seulement bien fonctionner mais aussi être visuellement attrayant, l’esthétique de l’unité de refroidissement joue également un rôle crucial. Le refroidissement à l’eau a souvent une apparence plus élégante et moderne. Les refroidisseurs AIO ont souvent des designs épurés avec des lumières RGB sur la pompe et les ventilateurs. Certains modèles ont même des lumières RGB sur les tubes. Des modèles comme le Lian Li Galahad AIO 360 sont équipés de lumières RGB adressables qui peuvent améliorer l’apparence globale.

Les refroidisseurs à air ont généralement une apparence plus traditionnelle. Certains modèles, bien que plus encombrants, offrent également un attrait esthétique. Des modèles haut de gamme (comme le Be quiet! Dark Rock Pro 4, par exemple) ont des designs élégants avec des finitions noires. Certains refroidisseurs à air incluent des lumières RGB sur les ventilateurs, pour ceux qui souhaitent intégrer du RGB dans leur système de refroidissement à air. Si vous visez un look minimaliste ou rétro, vous pourriez préférer les refroidisseurs à air. Pour ceux qui accordent de l’importance à l’esthétique, le refroidissement à eau est le meilleur choix.

Pour en venir à l’aspect crucial de la performance de refroidissement, le refroidissement à l’eau fournit souvent de meilleurs résultats en raison de sa conductivité thermique plus élevée. Les refroidisseurs AIO haut de gamme, comme l’Arctic Liquid Freezer II 280, se distinguent par leur capacité à gérer des charges de chaleur importantes. Ils maintiennent les températures du CPU basses même lors de tâches intensives.

Les refroidisseurs à air, bien qu’un peu moins efficaces, offrent tout de même d’excellentes performances pour la plupart des utilisateurs. Les modèles haut de gamme (comme le Noctua NH-D15) peuvent refroidir efficacement des CPU puissants, même sous charge. Cependant, les refroidisseurs à air peuvent rencontrer des difficultés dans des boîtiers à faible circulation d’air. Ainsi, en plus d’avoir un refroidisseur à air grand et de qualité, il faut aussi veiller à l’alimentation en air à l’intérieur et à l’extérieur du boîtier.

Pour les utilisateurs exigeant une performance de refroidissement maximale (dans des tâches intensives telles que le jeu à des paramètres élevés ou ultra, le rendu vidéo, la modélisation 3D, le streaming, etc.), le refroidissement à l’eau offre généralement meilleurs résultats, surtout dans les constructions haut de gamme.

Les systèmes de refroidissement à eau, en particulier les modèles AIO, ont tendance à fonctionner de manière plus silencieuse. Les ventilateurs du radiateur peuvent fonctionner à des vitesses plus basses grâce à l’efficacité du refroidissement liquide. De plus, la pompe, bien que perceptible, produit généralement un bruit minimal. Cette combinaison rend le système plus silencieux, même sous charge.

Les refroidisseurs à air, selon la vitesse et la taille des ventilateurs, peuvent produire plus de bruit. De grands refroidisseurs avec plusieurs ventilateurs, comme le DeepCool Assassin III, peuvent générer un son perceptible lorsqu’ils fonctionnent à des vitesses élevées. Cependant, de nombreux fabricants ont conçu de nombreux refroidisseurs à air en tenant compte d’un fonctionnement silencieux, surtout les modèles avec de grands ventilateurs à basse rotation. Toutefois, si vous souhaitez un système le plus silencieux possible, vous constaterez que le refroidissement à eau est souvent une meilleure option.

L’overclocking est un processus qui consiste à augmenter la fréquence d’horloge du CPU/processeur au-delà de ses limites d’origine. En overclockant un CPU, vous pouvez le faire fonctionner plus rapidement que sa vitesse par défaut, ce qui peut améliorer la performance (surtout pour les tâches intensives en CPU). Cependant, l’overclocking augmente la consommation d’énergie et la chaleur produite par le CPU.

Les systèmes de refroidissement à eau, grâce à leur capacité thermique supérieure, peuvent gérer cette chaleur supplémentaire plus efficacement et prévenir la réduction de performances due à la température ou les plantages du système. Les refroidisseurs AIO fournissent un refroidissement suffisant pour un overclocking important. En fait, la plupart des passionnés de technologie recommandent d’avoir une unité de refroidissement à eau décente (qu’elle soit AIO ou une boucle personnalisée, si possible) avant même d’envisager d’overclocker.

La plupart des refroidisseurs à air peuvent limiter le potentiel d’overclocking. Certains modèles haut de gamme peuvent gérer des overclocks modérés, mais un overclocking extrême dépasse leurs limites. La chaleur accrue due à l’overclocking peut provoquer des températures plus élevées. Si le refroidisseur à air n’est pas capable de dissiper correctement cette chaleur, cela peut entraîner des réductions de performances ou une instabilité.

Pour les utilisateurs souhaitant maximiser les performances de leur CPU grâce à l’overclocking, le refroidissement à eau est le choix ultime.

Les refroidisseurs à air nécessitent peu ou pas d’entretien pendant toute leur durée de vie. Nous devons nettoyer occasionnellement le dissipateur thermique et les ventilateurs. Tous les quelques années, nous devons nettoyer la pâte thermique et appliquer une nouvelle pâte thermique pour améliorer la conductivité thermique.

Bien que les refroidisseurs AIO fermés et scellés nécessitent moins d’entretien que les boucles personnalisées, vous devez tout de même vérifier les fuites, surveiller les niveaux de liquide de refroidissement (compléter si nécessaire), vérifier les obstructions et nettoyer régulièrement le radiateur et les ventilateurs. Les boucles personnalisées nécessitent encore plus d’entretien, y compris le remplacement du liquide de refroidissement et un nettoyage approfondi.

Les refroidisseurs à air sont généralement une option plus économique. Les modèles d’entrée de gamme comme le Cooler Master Hyper 212 Evo coûtent environ 40 $, tandis que les modèles haut de gamme comme le Noctua NH-D15 se situent entre 90 et 100 $. Ces refroidisseurs offrent d’excellentes performances sans un prix élevé.

Le refroidissement à eau AIO tend à être plus coûteux. Les refroidisseurs AIO de milieu de gamme comme le Corsair H100i Elite Capellix commencent autour de 150 $. Les modèles haut de gamme, tels que le EK-AIO 360 D-RGB, peuvent coûter plus de 200 $. Les boucles personnalisées, selon les composants utilisés, dépassent souvent les 300 $.

Pour les utilisateurs avec un budget limité, le refroidissement à air est une solution plus abordable. Cependant, si vous êtes prêt à dépenser un peu plus pour de meilleures performances et une esthétique légèrement améliorée, le refroidissement à eau peut valoir le coût supplémentaire.

Si vous voulez une solution de refroidissement simple et efficace qui soit fiable, performante et économique, le refroidissement à air est la voie à suivre. Installer des refroidisseurs à air est très simple. Le seul point de défaillance mécanique est le(s) ventilateur(s). Même si le ventilateur tombe en panne (ce qui arrive très rarement), vous pouvez facilement le remplacer.

Une autre raison de choisir le refroidissement à air est les considérations budgétaires. Les refroidisseurs à air haute performance, tels que le Noctua NH-D15, peuvent fournir un refroidissement efficace à un prix raisonnable. Les refroidisseurs à air offrent généralement le refroidissement nécessaire pour les CPU non overclockés (même pour les CPU haut de gamme). Les systèmes compacts, comme les constructions mini-ITX, manquent souvent d’espace pour de grands radiateurs. Les refroidisseurs à air, en particulier les modèles de faible hauteur, s’adaptent bien dans des boîtiers plus petits.

Les utilisateurs avec des CPU haut de gamme ou overclockés choisissent souvent le refroidissement à eau. Si vous souhaitez maximiser les performances du système, le refroidissement à eau a un bon avantage sur les refroidisseurs à air pour maintenir la stabilité à des vitesses d’horloge plus élevées.

Si vous privilégiez l’apparence visuelle avec une construction frappante, le refroidissement à eau AIO est un meilleur choix que les refroidisseurs à air encombrants. Une autre raison de choisir le refroidissement à eau est le niveau de bruit. Les refroidisseurs à eau AIO fonctionnent généralement plus silencieusement que les refroidisseurs à air. Notez que les refroidisseurs AIO coûtent plus cher que les refroidisseurs à air.