Вентиляция корпусов — мифы и реальность
Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей.
Охлаждение различных компонентов — одна из любимых тем оверклокеров (впрочем, не только их). Большое значение тут имеет хорошая вентиляция корпуса — ведь, снизив в нем температуру хотя бы на пару градусов, мы на столько же снизим и температуру всех находящихся внутри элементов. К сожалению, более-менее точной методики расчета вентиляции корпуса мне пока не встречалось. Зато в избытке из статьи в статью кочуют общие рекомендации, которые от частого употребления забронзовели и критически уже не воспринимаются.
Вот самые распространенные из таких мифов:
Назначение
Не секрет, что одной из основных особенностей работы центрального процессора является значительное выделение им тепла. Такое свойство процессора вполне естественно, ведь ему приходится трудиться «в поте лица», обрабатывая в долю секунды огромное количество данных и выполняя одновременно миллиарды операций. Как следствие, через кристалл процессора протекает значительный электрический ток, вызывающий его большой тепловой нагрев.
Следовательно, если процессор специально не охлаждать, то его температура его будет постоянно расти. Однако процессор не может нагреваться выше определенной величины, поскольку это может привести к выходу его из строя. Кроме того, постоянное воздействие высокой температуры может отрицательно сказаться на работоспособности и долговечности процессора.
Поэтому для охлаждения процессора и удержания его температуры в безопасных пределах применяются устройства охлаждения. Устройства охлаждения обычно делятся на пассивные и активные. Пассивные охладители отводят тепло от источника и рассеивают его в пространстве. Примером пассивного охладителя является радиатор. Однако недостаток охлаждающих устройств подобного типа состоит в том, что они не используют приток холодной среды в зону выделения тепла. Последний способ применяется в активных охлаждающих устройствах.
Примером подобного устройства является вентилятор для процессора, или, как также часто его называют, кулер. А если взять отдельно сам вентилятор, то его можно отнести к числу наиболее распространенных охлаждающих устройств в компьютере. Сфера его применения включает не только охлаждение центрального процессора, но и охлаждение других интенсивно выделяющих тепло компонентов, таких, как блок питания, графическая карта, винчестер, чипсет материнской платы и т.д. Основные достоинства вентилятора – простота конструкции, невысокая стоимость и достаточно высокая надежность.
Как правило, большинство процессоров оснащается их производителями штатными кулерами. Однако подобные охлаждающие устройства имеют довольно средние характеристики, и поэтому в некоторых случаях для того, чтобы обеспечить достаточное охлаждение центрального процессора, пользователю может потребоваться более эффективный процессорный кулер, чем штатный.
Как смазать кулер
Прежде, чем наносить графитную смазку на поверхности подшипника кулера нужно салфеткой, смоченной любым растворителем, удалить старую смазку и продукты износа подшипника, особенно тщательно из отверстия втулки подшипника. Тонким слоем на трущиеся части подшипника кулера наносится свежая графитная смазка, и кулер собирается в обратном порядке.
Если этикетка порвалась или не хочет прилипать, то скорее всего на поверхность корпуса кулера попала смазка. Нужно удалить ее растворителем. Если наклейка порвалась или клейкий слой потерял клеящие свойства, то вместо нее можно наклеить скотч, чтобы защитить подшипник от попадания пыли.
Графит сам по себе является смазкой потому, что его кристаллы чешуйчатые и плотно покрывают поверхность тонким слоем. Масло выполняет скорее связующую графит функцию. Нанесение самостоятельно изготовленной графитной смазки на изнашивающиеся поверхности подшипника, в сочетании синтетического машинного масла и графита обеспечит длительный срок работы кулера без замены и технического обслуживания.
Распиновка проводов кулера 2 pin
Простейший кулер с двумя проводами. Наиболее частая цветность: чёрный и красный. Чёрный — рабочий «минус» платы, красный — питание 12 В.
Здесь катушки создают магнитной поле, которое заставляет ротор крутиться внутри магнитного поля, создаваемого магнитом, а датчик Холла оценивает вращение (положение) ротора.
Тепловые трубки
В современных системах перестали быть редкостью применяемая в радиаторах и в кулерах – тепловые трубки или просто теплотрубки.
Она представляет собой герметическое теплопередающее устройство, которое работает по замкнутому испарительно-конденсационному циклу в тепловом контакте с внешними — источником и стоком тепла. Тепловая энергия берется на охлаждаемом объекте и затрачивается на испарение теплоносителя, который находится внутри корпуса тепловой трубки. Далее тепловая энергия переносится паром в виде скрытой теплоты испарения далее, на определенном расстоянии от места испарения, где при конденсации пара выделяется в сток. Образовавшийся конденсат снова возвращается в место испарения — либо под действием капиллярных сил (которые обеспечиваются наличием специализированной капиллярной структуры внутри тепловой трубки), либо за счет действия массовых сил (такая конструкция обычно именуется термосифоном).
Получается, что вместо привычного электронного механизма переноса тепла (путем теплопроводности, что имеет место в сплошном металлическом теплопроводе), в теплотрубке используется молекулярный механизм переноса (точнее, процесс переноса кинетической и колебательной энергии беспорядочного движения частиц пара).
Что это такое — воздушная система охлаждения
Компьютерные кулера, которых обычно несколько штук, включены в состав системы воздушного охлаждения современного компьютера. Такая конструкция преобладает в массовом сегменте. Жидкостное охлаждение в сегодняшнем посте рассматривать не будем — подобная экзотика используется очень редко, на самых мощных ПК.
Принцип работы такой системы охлаждения крайне прост: лишнее тепло забирается от деталей и выдувается наружу. При этом крайне желательно, чтобы внутри корпуса была организована непрерывная циркуляция воздуха, не создавалось избыточное давление или разрежение — только это страхует детали от перегрева и предотвращает от чрезмерного скопления пыли внутри.
По ошибке кулером называют, в том числе и корпусный вентилятор, который предназначен для обдува деталей компьютера. На самом деле, это обычный вентилятор, а кулером правильно называть другую деталь(но сегодня не об этом).
Радиаторы
Радиатор (от англ. Radiate — излучать) служит для отвода тепла от охлаждаемого объекта. Он находится в непосредственном контакте с охлаждаемым объектом, и его основная функция — принять на себя часть выделяемого телом тепла и рассеять её в окружающий воздух. Как известно, опять же из курса физики, объект отдаёт тепло только со своей поверхности, а это означает, что для достижения наилучшего отвода тепла, охлаждаемый объект должен иметь как можно большую площадь поверхности. В сегодняшних радиаторах площадь поверхности увеличивается за счёт установки большего количества рёбер. Тепло от охлаждаемого объекта переходит к основанию радиатора, а потом равномерно распределяется по его рёбрам, после чего оно уходит в окружающий воздух, и этот процесс называется излучением. Воздух вокруг радиатора постепенно нагревается, и процесс теплообмена становится менее эффективным, поэтому эффективность теплообмена можно будет поднять, если постоянно подавать холодный воздух к рёбрам радиатора. Для этого сегодня используются вентиляторы. Но о них мы поговорим чуть позже.
Радиатор должен иметь хорошую теплопроводность и теплоёмкость. Теплопроводность определяет скорость распространения тепла по телу. Для радиатора теплопроводность должна быть как можно более высокой, потому что зачастую площадь охлаждаемого объекта в разы меньше, чем площадь основания радиатора, и при низкой теплопроводности тепло от охлаждаемого объекта не сможет равномерно распределиться по всему объёму, по всем рёбрам радиатора. Если радиатор выполнен из материала с высокой теплопроводностью, то в каждой его точке температура будет одинакова, и со всей площади его поверхности тепло будет выделяться с одинаковой эффективностью, то есть не возникнет ситуации, когда одна часть радиатора будет раскалённой, а другая — останется холодной и не будет отдавать тепло в окружающий воздух. Теплоёмкость определяет количество теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1 градус. Для радиаторов теплоёмкость должна быть как можно более высокой, потому что при остывании на один градус тело отдаёт то же самое количество теплоты. Теплоёмкость и теплопроводность радиатора зависят от материала, используемого для его изготовления.
| Материал | Теплопроводность, Вт/М*К | Удельная теплоёмкость, Дж/Кг*К | Плотность, г/см3 |
|---|---|---|---|
| Серебро | 418,7 | 240 | 10,5 |
| Медь | 398 | 385 | 8,9 |
| Алюминий | 238 | 880 | 2,7 |
| Золото | 322 | 130 | 19,3 |
| Свинец | 35,1 | 130 | 11,3 |
| Никель | 90,1 | 460 | 8,9 |
Как видно, для изготовления радиаторов выгоднее всего использовать два материала: алюминий и медь. Первый из-за низкой стоимости и высокой теплоёмкости, а второй — из-за большой теплопроводности. Серебро слишком дорого стоит, чтобы его можно было использовать для создания радиаторов, но даже если не брать в расчёт его высокую цену, благодаря хорошей теплопроводности, этот металл лучше всего применять для изготовления только лишь оснований радиаторов.
Конструкция радиатора также имеет большое значение. К примеру, рёбра могут быть установлены под разным углом к воздушному потоку. Они могут быть прямыми по всей длине радиатора, или рассечены поперёк, они бывают толстые и с заусенцами, если радиатор произведён по технологии выдавливания, или тонкими и гладкими, если он был отлит из расплавленного металла. Рёбра могут быть плоскими, согнутыми из пластин и впрессованными в основание. Радиатор вообще может быть игольчатым, то есть вместо рёбер иметь цилиндрические или квадратные иглы. Сегодня известно, что по конструкции рёбер лучше всего показывают себя игольчатые радиаторы.
Как организовать охлаждение системного блока
Состав системы воздушного охлаждения. Критерии выбора элементов
Знать, какой вентилятор куда подключать, безусловно, важно, но еще важнее разобраться, как их правильно разместить внутри системного блока, дабы обеспечить железному «питомцу» комфортный микроклимат. Перегрева наши электронные друзья ох как не любят, но это не значит, что вам придется тратиться на дорогущую «водянку» или что-то еще покруче. Для организации охлаждения большинства домашних компьютеров вполне достаточно «воздуха».
Итак, типовая воздушная система охлаждения ПК состоит из:
- Кулера процессора с одним реже с двумя вентиляторами.
- Корпусных вентиляторов. Как минимум одного на задней стенке системного блока. Как максимум – на передней, задней, правой боковой стенках и наверху.
- Кулера видеокарты, состоящего из радиатора и 1-4 вентиляторов. Низкопроизводительные «видяхи» могут иметь только пассивное охлаждение – радиатор.
- Кулеров отдельных элементов системы. На большинстве моделей материнских плат горячие элементы, например, чипсет и VRM (система питания процессора) охлаждаются пассивно.
- Встроенного вентилятора блока питания с внешним либо внутренним разъемом подключения.
Основные критерии выбора корпусных и системных вентиляторов:
- Габариты и толщина. Чем больше диаметр крыльчатки, тем меньше вентилятору нужно сделать оборотов, чтобы создать воздушный поток определенного объема (CFM). А чем ниже скорость, тем меньше шум. Толщина имеет значение только при выборе вертушки для установки в компактные корпуса или узкие отсеки.
- Соответствие размера месту установки. Корпусные вентиляторы выпускаются нескольких стандартных размеров – 80×80 мм, 92×92 мм, 120×120 мм и 140×140 мм. Но встречаются и нестандартные, например, 70×70 мм или 100×100 мм. Чтобы не ошибиться в выборе, перед покупкой стоит измерить расстояние между крепежными отверстиями на корпусе ПК.
- Количество контактов на разъеме подключения. Если материнская плата оборудована 4-пиновыми контактными группами CHA Fan, вентиляторы, особенно если вы планируете установить их больше трех, лучше выбрать с такими же. Это позволит более эффективно управлять их скоростью.
Основные критерии выбора процессорного кулера еще более просты – это совместимость с типом сокета материнской платы и тепловая мощность (TDP). Значение TDP системы охлаждения должно быть не ниже аналогичного параметра процессора, а с учетом возможного разгона – даже выше.
Кроме того, если вы выбираете модель с массивным радиатором, обращайте внимание на габариты последнего. Высокий башенный кулер может мешать закрытию крышки системного блока, а широкий – перекрывать слоты оперативной памяти.
Размещение системы охлаждения в корпусе ПК
Одна часть корпусных вентиляторов системного блока работает на вдув холодного воздуха извне, другая – на выдув нагретого. Для эффективного охлаждения всех внутренних устройств воздушный поток должен быть направлен спереди назад и вверх. Чтобы этого добиться, вертушки следует подключить в следующем порядке:
- Передние – на вдув.
- Боковой – на вдув.
- Задние – на выдув.
- Верхние – на выдув.
Для низкопроизводительных компьютеров без дискретной видеокарты и плат расширения в слотах PCI/PCI-e помимо процессорного кулера достаточно одного корпусного вентилятора на задней стенке.
Средне- и высокопроизводительные системы с дискретными видеокартами нуждаются не только в теплоотводе, но и в активном нагнетании холодного воздуха с помощью 1-3 передних вентиляторов.
Установка охладителей на боковую и верхнюю стенки предусмотрена далеко не в каждом корпусе, поскольку для большинства систем это решение не оправдано. Боковой обдув нужен для того, чтобы разгонять горячий воздух, который скапливается в районе плат расширения под габаритной видеокартой. «Потолочный» – для усиления теплоотвода из верхней части корпуса и создания внутри отрицательного давления.
Один и тот же корпусный вентилятор может работать и на выдув, и на вдув. Направление вращения и потока воздуха показаны стрелками на нем. Чтобы изменить направления на противоположные, достаточно перевернуть вентилятор.
Количество, расположение и мощность корпусных охладителей определяют эмпирическим путем, ориентируясь на температурные показатели устройств. Внутри закрытого системного блока, как правило, создается либо отрицательное, либо положительное давление. Тот и другой вариант имеет свое применение.
- Если большее количество вентиляторов работает на вдув или их суммарная мощность превышает мощность теплоотводящих, внутри корпуса ПК создается положительное давление. Это решение больше подходит для систем с маломощным процессорным кулером (например, боксовым) и видеокартой с пассивным охлаждением, так как окружение холодным воздухом дает дополнительный охлаждающий эффект. Кроме того, такие системные блоки меньше пылятся изнутри.
- Если более мощные вентиляторы работают на выдув, то давление в корпусе становится отрицательным. Это решение больше подходит системам с горячим производительным процессором и видеокартой с высокой теплопродукцией. Холодный воздух в такие корпуса поступает через все отверстия и щели, поэтому внутрь попадает больше пыли.
Организацию охлаждения по второму типу используют чаще.
Как еще улучшить охлаждение компьютера без лишних затрат
Больше вентиляторов – лучше охлаждение, но и заодно и больше шума. Поэтому стремление довести их количество до максимального оправдано не всегда.
Чтобы улучшить охлаждение компьютера без лишних затрат, следуйте этим несложным правилам:
