Тихо в ночи, только не спит PC: собираемся бесшумно / Хабр

9. На что монтировать вентиляторы

Чтобы убрать вибрации, вентиляторы монтируют с помощью резиновых антивибрационных креплений.

Корпуса

В объемных корпусах (Ultra-tower и Full-tower) проще организовать правильную циркуляцию воздуха, так как в них помещается больше вентиляторов и есть куда спрятать провода. Компании be quiet! и Fractal Design специализируются на производстве корпусов со звукоизоляцией. Удачные модели встречаются у SilverStone, Thermaltake, NZXT, Corsair, Nanoxia и Bitfenix.

1. Материал шумоизоляции корпуса

Шумоизоляция корпуса состоит из слоев битума и вспененного материала, которые устраняют вибрации. Слой флиса поглощает звуковые волны. Толщина слоев от 5 до 10 мм.

2. Влияние окна в корпусе на шумоизоляцию

Судя по тесту корпуса Fractal Design Define R5 с глухой стенкой и с окном, окно не влияет на шумоизоляцию. Надо учитывать, что Fractal Design выпускает качественные корпуса. Если стекло тонкое и неплотно прилегает к корпусу, то шум возрастет.

1. Вентилятор с подшипником скольжения

Подшипник скольжения состоит из цилиндрического корпуса, в который вставлена втулка из антифрикционного материала. Внутри втулки вращается вал. Вал отделен от втулки заполненным смазкой зазором.

Небольшое расстояние между валом и втулкой и/или отсутствие смазки увеличивают трение, что затрудняет запуск вентилятора, повышает износ, энергопотребление и шум. Если зазор увеличить, вал начнет колебаться.

При вертикальном положении вентилятора давление вала на втулку в разных точках различается. Вал со временем деформирует отверстие втулки – оно становится овальным. Усиливаются колебания вала и увеличивается шум. Вентиляторы с подшипником скольжения лучше использовать в горизонтальном положении, чтобы давление вала на втулку было равномерным.

10. Как отрегулировать скорость вращения вентилятора

На Алиэкспресс продаются регуляторы оборотов для нескольких вентиляторов с питанием от разъема MOLEX или SATA.

11. Форма и количество лопастей

При увеличении количества лопастей с 6 до 12, скорость воздуха возрастает на 30% (pdf).

Шума при этом становится больше (рис. 22).

2. Вентилятор с подшипником качения

Вентиляторы с подшипниками качения (шарикоподшипниками) стабильно работают в любой ориентации и меньше изнашиваются, потому что трение качения меньше трения скольжения.

3. Вентилятор с гидродинамическим подшипником

В вентиляторах с гидродинамическим подшипником вал вращается в слое жидкости, которая удерживается внутри втулки за счет возникающей во время работы разницы давлений. Это снижает трение и шум.

4. Вентилятор с магнитным центрированием

В конструкции с магнитным центрированием вал опирается на колпачок и удерживается на месте магнитами, поэтому вес крыльчатки меньше изнашивает подшипник. Магнитное поле притягивает вал вниз, уменьшая его колебания, и позволяет устанавливать вентилятор под любым углом.

5. Какой выбрать размер вентилятора

В корпусах используются вентиляторы разных диаметров: 120, 140, 200 мм и выше. Вентиляторы большого диаметра при одинаковой скорости вращения создают бо́льший воздушный поток (CFM) в сравнении с вентиляторами меньшего диаметра. Необходимый для отвода тепловой мощности W воздушный поток Q вычисляется по следующей формуле:

При температуре 20 °C и атмосферном давлении 101.325 кПа, плотность сухого воздуха равна 1.2 кг/м³, а удельная теплоемкость – 1 кДж/кг°C. После подстановки значений формула упрощается:

6. Сколько нужно вентиляторов

Чем больше, тем лучше. С увеличением количества вентиляторов можно понижать их скорость. При этом сохраняется продуваемость и снижается шум.

Условный пример: шесть вентиляторов на низких оборотах будут создавать такой же воздушный поток, как два-три вентилятора, которые работают на максимальной скорости и при этом шумят.

7. Как расположить вентиляторы

От величины воздушного потока, который создают вентиляторы на входе и выходе, зависит давление в корпусе. Отрицательное давление возникает, когда выталкивается больше воздуха, чем всасывается (Рис. 11). В таком случае воздух вместе с пылью втягивается в корпус через все щели.

Нейтральное давление получается, когда на входе и выходе вентиляторы создают одинаковый воздушный поток (Рис. 12).

При положительном давлении всасывается больше воздуха, чем выталкивается (Рис. 13). В корпус попадает меньше пыли, так как воздух втягивается через отверстия с пылевым фильтром.

Выбирайте между нейтральным либо положительным давлением и периодически чистите внутренность корпуса и щели, через которые вентиляторы закачивают воздух. Вентиляторы на лицевой панели корпуса должны работать на вдув, а остальные – на выдув. Периодически очищайте пылевой фильтр блока питания, если корпус стоит на полу, а блок питания расположен внизу корпуса.

В старых корпусах фильтров нет. Они продаются на Алиэкспресс (Рис. 15).

8. Как монтировать вентиляторы

Если внутри корпуса много препятствий для потоков воздуха, нужно увеличить создаваемое давление, чтобы воздух смог их преодолеть. Для этого вентиляторы монтируют последовательно (Рис. 16). Если кабели убраны и препятствий для воздуха мало, применяется параллельный монтаж.

Кулеры

Небольшой радиатор в боксовых кулерах (от англ. cooler – охладитель) не справится с теплоотводом при серьезной нагрузке, поэтому вентилятор будет работать на максимальной скорости и шуметь. Система охлаждения процессора подбирается под TDP (расчетную тепловую мощность): величину, показывающую, на отвод какой тепловой мощности он рассчитан.

Виды систем охлаждения:

Воздушная система состоит из радиатора и вентилятора. К водяной системе добавляется качающая воду помпа (Рис. 23).

Воздушные кулеры не уступают водяным системам при охлаждении ЦП (Рис. 24).

Топовый кулер на воздушном охлаждении (Cooler Master Wraith Ripper, Noctua NH-D15) стоит как «водянка» из среднего ценового диапазона с посредственными вентиляторами.

У видеокарт TDP выше, чем у центрального процессора, поэтому на них ставят водяную систему охлаждения в ущерб тишине. Значения TDP для сравнения: процессоры Intel Core i9 Comet Lake (125 Вт), AMD Ryzen Threadripper 2 (250 Вт) и видеокарты RTX 3080 (320 Вт) и RTX 3090 (350 Вт).

Термопаста

Термопаста – вещество с высокой теплопроводностью (выражается в Вт/(м*К)), которое заполняет воздушные зазоры между охлаждаемой поверхностью и радиатором для эффективной передачи тепла.

Вентилятор ЦП подключен к разъему 4-pin и его скорость автоматически меняется в зависимости от температуры процессора. Термоинтерфейс с низкой теплопроводностью (< 8 Вт/(м*K)) хуже передает тепло от процессора к радиатору, поэтому вентиляторы работают на повышенных скоростях.

Из чего собрать «тихий» ПК

Корпус:

Система охлаждения ЦП:

Количество вентиляторов:

Диаметр вентиляторов:

Подшипник вентилятора:

• магнитное центрирование;
• гидродинамический подшипник.

Термопаста:

• коэффициент теплопроводности > 8 Вт/(м*К).

Что еще сделать:

• кабель-менеджмент;
• регулярно чистить пылевые фильтры;
• провести «тонкую» настройку вентилятора с помощью регулятора оборотов.

***

Мы определили источник шума и как его убрать. Узнали, какие бывают подшипники, где расположить и как смонтировать вентиляторы. Научились рассчитывать воздушный поток и создавать нужное давление в корпусе. Этого вполне достаточно, чтобы собрать малошумный компьютер с эффективной системой охлаждения.

Бесшумность по расписанию

Если вас интересует тихий ночной сёрфинг, кино в наушниках и всё такое, а днём вы не стеснены какими-либо обстоятельствами, можете работать на полную катушку или играть в любимые игрушки — это сильно упрощает задачу. Можно смело собираться в «полупассивный» вариант.

Ну а если тёща не дремлет, шапочка из фольги не помогает, вокруг война, немцы и инопланетяне, надо сидеть бесшумно 24/7 — понятное дело, выбор за полностью пассивной системой.

Видеокарта

В большинстве случаев, полностью пассивные варианты видеоадаптеров не отличаются высокой производительностью. Смысла ставить самую дешёвую дискретную карточку при наличии Intel HD внутри самого процессора особо не имеет, разве что вам необходимо подключить ещё 2-3 монитора, а подходящих выходов на материнской плате нет.

В случае же, если вам хочется иногда играть во что-нибудь современное, вариантов для тихого компьютера не так много. Nvidia GTX 750 Ti с полностью пассивным охлаждением — предел того, что можно достать на рынке без проблем.

Более дорогие варианты — вроде GTX 960 Phantom от Gainward в РФ достать тяжеловато. Альтернативой для Gainward’а может стать Palit PA-GTX960 Super JetStream 2G, которая остаётся в полностью пассивном режиме, пока вы не начнёте грузить её трёхмерной графикой, да и в играх практически не слышна.

Вопросы принципиальности

Совершенно пассивное охлаждение, безусловно, приятно в эксплуатации. Ни тебе пыли от постоянной «прокачки» воздуха, ни износа подшипников у вентиляторов, от чего они могут начать предательски хрустеть, ни шума. Беда в том, что работает оно эффективно только тогда, когда температура окружающего воздуха ощутимо отличается от температуры самих радиаторов.

Так что если у вас дома Ташкент, компьютер стоит рядом с батареей центрального отопления, а кондиционер не включается даже в 40 — возможно, придётся добавить в систему пару вентиляторов и «выключатель» на переднюю панель, чтобы в самых тяжёлых условиях иметь возможность организовать хоть какой-то поток воздуха на «бесшумных» оборотах.

Вопросы производительности

Собраться с Core i7, 32 Гб оперативной памяти и «игровой» видеокартой в полностью пассивном режиме, в принципе, возможно. Вопрос в том, сколько это будет стоить, и где вы возьмёте какую-нибудь редкую штуку типа

, которая может оставаться «пассивной» очень и очень долго, а в активном режиме старается быть максимально тихой. Потому что самое мощное, на что вы можете рассчитывать в «заводском» исполнении с пассивным охлаждением — это

Все остальные конфигурации достаточно легко собираются в «пассивный» режим без каких-либо проблем.

Зачем это надо?

У каждого свои причины постройки малошумящего ПК. У кого дети, у кого жена спит, а у кого тёще «излучение мешает», а включен или нет компьютер она определяет по гулу вентиляторов. Тем не менее, для всех таких случаев остаются важными три вопроса:

1. Когда нужна «бесшумность»?
2. Какие задачи должна решать система?
3. Насколько принципиально для вас иметь 100% пассивное охлаждения?

Попробуем ответить на все три вопроса, а уже потом определиться с подбором необходимого железа.

Конструкция вентилятора

Двигатель вентилятора состоит из ротора и статора (Рис. 3). Статор – неподвижная часть, в которую с помощью вала вставляется ротор. Подшипник фиксирует вал с заданной жесткостью. К ротору прикреплены лопатки, которые при вращении втягивают и выталкивают воздух. Разберемся в устройстве подшипников, так как шум возникает чаще всего из-за них.

Корпус и управление охлаждением

Если вы выбираете полностью пассивный вариант, то корпус стоит выбирать максимально «дырявый», причём, желательно, не сбоку, а сверху и снизу. Так естественная циркуляция воздуха нам поможет, а шума от пассивной системы всё равно нет. В качестве сравнительно недорогих вариантов можно назвать Fractal

Полупассивным же системам (с активируемым охлаждением «по случаю» или «по желанию») подойдут корпуса с развитой системой вентиляции и грамотным устройством внутреннего пространства: то есть с минимальным сопротивлением воздушным потокам. Здесь за основу можно взять всё тот же Silencio, старшие модели Fractal Design: Core 2500 или 3300.

Управлять вентиляторами можно при помощи вот такой панельки:

И выглядит она симпатично, и набор функций вполне приличный: ручная регулировка 4-х вентиляторов, возможность предупредить пользователя о приближении к «опасной» температуре, отображение температур и оборотов каждого из вентиляторов. А для любителей «крутилок», а не кнопочек, есть вариант с утапливаемыми в корпус потенциометрами: и не торчит ничего, и по «клику» можно достать любой из регуляторов.

Общие советы по сборке

Если вы собираетесь в полностью пассивный режим — не экономьте на охлаждении процессора и памяти. В системном блоке не будет никаких искусственных потоков воздуха, только естественная конвекция. HN-D 14, память с «воттакенными» радиаторами — вот ваш выбор.

В случае же «полупассивной» сборки стоит отдельное внимание уделить правильной укладке всех проводов внутри системного блока. Всё, что висит, болтается, натянуто поперёк, по диагонали и мешает воздушному потоку (который и так максимально снижен из-за нежелания «шуметь» вентиляторами), во-первых, ухудшает охлаждение, а во-вторых, создаёт ненужные завихрения в воздушном потоке. Идеальная сборка должна выглядеть примерно так:

Пусть сзади всё и не так симпатично, но здесь никаких проблем с потоками воздуха нет и не предвидится.

Если системный блок модульный — удалите все неиспользуемые корзины и блоки. В пассивном варианте можно снять и противопылевые фильтры, «сосать» пыль компьютер не будет, а раз в год продуть комплектующие из баллона со сжатым воздухом — не смертельно.

На этом всё. Если у вас есть удачный опыт сборки бесшумного компьютера — не поленитесь, поделись в комментариях фотографиями и конфигом, люди вам спасибо скажут.

P.S.: Scythe вообще любители делать большие и страшные вундервафли. Явно что-то компенсируют себе. Маленькие продажи, например.

Охлаждение процессора и всей системы в целом

В пассивном режиме рассеивать 65 Вт тепла сможет не каждый радиатор. Заигрывать придётся с «супербашнями». В качестве универсального «ответа» на любой случай, разумеется, можно взять

. В пассивном режиме этот монстр обеспечит температуру 65 Ваттного процессора в пределах 85 градусов, а в случае чего можно подстраховаться и подключить один из вентиляторов (например, центральный) к системе ручного управления: в играх или тяжёлых задачах даже слабенький воздушный поток существенно облегчит температурные условия.

В случае сбора «полупассивной» системы можно сэкономить и использовать более простую версию, NH-U12S. Прелесть охлаждения от Noctua — длиннющая гарантия на комплектующие (72 месяца), живой саппорт (который, в случае чего, пришлёт вам новый переходник при апгрейде или ещё какую штуку) и ориентированность на малошумные системы.

Ещё можно рассмотреть варианты от Scythe, но с качеством у них последнее время так себе, да и чистить Big Shuriken — то ещё удовольствие. К тому же он занимает много места и часто блокирует слоты памяти / видеокарты.

Также не стоит забывать, что существуют специальные вентиляторы, которые рассчитаны на сборку как раз бесшумных или условно-бесшумных компьютеров. Один из лучших вариантов, что можно достать — Scythe Gentle Typhoon. К сожалению, их почти полностью вывели с рынка и сняли с производства, и найти сейчас можно разве что 500-RPM версию.

Наиболее близкие к ним по показателям из ныне выпускающихся — Slip Stream 120. Если корпус позволяет, можно остановиться на 14-сантиметровых Noctua серии ULN, на 650 об/мин они выдают чуть больше 9 дБ, правда, цена вопроса не порадует.

Питание

Самая дорогая часть таких сборок — полностью пассивный блок питания. К примеру,

с «платиновым» сертификатом КПД стоит с текущим курсом доллара очешуительных 11 с половиной тысяч рублей. 🙁 Но здесь можно малость схитрить и взять «полупассивный» БП

. За 8.5 килорублей вы получите БП, который не включает вентилятор, пока потребление не перейдёт отметку в 400 Ватт. Дело за малым — собраться так, чтобы общее потребление не превышало указанный лимит, что, учитывая современные железки, сделать достаточно легко.

Подбираем железо: общие рекомендации

Так как пассивное охлаждение имеет свои ограничения, выбирать придётся из комплектующих, имеющих максимально низкие показатели тепловыделения. Кроме того, остаются ещё два элемента, которые будут сильно влиять и на цену сборки, и на эффективность всей системы охлаждения в целом: блок питания и корпус.

Соответственно, процессоры выбираем производства Intel (особенно радует наличие специальной линейки с пониженными частотами и теплопакетом), а видеокарты — Nvidia (т.к. архитектура Maxwell в целом хороша в плане энергосбережения и энергоэффективности).

Процессор, материнская плата, память

всё более-менее понятно: сокет LGA-1150 / 1151, размеры и порты — по вкусу, корпусу и потребностям. В случае же с процессором выбор не так прост. Если от ПК не требуется чудес производительности, достаточно обойтись каким-нибудь

(1150): для всех посведневных задач и современного софта его двух ядер и четырёх потоков хватит, а тепловой пакет в 54 Вт не так уж и сложно «обслужить». К тому же в комплекте вы получите Intel HD 4600, которая отлично справляется с ускорением всяких Photoshop’ов, простенькими или сравнительно старыми играми (в ту же Half Life 2 или Portal вполне можно будет поиграть в разрешении FullHD), декодированием видео и прочими потребностями повседневной эксплуатации.

Новые i5 c архитектурой Skylake-S на сокете 1151 производятся по техпроцессу 14 нм и обеспечивают впечатляющую производительность при достаточно «скромном» теплопакете в 65 Вт. Встроенная графика Intel HD 530 почти во всех тестах превосходит возможности таковой в APU AMD A10, но до производительности дискретных систем, по понятным причинам, ей далеко.

К сожалению, курс валют оставил российский рынок без «экзотических» Core i5 и Core i7 с индексом «Т» (они просто не очень интересны людям в условиях кризиса), но если вы знаете, где такой достать за разумные деньги — стоит обратить на них внимание, т.к. сниженные частоты и «плановый» теплопакет 45 Вт упрощают сборку бесшумных / пассивны систем.

С памятью всё просто. DDR III 1600 Mhz с развитым охлаждением (принудительно обдувать-то её никто не будет, а охлаждаться — надо) или, в случае с сокетом 1151, DDR 4. Вот неплохой вариант.

Система хранения данных

Самым тихим вариантом, конечно, является SSD-диск. Ноль движущихся частей, ноль вибраций и ноль шумов. Тем не менее, хранить терабайты

порно

рабочих файлов на SSD несколько расточительно, да и бэкапы иногда надо делать. Мы уже

в начале года о различных линейках HDD: гайд до сих пор актуален.

— ваши друзья.

Тихие вентиляторы для компьютеров, малошумные и бесшумные