К вопросу о практическом охлаждении настольных компьютеров

Процессоры, перешагнув гигагерцовый барьер, начали требовать нешуточного охлаждения. Компания Intel, постоянно внедряя все более совершенные технические процессы, пытается этому противостоять, но делать это в одиночку, сами понимаете, дело гиблое. Вовлечение в борьбу за холодные "мозги" производителей корпусов и блоков питания немного склонило коромысло весов в сторону пользователя, которому теперь можно не заботиться об охлаждении, если он купил качественный корпус. А что делать тем, у кого нет денег на качественный корпус, или процессор выделяет гигантское количество тепловой энергии?

Рассмотрим классическую схему охлаждения, рекомендуемую для своих процессоров AMD (для Intel отличия несущественны), отображенную на рисунке 1.

Рис. 1

Холодный воздух поступает через воздухозаборные отверстия снизу передней панели корпуса, проходит через пустое пространство внизу корпуса, охлаждая платы расширения (если у кого-то они еще остались), затем смешивается с горячим воздухом от процессорного вентилятора и извлекается наружу через блок питания при помощи встроенного вентилятора.

У классической схемы охлаждения чрезвычайно много недостатков. Их знают все. Укажу только несколько:

  • наличие застойной зоны под дальним концом блока питания (около задней стенки корпуса);
  • высокая требовательность к производительности вентилятора блока питания;
  • высокая требовательность к отказоустойчивости вентилятора процессора (в первую очередь) и блока питания (во вторую очередь).

Решение назревших вопросов было предложено инженерами компании Intel, а независимо от них - инженерами AMD. Рассмотрим рисунок 2.

Рис. 2

Не претерпела изменений только схема забора холодного "забортного" воздуха. Однако наличие специализированного вентилятора всего лишь highly recommended, то есть не критично. В случае необходимости его отсутствие можно компенсировать увеличением производительности остальных вентиляторов.

Распределение воздушных потоков внутри корпуса кардинально "перекроено". На первый план выходит обязательный (Critical) вентилятор, присутствующий на задней стенке системного блока как раз напротив процессорного гнезда. Его наличие позволяет отводить тепло непосредственно от самой горячей точки системы в том же направлении, что и в классической схеме (прошу заметить, в последующем обсудим).

Блоку питания остается только самоохлаждаться, так как возросшие требования к мощности системы (300 Вт - не роскошь, а способ запуска видеокарт) вынудили производителей применять больше "горячих" радиоэлементов при монтаже. Однако на его вентилятор ляжет основная нагрузка по охлаждению системы в случае отказа (fail) нововведенного вентилятора, поэтому никаких способов уменьшения его производительности никто еще официально не документировал, не жертвуя надежностью ради тишины.

Но это все в теории. А что мы имеем на практике?

1. Начнем с конструкционных улучшений корпуса. Изготовителями корпусов предусматриваются вентиляционные отверстия внизу боковой стенки корпуса, не закрытой системной платой. Бесспорно, такое решение поможет забору воздуха естественным конвекционным и классическим путем, но в случае установки переднего вентилятора гораздо лучше создать "аэродинамическую трубу", тогда лучше поискать корпус со сплошной боковой стенкой. К тому же, часто при установке пользователи забывают оставлять необходимый зазор между системным блоком и столом.

2. Очень многие производители корпусов в угоду копеечной экономии оставляют настолько малые зазоры для забора воздуха спереди, что даже при установке туда вентилятора приток свежего воздуха мизерен, если не сказать, отсутствует. А сильный свист, сопровождающий попытки вентилятора всосать хоть глоток "морозной свежести", весьма неприятен для пользователя. Говорят, деньги высвистывает;) Обратите при покупке корпуса внимание на наличие широких щелей внизу передней пластиковой крышки.

3. Для монтажа приточного вентилятора в переднюю стенку корпуса потребуются отверстия крепежных винтов. Часто их не бывает. В таком случае крепление вентилятора осуществляется при помощи монтажной коробки. Она представляет собой специальные "салазки", на защелках крепящие внутри себя вентилятор и на защелках крепящиеся на передней стенке корпуса в специально предусмотренном месте. Найти отсутствующие салазки именно под конкретный корпус - большая проблема, а для корпусов производства JNC - мука (эх, старые добрые ГОСТы, где же вы?). При покупке корпуса не поленитесь снять боковую стенку и исследовать переднюю стенку изнутри.

4. Некоторые (с позволения сказать) "моддеры" покупают специальные боковые стенки с вмонтированным в середину вентилятором, осуществляющим подачу забортного воздуха прямо в зону процессорного гнезда. Трудно себе представить, какой кавардак воздушных потоков возникает при таком варианте решения проблемы. Ясно, что возникает застойная зона внизу корпуса (где благополучно начнет скапливаться пыль), что два противоположно направленных потока воздуха разных температур (от наружного и процессорного вентиляторов) и разной скорости будут смешиваться совершенно неоднородно, и что ламинарного течения в сторону "выхлопной трубы" сзади корпуса ожидать не приходится. На вентилятор блока питания приходится повышенная нагрузка. К тому же, стоимость такой боковой стенки начинается с 10 у.е.

5. Среди производителей корпусов не существует стандарта на количество посадочных мест для вентиляторов на задней панели. У высоких стройных моделей их два, у приземистых - одно. И в первом случае, если используется под вентилятор только одно место, то незанятое второе лучше закрыть простым листом бумаги, приклеив его скотчем. Зачем? При установке "высокого стройного" корпуса в стандартную нижнюю подставку большинства "компьютерных столиков" (рис. 3) сзади вентилятора блока питания появляется искусственное препятствие, принудительно направляющее горячий воздух вниз.

Рис. 3

Именно поэтому поток обязательного вентилятора (7 абзацев выше просил заметить) смешивается в подобных случаях с потоком перенаправленным и засасывается в незакрытое посадочное гнездо второго вентилятора.

6. Отдельного разговора заслуживает охлаждение жесткого диска системы. Современные высокооборотистые диски, установленные по классической схеме, могут нагреваться до высоких температур. Например, монтаж в нижнее гнездо 3-дюймовой корзины диска ST340016A Seagate Barracuda ATA VII 7200.7 приводит к разогреву последнего с 17 до 53 градусов всего лишь за 10 минут. Не стоит упоминать, что каждые 10 градусов старят микросхемы контроллера, в среднем, в 3-4 раза быстрее (законы химии никто не отменял).

Качественные сборщики недорогих или очень "горячих" систем поступают следующим образом (рис. 4).

Рис. 4

Корпус должен иметь не 3-дюймовый "баскет" (корзину, на заклепках висящую под 5-дюймовой), а "стойку", то есть две пластины, наглухо замонтированные от 5-дюймового баскета до днища. Жесткие диски монтируются в нижних гнездах, с расстоянием между ними минимум два гнезда. Главное при таком монтаже - наличие переднего забирающего вентилятора, охлаждающего диск целиком.

7. Полную нецелесообразность своего приобретения доказали всевозможные устройства, прикручивающиеся к дискам снизу и охлаждающие электронику. Как правило, они для охлаждения используют внутренний нагретый воздух.

Более приемлемый для домашних пользователей способ охлаждения жесткого диска - монтаж его в HDD Rack - специальное устройство, крепящееся в 5-дюймовом отсеке и снабженное малыми вентиляторами для забора воздуха спереди корпуса (рис. 5).

Рис. 5

Его минусы:

  • вместо внутреннего 3-дюймового отсека, коих предостаточно, занимает дефицитный внешний 5-дюймовый;
  • при сопоставимой производительности и одинаковой эффективности несколько мелких 1-дюймовых вентиляторов шумят больше, чем один 80 мм;
  • демонтаж жесткого диска неудобен (откручивать в 2 раза больше винтов).

Плюсы такого решения:

  • возможность визуально контролировать старт вентиляторов охлаждения;
  • возможность охлаждать дисковые накопители в соседних отсеках.

При установке такого устройства охлаждения требуется сопоставить высоту предполагаемой установки и высоту применяемого блока питания. Если ваш блок питания забирает воздух по классической схеме, то желательно жесткий диск устанавливать на высоте его входных отверстий (рис. 6-а), если забирает снизу, то ставить ниже профиля блока питания, чтобы выдуваемый воздух смешивался с общим потоком (рис 6-б).

Рис. 6

8. И в конце материала хочется предупредить владельцев корпусов с вертикально расположенным блоком питания. Не торопитесь выбрасывать ваши корпуса на помойку, ибо им уготована вторая жизнь. Довольно много именитых компаний выпустило блоки питания с 120 мм вентилятором, расположенным снизу и выдувающим воздух через простые отверстия на задней стенке. Рассмотрим положительные и отрицательные стороны этого решения.

Минусы Плюсы
Стоимость БП в 2-3 раза выше, чем noname «китайца». Легче купить за эти деньги новый корпус с БП среднего качества Высокая стабильность выходных напряжений, устойчивость к нестандартному поведению питающей сети (шумы, пики, brownout)
В вертикальном расположении электроника БП не может удовлетворительно охлаждаться горячим воздухом от процессора В вертикальном расположении забирают горячий воздух непосредственно у процессорного вентилятора
Уровень шума можно понизить простым удалением решетки и небольшим снижением оборотов вентилятора Уровень акустического шума объективно ниже, чем в классических БП при той же производительности
Ограничивают высоту устанавливаемого на процессор кулера Не требуют нового корпуса, но с легкостью установятся в новый... потом;)

Если вы обладаете компьютером с вертикально расположенным блоком питания, думаю, вам пригодится эта табличка для принятия решения.

Ваш дядюшка хардовик,
Mexicanetz Express,
crowngold.narod.ru

Версия для печатиВерсия для печати

Номер: 

05 за 2005 год

Рубрика: 

Hardware
Заметили ошибку? Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter!

Комментарии

Аватар пользователя Малышев Влад
Статься в целом хорошая, но просто убил вот этот абзац:

"4. ......... специальные боковые стенки с вмонтированным в середину вентилятором, осуществляющим подачу забортного воздуха прямо в зону процессорного гнезда. Трудно себе представить, какой кавардак воздушных потоков возникает при таком варианте решения проблемы. Ясно, что возникает застойная зона внизу корпуса (где благополучно начнет скапливаться пыль),"

Согласен, но решается вопрос очень просто. Надо создать небольшое избыточное давление в корпусе.

"что два противоположно направленных потока воздуха разных температур (от наружного и процессорного вентиляторов) и разной скорости будут смешиваться совершенно неоднородно,"

А чего они разно направленные? Схемку чирканите, только разрез сделайте в горизонтальной плоскости и всё встает на свои места.

"и что ламинарного течения в сторону "выхлопной трубы" сзади корпуса ожидать не приходится."

Мне тяжело выразить скудными моими познаниями в русском языке всю бурю эмоций после прочтений этой фразы. Ну зачем так кидаться словами и терминамими? Хоть бы посмотрели в энциклопедии понятие "ЛАМИНАРНОГО ПОТОКА". И где в корпусе компьютера Вы его вообще могли найти?

"На вентилятор блока питания приходится повышенная нагрузка."

Теперь пойдем от физики. Цифры в студию! Откуда там повышенная нагрузка, сколько может, столько и крутит. Все равно при примерно одинаковом уровне рассчета и изготовления крыльчаток вентиляторов, что на NONAME, что на супер брендах - КПД у них как у паровоза. С такими кольцевыми зазорами говорить о ПОВЫШЕННОЙ НАГРУЗКЕ мягко говоря смешно. Повторюсь что может вентилятор, то и прокрутит. В пределе мощность N двигателя вентилятора*КПД вентилятора - пропорциональна количеству воздуха прошедшему через вентилятор (я упустил еще механическое КПД и пару других моментов не особо влияющих на производительность). Посмотрите любую КНИГУ О РАССЧЕТЕ ВЕНТИЛЯТОРОВ, и Вы поймете о чем я пишу.

"К тому же, стоимость такой боковой стенки начинается с 10 у.е."

Ну нравиться народу - пусть играются.

От себя добавлю. Как-то баловался с системой построенной на БАРТОНЕ. Так добавление 2-х вентиляторов в боковую крышку (Старые, советские на 220V) не давало подниматься температуре выше 33 градусов. на материнке температура держалась просто комнатная. Разгона был порядка 125-128% от номинала. Единственная проблема была в теплых носках. Чтобы сидеть рядом с этим жужжащим ящиком приходилось ОЧЕНЬ ТЕПЛО одеваться - сквознякс, и сильный. К сожалению автор статьи практического (и даже теоритического) опыта оптимизации воздушных потоков не имеет.

Аватар пользователя Savely
Мммм. Я таких рисунков в мануале от AMD (есть там документик на сайте по этому поводу) не помню что-то...
Аватар пользователя Станислав
Всё познаётся в сравнении на практике. Совет не ставить дополнительный вентиль на вдув на боковую стенку кажется действительно странным.

Вот у меня на боковой стенке вентиляционная заборная труба, я поставил вместо трубы небольшой кулер на 80мм, при этом у меня на передней стенке также стоит на вдув, сзади на выдув, - всё, как положено. И отверстия для трубы на боковой стенке соответсвуют отверстиям для крепежа вентилятора - это что, простое совпадение? Труба забирает воздух, но вентилятор тоже забирает, но лучше, чем труба. Так вот, после установки бокового вентиля температура проца упала на 5 градусов, температура мамки и даже жёстких дисков тоже понизилась, как в покое, без особой нагрузки, так и под нагрузкой. Система стала работать заметно шустрее. Так что же здесь неправильного, если поставить боковой кулер, если система работает лучше и железо греется меньше, и общая температура в корпусе упала? Что там такое плохо выводится из корпуса? Какие там смешанные-перемешанные потоки разнонаправленного действия с повышенной нагрузкой ламинарного блока питания? Гы, гы, гы! не смешите мои тапочки, господа хорошие!

А то, что сквозняки при такой усиленной вентиляции начинают гулять вокруг стола - это точно. У кого есть шуба, у того не будет проблем и с этим.

Аватар пользователя Эдуард
>>Система стала работать заметно шустрее.

Чем измеряли и насколько :)?

Аватар пользователя Станислав
Эдуард, когда вы садитесь на велосипед и начинаете более интесивно крутить педалями, то эффект от этого вы можете измерить по спидометру, а можете почувствовать по тому, как быстрее стали мелькать вокруг вас кусты и деревья, как быстрее вы преодолеваете расстояние между двумя телеграфными столбами, когда вы проноситесь мимо них.

Для вас, дотошных спецов, если вы спец, важны приборные замеры, для нас, обычных юзверей, гораздо важнее именно вот эта субъективная оценка работы компа и операционки.

Единственное замечание к вышесказанному в предыдущем моём посте, о чём я забыл упомянуть - необходимо сверху бокового вентилятора поставить вентиляционную трубу, чтобы действительно не создавать в корпусе излишней рассеянной турбулентности, особенно если у вас идёт поток снизу вверх от фронтального кулера, работающего на вдув на передней стенке корпуса, и направить поток заборного воздуха в область ЦП. Тогда общий эффект будет весьма ощутим и по замерам температуры, напр., через Аиду-Эверест. Обороты вентилятора на ЦП могут упасть на 200-500 единиц, если у вас включена функция автоматической регуляции в биосе. Понятное дело, что если температура на материнке, винчистерах и процессоре снижается, то и общая производительность системы будет повышаться - это то, что визуально и тактильно будет ощущаться как более шустрая работа компа.

В общем, ничего надуманного или кустарно-самодеятельного в таком дополнительном охлаждении нет, поскольку в продаже имеются уже готовые, более дорогие конструкции корпусов, в которых предусмотрено до 4-5 вентиляторов, в том числе на боковой стенке.

Аватар пользователя Эдуард
>>для нас, обычных юзверей, гораздо важнее именно вот эта субъективная оценка работы компа и операционки.

>>Понятное дело, что если температура на материнке, винчистерах и процессоре снижается, то и общая производительность системы будет повышаться - это то, что визуально и тактильно будет ощущаться как более шустрая работа компа.

Во-первых, если речь идет обо мне, то скорее не дотошных, а занудных. Так вот о занудстве. Не существует никакой "субъективной" оценки. Поскольку мелькание кустов и блеск спиц в колесах зависят от освещенности и вашего настроения. Если поставить по дороге обнаженных девушек, то кустов Вы вообще не заметите.

Во-вторых. Сколько ни снижай температуру компонент (в допустимом диапазоне для данного устройства), при выставленных параметрах это не приведет к изменению быстродействия. Для того и используются схемные решения, стабилизирующие параметры системы при изменении температуры. Другое дело, что если использовать "разгон", то оборудование будет греться и его надо охлаждать. Вот почему чемпионов по скоростям охлаждают жидким азотом. Однако системы охлаждения шумят, потребляют энергию (просаживая тот же БП) и стоят недешево. Потому проще купить более быстродействующий процессор.

>>Обороты вентилятора на ЦП могут упасть на 200-500 единиц, если у вас включена функция автоматической регуляции в биосе.

Безусловно. Только зачем это надо такой ценой?

>>имеются уже готовые, более дорогие конструкции корпусов, в которых предусмотрено до 4-5 вентиляторов, в том числе на боковой стенке.

Таки да. Только там и БП по киловатту стоят. Потому, что в эти корпуса ставится мощное оборудование, по две видеокарты и три жестких диска, например. В серверах тоже по шесть вентиляторов. А то, что Вы здесь описываете очень близко к "шнурковщине". "Каждый поставленный вентилятор повышает тактовую частоту процессора на 5%". Гы. Два раза. Не надо спорить, надо читать мануал.

Добавить комментарий