Настройка системы охлаждения компьютера
Не буду расписывать огромное предисловие про то, что люблю всех читателей, про то, как важно охлаждение компьютера и т.д., сразу перейду к делу.
Сначала скажу, чем чреват перегрев: Процессор или видеокарта троттлят (сбрасывают частоту, пропускают такты) с целью охладиться. Это влечет к тому, что понижается скорость компьютера, появляются графические артефакты, компьютер даже может вырубиться, и вся ваша многочасовая работа о важности питьевой воды не сохранится (и вы будете о-го-го как сильно орать!). Еще может быть перегрев цепей питания, что повлечет собой всякие неприятности: начиная от вздутого конденсатора, заканчивая прожаренными комплектухами.
Если процессору на перегрев, впрочем, плевать, то видеокарта, разогревшись до критической температуры, а потом после отключения компьютера резко охладившись до околокомнатной температуры, может словить отвал или прогрессировать ближе к нему (да, именно резкий дроп температур является причиной отвала, а не работа под высокими температурами!)
Чтобы такой дичи не было, нужно соблюдать некоторые правила.
1. Подбор комплектующих
Да, да, да. Начинаю сразу с "ску-у-учной" темы.
Конкретно нас интересуют 3 вещи: Процессор, видеокарта и корпус. Первые две вещи - греются, третья - помогает сделать хороший отвод тепла.
Правило выбора процессора:
Если TDP у него выше 80 W, нужна башня, т.к. она позволяет лучше сделать отведение тепла у горячих процессоров.
Правило выбора башни: Берем башню, у которой 4 трубки (для эффективной передачи тепла с процессора на радиатор) и вентиляторы не менее 100мм, в идеале только 120мм (для уменьшения шума)
Правила выбора видеокарты:
Не турбина (вой у неё на высоких оборотах неимоверный)
2 вентилятора, лучше 3 (2 вентилятора на одинаковых оборотах с одинаковым уровнем шума охлаждают лучше, чем 1)
Вентиляторы 80мм и больше (чем больше вентиляторы, тем меньше шума).
Правила подбора корпуса: Если взяли процессор с TDP 110+ W и хорошую такую видеокарту, нам нужен корпус, где передняя стенка хорошо продувается - с решеткой, а не простой глухой стенкой, а так же с нижним расположением блока питания.
2. Грамотная циркуляция воздуха
Мы научились подбирать не горячие комплектующие, что уже хорошо. Теперь осталось лишь грамотно поставить вентиляторы.
Лучше всего брать 3pin 120мм вентиляторы c PWM. Их на рынке - превеликое множество, каждый может подобрать под свои нужды.
Нам нужно 2 фронтальных вентилятора, которые бы гнали холодный воздух внутрь системника, а так же еще 1 тыловый, который бы забирал горячий воздух и "выбрасывал" его за борт.
В крайнем случае, если установка фронтальных вентиляторов невозможна по каким-то личным тараканам или реальным причинам, ограничиться можно 1 тыловым. Гораздо важнее, чтобы горячий воздух выходил за пределы системника, если уж приходится одним вентилятором довольствоваться.
Кулер для процессора нам нужен PWM, 4pin, 120мм. Желательно, с высоким диапазоном оборотов: Таким образом, если процессор не будет сильно греться, вентилятор будет едва слышно. Лучше брать 120мм вентиляторы, которые "умеют" в 500-600 оборотов.
3. Настройка уже имеющихся вентиляторов и кулеров
Увы, но очень часто становится поздно покупать новые, малошумные комплектующие, и нужно делать что-то с имеющимися.
Не так давно мы собирали игровой ПК с полупассивным охлаждением за 100 000 рублей. Тогда мы не вдавались в подробности и лишь кратко касались причин выбора тех или иных комплектующих. Пришло время детально рассмотреть процесс сборки и настройки полупассивной конфигурации.
Для чего это нужно
Как правило, роль игровой станции и рабочего компьютера выполняет один и тот же системный блок. Во время игры шум системы охлаждения заглушается звуками и спецэффектами игры. А вот во время работы он может отвлекать и раздражать.
Цель этой статьи — построение универсального компьютера для работы и игр, который абсолютно бесшумен в режиме низкой нагрузки и максимально тих при серьезных вычислениях. При этом система охлаждения автоматически переключается из пассивного режима охлаждения в активный и обратно.
Возможно, большинство пользователей не услышат активную систему охлаждения, вентиляторы которой вращаются на малых оборотах. Но, есть и такие, которым мешает малейший шорох, и даже сам факт того, что в системном блоке что-то вращается, движется, крутится. Именно таким энтузиастам в-первую очередь адресован этот гид.
Немаловажна стоимость такой системы. Она будет на порядок выше аналогичной конфигурации ПК с активной системой охлаждения.
Подбираем комплектующие
Процессор
Обычно, выбирая процессор, мы смотрим на количество ядер и потоков, тактовую частоту, изучаем результаты тестов производительности и почти никогда не смотрим на тепловыделение. Максимум на что оно влияет в обычной жизни — стоимость системы охлаждения.
Сборка у на не совсем обычная, и подходить к выбору мы будет с другого ракурса. Особое внимание следует обращать на TDP. Чем он ниже, тем лучше. В идеале выбираем процессор с заявленным теплопакетом до 65 Вт. Хотя, учитывая энергоэффективность современных процессоров, можно выбрать практически любой десктопный вариант.
