Компьютерные кулеры: начинаем с нуля. Все об охлаждении компьютера

Лето стремительно вступило в свои права; столбик термометра ползет вверх, и все чаще приходится задумываться о том, как обеспечить комфортную температуру. Поверьте: для компьютеров проблема борьбы с жарой не менее актуальна, чем для их пользователей. Даже если условия в помещении вполне нормальные (20 - 22°С), температура в системном блоке достигает 30–32°С. И это в лучшем случае. Чем жарче на улице и в квартирах, тем острее вопрос защиты от перегрева и тем пристальнее внимание к системам охлаждения системного блока и его компонентов.

Чтобы грамотно решить проблему, необходимо хотя бы в общих чертах представлять, зачем вообще нужны компьютерам системы охлаждения, почему системные блоки перегреваются и как обезопасить «вычислительного друга» от теплового удара. В этой статье вы не найдете длинного перечня моделей кулеров, но, прочитав ее, сами сможете выбрать подходящие компоненты системы охлаждения ПК и грамотно подойти к выбору нового корпуса.

Почему он греется

Причина тривиальна: как любой электроприбор, компьютер рассеивает часть (порой весьма значительную) потребляемой электроэнергии в виде тепла – например, процессор переводит в тепло почти всю использованную энергию. Чем больше ее нужно системному блоку, тем сильнее нагреваются его компоненты. Если тепло вовремя не отводить, это может привести к самым неприятным результатам (см. «Последствия перегрева»). Особенно актуальна проблема теплоотведения и охлаждения для современных моделей процессоров (как центральных, так и графических), устанавливающих все новые рекорды производительности (а нередко и тепловыделения).

Каждый компонент ПК, рассеивающий много тепла, оснащается охлаждающим устройством. Как правило, в таких устройствах присутствуют металлический радиатор и вентилятор – именно из этих компонентов состоит типичный кулер. Важен также термоинтерфейс между ним и нагревающимся компонентом – обычно это термопаста (смесь веществ с хорошей теплопроводностью), обеспечивающая эффективную передачу тепла к радиатору кулера.

Прогресс в области систем охлаждения, благодаря которому появились такие технологические новинки, как термотрубки, обеспечил создателям компонентов для персональных компьютеров новые возможности, позволив отказаться от шумных кулеров. Некоторые компьютеры оснащаются водяными системами охлаждения – они имеют свои достоинства и недостатки. Обо всем этом рассказывается далее.

Рост тепловыделения ПК

Главная причина, по которой компьютеры выделяют все больше и больше тепла, состоит в том, что повышается их вычислительная мощность. Наиболее существенны следующие факторы:

• рост тактовых частот процессора, чипсета, шины памяти и прочих шин;
• рост числа транзисторов и ячеек памяти в чипах ПК;
• увеличение мощности, потребляемой узлами ПК.

Чем мощнее компьютер, тем больше электричества он «съедает» – следовательно, неизбежен рост тепловыделения. Несмотря на применение изощренных технологических процессов при производстве чипов, их потребляемая мощность все равно растет, увеличивая количество тепла, рассеиваемого в корпусе ПК. Кроме того, возрастает площадь плат видеокарт (например, из­за того, что необходимо разместить больше микросхем памяти). Результат – рост аэродинамического сопротивления корпуса: громоздкая плата просто перекрывает доступ охлаждающего воздуха к процессору и блоку питания. Особенно актуальна эта проблема для ПК в маленьких корпусах, где расстояние между видеокартой и «корзиной» для HDD составляет 2–3 см, – а ведь в этом пространстве еще проложены шлейфы приводов и прочие кабели... Микросхемы оперативной памяти тоже становятся все «прожорливее», а современные ОС требуют все большего ОЗУ. Например, в Windows 7 для него рекомендуется 4 Гб – таким образом, рассеивается несколько десятков ватт тепла, что дополнительно усугубляет ситуацию с тепловыделением. Микросхема системной логики на материнской плате тоже является весьма «горячим» компонентом.

УЯЗВИМОСТЬ ЖЕСТКИХ ДИСКОВ

Внутри корпуса жесткого диска над поверхностью вращающихся пластин скользят подвижные магнитные головки, управляемые высокоточной механикой. Они осуществляют запись и чтение данных. При нагревании материалы, из которых сделаны компоненты диска, расширяются. В рабочем диапазоне температур механика и электроника вполне справляются с тепловым расширением. Однако при перегреве оно превышает допустимые пределы, и головки жесткого диска могут «промахиваться», записывая данные не там, где нужно, пока компьютер не будет выключен. А когда его снова включат, остывший жесткий диск не сможет найти данные, записанные в перегретом состоянии. В подобном случае информацию удается спасти только при помощи сложного и дорогого спецоборудования. Если температура превышает 45°С, для охлаждения жесткого диска рекомендуется установить дополнительный вентилятор.

Налицо парадокс: тепловая нагрузка в современных корпусах растет высокими темпами, а их конструкция почти не меняется: производители берут за основу рекомендованный Intel дизайн почти 10­летней давности. Модели, приспособленные к интенсивному тепловыделению, встречаются нечасто, а малошумные – и того реже.

Последствия перегрева

При избытке тепла компьютер в лучшем случае начнет тормозить и зависать, а в худшем – один или несколько компонентов выйдут из строя. Высокие температуры очень вредны для «здоровья» элементной базы (микросхем, конденсаторов и пр.), особенно для жесткого диска, перегрев которого чреват потерей данных.

ПРИМЕРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ

Примерные параметры тепловыделения компонентов среднестатистического системного блока компьютера (при высокой вычислительной нагрузке). Основными источниками тепла являются материнская плата, центральный процессор и графический процессор видеокарты (на их долю приходится более половины рассеиваемого тепла).

Емкость современных HDD позволяет хранить на них обширные коллекции музыки и видео, рабочие документы, цифровые фотоальбомы, игры и многое другое. Диски становятся все компактнее и быстрее, но за это приходится расплачиваться большей плотностью записи данных, хрупкостью конструкции, а значит, и уязвимостью начинки. Допуски при производстве емких накопителей измеряются микронами, так что малейший «шаг в сторону» выводит диск из строя. Потому HDD столь чувствительны к внешним воздействиям. Если диску приходится работать в неоптимальных условиях (например, с перегревом), вероятность потери записанных данных резко возрастает.

Охлаждение ПК: азы

Если температура воздуха в системном блоке держится на уровне 36°С или выше, а температура процессора – более 60°С (либо жесткий диск постоянно нагревается до 45°С), пора принимать меры по улучшению охлаждения.

Но прежде чем бежать в магазин за новым кулером, примите во внимание несколько моментов. Не исключено, что проблему перегрева можно решить более простым способом. Например, системный блок должен располагаться так, чтобы имелся свободный доступ воздуха ко всем вентиляционным отверстиям. Расстояние, на которое его тыльная часть отстоит от стены или мебели, должно быть не меньше, чем два диаметра вытяжного вентилятора. Иначе возрастает сопротивление оттоку воздуха, а главное – нагретый воздух дольше остается рядом с вентиляционными отверстиями, так что значительная его часть вновь попадает в системный блок. Если он установлен неправильно, от перегрева не спасет даже самый мощный кулер (эффективность работы которого определяется разностью между его температурой и температурой охлаждающего радиатор воздуха).

КУЛЕР, ОСНОВАННЫЙ НА ЭФФЕКТЕ ПЕЛЬТЬЕ

Одна из новейших моделей, в которой использован эффект Пельтье. Обычно в таких кулерах представлен полный набор последних технологических достижений: ТЭМ, термотрубки, вентиляторы с продвинутой аэродинамикой и эффектный дизайн. Результат впечатляющий; хватило бы места в системном блоке…

Максимально эффективное охлаждение достигается при равенстве температур воздуха в системном блоке и в помещении, где он находится. Единственный способ получить такой результат – обеспечить эффективную вентиляцию. Для этого используются кулеры всевозможных конструкций.

В стандартном современном персональном компьютере обычно устанавливается несколько кулеров:

• в блоке питания;
• на центральном процессоре;
• на графическом процессоре (если в компьютере имеется дискретная видеоплата).

В отдельных случаях применяются дополнительные вентиляторы:

• для микросхем системной логики, расположенных на материнской плате;
• для жестких дисков;
• для корпуса ПК.

Эффективность охлаждения

Выбирая корпус для системного блока ПК, каждый из пользователей руководствуется собственными критериями. Например, моддерам требуется оригинальное дизайнерское решение либо возможность переделки для воплощения оного. Оверклокерам нужен корпус, в котором комфортно почувствует себя до предела разогнанный процессор, видеокарта, ОЗУ (список можно продолжать). И при этом все, конечно, хотят, чтобы системный блок был тихим и небольшим по размеру.

Однако навороченный ПК может выделять до 500 Вт тепла (см. таблицу ниже). Осуществимы ли пожелания с точки зрения законов физики?

СКОЛЬКО ТЕПЛА ВЫДЕЛЯЕТ КОМПЬЮТЕР

Есть несколько способов измерить тепловыделение.

1. По значениям потребляемой мощности, указанным в документации к компонентам ПК.

• Достоинства: доступность, простота.
• Недостатки: высокая погрешность и как следствие – завышенные требования к системе охлаждения.

2. С помощью сайтов, предоставляющих сервис для расчета тепловыделения (и потребляемой мощности), – например, www.emacs.ru/calc.

• Достоинства: не придется рыться в мануалах или путешествовать по сайтам производителей – нужные данные имеются в базах предлагаемых сервисов.
• Недостатки: составители баз не поспевают за производителями узлов, поэтому базы нередко содержат недостоверные данные.

3. По значениям потребляемой узлами мощности и коэффициентам тепловыделения, найденным в документации или измеренным самостоятельно. Этот способ – для профессионалов либо больших энтузиастов оптимизации системы охлаждения.

• Достоинства: дает самые точные результаты и позволяет наиболее эффективно оптимизировать работу ПК.
• Недостатки: чтобы использовать данный способ, необходимы серьезные знания и немалый опыт.

Пути решения

Главный принцип: чтобы отвести тепло, необходимо пропустить через системный блок определенное количество воздуха. Причем его объем должен быть тем больше, чем жарче в помещении и чем сильнее перегрев.

Простой установкой дополнительных вентиляторов проблему не решить. Ведь чем они многочисленнее, мощнее и «оборотистее», тем «звучнее» ПК. Причем мало того, что шумят двигатели и лопасти вентиляторов, – вследствие вибраций шумит весь системный блок (особенно часто это бывает при некачественной сборке и использовании дешевых корпусов). Для исправления такой ситуации рекомендуется применять низкооборотные вентиляторы большого диаметра.

Чтобы можно было добиться эффективного охлаждения, не используя шумные вентиляторы, системный блок должен иметь низкое сопротивление для воздуха, который через него проходит (на профессиональном языке это называется аэродинамическим сопротивлением). Говоря попросту – если воздух с трудом «пролезает» сквозь тесное пространство, забитое кабелями и компонентами, приходится ставить вентиляторы с большим избыточным давлением, а они неизбежно создают сильный шум. Другая проблема – пыль: чем больше воздуха надо прокачивать, тем чаще требуется очищать внутренность корпуса (об этом поговорим отдельно).

Аэродинамическое сопротивление

Для оптимального охлаждения всегда желательно использовать большой корпус. Только так можно добиться комфортной работы без шума и перегрева даже при аномальной (свыше 40°С) жаре. Маленький корпус уместен лишь в том случае, если компьютер имеет низкое тепловыделение либо используется водяное охлаждение.

Впрочем, для минимизации шума вовсе не обязательно собирать ПК с воздушным охлаждением в морском контейнере или в холодильнике. Достаточно учесть рекомендации специалистов. Так, свободное сечение в любом разрезе корпуса должно быть в 2–5 раз больше проходного сечения вытяжных вентиляторов. Это также относится и к отверстиям для подачи воздуха.

КУЛЕР НА ТЕРМОТРУБКАХ

Кулеры на термотрубках «молчаливы» и позволяют охлаждать даже весьма горячие компоненты ПК, такие как графические процессоры видеокарт. Однако нужно непременно учитывать специфические особенности этих охлаждающих систем.

Гибридные системы включают, наряду с термотрубками и радиаторами, обычные вентиляторы. Но присутствие термотрубок, облегчающих отвод тепла, позволяет обойтись вентилятором меньших размеров либо использовать низкооборотные, а значит, не столь шумные модели.

Для того чтобы снизить аэродинамическое сопротивление, нужно:

• обеспечить в корпусе достаточно свободного места для потоков воздуха (оно должно быть в несколько раз больше суммарного сечения вытяжных вентиляторов);
• аккуратно уложить кабели внутри системного блока, используя стяжки;
• в месте подачи воздуха в корпус установить фильтр, задерживающий пыль, но не оказывающий сильного сопротивления воздушному потоку;
• фильтр следует регулярно чистить.

Соблюдение нехитрых правил позволит установить низкооборотные вытяжные вентиляторы. Как уже говорилось, корпус должен обеспечивать подачу холодного воздуха из помещения, где стоит ПК, ко всем «горячим» компонентам без больших энергетических затрат (т.е. минимальным числом вентиляторов). Объем воздуха должен быть достаточным, чтобы его температура на выходе из корпуса не оказалась слишком высокой: для эффективной теплоотдачи компонентов ПК разность температур воздуха на входе и на выходе из системного блока не должна превышать нескольких градусов.

ВАРИАНТЫ КОМПОНОВКИ ВЕНТИЛЯТОРОВ И ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМНОГО БЛОКА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЭФФЕКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ПК

Вот одна из концепций построения системы воздушного охлаждения:

• забор воздуха осуществляется внизу и спереди, в «холодной» зоне;
• вывод воздуха производится вверху и сзади, через блок питания. Это соответствует естественному движению нагретого воздуха вверх;
• при необходимости устанавливается дополнительный вытяжной вентилятор с автоматической регулировкой, расположенный рядом с БП;
• обеспечивается дополнительный забор воздуха для видеокарты через заглушку PCI­E;
• обеспечивается слабое вентилирование отсеков 3" и 5" дисков за счет слегка отогнутых заглушек незанятых отсеков;
• важно пустить основной поток воздуха через самые «горячие» компоненты;
• суммарную площадь заборных отверстий желательно довести до удвоенной площади вентиляторов (больше не требуется, поскольку эффекта это не даст, а накопление пыли увеличится).

В соответствии с данными рекомендациями можно дорабатывать корпуса самостоятельно (интересно, но хлопотно) либо при покупке выбирать соответствующие модели. Примерные варианты организации потоков воздуха через системный блок приводятся выше.

«Правильный» вентилятор

Если системный блок слабо «сопротивляется» потоку вдуваемого воздуха, можно использовать любой вентилятор, лишь бы он давал достаточный для охлаждения поток (об этом можно узнать из его паспорта, а также пользуясь онлайн­калькуляторами). Другое дело, если сопротивление воздушному потоку значительно – именно так обстоит дело с вентиляторами, монтируемыми в плотно «заселенные» корпуса, на радиаторы и в отверстия, забранные перфорацией.

Если вы решили самостоятельно заменить вышедший из строя вентилятор в корпусе или на кулере, устанавливайте такой, который обладает не меньшими значениями расхода и избыточного давления воздуха (см. паспорт). Если соответствующей информации нет, использовать подобный вентилятор в ответственных узлах (например, для охлаждения процессора) не рекомендуется.

Если уровень шума не слишком важен, можно устанавливать «оборотистые» вентиляторы большего диаметра. Более «толстые» модели позволяют снижать уровень шума, одновременно повышая давление воздуха.

В любом случае обращайте внимание на зазор между лопастями и ободом вентилятора: он не должен быть большим (оптимальная величина исчисляется десятыми долями миллиметра). Если расстояние между лопастями и ободом больше 2 мм, вентилятор окажется малоэффективным.

Воздух или вода?

Довольно широко распространено мнение, согласно которому водяные системы намного действеннее и тише обычных воздушных. Так ли это на самом деле? Действительно, теплоемкость у воды вдвое, а плотность – в 830 раз выше, чем у воздуха. Это значит, что равный объем воды способен отвести в 1658 раз больше тепла.

Однако с шумом все не так просто. Ведь теплоноситель (вода) в итоге отдает тепло все тому же «забортному» воздуху, и водяные радиаторы (за исключением огромных конструкций) оснащены такими же вентиляторами – их шум добавляется к шуму водяного насоса. Поэтому выигрыш, если он есть, не так уж велик.

Конструкция сильно усложняется, когда необходимо охладить несколько компонентов потоком воды, пропорциональным их тепловыделению. Не считая разветвленных трубок, приходится применять сложные регулирующие приборы (простыми тройниками и крестовинами не обойдешься). Альтернативный вариант – использовать конструкцию с раз и навсегда отрегулированными на заводе потоками; но в этом случае пользователь лишен возможности существенно изменить конфигурацию ПК.

Пыль и борьба с ней

Вследствие перепадов скоростей системные блоки компьютеров становятся настоящими пылесборниками. Скорость воздуха, идущего через входные отверстия, многократно превышает скорость потоков внутри корпуса. Кроме того, воздушные потоки часто меняют направление, огибая компоненты ПК. Поэтому большинство (до 70%) приносимой извне пыли оседает внутри корпуса; необходимо хотя бы раз в год производить чистку.

Впрочем, пыль может стать вашим «союзником» в борьбе за повышение эффективности системы охлаждения. Ведь активное ее оседание наблюдается как раз в тех местах, где воздушные потоки распределяются не оптимальным образом.

Воздушные фильтры

Волокнистые фильтры перехватывают более 70% пыли, что позволяет чистить корпус значительно реже. Зачастую в корпуса современных ПК устанавливают несколько вытяжных вентиляторов диаметром 120 мм, при этом воздух поступает в корпус через множество входных отверстий, рассредоточенных по всей конструкции, – их суммарная площадь много меньше площади вентиляторов. Устанавливать фильтр в такой корпус без доработки бессмысленно. Профессионалы дают здесь ряд рекомендаций:

• входные отверстия для забора охлаждающего воздуха должны быть расположены как можно ближе к его основанию;
• точки входа и выхода воздуха, пути его прохождения должны быть организованы так, чтобы воздушные потоки «омывали» наиболее нагретые элементы ПК;
• площадь отверстий для забора воздуха должна в 2–5 раз превышать площадь вытяжных вентиляторов.

Кулеры на элементах Пельтье

Элементы Пельтье – или, как их еще называют, термоэлектрические модули (ТЭМ), работающие на принципе эффекта Пельтье, – выпускаются в промышленных масштабах уже много лет. Их встраивают в автомобильные холодильники, охладители для пива, промышленные кулеры для охлаждения процессоров. Существуют модели и для ПК, хотя встречаются они еще довольно редко.

Сначала – о принципе работы. Как нетрудно догадаться, эффект Пельтье открыт французом Жаном­-Шарлем Пельтье; случилось это в 1834 году. Охлаждающий модуль на основе данного эффекта включает множество последовательно соединенных полупроводниковых элементов n­ и p­типов. При прохождении постоянного тока через такое соединение одна половина p-n­контактов будет нагреваться, другая – охлаждаться.

Эти полупроводниковые элементы ориентированы так, чтобы нагревающиеся контакты выходили на одну сторону, а охлаждающиеся – на другую. Получается пластинка, которую с обеих сторон покрывают керамическим материалом. Если подать на такой модуль достаточно сильный ток, разность температур между сторонами мо жет достигать нескольких десятков градусов.

Можно сказать, что ТЭМ – своего рода «тепловой насос», который, затрачивая энергию внешнего источника питания, перекачивает выделяемое тепло от источника (например, процессора) к теплообменнику – радиатору, участвуя таким образом в процессе охлаждения.

Чтобы эффективно отводить тепло от мощного процессора, приходится использовать ТЭМ из 100–200 элементов (которые, кстати, довольно хрупки); поэтому ТЭМ оснащен дополнительной медной контактной пластиной, что увеличивает размер устройства и требует нанесения дополнительных слоев термопасты.

Это снижает эффективность теплоотведения. Проблема частично решается заменой термопасты пайкой, но в доступных на рынке моделях такой способ применяется редко. Заметим, что энергопотребление самого ТЭМ достаточно велико и сопоставимо с количеством отводимого тепла (примерно треть используемой ТЭМ энергии также превращается в тепло).

Другая трудность, возникающая при использовании ТЭМ в кулерах, – необходимость точного регулирования температуры модуля; оно обеспечивается применением специальных плат с контроллерами. Это удорожает кулер, к тому же плата занимает дополнительное место в системном блоке. Если температуру не регулировать, она может опуститься до отрицательных значений; возможно также образование конденсата, что недопустимо для электронных компонентов компьютера.

Итак, качественные кулеры на основе ТЭМ дороги (от 2,5 тыс. руб.), сложны, громоздки и не так эффективны, как можно подумать, судя по их размерам. Единственная область, в которой такие кулеры незаменимы, – охлаждение промышленных компьютеров, работающих в жарких (выше 50°С) условиях; однако к теме нашей статьи это не относится.

Термоинтерфейс и термопаста

Как уже говорилось, составной частью любой охлаждающей системы (в том числе компьютерного кулера) является термоинтерфейс – компонент, через который осуществляется термоконтакт между тепловыделяющим и теплоотводящим устройствами. Выступающая в этой роли термопаста обеспечивает эффективный перенос тепла между, например, процессором и кулером.

Зачем нужна теплопроводящая паста

Если радиатор кулера неплотно прилегает к охлаждаемому чипу, эффективность работы всей охлаждающей системы сразу снижается (воздух – хороший теплоизолятор). Сделать поверхность радиатора ровной и плоской (для идеального контакта с охлаждаемым устройством) весьма трудно, да и недешево. Здесь и приходит на помощь термопаста, заполняющая неровности на контактирующих поверхностях и тем самым значительно повышающая эффективность теплопереноса между ними.

Важно, чтобы вязкость термопасты была не слишком высокой: это необходимо для вытеснения воздуха из места термоконтакта при минимальном слое термопасты. Учтите, кстати, что полировка подошвы кулера до зеркального состояния сама по себе может и не улучшить теплообмен. Дело в том, что при ручной обработке практически нереально сделать поверхности строго параллельными, – в итоге зазор между радиатором и процессором может даже увеличиться.

Прежде чем наносить новую термопасту, старательно избавьтесь от старой. Для этого используются салфетки из нетканых материалов (они не должны оставлять волокон на поверхностях). Разводить пасту крайне нежелательно, так как это сильно ухудшает теплопроводящие свойства. Дадим еще несколько рекомендаций:

• применяйте термопасты с теплопроводностью более 2–4 Вт/(К*м) и низкой вязкостью;
• устанавливая кулер, каждый раз наносите свежую термопасту;
• при установке необходимо, зафиксировав кулер креплением, сильно (но не слишком, иначе возможны повреждения) прижать его рукой и несколько раз повернуть вокруг оси в пределах существующих люфтов. В любом случае монтаж требует навыка и аккуратности.

Термотрубки

Термотрубки замечательно подходят для отвода излишков тепла. Они компактны и бесшумны. По конструкции это герметичные цилиндры (могут быть довольно длинными и произвольным образом изогнутыми), частично заполненные теплоносителем. Внутри цилиндра находится другая трубка, сделанная в виде капилляра.

Работает термотрубка следующим образом: в нагретой области теплоноситель испаряется, его пар переходит в охлаждаемую часть термотрубки и там конденсируется – а конденсат по капиллярной внутренней трубке возвращается в нагретую область.

Главное преимущество термотрубок состоит в высокой теплопроводности: скорость распространения тепла равна скорости, с которой пары теплоносителя проходят трубку из конца в конец (она весьма велика и близка к скорости распространения звука). В условиях меняющегося тепловыделения охлаждающие системы на термотрубках очень эффективны. Это важно, например, для охлаждения процессоров, которые, в зависимости от режима работы, выделяют разное количество тепла.

Выпускаемые сейчас термотрубки способны отводить 20–80 Вт тепла. При конструировании кулеров обычно применяются трубки диаметром 5–8 мм и длиной до 300 мм.

Однако при всех преимуществах термотрубок у них есть одно существенное ограничение, о котором далеко не всегда пишут в руководствах. Производители обычно не указывают температуру закипания теплоносителя в термотрубках кулера, между тем именно она определяет порог, при пересечении которого термотрубка начинает эффективно отводить тепло. До этого момента пассивный кулер на термотрубках, не имеющий вентилятора, работает как обычный радиатор. Вообще, чем ниже температура закипания теплоносителя, тем эффективнее и безопаснее кулер на термотрубках; рекомендуемое значение – 35-40°С (лучше, если температура закипания указана в документации).

Подведем итоги. Кулеры на тепловых трубках особенно полезны при высоком (более 100 Вт) тепловыделении, но их можно применять и в других случаях – если не смущает цена. При этом необходимо использовать термопасты, эффективно передающие тепло, – это позволит полностью реализовать возможности кулера. Общий принцип выбора таков: чем больше термотрубок и чем они толще, тем лучше.

Разновидности термотрубок

Термотрубки высокого давления (HTS). В конце 2005 года компания ICE HAMMER Electronics представила новый вид кулеров на тепловых трубках высокого давления, построенных по технологии Heat Transporting System (HTS). Можно сказать, что данная система занимает промежуточное положение между тепловыми трубками и жидкостными системами охлаждения. Теплоносителем в ней является вода с примесью аммиака и других химических соединений при нормальном атмосферном давлении. Благодаря подъему пузырьков, образующихся при закипании смеси, циркуляция теплоносителя значительно ускоряется. Видимо, такие системы максимально эффективно работают, когда трубки занимают вертикальное положение.

Технология NanoSpreader позволяет создавать полые теплопроводящие ленты из меди шириной 70–500 мм и толщиной 1,5–3,5 мм, заполненные теплоносителем. Роль капилляра играет полотно из медных волокон, возвращающее сконденсированный теплоноситель из зоны конденсации в зону нагрева и испарения. Форму плоской ленты поддерживает упругий крупнопористый материал, который не позволяет стенкам спадаться и обеспечивает свободное перемещение паров. Главные преимущества тепловых лент – малая толщина и возможность накрывать большие площади.

Моддинг и системы охлаждения

Слово «моддинг» образовано от английского modify (модифицировать, изменять). Моддеры (те, кто занимается моддингом) преобразуют корпуса и «внутренности» компьютеров с целью улучшения технических характеристик, а главное – внешнего вида. Как и любители автомобильного тюнинга, компьютерные пользователи хотят персонифицировать свой инструмент работы и творчества, незаменимое средство коммуникации и центр домашних развлечений. Моддинг – мощное средство самовыражения; это, безусловно, творчество, возможность поработать головой и руками, приобрести ценный опыт.

ТОВАРЫ ДЛЯ МОДДИНГА

Существует масса специализированных интернет-магазинов (как российских, так и зарубежных), которые предлагают товары для моддинга, доставляя их по всему миру. Отечественными пользоваться удобнее: с иностранными больше хлопот (например, при переводе денег), да и доставка, как правило, дорогая. Подобные специализированные ресурсы легко найти, воспользовавшись поисковыми системами.

Иногда принадлежности для моддинга совершенно неожиданно обнаруживаются в прайс-листах обычных интернет-магазинов, причем цена на них подчас ниже, чем в специализированных. Поэтому рекомендуем не спешить с покупкой того или иного аксессуара – сперва тщательно изучите несколько прайс-листов.

Что изменяют моддеры в компьютерах

Вряд ли среднестатистический моддер способен переделать сложную начинку: возможности пользователя, не обладающего специальными знаниями в области радиоэлектроники и схемотехники, все же ограниченны. Поэтому компьютерный моддинг предполагает в основном «косметическое» преображение корпуса компьютера.

ОСНОВНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ ТОВАРОВ ДЛЯ МОДДИНГА

Чтобы лучше ориентироваться в комплектующих, имеет смысл знать имена некоторых компаний, специализирующихся на выпуске мод-товаров: Sunbeam, Floston, Gembird, Revoltec, Vizo, Sharkoon, Vantec, Spire, Hanyang, 3R System, G. M. Corporation, Korealcom, RaidMax, Sirtec (компьютерные корпуса и блоки питания), Zalman, Akasa (БП, системы охлаждения), Koolance, SwiftTech (водяное охлаждение), VapoChill (системы криогенного охлаждения), Thermaltake (в основном корпуса и мод-панели).

В частности, осуществляются так называемые blowhole-моды: в корпусе прорезаются отверстия для вентиляции, а также для установки дополнительных кулеров. Такие модификации не просто улучшают внешний вид – они полезны для общего «здоровья» компьютера, поскольку усиливают охлаждение компонентов системы.

Опытные моддеры часто сочетают приятное с полезным: устанавливают жидкостные системы охлаждения (большинство их имеет совершенно футуристический дизайн).

Построение эффективной системы водяного охлаждения (СВО) – задача не из легких и в техническом, и в финансовом смысле. Как было сказано, необходим солидный багаж специальных знаний, которые есть далеко не у каждого; да и без технических навыков не обойтись. Все это сильно стимулирует к покупке готовой СВО. Склоняясь к данному варианту, будьте готовы изрядно раскошелиться. Причем далеко не факт, что прирост производительности процессора и прочих компонентов системного блока, даже разогнанного благодаря эффективному отводу тепла новой СВО, окупит разницу в стоимости по сравнению со штатной (или даже улучшенной) системой воздушного охлаждения. Но у такого варианта есть и явные плюсы. Приобретая готовую СВО, вы не должны будете самостоятельно подбирать отдельные компоненты, заказывать их на сайтах разных производителей или продавцов, ожидать доставки и т.п. К тому же не придется заниматься модификацией корпуса ПК – часто это преимущество перевешивает все недостатки. Наконец, серийные СВО обычно дешевле моделей, собранных по частям.

Примером СВО, предоставляющей разумный компромисс между свободной творчества и простотой сборки (без ущерба для эффективности охлаждения), является система KoolanceExos-2 V2. Она позволяет использовать самые разные водоблоки (так называются полые теплообменники, накрывающие охлаждаемый элемент) из широкого ассортимента, выпускаемого компанией. Блок данной СВО объединяет радиатор-теплообменник с вентиляторами, помпу, расширительный бачок, датчики и управляющую электронику.

Процесс установки и подключения таких СВО очень прост – он подробно описан в руководстве пользователя. Учтите, что вентиляционные отверстия СВО располагаются сверху. Соответственно, над вентиляторами должно быть достаточно свободного места для оттока нагретого воздуха (не менее 240 мм при диаметре вентиляторов 120 мм). Если такого пространства сверху нет (например, мешает столешница компьютерного стола), можно просто положить блок СВО рядом с системным блоком – хотя такой вариант не описан в инструкции.

Самый простой и очевидный способ моддинга – замена штатных кулеров на моддерские с подсветкой (их выбор также достаточно широк: есть и мощные процессорные кулеры, и слабенькие – декоративные).

Главное правило: сравнивайте цены в разных поисковых системах и интернет­магазинах! Амплитуда колебаний вас немало удивит. Разумеется, следует выбирать более дешевые предложения, непременно обращая внимание на условия оплаты, доставки и гарантии.

Кулер для процессора или CPU cooler относится к числу компонентов персонального компьютера, на которые значительная часть пользователей не обращает особого внимания. Более того, вполне возможно, что многие пользователи, наверное, и не знают о существовании подобного компонента. Между тем, процессорный кулер вряд ли заслуживает столь пренебрежительного отношения, поскольку его функция в системном блоке достаточно важна. Можно сказать, что без этого вспомогательного устройства невозможно функционирование сердца компьютера – центрального процессора.

Не секрет, что одной из основных особенностей работы центрального процессора является значительное выделение им тепла. Такое свойство процессора вполне естественно, ведь ему приходится трудиться «в поте лица», обрабатывая в долю секунды огромное количество данных и выполняя одновременно миллиарды операций. Как следствие, через кристалл процессора протекает значительный электрический ток, вызывающий его большой тепловой нагрев.

Следовательно, если процессор специально не охлаждать, то его температура его будет постоянно расти. Однако процессор не может нагреваться выше определенной величины, поскольку это может привести к выходу его из строя. Кроме того, постоянное воздействие высокой температуры может отрицательно сказаться на работоспособности и долговечности процессора.

Поэтому для охлаждения процессора и удержания его температуры в безопасных пределах применяются устройства охлаждения. Устройства охлаждения обычно делятся на пассивные и активные. Пассивные охладители отводят тепло от источника и рассеивают его в пространстве. Примером пассивного охладителя является радиатор. Однако недостаток охлаждающих устройств подобного типа состоит в том, что они не используют приток холодной среды в зону выделения тепла. Последний способ применяется в активных охлаждающих устройствах.

Радиаторы - как пример пассивного охлаждения процессора.

Примером подобного устройства является вентилятор для процессора, или, как также часто его называют, кулер. А если взять отдельно сам вентилятор, то его можно отнести к числу наиболее распространенных охлаждающих устройств в компьютере. Сфера его применения включает не только охлаждение центрального процессора, но и охлаждение других интенсивно выделяющих тепло компонентов, таких, как блок питания, графическая карта, винчестер, чипсет материнской платы и т.д. Основные достоинства вентилятора – простота конструкции, невысокая стоимость и достаточно высокая надежность.

Как правило, большинство процессоров оснащается их производителями штатными кулерами. Однако подобные охлаждающие устройства имеют довольно средние характеристики, и поэтому в некоторых случаях для того, чтобы обеспечить достаточное охлаждение центрального процессора, пользователю может потребоваться более эффективный процессорный кулер, чем штатный.

Принцип работы

Название «кулер» происходит от английского слова «cooler» – охладитель. Между тем, далеко не всякое охлаждающее устройство можно отнести к разряду кулеров. Обычно кулером в компьютерной терминологии называют охлаждающее устройство, главным компонентом которого является вентилятор. Часто кулером называют сам по себе охлаждающий вентилятор, хотя, строго говоря, кулером на самом деле является комбинация вентилятора и радиатора. Таким образом, кулер использует как активный, так и пассивный методы охлаждения.

Радиаторы представляют собой устройства, сделанные из металла, обладающего высокой тепловодностью, например, алюминия. Существуют также кулеры из меди, обладающей еще более высокой тепловодностью, чем алюминий, однако медные радиаторы дороже и встречаются реже. Одной из основных особенностей радиатора является его сложный профиль. Как правило, радиатор состоит множества металлических пластин, расположенных параллельно или под углом друг другу. Благодаря этому радиатор имеет большую площадь поверхности, что также способствует интенсивному рассеиванию тепла. Кроме того, в радиаторе обычно можно выделить две части – основание, которое непосредственно соприкасается с процессором и основную охлаждающую секцию.

Также существуют кулеры, которые используют для отвода тепла не только радиатор, но и специальные алюминиевые или медные трубки, в которых находится некоторое количество охлаждающей жидкости. Принцип работы трубок состоит в том, что жидкость, имеющая низкую температуру кипения, испаряется в области интенсивного поступления тепла, забирая при этом большое количество энергии, а затем отдает тепло, конденсируясь в холодной области кулера, обдуваемой вентилятором. Данная конструкция охлаждающего устройства пришла в компьютерный обиход из области промышленных охлаждающих систем. Хотя еще не так давно кулеры, использующие тепловые трубки, казались экзотическими устройствами, но в настоящий момент они занимают значительную часть рынка. Существует два основных типа кулеров с охлаждающими трубками – кулеры, в которых трубки граничат непосредственно с поверхностью процессора, и кулеры, в которых трубки впаяны в радиатор, но не касаются поверхности процессора непосредственно.

Пример дизайна радиатора с тепловыми трубками приведен ниже:

Кулер с охлаждающими трубками соприкасающимися с поверхностью CPU (слева) и впаянными в радиатор без соприкосновения с процессором (справа)

Несмотря на большое значение радиатора, вентилятор является не менее важным составным элементом кулера для процессора. Он предназначен для создания мощного воздушного потока, благодаря которому осуществляется отвод теплого, прошедшего через радиатор, воздуха во внутреннее пространство системного блока. Обычно тепловой поток, создаваемый вентилятором, имеет направление, совпадающее с осью его вращения, но существуют и вентиляторы, создающие радиальный, то есть, перпендикулярный оси вращения поток. Подобные вентиляторы называются бловерами. На сегодняшний день также нередко можно встретить кулер, имеющий не один, а сразу несколько вентиляторов.

Вентилятор процессорного кулера:

Бловер и кулер создающий радиальный поток воздуха охлаждающий процессор

Подключение кулера

Для подключения кулера к материнской плате используется расположенный на ней специальный разъем. Через этот разъем поступает питание, вращающее вентилятор. Кроме того, разъем может иметь одну или две вспомогательные линии данных. Разъем для кулера, в зависимости от типа материнской платы, может иметь 2, 3 или 4 контакта.

Кратко остановимся на особенностях, которыми обладает каждый разъем. Двухконтактный разъем поддерживает лишь линии питания, которым соответствуют черный и красный провод в кабеле вентилятора. Трехконтактный разъем означает, что присутствует еще одна дополнительной линия управления, предназначенная для контроля скорости вращения кулера. Четырехконтактный разъем поддерживает еще одну линию – линию управления скоростью вращения вентилятора методом PWM. Как правило, современные материнские платы имеют именно четырехконтактный разъем, хотя в него можно включать и вентиляторы, имеющие кабели с меньшим количеством проводов.

Устанавливается кулер, точнее говоря, радиатор кулера на верхнюю крышку процессора. Обычно между радиатором и процессором пролегает слой специальной проводящей пасты – так называемой термопасты. Предназначение термопасты – обеспечить плотное прилегание основания радиатора к поверхности процессора и предотвратить появление воздушных полостей между этими устройствами. Сверху, а иногда и сбоку от радиатора устанавливается вентилятор. Для крепления кулера к материнской плате используются специальные защелки и зажимы, а во многих случаях – винты.

Основные параметры кулера

Главным требованием, которое предъявляется к кулеру, является его способность осуществлять эффективное охлаждение центрального процессора. Как правило, для определения эффективности работы кулера используют такой параметр, как тепловое или термическое сопротивление. Этот параметр определяет количество градусов, на которое повысится температура процессора, при выделении им ватта тепловой энергии. Из этого можно понять, что чем ниже термическое сопротивление кулера, тем лучшую охлаждающую способность он имеет, и, как следствие, тем ниже будет температура кристалла процессора, на который он установлен. Стоит правда, иметь в виду, что кулер, имеющий высокое термическое сопротивление, не обязательно является низкокачественным, он просто может быть рассчитан на процессор с относительно низким тепловыделением.

Однако термическое сопротивление не является единственным критерием, характеризующим эффективность и качество кулера. Также хороший кулер должен по возможности обладать следующими свойствами:

• Совместимость c большим количеством типов процессоров.
• Наличие надежного и легко снимающегося крепления к процессору.
• Высокая износостойкость и долговечность.
• Низкий уровень вибрации и шума.
• Небольшие габариты и малый вес.

Также при выборе кулера следует обратить внимание на то, поддерживает ли он регулировку скорости вращения в зависимости от нагрузки процессора. Эта возможность позволяет значительно снизить уровень шума, производимого вентилятором кулера. На данный момент большинство кулерных вентиляторов оснащено подобной функцией.

Настройка параметров кулера в BIOS

Практически в любой современной БИОС существуют опции, связанные с различными параметрами работы вентиляторов. Это могут быть как чисто информационные опции, подобные опции , которая показывает скорость вращения вентилятора, так и опции позволяющие регулировать параметры кулера, в частности, скорость его вращения. Существуют опции, например, которые позволяют задать скорость кулера косвенным путем, при помощи привязки ее к определенной температуре центрального процессора.

Во многих БИОС можно найти также опции типа CPU Smart FAN Mode, которые позволяют выбрать тип управления вращения вентилятором – при помощи изменения напряжения или посредством прямого регулирования скорости.

Заключение

CPU cooler – это одно из важнейших вспомогательных устройств компьютера, без которого была бы невозможна его нормальная работа. Как правило, кулер представляет собой комбинацию мощного охлаждающего вентилятора, который можно подключить к любой материнской плате через специальный разъем, и радиатора, изготовленного из металла с высокой тепловодностью – меди или алюминия. Главное назначение кулера – охлаждение центрального процессора и обеспечение нормального температурного режима его функционирования. Поэтому качеством, надежностью и эффективностью кулера ни в коем случае не стоит пренебрегать.

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.

"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.

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.

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.

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).

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

Введение

Для пользователей ПК или для сборщиков систем, которые всё делают сами, вопросы охлаждения и температуры окружающей среды всегда являются актуальными. Именно поэтому мы собираемся начать с самых основ, предложив вашему вниманию введение в теорию охлаждения. Каждый год у нас появляются новые читатели, и каждый год мы замечаем одни и те же вопросы, задаваемые на наших форумах. Самое последнее, чего мы желаем, – это чтобы дорогостоящий проект потерпел неудачу в результате ошибки, присутствующей в большинстве базовых принципов, способствующих работе аппаратного обеспечения при приемлемых температурах.

Поскольку затронутая нами тема достаточно обширная, а мы хотим предложить вам полное руководство, мы разбили весь материал на две части.

Итак, прежде всего, мы поговорим о корпусах, включая вопросы местоположения блока питания. Затем мы сделаем обзор возможных недостатков других решений. Оптимизированный воздушный поток – это самый важный вопрос из всей информации о системе с воздушным охлаждением, поэтому мы планируем рассказать вам об этом более детально. Потом мы рассмотрим стандартные корпусные вентиляторы и покажем вам, почему даже новичку не стoит бояться наносить на детали термопасту. Если вы также запомните, что важно, чтобы между вашими видеокартами в конфигурации multi-GPU оставалось какое-то пространство, и поймёте, почему зачастую недооцененные вентиляторы на боковых панелях могут быть полезными, то вы сможете лучше оснастить свой ПК, чтобы он смог с меньшими потерями пережить летнюю жару.

Теория охлаждения вкратце

Сохранение энергии

Мы не можем не подчеркнуть мысль о том, какой масштабной затеей может оказаться правильно подобранная система охлаждения. Компьютеры относятся к числу наиболее неэффективных устройств всех времён, поскольку бoльшая часть используемой ими электроэнергии превращается в тепло (тепловую энергию). От этого никуда не деться, приходится принять это как реальность.

Даже обычная 40-ваттная лампочка испускает достаточно тепла, чтобы расплавился пластик и начался пожар. Компьютеры потребляют 60 ватт или больше в режиме простоя. Под нагрузкой эта цифра может резко увеличиться в десять или более раз! Запомните этот факт. Он составит основу нашего обсуждения и поможет вам осознать, насколько сложная в действительности эта задача – охлаждение ПК.

Тепло должно рассеиваться таким образом, чтобы компоненты ПК не превысили заданную максимальную температуру. Эту задачу выполняют в несколько этапов:

• Рассеивание с поверхности компонента, вырабатывающего тепло (независимо от того, является ли этот компонент ЦП, видеокартой или регулятором напряжения материнской платы).
• Поглощение тепла контактной площадкой и передача его на пластины радиатора охлаждения.
• Излучение тепла в воздух (который, к сожалению, довольно плохо проводит тепло).
• Отвод горячего воздуха из корпуса.

На этапах 1-3 мы использовали промышленные теплосъёмники с вентиляторами, разработанные для того, чтобы подходить к как можно большему количеству интерфейсов, и иногда вызывающие вопросы по установке на более сложных или специализированных платформах. К счастью, бoльшая часть этих вопросов решается достаточно легко. Однако последний этап требует более детального планирования, так что мы начнём с обзора информации о воздушном потоке.

Конечно же, здесь наблюдается прямая связь с расположением компонентов внутри вашего корпуса. И потому далее мы вкратце расскажем вам о конструкции блоков питания, направлении вращения вентилятора кулера и корпусных вентиляторах.

Образование тяги:

Горячий воздух поднимается вверх, холодный воздух опускается вниз. Вот почему верхняя часть корпуса обычно самая горячая. Мы должны всё время держать в уме этот основной принцип из области физики при планировании системы охлаждения.

Конфигурация тестовой системы

Основная идея и тестовая конфигурация

Для того, чтобы провести сравнение результатов настолько всесторонне, насколько это возможно, и при равных условиях, мы использовали устаревшую тестовую платформу, с помощью которой мы довольно точно смоделировали три варианта теплоотдачи - 89, 125 и 140 Вт. В первом варианте частота процессор уменьшалась до 2,2 ГГц, во втором варианте он работал со стандартной частотой, в третьем варианте разгонялся до 3,0 ГГц.

Используя кулер Xigmatek Aegir, мы протестировали оборудование с различными уровнями энерговыделения и результатами охлаждения для каждого варианта сборки. Этот кулер достаточно мощный для того, чтобы равномерно охлаждать 140 Вт старый процессор FX, находящийся под большой нагрузкой. Хотя устройство кажется солиднее, чем более шумный "коробочный" кулер, предоставленный компанией AMD, большинству пользователей такая покупка нужна для того, чтобы раз и навсегда получить стоящую вещь. Свои измерения мы снимали в помещении, где температура поддерживалась на постоянном уровне 22°C.

Бoльшую часть тестов мы провели, воспользовавшись этим высокопроизводительным охлаждающим устройством, потому что башенные кулеры в настоящее время являются наиболее популярными моделями кулеров. Также в нашем обзоре есть дополнительная глава о кулерах с воздушным потоком, направленным вниз (так называемые "боксовые").

Блок питания: местоположение для установки и выбор корпуса

Блок питания расположен внизу корпуса

Во многих современных корпусах для ПК блок питания располагается внизу, под материнской платой. Такой вариант установки имеет массу преимуществ, поэтому мы настоятельно рекомендуем корпус с подобной конфигурацией. На рисунке вы можете видеть, что вентилятор засасывает прохладный воздух с "пола" через собственное впускное отверстие, использует этот воздух для охлаждения активных компонентов внутри блока питания и выводит его в задней части устройства.

Преимущества монтажа БП внизу корпуса:

• Равномерная подача прохладного воздуха с "пола" внутрь корпуса.
• Прямое выведение воздуха из корпуса БП.
• Меньше скорость вентилятора.
• Охлаждение позволяет добиться большей производительности БП.
• Меньше температурное напряжение на компоненты, больше срок службы.
• Центр тяжести корпуса расположен ниже.
• Силовой кабель не свисает и не мешает подключению других внешних устройств.

Недостатки:

• Корпус должен иметь достаточно высокие ножки.
• Также необходимо иметь в наличии пылевой фильтр.
• Возможно образования посторонних шумов, в зависимости от того, из какого материала сделан пол.

Несмотря на небольшие недостатки, вышеупомянутая конфигурация является предпочтительной, по сравнению с некоторыми другими вариантами сборки, о которых мы также расскажем, а ещё вы всегда должны обращать внимание на корпус, в котором размещается БП. Но здесь также можно допустить ошибку.

Не устанавливайте БП таким образом, чтобы его отверстие для забора воздуха выходило в корпус компьютера. Таким образом вы можете установить блок питания, только если имеете дело с "тихими" БП с пассивным охлаждением, чтобы тёплый воздух поднимался вверх. В противном случае, вы столкнётесь с силами, действующими при конвекции и, возможно, это приведёт к возникновению ситуации, при которой винт или любая другая плохо зафиксированная деталь могут упасть внутрь блока питания.

Блок питания расположен вверху корпуса

В более старых корпусах для ПК, произведённых согласно спецификации ATX, блок питания размещается прямо под верхней крышкой корпуса. Воздух засасывается внутрь БП изнутри компьютера, а затем выбрасывается наружу корпуса. Предположительно, это улучшает рассеивание и предотвращает накопление тепла. Тем не менее, это также приводит к поглощению блоком питания большого объёма отработанной теплоты, выделяемой видеокартой и процессором. Вследствие этого, вы получаете от БП работу на недостаточном уровне, из-за чего почти невозможно достичь максимальных значений энергии и производительности при температурах, превышающих 40°C (поскольку обычно они основаны на условия эксплуатации при температуре около 25°C). Также страдает продолжительность срока службы компонентов внутри блока питания.

Преимущества монтажа вверху корпуса:

• Способствует лучшему охлаждению в некоторых системах.
• Для линии 12 В необходим более короткий кабель.

Недостатки:

• Более высокие температуры БП.
• Неэффективная и шумная работа.
• Система быстрее изнашивается.

Идеальный корпус...

Его не существует. Однако большие, отлично сконструированные "башенные" корпусы, такие как у модели Corsair Graphite 600T, приблизились к идеалу. Внутри этого корпуса воздушный поток не встречает на своём пути препятствий. Вместимость, расположение кабелей в задней части, а также многочисленные вентиляторы и воздушные фильтры – вот что присутствует в этой модели, что позволяет нам назвать это решение почти идеальным.

По возможности, вы должны обращать как можно больше внимания на корпусы, в которых воздушный поток беспрепятственно перемещается снизу-вверх. Если вы захотите включить в свою конфигурацию особо длинную видеокарту, вам понадобится корпус с такой глубиной, какая только будет возможна. Иначе карта будет мешать воздушному потоку. Толстые кабели всегда должны располагаться сзади. Также всё, что болтается внутри корпуса, значительно снизит скорость движения воздушного потока.

Воздушный поток: установка башенных кулеров лицевой стороной вверх

Возможные варианты монтажа башенных кулеров

Применение башенных кулеров предпочтительнее, чем комбинирование радиаторов и вентиляторов, которые вдувают воздух в процессоры. Однако очень важно, чтобы вы обратили внимание на правильную ориентацию БП при установке.

Поскольку на этом этапе можно столкнуться с множеством ошибок, мы рассмотрим различные варианты сборки, прежде чем суммировать наиболее важные правила.

Монтаж башенного кулера в вертикальном положении

Чаще всего вертикальное расположение применяется в сборках на основе компонентов от Intel. Машинам с материнскими платами на основе Socket AM2+ или AM3 нужен кулер со специальной системой крепления, позволяющей устанавливать БП под углом 90°.

Конечно же, башенные кулеры можно устанавливать в корпусы, в которых БП крепятся сверху. В таких случаях схематический рисунок будет выглядеть так:

Следует заметить, что задняя стенка корпуса должна быть либо перфорированной, либо на ней должен находиться вентилятор. Будет даже лучше, если в этом месте будет находиться вытяжной вентилятор, который, в большинстве случаев, может заменить второй вентилятор, установленный на радиаторе процессора. Конечно, можно улучшить и этот сценарий.

Даже при наличии смонтированного вверху БП, воздушный поток можно скорректировать в лучшую сторону, вводя в процесс охлаждения дополнительный прохладный воздух из нижней части корпуса.

Воздушный поток: башенный кулер с горизонтальным расположением

Монтаж башенного кулера в горизонтальном положении

Давайте вернёмся к процессорному разъёму Socket AM3 от AMD и рассмотрим вариант монтажа кулера в горизонтальном положении. То, что вначале показалось нам недостатком, может, на самом деле, превратиться в ценное качество. Помните об образовании тяги? Если тёплый воздух поднимается вверх, почему бы не воспользоваться этим как преимуществом? Для монтажа компонента в горизонтальном положении вам понадобится корпус с вентиляцией сверху.

Также мы воспользовались дополнительным вытяжным вентилятором сбоку, поскольку многие башенные кулеры способствуют перемещению какой-то части воздуха на близлежащие компоненты (регуляторы напряжения, например), и эту часть "рассеянного" воздуха также необходимо вывести. Монтаж в горизонтальном положении возможен также при использовании блока питания, крепящегося внутри корпуса вверху.

Однако при таком сценарии недостатки БП, крепящегося в корпусе вверху, становятся действительно заметными, поэтому мы, определённо, не советуем вам перемещать весь нагретый воздух от процессора в БП. В самом деле, есть же много решений и получше.

Если вы всё-таки решите применить такой способ, удостоверьтесь в том, что в вашей сборке есть, по меньшей мере, вытяжной вентилятор в задней части корпуса.

Вентиляция снизу помогает создать дополнительный охлаждающий воздушный поток.

Воздушный поток: общие ошибки при установке

Возможные варианты монтажа и ошибки планирования расположения

Кажется, что составить подобный план расположения компонентов довольно просто, но, учитывая, что существует очень много различных типов процессорных разъёмов и уникальных конфигураций охлаждающих устройств, можно довольно легко, по незнанию, совершить ошибки, которые негативно скажутся на производительности охлаждающего устройства.

В нашем первом примере кулер установлен в горизонтальном положении. Тем не менее, без вентиляции вверху тепло накапливается и попадает обратно на процессор.

В данном сценарии корпус отличает наличие вентиляция сверху, но ему не хватает дополнительной вентиляции сбоку. Воздуху приходится перемещаться в обход и заканчивается всё тем, что он накапливается за кулером.

Недавно мы наблюдали такой пример: прохладный воздух перемещается вопреки воздействию конвекции (а также вытяжным вентиляторам, работающим безрезультатно). К несчастью, это пример полного провала.

Воздушный поток: от уникальных систем до обычных кулеров

Кулеры с воздушным потоком, направленным вниз (лучшие из бюджетных)

Комплекты в виде "коробочного" радиатора и вентилятора, который вы получаете от AMD и Intel, не являются в достаточной степени эффективными, потому что образуемый этими компонентами воздушный поток не совпадает с вентиляционными отверстиеми в корпусе. Именно поэтому они перемещают воздух прямо на материнскую плату. В лучшем случае можно надеяться, что мощные логические схемы материнской платы получат хоть какое-то охлаждения. Но это ещё вопрос, компенсируется ли это ограниченной производительностью и бoльшим уровнем шума. Мы заметили, что это в большей степени относится к коробочным кулерам от AMD, которые едва справляются с подачей достаточного объёма воздуха для бесперебойной работы процессоров с тепловыделением 125 Вт и часто их вентиляторы вращаются со скоростью до 6 000 об/мин., что приводит к раздражающе высокому уровню шума.

Что касается других конфигураций охлаждения, остальные компоненты, корпус и встроенные вентиляторы играют важную роль при эксплуатации кулеров с воздушным потоком, направленным вниз.

Компьютер, приведённый на рисунке выше, получает недостаточный воздушный поток. В этом ПК нет вентиляции в задней части, а видеокарта ещё больше препятствует конвекции.

Так уже лучше! Эта конфигурация позволяет даже обычному коробочному кулеру, купленному в розничной продаже, рассеивать тепло эффективно.

Варианты сборки:

Оптимизация при наличии вентиляции сбоку

Наличие часто недооцениваемого бокового вентилятора, на самом деле, кажется вполне логичным, если вы используете кулер с воздушным потоком, направленным вниз, поскольку прохладный воздух, проходящий через отверстия для вентиляции, поступает прямиком на кулер центрального процессора. Остальные компоненты также могут выиграть от наличия этих отверстий, поэтому последние, в самом деле, могут понадобиться.

Вы можете либо выбрать корпус с большим, медленным и тихим вентилятором, как у модели LC-Power Titus...

Либо предпочесть кулер с парочкой 120-мм вентиляторов, такой как внутри корпуса Enermax Hoplite.

Воздушный поток: охлаждение жёсткого диска

Вентиляция спереди и охлаждение жёсткого диска

Это самый распространённый вариант расположения компонентов. Воздух всасывается внутрь со стороны передней панели корпуса и немедленно используется для охлаждения установленных жёстких дисков. Такой конфигурации достаточно для охлаждения, проблемы могут возникнуть только в том случае, если все отсеки в вашем корпусе заняты.

Поскольку, в интересах защиты данных и продления срока службы накопителя, следует избегать нагрева жёсткого диска выше 30°C , мы решили рассмотреть пару практических примеров.

Перед нами – классическая конфигурация: жёсткий диск в 3,5" отсеке, помещённый за 120-мм передним вентилятором.

Вот накопитель SATA, установленный спереди, с возможностью "горячей" замены. Вентилятор, расположенный сверху, косвенно способствует охлаждению. Данное расположение компонентов распространено меньше, но всё же это надёжное решение с точки зрения функциональности.

Варианты оптимизации

Если вы пришли к выводу, что температура вашего жёсткого диска слишком высокая, то вам следует обдумать возможность применения стандартного кулера для жёстких дисков. Обычно их можно купить в магазинах; в данном случае главный виновник ошибок – не оптимальное расположение.

Воздушный поток: измерения и сравнения результатов

Естественно, нам хотелось подтвердить аргументы, высказанные на предыдущих страницах, использовав целый ряд различных сценариев установки системы охлаждения. Мы использовали корпус Antec Lanboy Air, прикрыв при этом картоном часть вентиляционных отверстий, чтобы воздух сквозь них проходил с трудом. Корпус Lanboy Air предназначен для монтажа блока питания как вверху, так и внизу. Результаты говорят сами за себя.

Глядя на температуру выходящего из блока питания воздуха, мы видим самое главное преимущество того, что БП установлен в нижней части нашего испытательного корпуса.

Здесь мы видим, что сборки, охлаждаемые кулером с воздушным потоком, направленным вниз, действительно выигрывают от применения боковой вентиляции.

Воздушный поток: обеспечьте видеокартам надлежащую вентиляцию

Вентиляция и охлаждение видеокарт

Прежде чем вы поспешите купить по интернету самые скоростные видеокарты, которые сможете себе позволить, убедитесь в том, что выбрали модели (и материнскую плату), которые способствуют созданию надлежащего воздушного потока.

Наилучший выбор для вас – это карта, способная выводить всё тепло через заднюю стенку корпуса, даже если на ней установлен центробежный вентилятор, имеющий склонность производить много шума. Обычно эталонные модели, разработанные компаниями AMD и nVidia, являются хорошими примерами, хотя Radeon HD 6990, GeForce GTX 590 и низкопроизводительные видеокарты GeForce не подпадают под общую массу наших предпочтений, то есть моделей выводящих тепло напрямую.

Вот что происходит, когда накапливается слишком много тепла. Наличие перфорации на заглушках слотовых отверстий могло бы предотвратить отклеивание стикера от видеокарты. Что ж, впредь вы не совершите подобной ошибки. Восемьсот ватт тепла, рассеянного в этом корпусе, обязательно окажут на компоненты неблагоприятное воздействие.

Схематические иллюстрации

Пока для видеокарты имеется возможность выводить тепло из корпуса, значения температуры останутся на приемлемом уровне. Даже массив multi-GPU имеет доступ к достаточному воздушному потоку, чтобы работать в пределах безопасных допустимых значений до тех пор, пока между видеокартами есть достаточно места. Если вы хотите воспользоваться преимуществами конфигурации CrossFire или SLI, купите материнскую плату хотя бы с одним слотом расширения между установленными двухслотовыми картами.

Если видеокарты расположены слишком близко друг к другу, как показано на рисунке выше, то заблокированная плата может легко перегреться даже при умеренной нагрузке. В конце концов, её вентилятор не может захватывать достаточно воздуха, чтобы поддерживать температуру графического процессора в допустимых пределах.

Похожая ситуация происходит и тогда, когда дело связано с видеокартами, оснащёнными осевыми вентиляторами. Несмотря на то, что они малошумные, эти устройства больше способствуют попаданию находящегося поблизости горячего воздуха в ваш корпус, а не выведению воздуха из него, что приводит к нежелательному накоплению тепла.

Во многих случаях проблему может решить боковой вентилятор. Даже несмотря на то, что этот тип вентиляторов постоянно критикуют, эффективность подобного устройства (а в результате ещё и улучшение охлаждения видеокарты) можно измерить и реально ощутить.

Варианты оптимизации

Существуют интересные альтернативы обычным заглушкам слотов – вспомните об этом, если у вас появятся трудности с охлаждением. При помощи слотового кулера можно в какой-то степени минимизировать накопление тепла, даже после того, как вы уже собрали свой компьютер.

В ожидании второй части статьи

Несмотря на то, что опытные пользователи сейчас снисходительно улыбаются, читая о простых ошибках сборки, мы знаем, что рано или поздно все делают ошибки. ПК, конечно же, стoят совсем не дёшево, и даже когда вы экономите деньги, самостоятельно собирая компьютер, машина, ориентированная на энтузиастов легко может преодолеть уровень цен в несколько тысяч долларов.

Вот почему так важно тщательно продумать план сборки, прежде чем вы начнёте покупать компоненты. Во-первых, найдите подходящий корпус, а затем проверьте, можно ли разместить внутри него выбранные вами компоненты. Не отмахивайтесь от старых решений, таких как боковые вентиляторы. Нам удалось показать, что они действительно могут поспособствовать лучшему охлаждению. Иногда нам приходилось всего лишь снять измерения, чтобы доказать свою точку зрения.

Что нас ждёт во второй части этой статьи?

Если вы не планируете превращать свой новый компьютер в "Машину для приготовления хот-догов", то во второй части мы поговорим о том, как правильно выбрать вентилятор, а затем удостоверимся в том, что наш кулер для ЦП установлен должным образом. Это означает, что специально для новичков мы приведём руководство по нанесению термопасты.

Также мы расскажем вам о том, как охладить "не поддающуюся воздействию" разогнанную видеокарту GeForce GTX 480 до 64°C при бюджете всего €12, в то же время поддерживая уровень шума 38 дБ(А). Наконец, мы оборудуем нашу низкопрофильную и почти бесшумную модель Radeon HD 6850 60-мм вентиляторами, что поспособствует её постоянному охлаждению.

Представляет собой несложную конструкцию, обычно состоящую из бесколлекторного электродвигателя постоянного тока и лопастей крыльчатки, которые приводятся в движение для перемещения воздушных масс. Это устройство давно стало стандартным компонентом в системах охлаждения современных , однако для производства вентиляторов до сих пор применяются различные технологии и принципы. В этом материале мы попробуем разобраться с одним из наиболее часто возникающих вопросов по этим, казалось бы, банальным комплектующим: типу и характеристикам подшипников.

Возможно, вы могли видеть, как на упаковках кулеров производители указывают слово бесколлекторный (brushless) применительно к типу используемого вентилятора. Но какой же смысл несет данное обозначение? Чтобы понять это, следует сначала разобраться, как работает коллекторный (brushed) электромотор.

В простейшем случае, так называемый коллекторный электродвигатель постоянного тока (словосочетание “постоянный ток” повторяется нами вновь, так как именно DC, Direct Current, служит источником питания для компьютерных вентиляторов) является неким металлическим цилиндром, вокруг которого закручена медная проволока. Более корректным языком следует называть эту пару ротором с обмоткой. На цилиндре закреплен вал, и в совокупности это соединение подвижно. Таким образом, при движении цилиндра, вращение передается на вал, который, в свою очередь, уже может быть соединен со следующими движимыми компонентами системы. В частности, именно на валу закреплена крыльчатка интересующих нас кулеров.

При подаче энергии на обмотку прежде нейтрального цилиндра, он превращается в электромагнит, генерирующий магнитное поле между двумя полюсами (называемыми северным и южным). Кроме того, вокруг мотора дополнительно помещаются два магнита с противоположной полярностью (поляризующих магнита, статора). В то время, когда генерируемое рабочим электромагнитом магнитное поле оказывается противоположным создаваемому статичными магнитами, мотор приходит в движение; действует пара сил Ампера (ведь одноименные магнитные полюса отталкиваются друг от друга, а разноименные - притягиваются). Мы отобразили данный начальный этап на первом рисунке.

Однако при описанной выше конфигурации после поворота на 180 градусов, цилиндр вместе с валом вновь придут в состояние покоя, прекратив движение; система окажется в равновесии.
Получается, что для дальнейшего вращения мотора, требуется инвертировать полярность рабочего электромагнита. При этом обратится формируемое мотором магнитное поле, и цикл с поворотом на 180 градусов до остановки (как на первом шаге) повторится.

Таким образом, для того, чтобы заставить мотор постоянно вращаться, необходим механизм, который бы автоматически изменял полярность ротора. Самый простой и дешевый вариант решения этой задачи - щёточно-коллекторный узел. Такие узлы бывают технически сложными, но для простого примера достаточно рассмотреть такой мотор, у которого движимая часть соединяется с недвижимым источником подачи тока через пару щёток. Они находятся на концах обмотки ротора и соприкасаются с контактами коллектора каждый раз при повороте на половину оборота, тем самым инвертируя полярность. Стоит отметить, что щётки получили свое название из-за первых, не слишком долговечных и надежных реализаций идеи скользящих контактов. Описанные в данном абзаце этапы работы мотора показаны на следующем изображении:
Естественно, приведенное описание сильно упрощено; существуют намного более сложные двигатели, однако сам принцип коллекторных моторов и в них остается неизменным. К сожалению, работающие таким образом электродвигатели не слишком подходят для персональных компьютеров: их срок службы оставляет желать лучшего, как и надежность при вращении на больших скоростях, не говоря уже о высоком уровне шума и возможном возникновении искры при контакте щёток с коллектором. Такие двигатели нередки в профессиональных электрических инструментах, где щётки часто являются расходным материалом.