Определение величины потребления электроэнергии компьютером

Энергопотребление компьютеров: так сколько нужно ватт?

Вопрос выбора блока питания для конкретной конфигурации вечен — особенно когда конфигурация предполагается мощной, и становится понятно, что типовым 300- или 400-ваттником, поставляемым вместе с корпусом, можно и не обойтись. При этом и купить, не думая, что-нибудь ватт так на тысячу, не вариант — мало кому хочется впустую потратить несколько тысяч рублей. К сожалению, внятных данных по потребной для тех или иных компонентов мощности зачастую просто нет: производители видеокарт и процессоров перестраховываются, указывая в рекомендациях заведомо завышенные значения, всевозможные калькуляторы оперируют непонятно как полученными числами, а процесс измерения реального энергопотребления, хоть и освоен уже большинством околокомпьютерных изданий, зачастую оставляет желать лучшего.

Как правило, открыв раздел «Энергопотребление» в какой-либо статье, вы увидите результаты замера энергопотребления «от розетки» — то есть, какую мощность от сети 220 В (или 110 В, если дело происходит не в Европе) потребляет блок питания, в качестве нагрузки на который выступает тестируемый компьютер. Провести такие измерения очень просто: бытовые ваттметры, представляющие собой небольшой приборчик с одной розеткой, стоят буквально копейки — в Москве такой можно найти за 1200—1300 рублей, что на фоне серьёзных измерительных приборов очень мало.

Точность измерения у подобных приборчиков сравнительно неплоха, особенно если речь идёт о мощностях порядка сотен ватт, не пасуют они и перед нелинейной нагрузкой (а любой компьютерный блок питания является таковой, особенно если в нём нет активного PFC): внутри ваттметра стоит специализированный микроконтроллер, честно проводящий интегрирование тока и напряжения по времени, что позволяет рассчитывать активную мощность, потребляемую нагрузкой.

В результате, приборчики такие есть практически во всех редакциях околокомпьютерных изданий, занимающихся тестированием «железа».

У нас такой, как вы видите по фотографии, тоже есть — и, тем не менее, мы решили оставить его лишь для случаев, когда надо быстро прикинуть энергопотребление компьютера или иного устройства (в такой ситуации бытовой ваттметр крайне удобен, потому что не требует вообще никакой предварительной подготовки), но не для серьёзного тестирования.

Дело в том, что замер потребления от розетки, конечно, прост, но вот результат даёт очень для практического применения неудобный:

Не учитывается КПД блока питания: скажем, блок с КПД 80 % при нагрузке 500 Вт будет потреблять от розетки 500/0,8 = 625 Вт. Соответственно, если вы получаете в измерениях «от розетки» результат 625 Вт, не надо бежать за 650-Вт блоком питания — на самом деле 550-ваттный тоже справится. Конечно, эту поправку можно держать в уме, а то и, предварительно протестировав блок и измерив его КПД в зависимости от нагрузки, пересчитывать полученные ватты, но это неудобно, да и на точность результата влияет не лучшим образом.
Полученный в таких измерениях результат — среднее, а не максимальное значение. Современные процессоры и видеокарты могут очень быстро менять своё энергопотребление, однако отдельные короткие выбросы будут сглажены за счёт ёмкости конденсаторов блока питания, поэтому, измеряя потребляемый ток между блоком и розеткой, вы этих выбросов не увидите.
Измеряя потребление блока питания от розетки, мы не получаем ровным счётом никакой информации о распределении нагрузки по его шинам — сколько приходится на 5 В, сколько на 12 В, сколько на 3,3 В. А эта информация и важна, и интересна.
Наконец (и это самый главный пункт), при измерениях «от розетки» мы точно так же не можем узнать, сколько потребляет видеокарта, а сколько — процессор, мы видим только общее потребление системы. Тоже, конечно, информация полезная, но, тестируя процессоры или видеокарты, хотелось бы получать конкретную информацию именно о них.

Очевидная — хоть технически и более сложная — альтернатива заключается в измерении тока, потребляемого собственно нагрузкой от блока питания. Ничего невозможного в этом нет, например, мы даже тестировали блок питания Gigabyte Odin GT , в который такой измеритель был изначально встроен.

В принципе, в качестве законченной измерительной системы подошёл бы и Odin GT — кстати, трудно понять, почему другие издания не пользуются такими блоками именно для проведения измерений, а компания Gigabyte не пользуется такой возможностью порекламироваться — но мы решили сделать систему более универсальную и более гибкую с точки зрения возможных вариантов подключения нагрузки.

Какие элементы наиболее энергозатратны

Компьютер — сложное устройство, в состав которого входят разные элементы.

Самые энергозатратные компоненты:

1. Материнская плата. Это основное устройство, обеспечивающее корректную работу всех составляющих системы. В зависимости от модели она имеет разную функциональность и в час потребляет 20-40 Вт.
2. Центральный процессор. Современные устройства, по сравнению с предшественниками, которым для работы требовалось 100-150 Вт, более экономичны. Энергопотребление современного центрального 4-ядерного процессора составляет до 65 Вт. Если говорить о 8-ядерных устройствах, их энергопотребление будет равно 95 Вт и выше, но это компенсируется высокой частотой и быстродействием процессора. Кулер, который используется для охлаждения процессора, расходует всего около 5 Вт.
3. Видеокарта. Это наиболее энергозатратный элемент. Наименьшее энергопотребление имеют встроенные в процессор, а потребление энергии внешними устройствами зависит от их мощности. Те, которые рассчитаны на несложную работу, просмотр видео и простые игры, потребляют до 80 Вт, а видеокарты с высоким разрешением — 150 Вт.
4. Жесткий диск. Новые технологии изготовления позволили уменьшить мощность жестких дисков. Она составляет от 5 до 15 Вт, а у SSD — всего 3 Вт.
5. Звуковая карта. Если она не встроена в процессор, а является отдельным элементом системы, то ее мощность — до 50 Вт.
6. DVD-привод. В большинстве современных компьютеров он отсутствует, но при наличии его мощность достигает 25 Вт.
7. Монитор. Важны размер, разрешение и другие характеристики. В среднем он потребляет 40 Вт.
8. Колонки. В зависимости от используемой модели при средней нагрузке для их функционирования требуется 20-50 Вт.

Спящий режим и его потребительские числа

Большинство людей привыкли, что во время ночи необходимо не выключать полностью ПК, а ставить в спящий режим. Это состояние компьютерной техники, когда большинство процессов не останавливаются, а работают с меньшим потреблением энергии.

Однако известно, что есть три основных режима ПК, когда человек на нем не работает:

• Спящий режим.
• Гибернация.
• Выключение.

Вопреки всему сказанному, эти режимы тоже потребляют определенное количество энергии.

Поставив спящий режим, компьютер будет употреблять до 10% электроэнергии по соотношению ко включенному. То есть все выведенные показатели сверху нужно разделить на 10.

Гибернация потребляет не более 10 ватт в час, за счет чего и дольше возобновляет работу ПК. Зачем это нужно знать? Большинство людей не видят разницы в первых двух указанных режимах. А он есть и весомый. Даже в количестве употребляемой энергии. Гибернация позволяет сохранить все работы и данные, которые находятся в оперативной памяти в отдельный файл, поэтому и потребление электричества значительно меньше, чем в спящем режиме.

Полностью выключенный ПК тоже потребляет немного энергии. Не более 3 Вт в час. Неожиданно правда?

Можно ли сэкономить счет за электричество

Для начала как примерно подсчитать сколько «съест» денег ваш компьютер за месяц работы. Если нет энергометра (ваттметра), можно примерно оценить так:

1. берем его мощность (рассчитанную в шаге 1), например, 300 Вт/час и умножаем ее на кол-во часов работы ПК в день (и на кол-во дней в месяце): 300 Вт/час * 5 часов * 30 дней = 45 000 Вт = 45 кВт ;
2. в зависимости от региона стоимость 1кВт может быть у всех различна. Я возьму усредненную цифру в 5 рублей. Значит полученные 45 кВт * на 5 руб. и получаем ≈225 руб.

Примечание : расчет очень примерный, т.к. энергопотребление компьютера вещь динамическая и зависит от нагрузки на устройство.

Виды вентиляторов

1. Напольный тип, потребляемая мощность: 35 Вт, 45 Вт, 55 и 60 Вт.
2. Настольного типа мощность составляет от 25 до 35 ватт, но есть очень экономичные модели с энергопотреблением в 5-8 Вт.
3. Колонный вентилятор расходует от 45 до 70 Вт, но существуют модели с потреблением 120 Вт.

Энергопотребление не зависит от вида вентилятора, оно напрямую зависит от мощности.

Потребление электроэнергии компьютером в спящем режиме

Современные компьютеры отличает не только низкое потребление, но и разнообразие режимов. Многие их путают, поэтому давайте уточним.

Спящий режим: отключает жесткие диски, приложения остаются в оперативной памяти, работа возобновляется практически моментально. Потребляет 7-10% от общей мощности системы.

Режим гибернации: полностью отключает компьютер, данные сохраняются в отдельный файл, работа возобновляется медленнее, чем после сна. Потребляет 5-10 Ватт.

Полное выключение или режим ожидания, как его называют иногда, по аналогии с бытовой техникой. Происходит полный выход из системы, все несохраненные данные теряются. Работа начинается с новой загрузки системы. Потребляет 4-5 Ватт.

Как защитить ваш компьютер от вредоносных программ

реклама

В корпусах используются вентиляторы диаметром 80, 92 и 120 мм. Каждый размер имеет несколько модификаций по мощности (и, соответственно, по производительности). Для примера дан ассортимент вентиляторов Evercool.

Модель	Диаметр	n об/мин	Шум	Q макс	Мощность	Ток
8025L	80	2000	23	25 CFM	1	0.08
8025M	80	2500	25	32 CFM	1.3	0.11
8025H	80	3000	27	37 CFM	1.9	0.16
9225L	92	1800	24	30 CFM	1.1	0.07
9225M	92	2200	26	38 CFM	1.8	0.15
9225H	92	2600	28	48 CFM	2.5	0.21
12025L	120	1800	29	71 CFM	3	0.25
12025M	120	2000	30	79 CFM	3.36	0.28
12025H	120	2200	32	85 CFM	4	0.33

Мы видим, что для каждого размера есть три модификации (в порядке увеличения оборотов и мощности) — L, M, H. Наиболее распространенной является серия M — она обеспечивает наилучшее соотношение между производительностью и шумом. Нетрудно догадаться, что первые две-три цифры обозначают диаметр, а следующие две высоту. Кстати, диаметр измеряется как размер стороны «квадрата», реальный диаметр крыльчатки на 5-10 мм меньше.

Выбрав нужный вентилятор из таблицы, перед походом в магазин выпишите потребляемый им ток (или мощность), потому что на ценнике продавцы обычно указывают лишь диаметр, ничего не говоря о производительности. А ток или мощность всегда написаны на наклейке вентилятора, поэтому ошибиться будет трудно (особенно если придется покупать вентилятор другой фирмы, у которой своя система обозначений и своя линейка вентиляторов).

Основной характеристикой вентилятора является производительность (расход воздуха) Q, измеряемая в CFM (кубических футах в минуту). Сведения о ней обычно есть на сайте производителя, а иногда и на самом вентиляторе. Однако это максимальная производительность в режиме «настольного вентилятора», при установке в корпус она упадет. Также вентилятор характеризуется создаваемым напором (давлением), скоростью воздушного потока, шумом, потребляемой мощностью, особенностями конструкции и некоторыми другими менее значимыми деталями. Из этих характеристик обычно указывают шум (правда, в каких-то «китайских децибелах», при реальных измерениях он обычно оказывается намного больше), иногда указывают напор, а скорость потока легко вычислить, разделив производительность на эффективную площадь.

Краткий FAQ для тех, кому лень дочитать статью до конца

Тут я дам тезисы и рекомендации общего характера. Некоторые следуют из анализа таблицы характеристик, обоснование остальным будет в конце статьи.

1. Чем больше напор вентилятора, тем меньше падает его производительность при установке в корпус.
2. Максимальная производительность и напор прямо пропорциональны оборотам.
3. Обороты прямо пропорциональны напряжению.
4. При одинаковой максимальной производительности — напор, скорость потока и мощность будут меньше, а КПД больше:
   • у вентилятора большего диаметра по сравнению с более быстроходным меньшего диаметра;
   • у нескольких параллельно включенных вентиляторов на пониженных оборотах по сравнению с одним таким же на повышенных;
   • у одного вентилятора большого диаметра по сравнению с несколькими параллельно включенными меньшего диаметра;
   • у осевого вентилятора по сравнению с центробежным (бловером).
5. При равной максимальной производительности:
   • вентилятор большего диаметра заметно тише, чем быстроходный вентилятор меньшего диаметра;
   • два параллельно включенных вентилятора на пониженных оборотах намного тише, чем один такой же на повышенных оборотах;
   • два параллельно включенных вентилятора могут быть как тише, так и громче, чем один большего диаметра.

Расчет вентиляции корпуса

Сначала рассчитываем необходимый объем воздуха, который нужно прокачать через корпус. Исходной формулой служит уравнение теплового баланса при условии, что теплопередачей через стенки пренебрегаем:

Выводы

Выбор кулера — задача непростая. Если у вас нет опыта в этом деле, прочитайте хотя бы несколько обзоров — и вы начнете разбираться в вопросе. Не стоит смотреть обзоры кулеров в отрыве от обзоров процессоров. Вам потребуется совокупная информация, чтобы правильно представлять, какого охлаждения требуют определенные модели: сколько выделяют тепла, какие максимальные температуры для них приемлемы и как меняются эти параметры при разгоне. Большую помощь окажут и советы опытных пользователей из коммуникатора DNS, они также помогут избежать многих ошибок.