Материнская плата
Выбор материнской платы в нашем случае фактически ничем не обусловлен. Выбираем материнскую плату по основным характеристикам. Не лишними будут массивный радиатор чипсета и VRM, но это не обязательно.
Оперативная память
К выбору оперативной памяти особых требований тоже нет. Выбираем как обычно, по частоте, таймингам и чипам. Ну, и стоимости само собой. Радиаторы будут кстати, но ключевой особенностью для выбора ОЗУ они не являются.
Накопитель
Говоря «накопитель», мы, конечно же, подразумеваем SSD. Современные твердотельные накопители как правило греются мало, да и только при активном чтении/записи. Поэтому выбираем по своему вкусу, объему, скорости, карману. Наличие радиатора желательно.
Видеокарта
К выбору видеокарты стоит подойти ответственно. Ведь она является одним из главных «нагревателей» внутреннего пространства системного блока. Так же, как и при выборе процессора, стоит обратить внимание на TPD. Но, помимо этого, «в комплекте» с видеокартой всегда идет система охлаждения. И у разных производителей и даже в разных линейках одного производителя охлаждение видеокарт, построенных на одном графическом процессоре, может очень сильно отличаться. И речь идет не только о размерах и количестве вентиляторов, но и о количестве тепловых трубок и размерах радиаторов.
Наглядная демонстрация разницы в системах охлаждения видеокарт, построенных на одном графическом процессоре, на примере Asus Dual GeForce RTX 2060 SUPER EVO OC (слева) и Palit GeForce RTX 2060 Super Dual (справа)
Для нашей полупассивной системы будет предпочтительнее более массивное охлаждение. Ведь чем больше площадь радиатора, тем больше тепла он может рассеять, даже в пассивном режиме.
Говоря предметно, хорошим выбором будут следующие модели видеокарт (если вы остановились на RTX2060 Super):
При выборе видеокарт, построенных на базе других графических процессоров (например, на 1660 Super или RX 5500 XT) опираемся на те же особенности — массивность системы охлаждения.
Корпус
Одним из ключевых моментов построения компьютера с полупассивной системой охлаждения является корпус. Внутри него будут находиться источники тепла, которое нужно выводить за пределы системного блока. Все прекрасно знают, что теплый воздух поднимается вверх, и это обязательно нужно учитывать.
Приблизительная схема воздушных потоков на примере корпуса Zalman S2
Идеальный корпус для нашей концепции обязательно должен иметь вентиляционные отверстия (посадочные места под корпусный вентилятор) на верхней панели для вывода нагретого воздуха наружу. Желательной будет перфорация днища (и кожуха БП, если он есть) и/или боковой стенки для забора холодного воздуха снаружи. Фронтальная панель должна быть перфорирована и иметь посадочные места под корпусные вентиляторы. А в режиме пассивного охлаждения продуваемая фронтальная панель также будет вносить свой вклад в воздухообмен.
Чек-лист
- Перфорация и места под вентилятор на верхней панели.
- Перфорация и места под вентилятор на фронтальной панели.
- Перфорация днища (и кожуха БП).
- Перфорация левой боковой крышки.
Первые два пункта обязательны. Пункты 3 и 4 желательны.
Если говорить о конкретных моделях корпусов, то вполне подойдут следующие:
Корпусные вентиляторы
Хоть наша система и полупассивная, без корпусных вентиляторов не обойтись. При высокой нагрузке значительно возрастает и количество тепла, которое нужно выводить за пределы корпуса.
При выборе корпусных вентиляторов стоит учитывать, что шум зависит главным образом от скорости вращения вентилятора. Поэтому при выборе вентилятора нужно обращать внимание на минимальную скорость вращения и/или минимальное рабочее напряжение. Чем ниже — тем тише.
Современные материнские платы умеют регулировать скорость вращения вентиляторов и по ШИМ (PWM), и по вольтажу (voltage). То есть сейчас, чтобы изменять скорость вращения, не обязательно нужен вентилятор, подключаемый проводом 4-pin, подойдет и 3-pin, который обычно еще и дешевле.
Количество вентиляторов выбираем по вкусу. В целом, будет достаточно одного нагнетающего на фронтальной панели и одного вытяжного на задней панели.
Разветвитель вентилятора
На некоторых материнских платах имеются только два коннектора для подключения вентиляторов: один для процессора, второй для корпуса. В таких случаях выручит разветвитель для подключения вентилятора, который сделает из одного коннектора несколько.
Блок питания
Подобрать для наших задач блок питания не так-то просто. На рынке представлено довольно мало моделей БП, в которых полноценно реализован режим полупассивного охлаждения. Часть моделей не включает вентилятор лишь при 10–15 % нагрузки, чего, конечно же, недостаточно. И лишь немногие модели могут похвастать пассивным режимом охлаждения при нагрузке вплоть до 30–40 %.
Если говорить о конкретных моделях блоков питания, в которых достойно реализован режим полупассивного охлаждения, то это следующие:
Также в продаже можно встретить блоки питания и с полностью пассивным охлаждением. Из минусов таких решений можно отметить невысокую мощность и высокую стоимость. Таких БП немного и пересчитать их можно по пальцам:
Блоки питания с полупассивной системой охлаждения следует устанавливать внизу корпуса (естественно, корпус должен быть соответствующей конструкции) вентилятором вверх. Это следует делать, чтобы теплый воздух выходил из корпуса блока питания естественным образом, поднимаясь вверх. В том числе и поэтому желательна перфорация кожуха БП в корпусе.
