Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARD

Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARD Компьютер

Воздушная система охлаждения пк — что такое кулер

Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARDcooler)
дословно переводится как охладитель. По существу — это
устройство, призванное охлаждать нагревающийся элемент
компьютера (чаще всего центральный процессор). Кулер
представляет из себя металлический радиатор с вентилятором,
прогоняющим через него воздух. Чаще всего кулером называют
именно вентилятор в системном блоке компьютера. Это не
совсем правильно. Вентилятор — это вентилятор, а кулер — это
именно устройство (радиатор с вентилятором), охлаждающее
конкретный элемент (например, процессор).

Вентиляторы, установленные в корпусе системного блока
компьютера, обеспечивают общую вентиляцию в корпусе,
поступление холодного воздуха и вывод горячего наружу. Тем
самым происходит общее понижение температуры внутри корпуса.

Кулер, в отличие от корпусных вентиляторов, обеспечивает
локальное охлаждение конкретного элемента, который сильно
греется. Кулер чаще всего стоит на центральном процессоре и
видеокарте. Ведь видеопроцессор греется не меньше ЦП, а
порой нагрузка на него гораздо сильнее, например, во время
игры.

В блоке питания тоже стоит вентилятор, который
одновременно служит как для охлаждения нагревающихся
элементов в блоке питания, так как продувает через него
воздух, так и для общей вентиляции внутри компьютера. В
простейшем варианте системы охлаждения ПК именно вентилятор
внутри блока питания обеспечивает вентиляцию воздуха внутри
всего корпуса.

: 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:

  1. Производительность вентиляторов на вдув должна примерно соответствовать производительности вентиляторов на выдув
  2. Впускать холодный воздух надо обязательно снизу, а выпускать сверху
  3. Чем больше в корпусе заполнено слотов расширения и 5-дюймовых отсеков, тем хуже его вентиляция
  4. Замена обычных шлейфов круглыми заметно улучшает вентиляцию корпуса.
  5. Передний вентилятор заметно снижает температуру в корпусе.

В результате борьба за вентиляцию корпуса зачастую сводится к установке вентиляторов максимально возможного размера и производительности во все штатные места, после чего в руки берется дрель (ножовка, электролобзик, зубило, кувалда, «болгарка», автоген — нужное подчеркнуть :-), и вентиляторы засовываются в нештатные места. После этого для пущего эффекта добавляется пара вентиляторов внутрь корпуса — обычно на обдув видеокарты и винчестера.

О затратах времени, сил и средств на все это лучше не говорить. Правда, результат обычно бывает неплохой, но вот шум, испускаемый этой «батареей» на полных оборотах, выходит за все мыслимые рамки, да и пыль он сосет со скоростью пылесоса. Как следствие, скоро корпус начинает обрастать фенбасами и реобасами, становясь похожим на микшерский пульт средней руки. А процесс запуска игры вместо простого кликанья мышкой теперь напоминает подготовку к взлету авиалайнера — надо не забыть прибавить обороты всем этим вентиляторам. В этой статье я постараюсь показать, как можно добиться похожего эффекта «малой кровью».

Бег по диагонали

Все массовые корпуса можно разделить на три вида — десктоп, тауэр с верхним (горизонтальным) БП и тауэр с боковым (вертикальным) БП. Основную долю рынка занимают два последних. У каждого есть свои достоинства и недостатки, но наихудшим с точки зрения вентиляции считается третий вид — тут процессор оказывается в непродуваемом «кармане» рядом с блоком питания, и организовать туда подачу свежего воздуха достаточно трудно.

Общие принципы вентиляции достаточно просты. Во-первых, вентиляторы должны не мешать естественной конвекции (снизу вверх), а помогать ей. Во-вторых, нежелательно иметь непродуваемые застойные зоны, особенно в местах, где естественная конвекция затруднена (в первую очередь это нижние поверхности горизонтальных элементов). В-третьих, чем больше объем воздуха, прокачиваемого через корпус, тем меньше в нем разница температур по сравнению с «забортной». В-четвертых, поток очень не любит различных «выкрутасов»- изменения направления, сужения-расширения и т.п.

Как происходит воздухообмен? Допустим, вентилятор закачивает воздух в корпус, при этом давление в нем растет. Зависимость расхода от давления называется рабочей характеристикой вентилятора. Чем больше давление, тем меньше будет закачивать воздух вентилятор и тем больше его будет выходить через вентиляционные отверстия. В какой-то момент количество закачиваемого воздуха сравняется с количеством выходящего, и давление дальше повышаться не будет. Чем больше площадь вентиляционных отверстий, тем при меньшем давлении это произойдет и тем лучше будет вентиляция. Поэтому простым увеличением площади этих отверстий «без шума и пыли» иногда можно добиться большего, чем установкой дополнительных вентиляторов. А что изменится, если вентилятор не вдувает, а выдувает воздух из корпуса? Поменяется только направление потоков, расход останется тем же самым.

Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARD

«Классические» варианты организации вентиляции корпуса с верхним БП показаны на рис.1-3. Собственно, это фактически три разновидности одного и того же способа, когда воздух идет по диагонали корпуса (от переднего нижнего угла в задний верхний). Красным цветом показаны непродуваемые зоны. От того, насколько плотно они заполнены, сопротивление потоку никак не зависит — он все равно проходит мимо них. Обратите внимание на нижнюю зону, в которой находится видеокарта — один из самых критических к перегреву компонентов компьютера. Установка переднего вентилятора позволяет подать к ней (а заодно и к южному мосту) немного свежего воздуха, сбив температуру на пару градусов. Правда, при этом «на обочине жизни» оказывается винчестер (если он установлен в штатное место). На рис.4 показано, почему так происходит. Тут схематически представлены потоки воздуха через вентилятор (более темный цвет соответствует большей скорости). Со стороны всасывания воздух входит равномерно со всех сторон, при этом его скорость по мере удаления от вентилятора быстро падает. Со стороны нагнетания «дальнобойность» воздушного потока заметно больше, но только вдоль оси — в стороне от нее образуется непродуваемая зона. Такая же «аэродинамическая тень» получается и за втулкой вентилятора, но она быстро сходит на нет.

Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARD

Для иллюстрации приведу пример из жизни. В поисках наилучшего способа охлаждения своего десктопа, я перевернул вентилятор в БП на вдув. По идее, это должно улучшить охлаждение БП — ведь теперь он обдувается свежим воздухом, а не б/у из корпуса. Однако термодатчик БП показал прямо противоположное — температура выросла на 2 градуса! Как такое могло произойти? Ответ прост — плата с датчиком установлена в стороне от вентилятора и поэтому оказалась в аэродинамической тени. Поскольку вместе с термодатчиком в этой тени оказались и некоторые другие элементы, во избежание выхода их из строя был восстановлен статус кво.

Критерий истины

Теперь от теории перейдем к практике. Наша главная задача — увеличить площадь вентиляционных отверстий, причем желательно быстро и без применения слесарных инструментов. Их площадь должна быть как минимум равна эффективной площади вентилятора (то есть площади, ометаемой лопастями), а лучше превышать ее раза в полтора. Например, для 80-мм вентилятора эффективная площадь равна примерно 33 кв.см. Если вентиляторов несколько и они все работают на выдув (или, наоборот, все на вдув), их эффективная площадь складывается. Особенно эта мера актуальна для корпусов старых конструкций, которые еще помнят Пентиум-2 и тем не менее продолжают выпускаться (и продаваться) до полного износа штампов.

К подобным «ветеранам» относится и мой десктоп Codegen, переживший уже три материнки. Из «удобств» он имеет место под 90-мм передний вентилятор, который по мысли конструкторов должен засасывать воздух через щель внизу передней панели площадью всего 5 кв. см., да символические дырочки диаметром 1,5 мм напротив него (позже я их рассверлил в шахматном порядке до 4 мм — так даже красивее стало). Разумеется, корпус не подводная лодка, воздух будет подсасываться и через другие мелкие щели и неплотности, точный учет которых невозможен. Но все равно вентиляция в штатном режиме напоминает бег в противогазе.

Конфигурация компьютера при тестировании:

  • CPU Athlon T-red-B 1,6v. 1800 @166Х11, кулер Evercool ND15-715 подключен через 3-поз. переключатель (использовалась вторая скорость, 2700 об/мин)
  • M/b Epox 8RDA3, обдув моста отключен
  • video Asus 8440 Deluxe (GF4ti4400), акт. кулер закрывает чип и память.
  • 512 Mb RAM Hynix
  • HDD Samsung 7200 об/мин
  • CD-ROM, FDD, Rack-контейнер
  • Modem
  • TV/capture card Flyvideo
  • БП Codegen 250w
  • Суммарная мощность (без БП) — порядка 180 Вт

Температура процессора мерялась через Сандру, видеокарты — по встроенным датчикам через SmartDoctor, в корпусе под верхней крышкой над процессором (не забыли — корпус десктоп) был размещен выносной датчик электронного термометра, вторым датчиком этого термометра измерялась температура в комнате. Затем результаты были приведены к внешней температуре 23 градуса.

Система нагружалась запуском в цикле игровых тестов 3DMark2001SE. В исходном состоянии температура в корпусе превышала внешнюю на 15 градусов, температура видеокарты (чип/память) была больше на 55/38 град., процессора на 39 град. Для сравнения были проведены измерения с открытой крышкой. Результаты: температура видеокарты больше внешней на 44/30 градусов, процессора — на 26 градусов.

Сначала попробуем пойти по традиционному пути. Какая первая мысль приходит в голову при взгляде на этот корпус? «Раз есть отверстие под вентилятор, так должно же там хоть что-то стоять» (вполне по «Золотому теленку»). Ну что же, поставим. Каков результат? Датчик температуры в корпусе вообще не отреагировал на наши манипуляции, температура процессора снизилась на 1 градус, а видеокарты на 4-5 градусов (кстати, примерно такой же результат дал и другой традиционный шаг — установка рядом с видеокартой бловера Gembird SB-A). Собственно, на этом «традиционный путь» и заканчивается.

Теперь все вернем в исходное состояние и пойдем другим путем — вытащим две заглушки слотов расширения рядом с видеокартой. Этим убивается сразу два зайца: появляется новая «дыра» для вентиляции корпуса и ликвидируется застойная зона у видеокарты. Вдобавок выломаем защитную «гребенку» у переднего воздухозаборника (благо он снизу и его все равно не видно) — его площадь при этом утроится, а суммарный размер вентиляционных отверстий составит 45 кв. см.

Результат не заставил себя ждать — температура в корпусе упала на два градуса, а видеокарта порадовала еще больше, скинув сразу 9 градусов на чипе и 7 градусов на памяти. Согласитесь, неплохой результат, к тому же совершенно бесплатный. Этот вариант можно рекомендовать для карт с пассивным кулером как альтернативу установке вентилятора. А если этого мало? Добавление переднего вентилятора на вдув приводит к парадоксальному результату — температура и корпуса, и видеокарты… повышается! Немного, всего на один градус, но тем не менее… Объясняется это просто — теперь больше воздуха входит в корпус через переднее отверстие и меньше — через заднее мимо видеокарты.

А если поставить его на выдув? Тут совсем другое дело. Оба вентилятора (в БП и дополнительный) теперь включены параллельно, их расходы складываются, и вот вам результат — видеокарта «похолодала» еще на 3-4 градуса, а общее понижение температуры по сравнению с исходным вариантом составило 12 градусов по видеочипу, 10 градусов по видеопамяти и 5 градусов в корпусе (и, соответственно, у процессора). Обратите внимание, что видеокарта здесь холоднее, чем в открытом корпусе! Расходы же ограничились покупкой одного корпусного вентилятора средней мощности.

Наконец, последний вариант, «экстремальный» — все три вентилятора (БП, передний и бловер) на выдув, дополнительно сзади открываем еще один слот. Бловер был установлен в нижнем (из двух) пятидюймовом отсеке вместо вынутого Rack-контейнера. Результаты — процессор «похолодал» по сравнению с предыдущим вариантом на 4 градуса (и теперь на те же 4 градуса горячее самого себя в открытом корпусе), а видеокарта скинула еще пару градусов. Правда, датчик температуры в корпусе никакого снижения не показал — холодный воздух проходит ниже его, поскольку дополнительные вентиляторы забирают воздух не сверху, а из середины корпуса. Общие результаты сведены в таблицу. На ней показана абсолютная температура компонентов, приведенная к 23 градусам в комнате.

 CPUMemGPU
Исходный корпус626178
Вент. на вдув615674
Откр. слоты605469
Откр. слоты вент.на выдув574965
Откр. слоты вент.и бловер534863
Открытый корпус495267

Снизу вверх, наискосок

Теперь, когда мы уяснили и проверили на практике общие принципы эффективной вентиляции, применим их к самому распространенному корпусу — тауэру с верхним БП.

Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARD

На рис.6 показан самый эффективный способ охлаждения такого корпуса. Дополнительный вентилятор на задней стенке фактически обеспечивает такой же режим продувки, как в моем последнем эксперименте. Поскольку практически половина тепла выделяется процессором, есть смысл подавать часть холодного воздуха непосредственно в зону его работы. Это осуществляется через свободный трехдюймовый или пятидюймовый отсек на передней стенке — обе его заглушки (пластмассовая и металлическая) удаляются, а уж как декорировать образовавшуюся дыру — вопрос умения и фантазии. В простейшем случае можно купить панельку с парой маленьких вентиляторов (которые сразу снять, толку от них ноль), благо таких «прибамбасов» для пятидюймовых отсеков выпускается множество разновидностей — от обычной решетки до панелек со встроенным электронным индикатором, USB-портами или фенбасами (хотя площадь решетки у них меньше).

Неплохую продувку обеспечивает и установка Rack-контейнера. Учтите, что все это хозяйство надо ставить в самый нижний отсек. Выбор конкретного варианта зависит от того, что в первую очередь надо «заморозить». Если перегревается процессор или память, отверстия надо сделать побольше, а если видеокарта — можно вообще обойтись без них, зато внизу открыть побольше слотов. Суммарная площадь отверстий при этом должна быть как минимум 70-80 кв. см. в зависимости от размера вентиляторов. Для справки: площадь одного отверстия слота равна 13 кв. см., открытого трехдюймового отсека — 30 кв. см., пятидюймового — 15-30 кв. см. с вышеописанной декоративной решеткой и 60 кв. см для полностью открытого. Еще 10-15 кв. см. может дать удаление заглушек с отверстий под порты на задней стенке. Ах да, чуть не забыл, есть же еще штатный воздухозаборник в нижней части передней панели площадью 5-30 кв. см., а у некоторых корпусов еще и дырочки в боковых стенках.

Если на верхней панели есть штатное отверстие под вентилятор, грех его не использовать. Поставьте туда что-нибудь не слишком мощное на выдув. Если такого отверстия нет, вырезать его не стоит. Лучше купите специальный бловер и установите его в самый верхний 5-дюймовый отсек (рис. 7). Это будет особенно полезно тем, у кого по какой-либо причине отсутствует отверстие под дополнительный вентилятор под БП или оно задействовано для непосредственного охлаждения процессора. Но в этом варианте стоит сделать воздуховод, направляющий свежий воздух из нижнего пяти- или трехдюймового отсека в зону процессора. Без него значительная часть этого потока может сразу уйти в бловер, не захватив по дороге достаточно тепла.

На рис. 8 показана довольно экзотическая схема с нижним вентилятором, работающим на выдув. Она хуже двух предыдущих и может использоваться лишь в крайнем случае, когда в первую очередь надо охладить видеокарту. Фактически эта схема обеспечивает два независимых потока — первый (нижний, от задней стенки к передней) охлаждает видеокарту, платы расширения и южный мост, а второй (от передней стенки к задней) охлаждает верхнюю половину корпуса. Преимущества такой схемы — увеличивается суммарная производительность вентиляторов на выдув, значительная часть горячего воздуха от видеокарты сразу удаляется наружу, меньше общее сопротивление потоку в корпусе.

Но есть и существенные недостатки. Главный из них в том, что в угоду дизайну нижние отверстия в передней стенке, через которые выдувается воздух, обычно имеют площадь намного меньшую, чем эффективная площадь переднего вентилятора. Вдобавок потоку приходится дважды менять направление, что он очень не любит. В результате получается тот же «бег в противогазе» — например, если отверстие в корпусе вдвое меньше, чем у вентилятора, производительность последнего тоже падает примерно вдвое, и это еще без учета противодавления в корпусе. А вот шум, наоборот, будет больше — просачиваясь через узкие щели, маленькие отверстия, затейливые «загогулины» и прочие дизайнерские изыски в передней панели, поток воздуха может издавать отнюдь не художественный свист. Вдобавок шум переднего вентилятора (в отличие от заднего) не экранируется корпусом.

Повысить эффективность переднего вентилятора можно, если впустить дополнительный воздух в полость между передней панелью и металлической передней стенкой корпуса. Для этого пойдем по проторенному пути — вытащим пластмассовую (на этот раз только пластмассовую!) заглушку нижнего трехдюймового отсека. Но ведь нам надо еще подать холодный воздух в верхнюю половину корпуса, причем тоже спереди. Эти потоки надо разделить с помощью перегородки под нижним пятидюймовым отсеком.

Теперь посмотрим на движение потока в корпусе. В первой и второй схеме основной поток движется снизу вверх. Сопротивление потоку определяется самым узким местом на его пути. В данном случае это сечение на уровне видеокарты: она сама занимает добрую половину корпуса, а с другой стороны стоит винчестер с торчащим шлейфом. Поскольку видеокарту в другое место сдвинуть нельзя, остается переставить винчестер. Его можно опустить вниз или поставить в один из 5-дюймовых отсеков (лучше в тот, который используется в качестве воздухозаборника). В обоих случаях винчестер будет отлично обдуваться, что благотворно скажется на его здоровье. Впрочем, самое узкое место на пути потока на самом деле не здесь, а при входе в корпус — там его скорость больше на порядок, а аэродинамические потери пропорциональны квадрату скорости. Поэтому «прилизывание» и укладка шлейфов с точки зрения воздухообмена практически ничего не дает.

Слышу, слышу ехидные голоса — а как же страшилки про пыль, которую при установке всех вентиляторов на выдув якобы будет засасывать в диких количествах через CD-ROM и FDD? Отвечаю. Воздух идет по пути наименьшего сопротивления и при хорошей вентиляции не пойдет в узкие щели, когда рядом есть большие окна. Да и штатная система вентиляции, напомню, работает на выдув, причем в брендовых корпусах и ноутбуках тоже (а там не дураки сидят, как любят говорить некоторые коллеги, когда другие аргументы заканчиваются 🙂

В заключение скажем пару слов про тауэры с боковым БП. Несмотря на большое количество отверстий, расположенных в самых неожиданных местах, вентиляция у этих корпусов отвратительная. Если обдув видеокарты еще можно улучшить традиционным способом (открыванием соседних слотов), то с процессором придется повозиться. Для хорошего продува его «кармана» нужно как-то удалить оттуда горячий воздух. Самое эффективное — врезка в верхнюю панель вентилятора на выдув, но это весьма трудоемко. Поэтому попробуем альтернативные способы. В корпусах InWin вверху на задней стенке есть вентиляционные отверстия непонятного назначения — теплый воздух оттуда выходить не будет, т.к. в корпусе разрежение от вентилятора БП, а подача холодного воздуха под самый потолок малоэффективна. Чтобы они не пропадали, поставьте там бловер на выдув. В корпусах, где нет и этого, бловер можно направить вперед и соединить воздуховодом с пустым пятидюймовым отсеком (разумеется, вытащив из него обе заглушки, рис.9).

Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARD

Другой вариант — установка БП с мощным вентилятором, в котором забор воздуха осуществляется только со стороны «кармана». В продаже встречаются БП, имеющие на боковой стенке 120-мм вентилятор — по идее, его должно хватить для хорошего проветривания. Можно сделать и наоборот — подать вентилятором или бловером по воздуховоду в эту зону свежий воздух в расчете на то, что струя «добьет» до непродуваемых уголков. В общем, поле для экспериментов эти корпуса дают необъятное.

Еще осталось несколько мифов по поводу выбора вентиляторов… но этому вопросу стоит посвятить отдельную статью.

Владимир Куваев aka kv1

1. Вентилятор с подшипником скольжения

Рис. 3. Устройство вентилятора с подшипником скольжения
Рис. 3. Устройство вентилятора 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.

Рис. 4. Устройство подшипника скольжения
Рис. 4. Устройство подшипника скольжения

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.

Рис. 5. Иллюстрация колебания вала внутри подшипника
Рис. 5. Иллюстрация колебания вала внутри подшипника

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.

11. Форма и количество лопастей

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

Рис. 21. График зависимости скорости воздуха от числа лопастей
Рис. 21. График зависимости скорости воздуха от числа лопастей

Шума при этом становится больше (рис. 22).

Рис. 22. Зависимость создаваемого звукового давления от количества лопастей <a href="https://ru.wikipedia.org/wiki/Аэродинамический_профиль" target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow">аэродинамического профиля</a> (<a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0022460X77905521" target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow">pdf</a>, англ.)
Рис. 22. Зависимость создаваемого звукового давления от количества лопастей аэродинамического профиля (pdf, англ.)

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.

Рис. 9. Устройство вентилятора с магнитным центрированием
Рис. 9. Устройство вентилятора с магнитным центрированием
Тип подшипникаШумРесурс (час.)ПоложениеЦена
СкольженияНизкий35 000ГоризонтальноеНизкая
ГидродинамическийНизкий80 000ЛюбоеСредняя
КаченияСредний90 000ЛюбоеСредняя
Магнитное центрированиеНизкий150 000ЛюбоеВысокая

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.

Рис. 11. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при негативном давлении внутри корпуса
Рис. 11. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при негативном давлении внутри корпуса

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

Рис. 12. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при нейтральном давлении внутри корпуса
Рис. 12. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при нейтральном давлении внутри корпуса

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

Рис. 13. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при положительном давлении внутри корпуса
Рис. 13. Иллюстрация направления движения воздушных потоков при положительном давлении внутри корпуса

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.

Рис. 14. Правильная циркуляция воздуха внутри корпуса ПК напоминает «крест»: справа налево (от лицевой панели к задней) и снизу наверх.
Рис. 14. Правильная циркуляция воздуха внутри корпуса ПК напоминает «крест»: справа налево (от лицевой панели к задней) и снизу наверх.

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

Рис. 15. Пылевые фильтры для вентилятора
Рис. 15. Пылевые фильтры для вентилятора

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).

Рис. 23. Принцип работы водяной системы охлаждения
Рис. 23. Принцип работы водяной системы охлаждения

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

Рис. 24. <a href="https://www.gamersnexus.net/hwreviews/3571-arctic-liquid-freezer-ii-cooler-review-benchmark" target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow">Результаты теста</a> (англ.) водяных и воздушных систем охлаждения ЦП
Рис. 24. Результаты теста (англ.) водяных и воздушных систем охлаждения ЦП

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

Рис. 25. Кулер Noctua NH-D15
Рис. 25. Кулер Noctua NH-D15
Система охлажденияИсточники шумаУходСрок службы
ВоздушнаяВентиляторОчистка радиатора от пылиЗависит от вентилятора
ВодянаяВентилятор и помпаЗамена жидкости, очистка радиатора и шланговЗависит от вентилятора и помпы

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.

Рис. 27. Термопаста заполняет воздушные зазоры
Рис. 27. Термопаста заполняет воздушные зазоры

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.

Рис. 28. <a href="https://youtu.be/Z8LNlD5KQbo?t=255" target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow">Результаты теста</a> (англ.) термопаст в AIDA64 при 100% нагрузке процессора в течение одного часа. Топ 3: <b>1. Thermal Grizzly Kryonaut</b>, <b>2. Noctua NT-H2</b>, <b>3. Thermaltake TG-8</b>
Рис. 28. Результаты теста (англ.) термопаст в AIDA64 при 100% нагрузке процессора в течение одного часа. Топ 3: 1. Thermal Grizzly Kryonaut, 2. Noctua NT-H2, 3. Thermaltake TG-8

Куда ставить aio?

Пришло время AIO. Здравый смысл говорит, что установка её спереди или точнее на вдув здорово поможет процессору, но драматически ухудшит положение памяти и видеокарты. В то же время сверху (или на выдув) радиатор будет подогреваться тёплым воздухом корпуса, что увеличивает температуру процессора. Эти варианты оба не идеальны. Пришло время разобраться, какой стул хуже.

Устанавливаем радиатор спереди на вдув, его вентиляторы фиксируем на 1000 оборотов в минуту, высвободившийся корпусной вентилятор размещаем сверху, потому что можем. Сравниваем с воздушным кулером и корпусом, оборудованным специализированными вентиляторами F12.

Да уж, Gammax 400ex безусловно хорош и действительно удивляет своей производительностью, но сейчас сходу мы получаем выигрыш в 10 градусов по процессору. Видеокарта и верхний угол тоже теряют, но всего по градусу. а вот память получает чувствительный удар по датчику. Снова около 50 градусов — мириться с этим сложно.

Продолжаем эксперимент с открытой стенкой. Разница с воздушным охлаждением в тех же условиях у процессора снижается до 6 градусов. Но хуже всего дела с оперативной памятью. Корпус потерял структурированные потоки и теперь вокруг планок создаётся тепловой мешок, отсюда и температуры на 9 градусов хуже, чем с воздушным.

Что имеем после получаса тестов? А ничего хорошего: температура процессора ожидаемо уползла вверх — больше семи градусов разницы с передним расположением радиатора и всего три градуса с кулером. При этом выигрыш в температурах у видеокарты и что самое обидное — у оперативной памяти, минимальный (1-2 градуса). Это какой-то позор.

С открытым корпусом ситуация чуть лучше, главное достижение — снижение температуры памяти по сравнению с передним расположением радиатора.

Получается правы были те, кто говорил, что водянку надо обязательно ставить спереди? И да, и нет! Да, в том смысле, что если ваш корпус именно такой и снабжён такого же типа пылевыми фильтрами, то результат будет похожим. Внимательные читатели наверняка заметили, что при верхнем расположении радиатора подъём температуры процессора был какой-то несоразмерно большой.

Выводим эксперимент на уровень, не зависящий от размера дырок пылевых фильтров и степени продырявленности передней панели. Убираем оба этих неизвестных и получаем следующие данные.

Ядра процессора стали холоднее почти на 8 градусов. Это если сравнивать с таким же расположением радиатора, но с установленными пылевыми фильтрами. Температура оперативной памяти снизилась на 6 градусов, по видеокарте изменения не такие значительные.

Но эти числа нельзя напрямую сравнивать с полученными ранее значениями для переднего расположения радиатора, там же тоже были фильтры. Пересобираем стенд, радиатор вперёд. Сравниваем с верхним расположением AIO также без фильтров. Получаем температуру процессора ниже, но всего на 3 градуса, а вот оперативная память чувствует себя значительно хуже — плюс 6 градусов.

И теперь можно сделать такой вывод: если специально не создавать помехи выдуву через верхнюю часть корпуса неоптимальными пылевыми фильтрами, то установка AIO с верхним расположением на выдув будет предпочтительной. Температура видеокарты в этих двух конфигурациях различается не сильно, а вот климат внутри корпуса, а значит и температура памяти и цепей питания материнской платы, будет значительно хуже с передним радиатором на вдув. Да, с передним расположением радиатора процессор будет охлаждаться немного более эффективно, но это того не стоит.

В случае, если вопрос настройки памяти не стоит, а материнская плата выбрана с запасом по питанию, что сегодня не редкость, то размещение радиатора абсолютно не важно. Впрочем как и тип радиаторов, главное — чтобы внешний вид или возможности подсветки устраивали.

Мониторинг температуры

Если вы не уверены, достаточно ли охлаждается корпус изнутри при собранной вами схеме, можно воспользоваться специальным ПО — например, SiSoftware Sandra Lite или Everest.

Рекомендованные средние значения температуры:

  • Процессор — до 90 градусов;
  • Блок питания — до 50 градусов;
  • Видеокарта — 50 -70 градусов;
  • Чипсет на материнской плате — до 60 градусов;
  • Жесткий диск — 30 – 40 градусов.

Также важно, где именно находится компьютер. Если он стоит на рабочем столе, то обычно проблем с охлаждением не возникает. Обычно же он помещается в специальном отсеке в компьютерном столе. Проверьте, не мешают ли стенки нормальному движению воздуха внутри корпуса.Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARD

Будьте предельно осторожны при использовании металлической насадки. Может случиться пробой искры и спровоцировать короткое замыкание, что влечет выход из строя некоторых комплектующих.

Также для вас будут полезны статьи о типах корпусов для ПК и ТОП корпусов для ПК, выпущенных в 2022 году. Буду признателен, если вы поделитесь этим постом в социальных сетях. До скорой встречи!

Немного о современных шасси для пк

Прошло то время, когда на рынке преобладали шасси с верхним расположением БП. Сегодня такой корпус — скорее уже раритет, и найти его в продаже бывает не просто(хоть и возможно).

Первые шасси с нижним расположением блока питания появились, если не ошибаюсь, в 2022 году. Если у вас есть более точная дата, то жду комментария. Постепенно они вытеснили традиционные шасси. Почему это произошло? Главное то, что использовать их более удобно.

Хотя компоновка современных компьютеров стандарта ATX почти не изменилась, перенос БП в нижнюю часть позволил убить нескольких зайцев одним выстрелом.

Во-первых, это лучше в плане охлаждения: так можно добиться сквозного потока воздуха. Блок питания ему не будет мешать нормально перемещаться внутри шасси. Организация не затрудненного движения потока воздуха способствует снижению температуры всех греющихся деталей.

Во-вторых, даже если вы используете не модульный БП, а со встроенными проводами, неиспользуемые проще скрыть с помощью кожуха или в шлейфах. В старых корпусах с этим были проблемы: если провода не закрепить, они висели жгутом и препятствовали нормальной циркуляции воздушного потока.

В-третьих, сегодня многие производители оборудуют комплектующие светодиодами, а в шасси делают прозрачную боковую крышку. Многим нравится такая «новогодняя елка». Отсутствие корпуса на виду делает вид изнутри такой «витрины» более эстетичным.Воздушные потоки в корпусе. Что нужно знать? — i2HARD

Проверяем стоковые значения

Фух, вроде ничего не забыли рассказать во введении, приступаем к снятию исходных данных. Вентиляторы в корпусе комплектные, на процессоре Gammax 400 EX, на нём тоже фиксированные обороты — 1000. Видеокарта — RX 6800.

Запускаем тесты, температура процессора бодро переваливает за 70 градусов, видеокарта не отстаёт.

Но стартовый рывок — не самое интересное, продолжаем наблюдение. Через 15 минут значения температур почти стабилизировались, выжидаем ещё столько же. Получасовой тест показывает очень близкие к окончательным значения, давайте на нём и остановимся, иначе всё задуманное просто не осуществить в разумные сроки.

Если честно, результаты не очень вдохновляющие. Полное энергопотребление системы во время теста — около 470 Вт. Нет, температуры процессора и видеокарты вполне в норме, а вот на памяти по датчику вне чипа уже почти 50, т.е. в таких условиях о серьёзном разгоне и высокой производительности подсистемы памяти можно забыть, лучше снизить напряжение до 1,35-1,4 и попытать счастья так.

Что ж, у нас в руках есть инструменты по улучшению охлаждения. В первую очередь это проверенный годами метод снятия боковой стенки, в данном случае — стекла. Температура сразу начинает откликаться с положительной динамикой. Через пятнадцать минут все значения, можно сказать, стабилизировались, но для эксперимента дадим системе поработать ещё 15 минут.

Итак, лучше всего такой апгрейд системы охлаждения сказался на процессоре. Его ядра стали холоднее почти на 9 градусов, видеокарта потеряла 3 градуса, память — 4. Хотелось бы больше, но и это будем считать успехом, Вполне логично, что температура в верхнем углу корпуса тоже упала значительно.

Пылесборник шрёдингера

Пыль — один из главных врагов компьютера, и её слои на компонентах — лишь часть загадки. Пыль любит накапливаться на пластинчатых радиаторах, и если эти радиаторы регулярно не прочищать, то компоненты начнут перегреваться. Результат — более низкие частоты как на процессоре, так и на видеокарте. Соответственно, производительность упадёт вместе с ними, а это приведёт к снижению быстродействия.

Например, карты NVIDIA с их автоматическим «оверклоком» NVIDIA Boost очень чувствительны к повышению температуры. Спецы из Gamers Nexus говорят, что карты NVIDIA дают возможность повышать частоту до одного уровня, если температура чипа опускается до 70 градусов, а начиная с 60—63 «бусты» могут подняться ещё выше.

Стабильность частоты карты также важна — чем меньше колебаний, тем меньше fps будет «прыгать», а соответственно, игра будет плавнее. Если средняя температура вашей карты, например, 65 градусов, то постарайтесь её опустить до 62-61 — тогда у Boost будет возможность поднять частоту повыше.

Процессоры от

Intel

также легко спускают свои бусты, если чуют перегрев. В их случае падение начинается, когда процессор достигает максимальной разрешённой температуры. При использовании заводских кулеров достигнуть этой температуры очень легко в плохо вентилируемом и пыльном корпусе.

Тестовый стенд и методика тестирования

Естественно, начать надо с корпуса. К сожалению, охватить всё их многообразие не представляется возможным, но мы возьмём этакий сборник самых популярных идей в конструировании корпуса за разумные деньги — Deepcool Matrexx 55 Mesh с сеточкой спереди. Кроме того, у него имеются четыре вентилятора в комплекте и есть возможность установить AIO или дополнительные вентиляторы сверху. Идеальный кандидат.

Дополнительно мы запаслись AIO 240 мм, бюджетным воздушным кулером и двумя пачками любимых многими вентиляторов Arctic разных видов — F12 и P12.

Итак, разместим в корпусе тестовую сборку с процессором Ryzen 9 5950X. Спокойно — мы не собираемся разгонять его или как-то подставлять скромный башенный охладитель. Но и оставлять процессор в стоке не станем, изменяющиеся частоты и напряжения испортят весь тест.

Поэтому фиксируем значение частоты на 4500 МГц для всех ядер, а напряжение выставляем так, чтобы в нагрузке оно было чуть меньше 1,2 В. Получаем близкий к стоковому уровень тепловыделения около 150 Вт в стресс-тесте Aida64 с галочкой только CPU. В целом, вообще всё равно,чем создавать нагрузку для сегодняшних измерений, главное — повторяемость.

Видеокарты будет две: Radeon RX6800 со стоковым энергопотреблением 250 Вт на всю карту и GeForce RTX 3090 с возможностью греть воздух гораздо эффективнее — лимит по желанию можно расширить до 480 Вт.

Параметры видеокарт и скорость вращения их кулеров тоже фиксируем по мере возможностей, причём для 3090 выберем вариант с щадящими 380-390 Вт в бенчмарке Heaven. Именно он будет подогревать видеокарты, равномерность процесса обеспечит пауза в одной и той же сцене.

Почти всё готово. Сообщим, что память работает в xmp без дополнительных настроек, напряжение — 1,45 В. Все вентиляторы, помимо видеокарт, зафиксируем на отметке 1000 оборотов в минуту. В этом нам поможет специальный контроллер, он беспристрастно будет следить за скоростью вращения и за температурами.

Устанавливаем видеокарту rtx 3090

На этом можно было бы и закончить, но у нас есть более горячая видеокарта. Как там обстоят дела, если у вас в корпусе установлена такая драгоценность?

Начнём, как и до этого с Радеоном, с воздушного охлаждения, но с того пункта, когда все корпусные вентиляторы были заменены на F12.

Общее потребление системника из розетки перевалило за 620 Вт, сама видеокарта уверенно отъедает более 380Вт, но температура чипа ниже чем у Радеона. Почему же мы назвали 3090 горячей? Да, температура зависит и от более высокой скорости вращения вентиляторов, но в целом называть видеокарту горячей или нет стоит от количества тепла отдаваемой ей в корпус.

Посмотрите на температуру процессора, подогрев от 3090 добавил ему 17 градусов по сравнению с RX 6800 (это при прочих равных). Оперативная память тоже подогрелась — разница почти 8 градусов. Можно с уверенностью говорить, что для отвода более 600 Вт из корпуса только воздушным охлаждением стоит продумывать очень эффективный воздухообмен с окружающим миром.

Не будем терять бодрость духа и воспользуемся дедовским методом — снимаем стекло. Доступ к забортному прохладному воздуху сказывается на процессоре строго положительно — сразу минус 15 градусов. Всё равно горячее на 8 градусов, чем в аналогичной конфигурации, но с видеокартой выделяющей только 250 Вт.

Пылевые фильтры оставляем на штатных местах, переднюю стенку не трогаем, проводим замеры с передним и верхним расположением радиатора AIO. Результат абсолютно предсказуем и схож с полученным ранее на RX6800, разница температур процессора даже усилилась из-за более горячей видеокарты.

Теперь более чистый эксперимент: убираем переднюю панель и пылевой фильтр сверху. Проводим замеры с двумя вариантами размещения радиатора, сравниваем. Процессор получает где-то 6 градусов выигрыша по температуре при переднем размещении AIO, но в то же время в такой конфигурации память горячее на 5 градусов, зона в верхнем углу тоже на 5 градусов прогревается сильнее. При этом под видеокартой разница снова небольшая — около двух градусов.

Сравнивая все за и против, можно рекомендовать избавиться от ненужного сопротивления в виде фильтров на выдув и в случае заинтересованности в разгоне памяти размещать радиатор AIO сверху.

Хотя есть ещё один вариант — поставить спец вентилятор напротив памяти и охлаждать её принудительно, тогда выводы уже не будут такими очевидными.

А по всем результатам этого длительного исследования можно сказать, что для топовых железок возможности воздушного охлаждения и даже заводских комплектов жидкостного охлаждения AIO ограничены и очень сильно зависят от продува корпуса. Уверенный воздухообмен с окружающим миром и не очень высокие комнатные температуры — чуть ли не единственный способ избежать кастомного жидкостного охлаждения.

Установка дополнительных вентиляторов

Следующий эксперимент: добавляем два вентилятора Arctic F12 сверху корпуса на выдув и закрываем крышку. Включать будем по очереди, сначала один и в следующем замере — второй.

С одним дополнительным вентилятором можно отметить значительное снижение температуры воздуха в верхней части корпуса, что очень даже логично — почти 6 градусов выигрыша. По остальным компонентам изменения в рамках колебаний микроклимата комнаты, но ядра процессора отклонились в другую сторону, а значит можно надеяться, что символическое улучшение — не случайность.

Продолжаем опыт, включив второй вентилятор, и теперь не регистрируем каких-то значительных изменений. Чуть-чуть подросли температуры на всём, но это из-за продолжительности теста, паузы между сессиями с верхними вентиляторами не делалось. Можно сделать вывод, что второй вентилятор сверху не вносит существенного вклада при такой конфигурации системы охлаждения и с пылевым фильтром сверху.

Самое время переходить к следующему этапу. Меняем все комплектные вентиляторы на Arctic F12, сверху оставляем только один. Итого у нас получается 5 корпусных вертушек. Все скорости снова фиксируем на 1000 оборотов в минуту и замеряем показатели после получаса теста.

Сравниваем с похожей конфигурацией из стоковых вентиляторов и одним дополнительным сверху. F, как говорится for Flow, и в названии вентиляторов она не зря. Снижение температур затронуло все измеряемые значения, в первую очередь за счёт улучшения притока свежего воздуха через переднюю панель.

Не отходим далеко от стенда, снимаем стекло и измеряем разницу со стоковыми вентиляторами. Ожидаемо её почти нет, процессорный кулер и система охлаждения видеокарты преимущественно получают воздух из бокового проёма, а память без прямого обдува может надеяться только на вентиляторы передней стенки. И тут есть улучшения, более 2х градусов, итоговые 42 градуса уже оставляют надежду на какую-то настройку ОЗУ.

Оцените статью
OverComp.ru