Сколько электроэнергии потребляет компьютер и блок питания?
Приобретая новый компьютер, многие пользователи задумываются об энергопотреблении. Особенно, если речь идет об оснащении офисов множеством единиц вычислительной техники. Вычислить количество потребляемых компьютером ватт довольно просто. Все, что требуется сделать — сложить мощность комплектующих компонентов.
Многие пользователи ошибочно считают, что количество потребляемых компьютером ватт можно быстро определить по надписи на блоке питания (БП). Мощность современных БП варьируется от 300 Вт (обычные офисные ПК) до 1600 Вт и более (мощные игровые компьютеры). Но эта цифра говорит лишь о том, сколько максимум ватт может выдать блок питания, а не о том, сколько он их потребляет.
Точные расчеты тепловой нагрузки
Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов
Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.
Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:
Расчет по стенам и окнам
Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий
Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.
В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:
- Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м² ;
- Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
- Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
- Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
- Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).
Фактически тепловые потери через стены составят:
(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С
Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:
Расчет по вентиляции
Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:
(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час
Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:
Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:
(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт
Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.
К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.
Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.
Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Офисный компьютер
Первый компьютер: Flextron Optima Pro 2B , весьма недорогой, но при этом неплохой системный блок для офисной работы.
Конфигурация:
Процессор Intel Pentium Dual-Core E2220 (2,4 ГГц)
Кулер для процессора GlacialTech Igloo 5063 Silent (E) PP
Вентилятор GlacialTech SilentBlade II GT9225-HDLA1
Материнская плата Gigabyte GA-73PVM-S2 (чипсет nForce 7100)
Модуль оперативной памяти 1 ГБ Samsung (PC6400, 800МГц, CL6)
Жёсткий диск 160 ГБ Hitachi Deskstar 7K1000.B HDT721016SLA380
Привод DVD±RW Optiarc AD-7201S
Картовод Sony MRW620
Корпус IN-WIN EMR-018 (350 Вт)
На компьютер устанавливалась операционная система Microsoft Windows Vista Home Premium SP1 (32-битная) и все необходимые драйвера.
Начнём, собственно, с включения компьютера: загрузка Windows. Энергопотребление измерялось от включения компьютера и до окончания загрузки «рабочего стола».
Включение и загрузка
Как вы видите, аппетиты у такой конфигурации крайне скромные: ни по одной из линий ток не достиг и трёх ампер. Занятно ведёт себя процессор: первые примерно 20 секунд (горизонтальная ось графика — в десятых долях секунды) его энергопотребление стабильно велико, а дальше внезапно снижается. Это загрузился драйвер ACPI, а с ним включились встроенные в процессор системы энергосбережения. В дальнейшем потребляемая процессором мощность увеличивается свыше 12—15 Вт только при какой-либо нагрузке на него.
3DMark’06
3DMark’06 явно «упирается» в видеокарту и не может полностью загрузить процессор — последний значительную часть времени пребывает в состоянии пониженного энергопотребления. В остальном немного вырастает потребление по +3,3 В и совсем чуть-чуть — по +5 В.
FurMark
Тяжелейший 3D-тест FurMark интегрированной в чипсет видеокарте даётся с лёгкостью — правда, только с точки зрения энергопотребления. Интересно, что потребление всех компонентов очень стабильно, хотя процессор нагружен явно не на максимум — в начале графика, что соответствует запуску теста, он показывает более высокое потребление, чем в середине.
Prime’95
Под Prime’95 («In-place large FFTs», самый тяжёлый тест в нём) процессор в некоторые моменты достигает рекордного энергопотребления — целых 3 ампера! Да, если в наших словах вам сейчас почудилась ирония — это неслучайно.
FurMark + Prime’95
Одновременный запуск FurMark и Prime’95 ничего не меняет: процессор загружен «до упора», а интегрированная видеокарта практически ничего и не потребляет.
Что ж, итоговый результат:
Очевидно, что для такого компьютера хватит любого блока питания — даже 120-ваттные блоки из mini-ITX корпусов обеспечивают двукратный запас мощности. Тип нагрузки на энергопотреблении сказывается слабо, так как в любом случае самым «прожорливым» компонентом оказывается процессор. Если бы мы поменяли 65-нм Pentium Dual Core E2220 на более новый 45-нм E5200, энергопотребление наверняка упало бы ещё ватт на десять.
Энергопотребление в «спячке» в режиме Suspend-to-RAM составляет всего 0,5 А (для сравнения, обычно источники +5Vsb на блоках питания обеспечивают до 2,5—3 А).
реклама
Краткий обзор (подробнее здесь в разделе «Хроники спецификаций») начнем с версии 1.1 , которая датирована августом 2000г (версий 1.0 , 1.2 нет на официальном сайте, хотя их можно найти на сторонних серверах).
Разъемы БП стандарта ATX12V версии 1.1
Версия 1.3 датирована апрелем 2003г. Относительно v1.1 изменены требования по токам, убрано упоминание стандарта ATX (и напряжения -5В), уточнены требования к обработке сигнала PS_ON#, добавлено упоминание SATA кабеля питания, незначительно увеличены требования к КПД и т.д.
Разъемы БП стандарта ATX12V версии 1.3
ATX12V PSDG версии 2.0 датирован февралем 2003г. Относительно v1.3 произошли значительные изменения по токам (в сторону увеличения потребления по +12В и соответственно уменьшения по +3.3 и +5В), стандартизованы 350Вт и 400Вт блоки (для 300Вт и более рекомендованы 16 AWG провода), кабель питания ATX изменен с 20-pin на 24-pin (добавлены +3.3, +5, +12В, COM (он же «ground», «земля») контакты для питания PCI Express устройств), обязателен SATA кабель питания. В БП высшей ценовой категории также могут быть 6-pin разъемы питания (для видеокарт с энергопотреблением больше 75Вт) и 8-pin +12В разъем вместо 4-pin (для будущих процессоров). 24-pin ATX разъем совместим с 20-pin ATX как электрически, так и
Следущие ревизии продолжают линию, начатую ATX12V PSDG 2.0. В версиях с 2.01 (июнь 2004) по 2.2 (март 2005) произошли следующие изменения: добавлено описание 450Вт блока; ослаблены требования к максимальным токам по линиям +3.3В, +5В (сильно), +12В2 — при этом графики КНХ не изменились; увеличены требования к КПД и токам по +5В standby (дежурного источника).
Разъемы БП стандарта ATX12V версии 2.x
24-pin и 20-pin разъемы питания ATX
SATA разъемы и переходник peripheral power->SATA без линии +3.3В
6-pin разъем питания видеокарт, 2 разъема у блоков с поддержкой SLI
Перекочевавший из серверов в топовые блоки 8-pin разъем +12В и переходник к нему на 4-pin
Калькулятор от Shop.kz
Калькулятор примечателен своим удобным лаконичным интерфейсом. По параметрам, которые используются для расчетов, калькулятор идентичен калькулятору от Сoolermaster с той лишь разницей, что в расчете дополнительно учитываются используемые вентиляторы охлаждения и система жидкостного охлаждения.
Для конфигурации ПК1 это добавило еще 10 Вт (по 5 Вт на вентилятор) по сравнению с расчетами на калькуляторе Сoolermaster.
Результаты расчетов
Рассчитанная мощность калькулятором Shop.kz
Измеренная потребляемая мощность ПК
Энергопотребление процессора: выводы
— Из всего вышеизложенного следует, что для обеспечения высокой энергоэффективности процессора не следует только снижать рабочую частоту процессора, как это делается многими ноутбуками и персональными компьютерами в рамках энергосберегающих технологий от Intel и AMD. Снижение частоты работы процессора всегда должно сопровождаться снижением его рабочего напряжения.
— Учитывая тот факт, что любой процессор может работать при более низком напряжении при более низких частотах своей работы, следует подобрать свое минимальное стабильное напряжение для каждой частоты его работы.
— Для определения приблизительных рабочих напряжений для каждой частоты (множителя) процессора достаточно построить график прямой зависимости минимального напряжения от частоты путем нанесения максимальных и минимальных значений. Это значительно облегчит работу начинающим пользователям.
— Для обеспечения необходимой энергоэффективности процессора, необходимо правильно настроить существующие технологии или применять сторонние программные продукты, которые могли бы снижать частоту процессора, его напряжение при низкой нагрузке и повышать их при ее повышении.
Для этих целей я рекомендую программу RightMark CPU Clock Utility — RMClock, которую использую уже на четырех поколениях процессоров, бесплатного функционала которой хватает для всех вышеописанных манипуляций.
Форм-фактор
Чаще всего в продаже можно найти блоки питания ATX и microATX. Существуют и другие форм-факторы, но они встречаются значительно реже (SFX, TFX и Flex-ATX).
Обратитесь к характеристикам своего корпуса. Там указано, какой форм-фактор блока питания подходит в вашем случае: если корпус ATX, то и максимальный размер блока питания будет ATX. В этой статье мы подобрали блоки питания только формата ATX — он подойдет в подавляющем большинстве случаев.
Модульность блоков питания
На некоторых компьютерных блоках питания все кабели можно отстегивать. Такие БП называют модульными. Есть еще модели, где отстегивать можно лишь часть кабелей. Такие модели называют полу модульными. У обычных БП кабели намертво прикреплены и их не отстегнуть, даже если половину из них вы не используете. У таких блоков, чтобы кабели не болтались, их привязывают внутри корпуса компьютера. Болтающиеся кабели внутри корпуса ухудшают циркуляцию воздуха и собирают пыль, что плохо сказывается на системе охлаждения.
Модульные блоки дороже обычных. Преимущества таких блоков в том, что можно отсоединить не используемые кабели. Полу модульные отличаются тем, что в них не все кабели отстегиваются. В них не отстегиваются кабели питания материнской платы и ЦП, так как они используются в любом случае во всех системах.
При выборе блока питания компьютера, также стоит уделить внимание системе его охлаждения. Не стоит покупать БП с маленькими вентиляторами (например 80 мм), так как из-за маленькой площади лопастей, такому вентилятору приходится повышать обороты, и это создаёт много шума, не говоря уже о неэффективном охлаждении. Лучше предпочтение отдать блокам питания с большими кулерами. Им для эффективного охлаждения хватает малых оборотов.
Ещё лучше, если на БП установлена пассивная или полу пассивная система охлаждения. В пассивной системе вообще нет кулеров. Но такие блоки дороже. При полу пассивной системе охлаждения, кулер вообще не крутится до определённой нагрузки на БП. Он начинает крутиться при повышении предельно допустимой нагрузки.
Послесловие:
Объёмная получилась статья. Но зато очень информативная. Ознакомившись с информацией из публикации вы уже легко сможете ответить на вопрос: Как выбрать блок питания компьютера?
Если вам понравилась эта статья, то пожалуйста, оцените её и поделитесь ею со своими друзьями на своей странице в социальной сети.