Кулер ЦП
Система охлаждения процессора для нашего полупассивного ПК должна иметь максимальные количество и толщину тепловых трубок, большую рассеиваемую площадь. Если подходить к вопросу упрощенно, то кулер должен быть большим и тяжелым (желательно больше 1 кг).
Приблизительная схема естественной конвекции воздуха через радиатор кулера ЦП на примере Scythe Ninja 5 (слева) и be quiet! DARK ROCK SLIM (справа)
Конструкция радиатора должна быть широкой для лучшей естественной конвекции. Желательно, чтобы расстояние между пластинами радиатора тоже было увеличено.
Если говорить о конкретных моделях кулеров для центрального процессора, то стоит обратить внимание на модели:
Настройка скорости вращения кулера ЦП и корпусных вентиляторов
Для настройки скорости вращения вентиляторов воспользуемся возможностями UEFI BIOS. На примере Gigabyte GA-A320M-S2H V2 разберем процесс подробно.
Сперва нужно войти в UEFI BIOS и найти вкладку Smart Fan 5. У других производителей материнских плат эта функция будет называться иначе. В любом случае мы увидим подобную картину:
Найдем вкладку Fan Speed Control (Управление скоростью вентиляторов) и выберем Manual (Ручная настройка).
Настроим график скорости вентилятора приблизительно так, как показано на скриншоте ниже. До температуры процессора ниже 50 °C вентиляторы не будут вращаться. Можно установить большее значение, например, 60 °C. Это тоже безопасно. А вот большее значение устанавливать стоит очень осторожно. Да и в целом, если весь корпус достаточно перфорирован, этого должно быть достаточно. Вентилятор включится только при превышении указанной температуры. Скорость вращения будет зависеть от кривой, которую мы настроили.
После настройки жмем «Применить» и выбираем вентиляторы, для которых нужно использовать эту схему скорости вращения.
Иногда тип управления вентиляторами «Автоматический» (Auto) работает некорректно даже с 4-pin вентиляторами. В этом случае стоит поменять CPU Fan control mode на Voltage.
Cохраняем настройки BIOS UEFI и перезагружаем компьютер. После этого корпусные вентиляторы и кулер ЦП будут работать в соответствии с нашими настройками.
Настройки на различных материнских платах и разных версиях BIOS UEFI скорее всего будут отличаться, но общая логика будет такой же.
Настройка скорости вращения вентиляторов видеокарты
Регулировать скорость вращения вентиляторов системы охлаждения видеокарты будем с помощью программы MSI Afterburner. Утилита бесплатна и доступна для скачивания на официальном сайте MSI.
Утилита MSI Afterburner будет работать с видеокартами любых производителей, а не только MSI
На главном экране утилиты кликаем по значку шестеренок и попадаем в настройки.
Переходим на вкладку «Кулер» и ставим галочку напротив «Включить программный пользовательский авторежим». Перед нами появляется кривая, похожая на ту, что была в UEFI BIOS.
В выпадающем меню меняем пресет кривой скорости кулера на «Произвольный». Настраиваем кривую, подобно тому, что на скриншоте выше. Минимальную температуру запуска вентиляторов стоит выставлять на уровне 55–60 °C, гистерезис — 5–10 °C. После этого нажимаем «Применить» и наслаждаемся тишиной.
Реальный пример системы с полупассивным охлаждением
В качестве доказательства состоятельности утверждений, содержащихся в данной статье, рассмотрим реальную систему с полупассивным охлаждение, которая эксплуатируется по 10–14 часов ежедневно на протяжении полугода.
Система работает абсолютно беззвучно. Вентиляторы не крутятся, воздух не шумит. Никаких движущихся частей нет. Конечно, эти утверждения справедливы для работы системы при малой нагрузке. Одновременно открыты несколько документовd Word и Excel, 20–25 вкладок в браузере Chrome, Photoshop с периодическим редактирование изображений (коллаж, коррекция, обтравка изображений). Помимо этого, в фоне почти всегда висят Aida 64, MSI Afterburner и несколько других утилит, необходимых для работы.
Корпусный вентилятор и кулер процессора настроены в BIOS и MSI Afterburner так, как изображено на скриншотах выше, в соответствующем разделе статьи. Остальные настройки в BIOS и MSI Afterburner оставлены по умолчанию.
На скриншоте выше можно увидеть данные по температурным показателям системы, полученные после нескольких часов типичной работы. Все, что могло прогреться, прогрелось, и температура стабилизировалась. Картину нельзя назвать идеальной, но все пределах нормы. Больше всего греется GPU VRM — 62 °C, а диод GPU — 51 °C. Следом идет VRM CPU – 59 °C и SSD — 57 °C. Температура процессора невысокая — 51 °C, а чипсета и вовсе 40 °C.
При этом корпус не самый продуваемый (небольшие щели с торца фронтальной панели и полностью глухой кожух БП), на VRM отсутствуют даже скромные радиаторы, а слот M.2 расположен между видеокартой и башней кулера ЦП.
Для сравнения, ниже представлен скриншот с данными, полученными при активном охлаждении ЦП и одним вытяжным 120 мм вентилятором. Скорость вращения установлена на уровне 30 % в UEFI BIOS. Вентиляторы видеокарты по-прежнему не вращаются.
Температуры в таком режиме отличаются в среднем на 8–10 °C, что не так уж и много, когда речь идет о значениях, далеких до критических.
Заключение
Собрать компьютер с полупассивным охлаждением — задача вполне выполнимая. Особенно, если отнестись к вопросу построения такой системы серьезно и основательно продумывать каждый компонент. Из положительных моментов, помимо бесшумности при малых нагрузках, стоит отметить значительно меньшее количество пыли. В такой системе вентиляторы включаются реже, объем прокачиваемого воздуха ниже, а значит и пыли меньше. Конечно, есть и отрицательные стороны, главная из которых — стоимость построения подобных систем, обусловленная специфическим подходом выбору некоторых комплектующих.
К сожалению простого и универсального рецепта, куда и как прикрутить вентиляторы не существует, аэродинамические процессы внутри корпуса проходят довольно сложные, к тому же сильно отличаются в зависимости от конфигурации и так просто на коленке их не рассчитать. Информация ниже может оказаться полезной не только для оптимизации охлаждения в готовом компьютере, но и при выборе нового корпуса.
п.1 Начну пожалуй со сравнения двух основных схем продува - с преобладанием выдувающих вентиляторов и нагнетающих. Существенных отличий между ними нет, обе способны обеспечить уверенную прокачку воздуха через корпус. Однако схема на выдувающих вентиляторах (так называемое отрицательное давление) сделает это чуточку эффективней, за счет более ламинарного (спокойного) движения воздушных масс. Нагнетающие в свою очередь создают завихрения, которые тормозят и перемешивают воздушный поток и негативно сказываются на производительности. С другой стороны, эти завихрения эффективнее снимают тепло с пассивных радиаторов и прочих греющихся элементов, не располагающих собственными вентиляторами. Таким образом улучшается охлаждение чипсета, оперативной памяти, NVMe накопителей.
MSI RTX 3070 сливают дешевле любой другой, это за копейки Дешевая 3070 Gigabyte Gaming - успей пока не началосьп.2 Отбросив нюансы, отрицательное давление на мой взгляд предпочтительней, но это не повод отказываться от нагнетающих вентиляторов. Работая на оборотах ниже выдувных процентов на 20, они практически не будут добавлять шум, при этом заметно помогут им протягивать воздух через корпус, подталкивая его сзади. Или говоря научным языком - уменьшат аэродинамическое сопротивление системы "корпус".
п.3 Вопреки распространенному представлению, в корпусе нет четко выраженных потоков воздуха, работа любых вентиляторов внутри, прежде всего приводит к образованию областей низкого и высокого давления. Движение воздуха обусловлено его стремлением заполнить области с низким давлением (равно как покинуть области с высоким) и происходит это по пути наименьшего сопротивления. Сопротивление в свою очередь определяется влиянием соседних областей высокого и низкого давления, а также расстоянием до вентиляционных отверстий и их площадью. Рассмотрим эти процессы подробнее на примере стандартной двухвентиляторной видеокарты:
реклама
var firedYa28 = false; window.addEventListener('load', () => < if(navigator.userAgent.indexOf("Chrome-Lighthouse") < window.yaContextCb.push(()=>< Ya.Context.AdvManager.render(< renderTo: 'yandex_rtb_R-A-630193-28', blockId: 'R-A-630193-28' >) >) >, 3000); > > >);Как можно заметить, наряду со свежим воздухом снаружи корпуса, разряжение под видеокартой будет охотно заполняться её собственным подогретым выхлопом. В отсутствии других вентиляторов, помешать этому может лишь небольшая сила конвекции, тянущая теплый воздух вверх. Улучшить ситуацию призваны корпусные вентиляторы - либо нагнетающий со стороны передней панели, который будет уменьшать сопротивление тяги по этому направлению, либо выдувающий сверху, не давая отработанному воздуху затягиваться обратно:
При этом возникает другая проблема - излишняя перфорация корпуса вызывает паразитную тягу (на рисунке выделено розовым цветом), мешающую вентиляторам выполнять полезную работу, снижая их КПД. Её можно уменьшить, если соблюсти баланс притока и вытяжки (что не в каждом корпусе легко осуществимо), либо устранить, тщательно герметизируя все лишние отверстия.
реклама
п.4 Отдельное внимание следует уделить влиянию близрасположенных вентиляторов друг на друга, ведь это влияние может зачастую оказывать негативный эффект на их производительность. В качестве утрированного примера можно представить два одинаковых вентилятора, которые сложили бутербродом, направив в разные стороны. Они будут крутиться и шуметь, но при этом выполнять нулевую работу по перемещению воздуха. Естественно таких ситуаций в реальных сценариях использования не встречается, однако частичное проявление довольно распространено. Ниже приведен такой пример:
Аналогичные явления можно наблюдать и при вдуве, если один вентилятор установлен на передней панели, а другой на дне. А также с блоком питания, расположенным вентилятором вверх и видеокартой в нижних слотах, с неминуемым ростом температуры обоих компонентов. При перпендикулярной ориентации вентиляторов потери не столь критичны, но нужно учитывать, что во-первых, результирующая производительность будет ниже объема воздуха, который оба могут прокачать по отдельности. Во-вторых, желательно настраивать их на равную производительность, иначе более слабый вентилятор рискует оказаться в роли вентиляционного отверстия для другого, пропуская воздух в обратную сторону, что сводит смысл его применения на нет.
п.5 Основная задача к которой сводится организация вентиляции корпуса - обеспечить системы охлаждения каждого узла компьютера холодным воздухом в объеме равном их расходу (это сколько видеокарта и процессор прокачивают через себя). Хотя зачастую имеет смысл пойти на компромисс и позволить кулеру процессора частично использовать отработанный видеокартой воздух. Дальнейшее наращивание мощности вытяжки не дает почти никакой пользы. Чтобы добиться при этом минимального шума, важно соблюсти два условия - привести шум каждого вентилятора примерно к одному уровню и обеспечить им максимально возможный КПД. И все это полагаясь исключительно на силу своего воображения, моделируя в голове перемещение воздушных масс под воздействием перечисленных в статье факторов. Не самая простая задачка, но надеюсь многим читателям она покажется увлекательной.
реклама
п.6 Дополнения и примечания:
1) Чем большее сопротивление оказывает корпус, тем важнее роль герметизации паразитной перфорации и выходит на передний план такая характеристика вентиляторов (независимо от их ориентации), как создаваемое давление. Факторы увеличивающие сопротивление - глухие передняя панель и дно, массив корзин под жесткие диски в передней части, нагромождение кабелей. Трение воздуха о стенки корпуса тоже создает сопротивление, поэтому в широких корпусах воздуху двигаться немного легче.
2) При преобладании выдувающих вентиляторов, герметизировать в первую очередь нужно вредную перфорацию на крыше и задней стенке. При нагнетающих ровно наоборот.
3) Видеокарты нереференсного дизайна с традиционными вентиляторами формируют вертикальное движение воздуха, поэтому если увлекаться нагнетающими вентиляторами в верхней половине корпуса, они могут вступить в конфликт с СО видеокарты.
4) Чем слабее СО видеокарты, тем больший процент тепла будет рассеиваться пассивным образом с обратной стороны печатной платы. И тут могут подсобить завихрения от нагнетающих вентиляторов, но с учетом предыдущего пункта, работает это только с референсными турбинами.
5) Тягу через панель выводов материнской платы, при отрицательном давлении полностью не устранить, однако у современных плат в том месте установлен кожух, который направляет воздух через радиатор VRM, помогая его охлаждению.
6) Корпуса с единственным вытяжным вентилятором на задней стенке - не приговор для горячих систем, поскольку его КПД можно легко поднять почти до 100%. В противоположность этому, корпуса с верхним расположением БП - настоящее зло. Если поставить туда современный блок, который охлаждается низкоскоростным вентилятором, то в зависимости от оборотов заднего, тяга воздуха через БП рискует приблизиться к нулю, что может привести к разным неприятным последствиям.
В объемных корпусах (Ultra-tower и Full-tower) проще организовать правильную циркуляцию воздуха, так как в них помещается больше вентиляторов и есть куда спрятать провода. Компании be quiet! и Fractal Design специализируются на производстве корпусов со звукоизоляцией. Удачные модели встречаются у SilverStone, Thermaltake, NZXT, Corsair, Nanoxia и Bitfenix.
Рис. 1. Результаты теста (англ.) звукоизоляции корпусов при работе стоковых вентиляторов с 50 и 100% скоростью.
1.1. Материал шумоизоляции корпуса
Шумоизоляция корпуса состоит из слоев битума и вспененного материала, которые устраняют вибрации. Слой флиса поглощает звуковые волны. Толщина слоев от 5 до 10 мм.
Рис. 2. Шумоизоляция корпуса компании be quiet!
1.2. Влияние окна в корпусе на шумоизоляцию
Судя по тесту корпуса Fractal Design Define R5 с глухой стенкой и с окном, окно не влияет на шумоизоляцию. Надо учитывать, что Fractal Design выпускает качественные корпуса. Если стекло тонкое и неплотно прилегает к корпусу, то шум возрастет.
Конструкция вентилятора
Двигатель вентилятора состоит из ротора и статора (Рис. 3). Статор – неподвижная часть, в которую с помощью вала вставляется ротор. Подшипник фиксирует вал с заданной жесткостью. К ротору прикреплены лопатки, которые при вращении втягивают и выталкивают воздух. Разберемся в устройстве подшипников, так как шум возникает чаще всего из-за них.
2.1. Вентилятор 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
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
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.
2.2. Вентилятор с подшипником качения
Вентиляторы с подшипниками качения (шарикоподшипниками) стабильно работают в любой ориентации и меньше изнашиваются, потому что трение качения меньше трения скольжения.
Рис. 7. Устройство подшипника качения
2.3. Вентилятор с гидродинамическим подшипником
В вентиляторах с гидродинамическим подшипником вал вращается в слое жидкости, которая удерживается внутри втулки за счет возникающей во время работы разницы давлений. Это снижает трение и шум.
Рис. 8. Подшипник скольжения (слева) и гидродинамический подшипник
2.4. 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. В нем нет шайб и колец, меньше трущихся частей, поэтому он долговечнее в сравнении с предыдущими моделями и не нуждается в смазке.
Рис. 9. Устройство вентилятора с магнитным центрированием
Тип подшипника | Шум | Ресурс (час.) | Положение | Цена |
Скольжения | Низкий | 35 000 | Горизонтальное | Низкая |
Гидродинамический | Низкий | 80 000 | Любое | Средняя |
Качения | Средний | 90 000 | Любое | Средняя |
Магнитное центрирование | Низкий | 150 000 | Любое | Высокая |
2.5. Какой выбрать размер вентилятора
В корпусах используются вентиляторы разных диаметров: 120, 140, 200 мм и выше. Вентиляторы большого диаметра при одинаковой скорости вращения создают бо́льший воздушный поток (CFM) в сравнении с вентиляторами меньшего диаметра. Необходимый для отвода тепловой мощности W воздушный поток Q вычисляется по следующей формуле:
- Q – воздушный поток;
- W – рассеиваемая тепловая мощность;
- ρ – плотность воздуха;
- С – удельная теплоемкость воздуха;
- T1 – T2 – разность температур внутри системного блока (T1) и в помещении (T2).
При температуре 20 °C и атмосферном давлении 101.325 кПа, плотность сухого воздуха равна 1.2 кг/м³, а удельная теплоемкость – 1 кДж/кг°C. После подстановки значений формула упрощается:
2.6. Сколько нужно вентиляторов
Чем больше , тем лучше . С увеличением количества вентиляторов можно понижать их скорость. При этом сохраняется продуваемость и снижается шум.
Условный пример: шесть вентиляторов на низких оборотах будут создавать такой же воздушный поток, как два-три вентилятора, которые работают на максимальной скорости и при этом шумят.
Рис. 10. Корпус Aerocool Scar Midi Tower с местами для шести вентиляторов 120 мм
2.7. 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
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
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
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.
В старых корпусах фильтров нет. Они продаются на Алиэкспресс (Рис. 15).
Рис. 15. Пылевые фильтры для вентилятора
2.8. Как монтировать вентиляторы
Если внутри корпуса много препятствий для потоков воздуха, нужно увеличить создаваемое давление, чтобы воздух смог их преодолеть. Для этого вентиляторы монтируют последовательно (Рис. 16). Если кабели убраны и препятствий для воздуха мало, применяется параллельный монтаж.
Расположение вентиляторов | Давление воздуха | Поток воздуха |
Параллельное | Не меняется | Увеличивается |
Последовательное | Увеличивается | Не меняется |
2.9. На что монтировать вентиляторы
Чтобы убрать вибрации, вентиляторы монтируют с помощью резиновых антивибрационных креплений.
Рис. 17. Резиновые антивибрационные крепления для вентилятора
2.10. Как отрегулировать скорость вращения вентилятора
На Алиэкспресс продаются регуляторы оборотов для нескольких вентиляторов с питанием от разъема MOLEX или SATA.
Рис. 18. Регулятор оборотов для одного вентилятора Рис. 19. Регулятор оборотов для четырех вентиляторов с питанием от MOLEX. Устанавливается на переднюю панель корпуса. Размер 3.5 дюйма Рис. 20. Регуляторы оборотов для восьми вентиляторов с питанием от MOLEX или SATA. Устанавливаются внутри корпуса
2.11. 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
Шума при этом становится больше (рис. 22).
Рис. 22. Зависимость создаваемого звукового давления от количества лопастей аэродинамического профиля (pdf, англ.)
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
Воздушные кулеры не уступают водяным системам при охлаждении ЦП (Рис. 24).
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. 26. Кулер Сooler Master Wraith Ripper
Система охлаждения | Источники шума | Уход | Срок службы |
Воздушная | Вентилятор | Очистка радиатора от пыли | Зависит от вентилятора |
Водяная | Вентилятор и помпа | Замена жидкости, очистка радиатора и шлангов | Зависит 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 – 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
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. 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
Система охлаждения ЦП:
- магнитное центрирование;
- гидродинамический подшипник.
Что еще сделать :
- кабель-менеджмент;
- регулярно чистить пылевые фильтры;
- провести «тонкую» настройку вентилятора с помощью регулятора оборотов.
Мы определили источник шума и как его убрать. Узнали, какие бывают подшипники, где расположить и как смонтировать вентиляторы. Научились рассчитывать воздушный поток и создавать нужное давление в корпусе. Этого вполне достаточно, чтобы собрать малошумный компьютер с эффективной системой охлаждения.
Привет, GT! В прошлом посте по видеокартам задавали вопросы про бесшумные и полностью пассивные системы, сборку которых мы сегодня и обсудим. Так что если эта картинка вызывает у вас приступы ужаса и головной боли — тема однозначно для вас.
На картинке — Scythe Susanoо, самый страшный из кулеров, что я видел. Соотношение эффективности и шума, к слову, так себе.
Сколько производительности можно выжать, собираться ли в «полный пассив», или обойтись малошумящими вентиляторами, сколько стоит бесшумный системный блок построить и всё остальное — под катом.
Зачем это надо?
У каждого свои причины постройки малошумящего ПК. У кого дети, у кого жена спит, а у кого тёще «излучение мешает», а включен или нет компьютер она определяет по гулу вентиляторов. Тем не менее, для всех таких случаев остаются важными три вопроса:
- Когда нужна «бесшумность»?
- Какие задачи должна решать система?
- Насколько принципиально для вас иметь 100% пассивное охлаждения?
Бесшумность по расписанию
Если вас интересует тихий ночной сёрфинг, кино в наушниках и всё такое, а днём вы не стеснены какими-либо обстоятельствами, можете работать на полную катушку или играть в любимые игрушки — это сильно упрощает задачу. Можно смело собираться в «полупассивный» вариант. Сюда же можно отнести вариант, когда «бесшумность» нужна всегда, за исключением тех случаев, когда от ПК требуется выкладываться на полную катушку — в игрушках или в тяжёлом софте.
Ну а если тёща не дремлет, шапочка из фольги не помогает, вокруг война, немцы и инопланетяне, надо сидеть бесшумно 24/7 — понятное дело, выбор за полностью пассивной системой.
Вопросы производительности
Собраться с Core i7, 32 Гб оперативной памяти и «игровой» видеокартой в полностью пассивном режиме, в принципе, возможно. Вопрос в том, сколько это будет стоить, и где вы возьмёте какую-нибудь редкую штуку типа Gainward Phantom 960, которая может оставаться «пассивной» очень и очень долго, а в активном режиме старается быть максимально тихой. Потому что самое мощное, на что вы можете рассчитывать в «заводском» исполнении с пассивным охлаждением — это GTX 750 Ti.
Все остальные конфигурации достаточно легко собираются в «пассивный» режим без каких-либо проблем.
Вопросы принципиальности
Совершенно пассивное охлаждение, безусловно, приятно в эксплуатации. Ни тебе пыли от постоянной «прокачки» воздуха, ни износа подшипников у вентиляторов, от чего они могут начать предательски хрустеть, ни шума. Беда в том, что работает оно эффективно только тогда, когда температура окружающего воздуха ощутимо отличается от температуры самих радиаторов. Так что если у вас дома Ташкент, компьютер стоит рядом с батареей центрального отопления, а кондиционер не включается даже в +40 — возможно, придётся добавить в систему пару вентиляторов и «выключатель» на переднюю панель, чтобы в самых тяжёлых условиях иметь возможность организовать хоть какой-то поток воздуха на «бесшумных» оборотах.
Подбираем железо: общие рекомендации
Так как пассивное охлаждение имеет свои ограничения, выбирать придётся из комплектующих, имеющих максимально низкие показатели тепловыделения. Кроме того, остаются ещё два элемента, которые будут сильно влиять и на цену сборки, и на эффективность всей системы охлаждения в целом: блок питания и корпус.
Соответственно, процессоры выбираем производства Intel (особенно радует наличие специальной линейки с пониженными частотами и теплопакетом), а видеокарты — Nvidia (т.к. архитектура Maxwell в целом хороша в плане энергосбережения и энергоэффективности).
Корпус и управление охлаждением
Если вы выбираете полностью пассивный вариант, то корпус стоит выбирать максимально «дырявый», причём, желательно, не сбоку, а сверху и снизу. Так естественная циркуляция воздуха нам поможет, а шума от пассивной системы всё равно нет. В качестве сравнительно недорогих вариантов можно назвать Fractal Design Core 1000 и Cooler Master Silencio 352.
Полупассивным же системам (с активируемым охлаждением «по случаю» или «по желанию») подойдут корпуса с развитой системой вентиляции и грамотным устройством внутреннего пространства: то есть с минимальным сопротивлением воздушным потокам. Здесь за основу можно взять всё тот же Silencio, старшие модели Fractal Design: Core 2500 или 3300.
Управлять вентиляторами можно при помощи вот такой панельки:
И выглядит она симпатично, и набор функций вполне приличный: ручная регулировка 4-х вентиляторов, возможность предупредить пользователя о приближении к «опасной» температуре, отображение температур и оборотов каждого из вентиляторов. А для любителей «крутилок», а не кнопочек, есть вариант с утапливаемыми в корпус потенциометрами: и не торчит ничего, и по «клику» можно достать любой из регуляторов.
Питание
Самая дорогая часть таких сборок — полностью пассивный блок питания. К примеру, Seasonic на 520 Ватт с «платиновым» сертификатом КПД стоит с текущим курсом доллара очешуительных 11 с половиной тысяч рублей. :( Но здесь можно малость схитрить и взять «полупассивный» БП серии Newton от Fractal Design. За 8.5 килорублей вы получите БП, который не включает вентилятор, пока потребление не перейдёт отметку в 400 Ватт. Дело за малым — собраться так, чтобы общее потребление не превышало указанный лимит, что, учитывая современные железки, сделать достаточно легко.
Процессор, материнская плата, память
С материнской платой всё более-менее понятно: сокет LGA-1150 / 1151, размеры и порты — по вкусу, корпусу и потребностям. В случае же с процессором выбор не так прост. Если от ПК не требуется чудес производительности, достаточно обойтись каким-нибудь Core i3 (1150): для всех посведневных задач и современного софта его двух ядер и четырёх потоков хватит, а тепловой пакет в 54 Вт не так уж и сложно «обслужить». К тому же в комплекте вы получите Intel HD 4600, которая отлично справляется с ускорением всяких Photoshop’ов, простенькими или сравнительно старыми играми (в ту же Half Life 2 или Portal вполне можно будет поиграть в разрешении FullHD), декодированием видео и прочими потребностями повседневной эксплуатации.
Новые i5 c архитектурой Skylake-S на сокете 1151 производятся по техпроцессу 14 нм и обеспечивают впечатляющую производительность при достаточно «скромном» теплопакете в 65 Вт. Встроенная графика Intel HD 530 почти во всех тестах превосходит возможности таковой в APU AMD A10, но до производительности дискретных систем, по понятным причинам, ей далеко.
К сожалению, курс валют оставил российский рынок без «экзотических» Core i5 и Core i7 с индексом «Т» (они просто не очень интересны людям в условиях кризиса), но если вы знаете, где такой достать за разумные деньги — стоит обратить на них внимание, т.к. сниженные частоты и «плановый» теплопакет 45 Вт упрощают сборку бесшумных / пассивны систем.
С памятью всё просто. DDR III 1600 Mhz с развитым охлаждением (принудительно обдувать-то её никто не будет, а охлаждаться — надо) или, в случае с сокетом 1151, DDR 4. Вот неплохой вариант.
Охлаждение процессора и всей системы в целом
В пассивном режиме рассеивать 65 Вт тепла сможет не каждый радиатор. Заигрывать придётся с «супербашнями». В качестве универсального «ответа» на любой случай, разумеется, можно взять Noctua NH-D 14. В пассивном режиме этот монстр обеспечит температуру 65 Ваттного процессора в пределах 85 градусов, а в случае чего можно подстраховаться и подключить один из вентиляторов (например, центральный) к системе ручного управления: в играх или тяжёлых задачах даже слабенький воздушный поток существенно облегчит температурные условия.
В случае сбора «полупассивной» системы можно сэкономить и использовать более простую версию, NH-U12S. Прелесть охлаждения от Noctua — длиннющая гарантия на комплектующие (72 месяца), живой саппорт (который, в случае чего, пришлёт вам новый переходник при апгрейде или ещё какую штуку) и ориентированность на малошумные системы.
Ещё можно рассмотреть варианты от Scythe, но с качеством у них последнее время так себе, да и чистить Big Shuriken — то ещё удовольствие. К тому же он занимает много места и часто блокирует слоты памяти / видеокарты.
Также не стоит забывать, что существуют специальные вентиляторы, которые рассчитаны на сборку как раз бесшумных или условно-бесшумных компьютеров. Один из лучших вариантов, что можно достать — Scythe Gentle Typhoon. К сожалению, их почти полностью вывели с рынка и сняли с производства, и найти сейчас можно разве что 500-RPM версию. Наиболее близкие к ним по показателям из ныне выпускающихся — Slip Stream 120. Если корпус позволяет, можно остановиться на 14-сантиметровых Noctua серии ULN, на 650 об/мин они выдают чуть больше 9 дБ, правда, цена вопроса не порадует.
Видеокарта
В большинстве случаев, полностью пассивные варианты видеоадаптеров не отличаются высокой производительностью. Смысла ставить самую дешёвую дискретную карточку при наличии Intel HD внутри самого процессора особо не имеет, разве что вам необходимо подключить ещё 2-3 монитора, а подходящих выходов на материнской плате нет.
В случае же, если вам хочется иногда играть во что-нибудь современное, вариантов для тихого компьютера не так много. Nvidia GTX 750 Ti с полностью пассивным охлаждением — предел того, что можно достать на рынке без проблем.
Более дорогие варианты — вроде GTX 960 Phantom от Gainward в РФ достать тяжеловато. Альтернативой для Gainward’а может стать Palit PA-GTX960 Super JetStream 2G, которая остаётся в полностью пассивном режиме, пока вы не начнёте грузить её трёхмерной графикой, да и в играх практически не слышна.
Система хранения данных
Самым тихим вариантом, конечно, является SSD-диск. Ноль движущихся частей, ноль вибраций и ноль шумов. Тем не менее, хранить терабайты порно рабочих файлов на SSD несколько расточительно, да и бэкапы иногда надо делать. Мы уже писали в начале года о различных линейках HDD: гайд до сих пор актуален. WD Green и Seagate HDD.15 — ваши друзья.
Общие советы по сборке
Если вы собираетесь в полностью пассивный режим — не экономьте на охлаждении процессора и памяти. В системном блоке не будет никаких искусственных потоков воздуха, только естественная конвекция. HN-D 14, память с «воттакенными» радиаторами — вот ваш выбор.
В случае же «полупассивной» сборки стоит отдельное внимание уделить правильной укладке всех проводов внутри системного блока. Всё, что висит, болтается, натянуто поперёк, по диагонали и мешает воздушному потоку (который и так максимально снижен из-за нежелания «шуметь» вентиляторами), во-первых, ухудшает охлаждение, а во-вторых, создаёт ненужные завихрения в воздушном потоке. Идеальная сборка должна выглядеть примерно так:
Пусть сзади всё и не так симпатично, но здесь никаких проблем с потоками воздуха нет и не предвидится.
Если системный блок модульный — удалите все неиспользуемые корзины и блоки. В пассивном варианте можно снять и противопылевые фильтры, «сосать» пыль компьютер не будет, а раз в год продуть комплектующие из баллона со сжатым воздухом — не смертельно.
На этом всё. Если у вас есть удачный опыт сборки бесшумного компьютера — не поленитесь, поделись в комментариях фотографиями и конфигом, люди вам спасибо скажут.
Читайте также: