Системы охлаждения компьютера бывают разных типов и разной эффективности. Вне зависимости от этого, у них у всех одна и та же цель: остудить устройства внутри системного блока, чем предохранить их от сгорания и повысить эффективность работы. Разные системы предназначены для охлаждения разных устройств и делают они это при помощи разных способов. Это, конечно, не самая захватывающая тема, но меньше важной она от этого не становится. Сегодня мы подробно разберемся какие системы охлаждения нужны нашему компьютеру, и как добиться максимальной эффективности их работы.
Для начала предлагаю быстренько пробежаться по системам охлаждения вообще, дабы к изучению компьютерных их разновидностей мы подошли максимально подготовленными. Надеюсь, что это сэкономит наше время и упростит понимание. Итак. Системы охлаждения бывают…
Воздушные системы охлаждения
Сегодня это наиболее распространенный тип систем охлаждения. Принцип его действия очень прост. Тепло от нагревающего компонента передается на радиатор с помощью теплопроводящих материалов (может быть прослойка воздуха или специальная теплопроводящая паста). Радиатор получает тепло и отдает его в окружающее пространство, которое при этом либо просто рассеивается (пассивный радиатор), либо сдувается вентилятором (активный радиатор или кулер). Такие системы охлаждения устанавливаются непосредственно в системный блок и практически на все греющиеся компьютерные компоненты. Эффективность охлаждения зависит от размеров эффективной площади радиатора, металла из которого он сделан (медь, аллюминий), скорости проходящего потока воздуха (от мощности и размеров вентилятора) и его температуры. Пассивные радиаторы устанавливаются на те компоненты компьютерной системы, которые не очень сильно греются в процессе работы, и возле которых постоянно циркулируют естественные воздушные потоки. Активные системы охлаждения или кулеры разработаны в основном для процессора, видеоадаптера и прочих постоянно и напряженно работающих внутренних компонентов. Для них иногда могут устанавливаться и пассивные радиаторы, но обязательно с более эффективным чем обычно отводом тепла при низкой скорости воздушных потоков. Это дороже стоит и применяется в специальных бесшумных компьютерах.
Жидкостные системы охлаждения
Чудо-диво-изобретение последней десятилетки, используется в основном для серверов, но в связи с бурным развитием техники, со временем имеет все шансы перебраться и в домашние системы. Дорого и немного страшно, если представить, но достаточно эффективно, поскольку вода проводит тепло в 30 (или около того) раз быстрее воздуха. Такой системой можно практически без шума одновременно охлаждать несколько внутренних компонентов. Над процессором помещается специальная металлическая пластинка (теплосъемник), которая собирает тепло с процессора. Поверх теплосъемника периодически прокачивается дистиллированная вода. Собирая с него тепло, вода попадает в радиатор охлажденный воздухом, остывает и начинает свой второй круг с металлической пластины над процессором. Радиатор при этом рассеивает собранное тепло в окружающую среду, охлаждается и ждет новую порцию нагретой жидкости. Вода в таких системах может быть специальная, например, с бактерицидным либо антигальваническим эффектом. Вместо такой воды может использоваться антифриз, масла, жидкие металлы или еще какая-нибудь жидкость, обладающая высокой теплопроводностью и высокой удельной теплоемкостью, дабы обеспечить максимальную эффективность охлаждения при наименьшей скорости циркуляции жидкости. Конечно, такие системы более дорогие и сложные. Они состоят из помпы, теплосъемника (ватерблок или головка охлаждения), прикрепленного к процессору, радиатора (может быть как активным, так и пассивным), обычно прикрепленного к задней части корпуса компьютера, резервуара для рабочей жидкости, шлангов и датчикв потока, разнообразных измерителей, фильтров, сливных кранов и пр. (перечисленные компоненты, начиная от датчиков, опциональны). Кстати, замена такой системы - занятие не для слабонервных. Это вам не вентилятор с радиатором поменять.
Фреоновая установка
Маленький холодильник, устанавливаемый прямо на нагревающийся компонент. Они эффективны, но в компьютерах применяются в основном, исключительно для разгона. Знающие люди говорят, что у него больше недостатков, чем достоинств. Во-первых, конденсат, который появляется на детальках, более холодных, чем окружающая среда. Как вам перспектива появления жидкости внутри святая святых? Повышенное энергопотребление, сложность и немалая цена – меньшие недостатки, но от этого достоинствами тоже не становятся.
Системы открытого охлаждения
В них используется сухой лед, жидкий азот либо гелий в специальном резервуаре (стакане), установленном прямо на охлаждаемом компоненте. Используется Кулибиными для самого экстремального разгона или оверклокинга, по нашему. Недостатки те же – дороговизна, сложность и пр. + 1 очень существенный. Стакан надо постоянно наполнять и периодически бегать в магазин за его содержимым.
Системы каскадного охлаждения
Две и более последовательно подключенные системы охлаждения (например, радиатор + фреон). Это самые сложные в реализации системы охлаждения, которые в состоянии работать без перерывов, в отличие от всех остальных.
Комбинированные системы охлаждения
Такие сочетают в себе элементы охлаждения систем различных типов. В пример комбинированных можно привести Ватерчпперы. Ватерчипперы = жидкость + фреон. Антифриз циркулирует в системе жидкостного охлаждения и кроме нее охлаждается еще и фреоновой установкой в теплообменнике. Еще более сложно и дорого. Сложность в том, что теплоизоляция понадобится и всей этой системе, зато этот агрегат можно применять для одновременного эффективного охлаждения сразу нескольких компонентов, что довольно сложно реализуется в других случаях.
Системы с элементами Пельтелье
Они никогда не используются самостоятельно и кроме этого, имеют наименьшую эффективность. Их принцип работы описал Чебурашка, когда предложил Гене понести чемоданы (“Давай я понесу чемоданы, а ты понесешь меня”). Элемент Пельтелье устанавливают на нагревающий компонент, а другую сторону элемента охлаждают другой, обычно воздушной или жидкостной системой охлаждения. Поскольку возможно охлаждение до температуры ниже окружающей среды, то проблема конденсата актуальна и в этом случае. Элементы Пельтелье менее эффективны, чем фреоновое охлаждение, но при этом тише и не создают вибраций, как холодильники (фреон).
Если вы никогда не замечали, то внутри вашего системного блока постоянно кипит бурнейшая деятельность: ток бегает туда-сюда, процессор считает, память запоминает, программы работают, жесткий диск вертится. Компьютер работает, одним словом. Из школьного курса физики мы знаем, что проходящий ток нагревает устройство, а если устройство греется, то это – нехорошо. В худшем случае оно просто перегорит, а в лучшем будет просто туго работать. (Это действительно частая причина не слабо тормозящей системы). Именно во избежание таких вот неприятностей внутри вашего системного блока предусмотрено несколько видов разнообразных систем охлаждения. По крайней мере, для самых важных компонентов.
Охлаждение системного блока
Как производится охлаждение? В основном – воздухом. Когда вы включаете компьютер, он начинает гудеть – включается вентилятор (очень часто их несколько), потом он затихает. Через несколько минут работы, когда ваша система достигла определенного порогового температурного значения, вентилятор включается вновь. И так все время работы. Самый большой и самый заметный вентилятор внутри системного блока просто выдувает из коробки нагревшийся воздух, чем и охлаждает все вместе взятое, включая компоненты, на которые трудно установить собственную систему охлаждения, например, жесткий диск. По законам той самой физики, на место нагретого воздуха через специальные вентиляционные отверстия в передней части системного блока, поступает охлажденный воздух. Точнее тот, который еще просто не успел нагреться. Охлаждая собой внутренние части компьютера, он нагревается сам и выходит через отверстия в боковой и/ или задней панели системного блока.
Охлаждение процессора
У процессора, как у очень важного и постоянно загруженного компонента вашего железного друга есть личная система охлаждения. Она состоит аж из двух компонентов – радиатора и вентилятора, конечно же меньших размеров, чем тот о котором мы только что говорили. Радиатор иногда называют теплосъемником, в соответствии с его основной функциональной деятельностью – он рассеивает тепло от процессора (пассивное охлаждение), а маленький вертилятор сверху сдувает тепло с радиатора (активное охлаждение). Кроме этого, процессор смазывается специальной термопастой, способствующей максимальной передаче тепла от процессора к радиатору. Дело в том, что поверхности и процессора, и радиатора даже после полировки имеют зазубрины около 5 мкм. В результате таких зазубрин между ними остается тончайший воздушный слой с очень низкой теплопроводимостью. Именно эти промежутки и замазываются пастой из вещества с высоким коэффициентом теплопроводности. У пасты ограниченный срок действия, соответственно, ее нужно менять. Это удобно делать одновременно с чисткой системного блока, о которой мы поговорим чуть ниже, тем более, что старая паста вообще может давать обратный эффект.
Охлаждение видеокарты
Современная видеокарта – это компьютер внутри компьютера. Система охлаждения крайне необходима и ей. У простеньких и дешевых видеокарт системы охлаждения может и не быть, а вот современные видеоадаптеры для игровых монстров в обязательном порядке нуждаются в освежающей прохладе, пожалуй, даже больше чем вы в сорокаградусную жару.
Загрязнение пылью
Вместе с воздухом из комнаты внутрь вашего системного блока поступает пыль. Причем, даже в регулярно убираемом и проветриваемом помещении, пыли, на диво, достаточно, чтобы за несколько месяцев ежедневной работы опутать вашу новенькую крутилку неизвестно откуда взявшимися длинными, малоприятными для глаз шерстяными лохмами. Это дает обратный эффект – забиваются вентиляционные отверстия, а “лохмы” (кроме того, что они физически не позволяют крутиться вентилятору) не хуже норковой шубы согреют ваш компьютер до самого процессора, причем не только в тропический зной, но и в полярную вьюгу. Человек, насколько я знаю, болеет от переохлаждения, компьютер же вполне может заболеть от перегрева. Лечим бедолагу приблизительно раз в пол года не антибиотиками и горячим чаем с малиной, а пылесосом. Желательно приобретенном в специальном магазине компьютерной техники. Привычный, в очень крайнем случае, сойдет, но следует быть предельно осторожным со статическим электричеством. Его очень не любят внутренние компоненты.
Чистка системы охлаждения
Первый признак плохо работающей или не работающей совсем системы – “не гудит” вентилятор и греется системный блок. Кстати, это частая причина самовыключения компьютера или слишком медленной работы системы, а диагноз настолько прост, что может банально не прийти в голову. И начинается: обновление драйверов, сканирование антивирусом, аппаратное обновление системы, покупка дополнительных модулей оперативной памяти и прочие невеселые телодвижения. Смешно? Скорее печально. Срочно вскрываем пациента и смотрим, что у него внутри. Желательно перед этим поискать точный алгоритм проведения процедуры в технической документации у производителей материнки.
В принципе, в чистке системного блока нет ничего сложного. Нужно выключить компьютер, не забыв вытянуть шнур из розетки, разобрать системный блок и аккуратно очистить все внутренности от пыли. В магазинах продаются специальные пылесосы, которыми это делать лучше всего. Больше всего пыли скапливается на радиаторе с вентилятором и возле вентиляционных отверстий на системном блоке. Аккуратно удаляем с них пылевые накопления и смазываем при необходимости (у вентилятора нужно снять наклейку и капнуть несколько капель на ось вентилятора). Неплохо подойдет масло для швейных машинок. Кроме этого, необходимо очистить процессор от старой термопасты и намазать на него новую. Аналогичные действия повторяем с видеокартой и вентилятором системного блока. Осталось собрать компьютер и пользоваться им еще несколько месяцев перед проведением повторной чистки системного блока. Ноутбуки чистить тоже нужно, причем судя по моему опыту – несколько чаще, чем стационарные (малые расстояния между компонентами внутри ноута и потребление печенюшек и бутербродов рядом с ним любимым делают свое черное дело). Многие пользователи легко справляются с этой процедурой без помощи компьютерных специалистов, но лучше не спешить, особенно с ноутбуками, если вы не чувствуете себя достаточно уверенно. Риски: статическое электричество может вывести из строя материнку, процессор или что-нибудь еще, а также вы сами, в силу неопытности, запросто можете повредить что-нибудь важное. Шутки-шутками, но делать это действительно нужно, иначе проблем может появиться просто немерянное количество.
Если же вы почистили компьютер, но заметного облегчения это не принесло, возможно вам придется установить более сильную систему охлаждения. В самом легком случае может помочь дополнительный вентилятор. Чтобы узнать степень нагрева системных компонентов, можно заглянуть на сайт производителя материнской платы. Вполне возможно, что там вы найдете специальное программное обеспечение, которое поможет это определить. Усредненные показатели для процессора это 30-50 градусов, а в режиме нагрузки до 70-ти. Винчестер не должен греться более чем на 40 градусов. Более точные показатели следует проверить в технической документации.
В завершение описанного, хочу сказать, что в 90 (если не больше) процентах случаев вполне подойдет стандартная штатная система охлаждения. Метаться между качеством и ценой, а также внедрять систему охлаждения в свой компьютер (иногда это довольно рискованно и совсем не просто) действительно нужно владельцам серверов, мощных игровых компьютеров и любителям экспериментов с разгоном. Если же вы покупаете компьютер для дома или офиса, вам нужно просто поинтересоваться, что у него внутри, дабы возможная экономия производителя не вылезла для вас боком.
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.
Теоретические основы охлаждения
Итак, немного теории. Из курса физики известно, что любой проводник, по которому протекает электрический ток, выделяет тепло. Это означает, что абсолютно все составляющие компьютера, начиная от центрального процессора и заканчивая проводами питания, подогревают окружающий воздух. Количество теплоты, выделяемое тем или иным компонентом компьютера напрямую зависит от его энергопотребления, которое, в свою очередь, определяется множеством других факторов: если мы говорим о жёстком диске, то мощностью электромоторчика и электроникой контроллера, а если о процессоре или другом чипе, то числом интегрированных в него элементов и технологическим процессом его производства. Такова физика нашего мира, и от этого никуда не деться. Но ведь никому до сих пор не пришла в голову идея клеить радиаторы на электрические провода и обдувать, скажем, внутренние модемы! Это потому, что различные компоненты компьютера влияют на температуру в корпусе по-разному, и если такое "холодное" устройство, как модем не требует никакого дополнительного охлаждения, то той же самой видеокарте мы уделяем слишком много внимания, поэтому на современные платы и ставят огромные кулеры, иногда даже с двумя вентиляторами.Но прежде всего, давайте повторим, что же такое кулер. Кулер (от англ. Cool - холод) представляет собой устройство для охлаждения чего-либо. Основной задачей любого кулера является снижение и поддержание температуры охлаждаемого тела на заданном уровне. И в зависимости от типа охлаждаемого устройства, будь то транзистор, чип, процессор или даже винчестер, применяются различные типы кулеров. В нашем понятии кулер укрепился, как "большая железяка с пропеллером", и чем она больше, тем она лучше. Однако, кулеры могут представлять из себя и более сложные устройства, стоимостью сотни долларов. Обычно, кулеры, применяющиеся в компьютерах, состоят из вентилятора, радиатора и крепления.
Радиаторы
Радиатор (от англ. Radiate - излучать) служит для отвода тепла от охлаждаемого объекта. Он находится в непосредственном контакте с охлаждаемым объектом, и его основная функция - принять на себя часть выделяемого телом тепла и рассеять её в окружающий воздух. Как известно, опять же из курса физики, объект отдаёт тепло только со своей поверхности, а это означает, что для достижения наилучшего отвода тепла, охлаждаемый объект должен иметь как можно большую площадь поверхности. В сегодняшних радиаторах площадь поверхности увеличивается за счёт установки большего количества рёбер. Тепло от охлаждаемого объекта переходит к основанию радиатора, а потом равномерно распределяется по его рёбрам, после чего оно уходит в окружающий воздух, и этот процесс называется излучением. Воздух вокруг радиатора постепенно нагревается, и процесс теплообмена становится менее эффективным, поэтому эффективность теплообмена можно будет поднять, если постоянно подавать холодный воздух к рёбрам радиатора. Для этого сегодня используются вентиляторы. Но о них мы поговорим чуть позже.Радиатор должен иметь хорошую теплопроводность и теплоёмкость. Теплопроводность определяет скорость распространения тепла по телу. Для радиатора теплопроводность должна быть как можно более высокой, потому что зачастую площадь охлаждаемого объекта в разы меньше, чем площадь основания радиатора, и при низкой теплопроводности тепло от охлаждаемого объекта не сможет равномерно распределиться по всему объёму, по всем рёбрам радиатора. Если радиатор выполнен из материала с высокой теплопроводностью, то в каждой его точке температура будет одинакова, и со всей площади его поверхности тепло будет выделяться с одинаковой эффективностью, то есть не возникнет ситуации, когда одна часть радиатора будет раскалённой, а другая - останется холодной и не будет отдавать тепло в окружающий воздух. Теплоёмкость определяет количество теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1 градус. Для радиаторов теплоёмкость должна быть как можно более высокой, потому что при остывании на один градус тело отдаёт то же самое количество теплоты. Теплоёмкость и теплопроводность радиатора зависят от материала, используемого для его изготовления.
Таблица термических свойств материалов
Как видно, для изготовления радиаторов выгоднее всего использовать два материала: алюминий и медь. Первый из-за низкой стоимости и высокой теплоёмкости, а второй - из-за большой теплопроводности. Серебро слишком дорого стоит, чтобы его можно было использовать для создания радиаторов, но даже если не брать в расчёт его высокую цену, благодаря хорошей теплопроводности, этот металл лучше всего применять для изготовления только лишь оснований радиаторов.
Конструкция радиатора также имеет большое значение. К примеру, рёбра могут быть установлены под разным углом к воздушному потоку. Они могут быть прямыми по всей длине радиатора, или рассечены поперёк, они бывают толстые и с заусенцами, если радиатор произведён по технологии выдавливания, или тонкими и гладкими, если он был отлит из расплавленного металла. Рёбра могут быть плоскими, согнутыми из пластин и впрессованными в основание. Радиатор вообще может быть игольчатым, то есть вместо рёбер иметь цилиндрические или квадратные иглы. Сегодня известно, что по конструкции рёбер лучше всего показывают себя игольчатые радиаторы.
Тепловой интерфейс
Радиаторы прилегают своим основанием к охлаждаемому объекту, и тепло от него к радиатору переходит лишь через поверхность их соприкосновения, поэтому надо стремиться, чтобы она была как можно больше. Но даже имеющуюся обычно площадь соприкосновения (к примеру, поверхность ядра процессора) надо использовать на все сто процентов. Дело в том, что при соприкосновении двух поверхностей, между ними остаются мельчайшие полости, заполненные воздухом. Этого невозможно избежать, и какой бы ровной и гладкой не казалась Вам поверхность радиатора, она всё равно имеет трещинки и впадины, где собирается воздух. Воздух очень плохо проводит тепло, а потому эффективность охлаждения будет существенно ниже возможностей радиатора.Чтобы избавиться от воздушных подушек и увеличить эффективность охлаждения, применяют различные тепловые интерфейсы. Они имеют высокую теплопроводность и за счёт текучести заполняют собой все неровности основания радиатора. В результате, те места, где раньше был мешающий нам воздух, теперь заполнены хорошо проводящим тепло материалом, и радиатор уже работает с максимальной отдачей. Тепловые интерфейсы бывают различных типов: термопасты или проводящие прокладки. Прокладки представляют собой резиноподобные полимерные пластинки, нанесённые на основание радиаторов. При нагреве они изменяют своё агрегатное состояние и размягчаясь заливают собой все неровности. Сейчас термопасты поставляются в комплекте с подавляющим большинством фирменных кулеров. Чаще термопаста просто вкладывается в коробочку с кулером в шприце или маленьком целофановом пакетике. Но бывает, что она уже нанесена на основание радиатора. В этом случае её хватит лишь на одну-две установки, так как собрать её с охлаждаемого чипа или процессора будет сложнее, чем купить ещё один пакетик с пастой. При выборе термоинтерфейса я бы рекомендовал использовать термопасты, а не термопрокладки. Большая текучесть термопаст позволяет им лучше заполнять собой все неровности радиатора, а за счёт использования в своём составе таких материалов, как серебро или алюминий, они обладают более высокой теплопроводностью. Сегодня в продаже можно встретить термопасты с 90%-ным содержанием серебра. И хотя серебро является отличным электрическим проводником, изготовители гарантируют, что термопаста не замкнёт контакты элементов платы или устройства, на которое она нанесена, но всё же рекомендуют не проверять изолирующие свойства их продукта и по возможности избегать попадания термопаст на электрические элементы компьютера.
Вентиляторы
Вентиляторы обеспечивают непрерывный поток воздуха, обдувающий радиатор, превращая менее эффективный процесс излучения в более эффективный - конвекцию. Конвекция - это процесс обмена тепла, отличающийся от излучения тем, что охлаждающий воздух постоянно находится в движении. В активных кулерах он принудительно поступает в радиатор и нагреваясь, рассеивается в окружающей среде. С использованием вентилятора кулер становится намного производительнее, и температура охлаждаемого объекта может падать в два раза, а то и больше, в зависимости от производительности вентилятора. Производительность вентилятора - это основная его характеристика, измеряющаяся в количестве кубических футов воздуха, перегоняемых им в минуту, сокращённо - CFM (Cubic Feet per Minute). Она главным образом зависит от площади вентилятора, его высоты, профиля лопастей и частоты их вращения. Чем эти величины больше, тем большее количество воздуха сможет перегонять вентилятор, и соответственно тем более эффективным будет охлаждение. Сегодня в вентиляторах для компьютерных кулеров нет возможности бесконечно увеличивать ни размеры, ни скорость вращения крыльчатки. Понятно, что вентилятор размером больше 80 мм уже трудно разместить в корпусе, а частота вращения пропеллера напрямую влияет на уровень его шума. Кроме того, больший по размерам вентилятор должен будет иметь более мощный и более дорогой электрический моторчик, что скажется на его стоимости.Все вентиляторы, используемые сегодня в компьютерах, питаются от постоянного тока, чаще всего напряжением 12В. Для подключения к питанию они используют трёхконтактные Molex-коннекторы (для Smart-вентиляторов) или четырёхконтактные PC-Plug коннекторы.
Разъём Molex имеет три провода: чёрный (земля), красный (плюс) и жёлтый (сигнальный). PC-Plug имеет четыре провода: два чёрных (земля), жёлтый (+12 Вольт) и красный (+5 Вольт). Разъёмы Molex устанавливаются на материнских платах, чтобы система сама могла контролировать скорость вращения вентилятора, подавая на красный провод различное напряжение (обычно от 8 до 12 В), и изменять её в случае необходимости. По жёлтому сигнальному проводу материнская плата получает от вентилятора информацию о частоте вращения его лопастей. Сегодня это стало очень актуальным, поскольку остановившийся на кулере процессора вентилятор может привести к повреждению процессора. Поэтому современные материнские платы следят, чтобы вентилятор всегда вращался, и если он останавливается, то выключают компьютер. Подключение через Molex имеет один недостаток: к материнским платам опасно цеплять вентиляторы с потребляемой мощностью более 6 Вт. Разъём же PC-Plug выдержит десятки Ватт, но при подключении к нему Вы не сможете узнать, работает ли Ваш вентилятор или нет. Сегодня всё чаще вентиляторы имеют в комплекте переходники PC-Plug - Molex, чтобы подключать их к блоку питания, или даже сразу оба разъёма: PC-Plug и Molex, чтобы получать питание от БП компьютера, а по сигнальному проводу Molex-а сообщать материнской плате о скорости работы моторчика.
Также вентиляторы могут иметь различный тип подвески ротора. Для этого используются подшипники скольжения (Sleeve bearing) или качения (Ball bearing). В вентиляторе может быть один или два подшипника, причём иногда в них совмещаются разные типы - Sleeve и Ball. Наиболее надёжными считаются вентиляторы с подшипниками качения (обычные шариковые подшипники). Компании-производители обещают им непрерывную работу в течение 50 000 часов, что составляет более пяти лет, а те же, которые используют подшипники скольжения, обещают жить не более 30 000 часов, около трёх с половиной лет. Сегодня уже существуют вентиляторы с керамическими подшипниками, которым обещают почти что бессмертие - 300 000 часов беспрерывной работы, а ведь это тридцать шесть лет! Однако, с одной стороны, заявленные времена жизни вентиляторов очень редко соответствуют действительности, и зачастую их надо делить на два, а то и на три, а с другой стороны, поверьте мне - тридцать шесть лет компьютер не проживёт. Стоит рассчитывать, что обычный вентилятор может жить год-два. Потом он начинает гудеть, и его надо смазывать, но даже смазка решит проблему лишь на время, и в скором времени вентилятор придётся заменить на новый.
Некоторые современные вентиляторы имеют автоматическую регулировку скорости, в зависимости от температуры окружающего воздуха или температуры радиатора. Мы расскажем Вам об одном таком в конце статьи. Практически у всех них датчик температуры стоит непосредственно на самом вентиляторе и может не отражать реальную температуру охлаждаемого объекта. То есть, при повышении температуры процессора, кулер, на котором установлен такой автоматический вентилятор, может только через пару минут повысить свои обороты. Другое дело, это вентиляторы с установленными на них сигнализациями остановки. При снижении частоты вращения ротора ниже определённого предела, специальный электронный блок на проводе вентилятора подаёт громкий писк, и Вы точно знаете, что пришло время выключить компьютер и заменить кулер.
Пассивные кулеры
Пассивные кулеры - это обычные радиаторы, установленные на охлаждаемый объект. Они отводят тепло только излучением, в случае, если не обдуваются какими-нибудь вентиляторами компьютера, и применяются для охлаждения маломощных и малых по размерам элементов, например, чипов памяти или транзисторов. Радиаторы устанавливаются сегодня на видеокарты, некоторые материнские платы, где ещё нет полноценных кулеров, модули памяти, да и вообще практически на всё, что приходится охлаждать, и даже на центральные процессоры, если они имеют малую мощность.
Частный случай пассивного кулера - распределитель тепла. Выглядит он как "лысый" радиатор, полученный из пластины, без рёбер и с небольшой площадью поверхности. Распределители тепла применяют сегодня для охлаждения системной памяти. В частности, компания Thermaltake выпускает специальные наборы для DDR SDRAM DIMM модулей. Недостатком распределителей тепла, как и пассивных кулеров, является их малая эффективность.
Активные кулеры
Активными называются кулеры, работающие за счёт конвекции. Проще говоря, это радиатор с установленным на него вентилятором. Чаще всего они используются для охлаждения процессоров. И сегодня, говоря слово "кулер", мы и подразумеваем, в первую очередь, именно их. Активные кулеры используются практически везде, где требуется охлаждение, заменяя собой обычные радиаторы. Преимуществами такого охлаждения можно назвать значительно большую эффективность в сравнении с обычными радиаторами. Активные кулеры в состоянии охлаждать раскалённые процессоры, имея при этом небольшие размеры. Но вентиляторы всегда являются источниками шума в компьютерах, а иногда и вибрации. Поэтому охлаждать ими надо лишь сильно греющиеся элементы, иначе работать за шумной машиной станет невыносимо. Ещё один недостаток активных кулеров в том, что они недолговечны. Лопасти вентилятора вращаются, и рано или поздно подшипники на роторе выйдут из строя, и он остановится. Естественно, в этом случае охлаждаемый элемент перегреется и, возможно, выйдет из строя. Но чаще всего вентиляторы перед остановкой начинают громко гудеть, так что Вы будете предупреждены заранее.
Теперь, когда мы разобрались в основах охлаждения компьютера, мы можем перейти к рассмотрению источников тепла в компьютере и способов их охлаждения.
Что в компьютере греется, и как оно охлаждается
Ну что же, имея представление о кулерах, давайте теперь составим картину, что же греется в компьютерах, и как это нужно (если нужно) охлаждать. Начнём мы с самого основного элемента любого ПК - центрального процессора. Сегодня охлаждению процессоров уделяется особое внимание, и поэтому каждый производитель кулеров для PC обязательно имеет в своём ассортименте и охладители для CPU.Процессоры
Если не рассматривать серверные и переносные компьютеры (в том числе и ноутбуки), то сегодня в персональных компьютерах используются процессоры двух компаний-производителей: Intel и AMD. Они используют три основные платформы: Socket 370, Socket 478 и Socket 462 (Socket A). Цифры в обозначении платформы показывают число контактов каждого процессора. Естественно, между собой все эти стандарты не совместимы, и Pentium III под Socket 370 не установишь в материнскую плату с каким-нибудь другим гнездом. До недавнего времени был распространён ещё и стандарт Socket 423 под первые Pentium 4, но с приходом более современного Socket 478, он почти исчез и сейчас успешно забывается. Для каждого типа процессоров существуют свои стандарты кулеров.
В Socket 370 используют процессоры Intel Pentium III, Intel Celeron (кроме новых под Socket 478) и VIA C3. Процессоры же производства AMD (Duron, Athlon на ядре Thunderbird, Palomino и Thoroughbred) используют разъём Socket A. Кулеры для Socket 370 и Socket A почти совместимы друг с другом. Точнее, можно сказать, что они и полностью совместимы, но это не означает, что Вы сможете установить кулер под Athlon на Pentium III. Дело в том, что хотя гнезда Socket 370 и Socket A имеют одинаковые размеры, всё же стандарты, по которым AMD рекомендует строить материнские платы, отличаются от Intel-овских. Прежде всего, посмотрите на фотографию. Гнездо Socket A имеет по три зубчика спереди и сзади для крепления кулера. Изначально подразумевалось, что на процессоры Athlon будут ставиться более мощные охладители, которые потребуют более жёсткое крепление, и один зубчик может сломаться под пружиной кулера. Кроме того, AMD рекомендовала производителям материнских плат оставлять так называемую свободную зону слева и справа от гнезда. В этой зоне не должно быть никаких элементов, которые бы могли помешать установке прямоугольных кулеров длиной более 55 мм (ширина гнезда). Таким образом, на процессоры Athlon и Duron можно устанавливать кулеры размером 60x80мм и высотой насколько позволяет Ваш корпус. На Pentium III, конечно же, такие большие охладители вряд ли станут, но это опять же зависит от материнской платы.
Кроме того, многие материнские платы под Athlon/Duron имеют вокруг гнезда четыре отверстия. Это ещё один способ крепления кулера - не к гнезду, а к материнской плате. С одной стороны, он более удобный, поскольку кулер уже не отвалится, отломав зубчик, а с другой стороны - для его замены или апгрейда процессора придётся снимать материнскую плату. Хорошо это или плохо, но недавно AMD перестала требовать наличия четырёх отверстий в свободной зоне возле гнезда процессора, и все будущие кулеры будут крепиться только к нему, а не к материнской плате.
Процессоры Athlon выделяют до 73 Вт тепла в неразогнанном состоянии. Для мощных серверов такое тепловыделение процессора - обычное дело, а вот для настольных компьютеров это очень много, а к тому же площадь ядра процессора постоянно уменьшается, поэтому охладители для современных процессоров активно используют медь в своих радиаторах. И в продаже Вы сможете увидеть кулеры не только с алюминиевыми радиаторами, но и с медным основанием, или полностью медные. Некоторые производители, пытаясь увеличить эффективность кулеров, покрывают сверху медь ещё и никелем, серебром или другими материалами с высокой теплопроводностью. Вентиляторы на таких кулерах чаще всего имеют размер 60x60x25 мм, хотя сейчас большое распространение получают 70мм и 80мм модели. Они имеют меньшую скорость вращения и работают намного тише.
| Процессор | Тепловыделение, Вт |
|---|---|
| AMD Duron 1100 | 51 |
| AMD Duron 1200 | 55 |
| AMD Duron 1300 | 57 |
| AMD Athlon Thunderbird 1400 | 73 |
| AMD AthlonXP (Palomino) 2100+ | 72 |
| AMD AthlonXP (Thoroughbred) 2600+ | 68.3 |
В случае с охладителями для Socket 370 всё намного проще: все они цепляются за два зубчика гнезда и имеют размеры, не превышающие размеров гнезда. Обычно от 50x50 до 60x60 мм. Тепловыделение процессоров Pentium III примерно в два раза меньше, чем у Athlon, поэтому охлаждать их проще, и на Pentium III чаще всего используются кулеры с полностью алюминиевыми радиаторами или с медным основанием. Они стоят дешевле полностью медных, в которых к тому же и нет необходимости.
Если продолжать разговор про Socket 370 и вспомнить про процессоры VIA C3, то можно и вовсе забыть про кулеры. Дело в том, что VIA C3 имеют репутацию "холодных" процессоров, потому что они выделяют слишком мало тепла и могут работать и с пассивными охладителями - обычными радиаторами, или совсем простенькими кулерами. Для них тепловыделение не проблема, и поэтому компьютеры на их базе работают очень тихо.
Сегодня выгоднее выпускать кулеры для процессоров Intel Pentium 4 и Celeron под Socket478. Дело в том, что рынок охладителей под Athlon уже достаточно насыщен, а к тому же цена на компьютеры с процессорами AMD невысоки, и не каждый пользователь готов дорого заплатить за хороший кулер. С Pentium 4 ситуация совсем другая, так как они стоят намного дороже конкурентов от AMD, и на рынок высокопроизводительных процессоров можно продавать кулеры стоимостью несколько десятков долларов.
В компьютерах с процессорами Pentium 4 и Celeron под Socket 478 кулер крепится к специальной стойке на материнской плате. Есть мнение, что процессоры Pentium 4 вообще не перегреваются. Оно в корне неверно, и первые Pentium 4 действительно грелись слабее своих товарищей Athlon, но сейчас энергопотребление Pentium 4 с частотой 2.8 ГГц находится в районе 64 Вт, а Pentium 4 3.0 ГГц обещает требовать до 80 Вт. Конечно, современные технологические процессы и конструкция Pentium 4 со встроенным распределителем тепла помогают ему лучше бороться с выделяемым теплом, но он также, как и Athlon требует большой кулер. Правда, коробочные варианты процессоров уже поставляются с кулерами, но при необходимости в магазинах можно найти широкий ассортимент охладителей для Pentium 4.
Кулеры под Socket 478 имеют, в основном, один вид крепления: двумя стальными скобами они цепляются за пластиковые упоры материнской платы и крепко прижимаются к поверхности процессора. Иногда от слишком сильных пружин кулера материнская плата слегка изгибается, но по большому счёту это не страшно. Для компьютеров, использующих Pentium 4 в низких или серверных корпусах, существуют кулеры, крепящиеся к материнской плате без использования стоек вокруг процессора.
Так же, как и в случае с некоторыми охладителями под Athlon, в них крепление проходит сквозь отверстия в материнской плате (для этого с неё придётся снять стандартные держатели для кулера) и фиксируется сверху на процессоре. В этом случае на плату подаётся куда меньшая физическая нагрузка. К сожалению, такие кулеры мало распространены.
Под Pentium 4 выпускаются кулеры с различными радиаторами. Здесь есть как чисто алюминиевые, так и с медными основаниями, или полностью медные. Вентиляторы для таких кулеров обычно ставятся тихие, потому что их низкая производительность компенсируется большими размерами радиаторов. Хотя, громкие модели тоже нередкое явление среди охладителей для Socket 478.
Здравствуйте, дорогие читатели. С вами опять Александр и в сегодняшней статье я расскажу о вентиляторе для компьютера, который играет очень важную роль при построении компьютерных систем охлаждения.
Одной из важных составляющих бесперебойной, надежной и долгой работы Вашего компьютера, является качественная и высокоэффективная система охлаждения всех его комплектующих и узлов.
Не имеет никакого значения, ноутбук это или мощный игровой компьютер. Качественный отвод тепла от нагревающихся компонентов, значительно продлевает время их работы, и важен для любого устройства.
На данном этапе развития технологий, основным способом охлаждения разгоряченных устройств компьютера является воздушное охлаждение при помощи специально разрабатываемых для этого вентиляторов.
Их размер, скорость вращения, производительность, технология изготовления и даже форма крыльчатки лопастей, все это очень сильно сказывается на качестве охлаждения всей компьютерной системы в целом.
Вентилятор, соединенный с радиатором (может иметь разнообразную форму, размер, материал и процесс изготовления, включать в себя компоненты, помогающие более быстро и качественно отводить тепло от греющегося элемента, например тепловые трубки). Весь этот бутерброд называется кулером.
Так как, количество компьютерных вентиляторов в мощных системных блоках может достигать десятка и более, то у многих пользователей возникает вопрос, как их можно заменить, или отремонтировать при возникновении раздражающего шума или выхода вентилятора из строя. Если Вы вовремя не заметили выход из строя вентилятора, то это может привести к потере дорогостоящего оборудования из-за его перегрева.
Данный вопрос актуален особенно во время летнего периода, когда средняя температура в доме или офисе, по сравнению с зимним периодом поднимается, а так как компьютерные вентиляторы забирают воздух из окружающей среды, то естественно внутри компьютерной системы она тоже повышается.
Купить и заменить корпусный вентилятор очень просто, и это сможет сделать каждый пользователь, имеющий хоть какие-то навыки в обращении с отверткой.
Произвести замену процессорного вентилятора или вентилятора на видеокарте, в большинстве случаев невозможно, в силу их нестандартных размеров и способов крепления, что приводит к необходимости полной замены системы охлаждения данного узла.
Для выбора и дальнейшей покупки качественного корпусного вентилятора, кулера для процессора или видеокарты, Вы должны владеть информацией об основных типах, характеристиках вентиляторов и их устройстве. Она так же поможет Вам (если это потребуется) самостоятельно снять, разобрать и смазать надоедливо шумящий вентилятор.
После прочтения этой статьи, Вы будете очень хорошо знать, чем отличаются вентиляторы разной ценовой категории друг от друга, научитесь разбираться в их технических характеристиках, и сможете сами сделать правильный выбор в пользу той или иной модели вентилятора для компьютера при его покупке.
Итак, приступим…
Устройство вентилятора для компьютера
Компьютерный вентилятор состоит из трех основных частей:
Корпус
Крыльчатка
Электродвигатель
Корпус вентилятора имеет форму в виде рамки и служит основанием для крепления электропривода (электродвигателя) и лопастей крыльчатки. В зависимости от фирмы производителя и качества изделия, корпус может изготавливаться из пластмассы, металла или резины.
Крыльчатка представляет собой набор лопастей, расположенных по кругу на одной оси с электродвигателем, под определенным углом и закрепленных на корпусе вентилятора при помощи подшипников различного вида. Во время вращения, лопасти крыльчатки захватывают воздух и, пропуская его через себя, создают постоянный направленный воздушный поток, который охлаждает греющийся элемент.
При производстве компьютерных вентиляторов используют электродвигатели постоянного тока, которые жестко крепятся к корпусу вентилятора.
Для охлаждения компьютера, компьютерных комплектующих и устройств, в настоящее время применяется два вида вентиляторов:
Осевой (аксиальный) вентилятор
Центробежный (радиальный) вентилятор
Они отличаются по принципу действия и конструкции.
Осевой вентилятор получил широкое применение в конструировании систем охлаждения различной компьютерной техники, благодаря простоте изготовления и универсальности.
Осевой компьютерный вентилятор применяется для охлаждения системных блоков компьютеров, ноутбуков, сильно греющейся электроники на материнских платах, центральных процессоров, видеокарт, блоков питания и другого оборудования.
Основной способ применения осевых вентиляторов, это обдув радиаторов охлаждения, установленных на электронных устройствах, требующих принудительного отвода тепла.
Центробежный (радиальный) вентилятор представляет собой вращающийся ротор, состоящий из спиральных лопастей. В данном виде вентилятора, воздух затягивается вращающимся ротором через боковое отверстие, внутрь кожуха, где он, за счет центробежной силы, направляется на нагретый радиатор, проходя через ребра которого, он забирает исходящее от них тепло и выводит его наружу.
Радиальный вентилятор применяется в основном только для охлаждения ноутбуков, мощных видеокарт и в качестве дополнительного охлаждения мощных компьютеров и низкопрофильных серверов (бловер).
Преимуществом центробежных вентиляторов, перед осевыми, является возможность прямого вывода нагретого воздуха за пределы системного блока компьютера и большая надежность (в силу своих конструкционных особенностей).
Разборка и смазка компьютерного вентилятора
Вентилятор для компьютера нам может потребоваться разбирать, чтобы смазать его, или очистить от пыли.
Основными сборщиками пыли являются лопасти вентилятора, причем из-за большой скорости вращения, мелкие частички пыли, плотно оседают на поверхности лопастей, и качественно очистить их можно только вручную, используя любую влажную тряпочку или другой похожий подручный материал. Пылесос или сжатый воздух здесь не помогут.
Разбирать Мы будем старый осевой вентилятор на подшипнике скольжения фирмы ADDA (данная фирма выпускает очень качественные вентиляторы, но у нас в продаже мне они не попадались) .
Первым делом необходимо аккуратно снять наклейку с логотипом производителя, желательно не испортив клеящей основы. Она нам еще пригодиться.
Далее вынимаем резиновую или пластиковую заглушку, защищающую подшипники от проникновения в них посторонних частиц (в вентиляторах использующих подшипники скольжения, она служит еще и для предотвращения вытекания смазки).
Ну и последнее, самое сложное, это снять с вала крыльчатки фиксирующую пластиковую шайбу.
Выглядит она вот так:
Фиксирующее (стопорное) кольцо имеет разрез в одном месте и жесткую структуру (очень легко пружинит), поэтому при ее снятии будьте очень осторожны, чтобы она никуда не отлетела. Найти тоненькое и маленькое кольцо будет сложно (проверено на практике), а вентилятор без стопорного кольца неработоспособен. Для ее снятия лучше воспользоваться тонким пинцетом или любым другим предметом, которым будет удобно ее подцепить и удержать.
После снятия фиксирующего кольца, процесс разборки компьютерного вентилятора закончен. Вынимаем крыльчатку и приступаем к очистке и смазке.
Смазку вентиляторов собранных на подшипнике скольжения нужно производить густыми смазочными материалами, так как необходимо, чтобы смазочный материал был постоянно на металлической оси вентилятора во время его работы. Достаточно немного смазать саму ось крыльчатки вентилятора, а после ее установки в рамку с электродвигателем, добавить небольшое количество смазочного материала (до уровня установки стопорного кольца) с задней части компьютерного вентилятора. Это делается для того, чтобы во время работы вентилятора, разжиженная от нагрева смазка поступала по металлической втулке до подшипника и смазывала пространство между ними.
Смазку вентиляторов для компьютера, собранных на подшипниках качения (шарикоподшипниках) производят жидкими материалами. Отлично подходит для этих целей силиконовое масло ПМС-100, ПМС-200, которое можно приобрести в магазинах радиодеталей. Смазка таких вентиляторов осложняется тем, что подшипники небольшого размера и зазоры между корпусом подшипника и самими шариками очень маленькое. Я лично провожу их смазку таким образом. Достаю подшипники с вентилятора. Хорошо их протираю спиртом (или чем нибудь обезжиривающим). Насухо вытираю и на 15-20 мин (пока чищу и смазываю сам вентилятор) забрасываю их в емкость с силиконовым маслом. Затем пинцетом достаю их оттуда, надеваю на вал крыльчатки и собираю вентилятор. Сборка производиться в обратном порядке.
Характеристики вентиляторов для компьютера
Вентиляторы характеризуются следующими основными техническими параметрами:
Частота вращения (об/мин)
Создаваемый воздушный поток (CFM)
Уровень создаваемого шума (дБ)
Частота вращения
Сколько оборотов вокруг своей оси может сделать крыльчатка вентилятора за одну минуту.
Воздушный поток
Производительность вентилятора выражается в мощности создаваемого воздушного потока и выражается в кубических футах в минуту (Cubic Feet per minute, CFM), т. е. какой объем воздуха может пропустить через себя вентилятор, при определенной частоте вращения за одну минуту. Именно воздушный поток, создаваемый вентилятором, влияет на то, какое количество рассеиваемого тепла можно будет отвести от греющегося элемента за определенную единицу времени.
Чем больше CFM, тем производительнее вентилятор. При этом стоит обращать внимание на уровень создаваемого им шума. Во многих случаях, менее производительный, но более тихий вариант может оказаться предпочтительнее.
Для увеличения воздушного потока, лучше использовать вентиляторы большого размера с низкой скоростью вращения, чем маленькие, с большей скоростью вращения. Это избавит Вас от лишнего шума.
Уровень создаваемого шума
Рассчитывается в децибелах. На эту характеристику влияет, куда и как установлен вентилятор, в каких условиях он работает, вид установленных подшипников, качество изготовления, частота вращения и размер вентилятора. Более подробно читайте в конце статьи.
Виды подшипников, используемых в компьютерных вентиляторах
Одним из самых важных параметров, на который следует обращать внимание при выборе вентилятора для компьютера, это вид используемых в нем подшипников.
Существует несколько видов подшипников, на основе которых создаются компьютерные вентиляторы. Именно они влияют на такие важные параметры для нас, как надежность, время наработки на отказ и создаваемый вентилятором шум.
Приведенные ниже виды подшипников на сегодняшний день являются самыми распространенными при производстве компьютерных вентиляторов.
Существуют более редкие и дорогие варианты подшипников, о которых я расскажу ниже.
Подшипник скольжения (Sleeve bearing)
Подшипник качения (Ball bearing)
Подшипник скольжения очень прост в изготовлении, и от этого самый дешевый из всех видов подшипников. Для придания стабильности крыльчатке, во время ее вращения, используется металлический или (в более продвинутых версиях керамический) цилиндр, с отверстием посередине. Именно в это отверстие вставляется стальная ось, к которой крепиться крыльчатка.
Из-за такого простого и дешевого технического решения, вытекают все недостатки данного вида подшипников.
Когда вентилятор только приобретен и установлен, он будет Вас радовать тишиной во время своей работы, но как только смазка начнет высыхать (а происходит это приблизительно через год, в зависимости от условий эксплуатации), то начнет издавать неприятный шум.
Он возникает из-за сопротивления, которое появляется при трении оси крыльчатки, об высохшую и загрязненную смазку, внутри подшипника.
Дальнейшая длительная работа вентилятора без смазки, приведет к появлению еще большего шума, началу истирания самого подшипника, и в конечном итоге, приведет к полной невозможности восстановления работоспособности вентилятора, что потребует его замены.
Работоспособность подшипника скольжения сильно зависит от окружающей температуры, чем она ваше, тем быстрее будет высыхать смазка, и тем чаще придется чистить и смазывать самим вентилятор, либо менять его на новый.
Так же, одним из недостатков вентиляторов с подшипниками скольжения, является их низкая эффективность при работе в горизонтальном положении.
При таком расположении вентилятора, смазка, находящаяся внутри подшипника, стекает на одну сторону, что приводит к ее неравномерному распределению и более быстрому выходу из строя вентилятора.
Из всего сказанного, можно сделать вывод, что вентиляторы с подшипниками скольжения, особенно качественные модели, можно эффективно применять в охлаждении компьютеров, которым не требуется сильный отвод тепла и время работы которых не превышает 8-10 часов в сутки (офисные или домашние маломощные компьютеры).
При всех своих недостатках, такие вентиляторы наименее дороги, а если за ними следить, в нужное время смазывать и чистить от пыли, то и они смогут проработать долго, не беспокоя Вас лишним шумом.
Теперь перейдем к более качественным и дорогим моделям вентиляторов построенных на основе двух шарикоподшипников.
Шарикоподшипник представляет собой металлический корпус в виде кольца и внутренней втулки с заключенными между ними шариками. Подшипник качения является неразборным, поэтому смазка находящаяся внутри него не вытекает и не загрязняется. Это значительно продлевает срок службы вентилятора, а его характеристики ухудшаются очень незначительно, в течение всего времени эксплуатации.
Так же, подшипник качения, менее подвержен влиянию высоких температур, по сравнению с подшипником скольжения, и пригоден для охлаждения компьютеров с сильным выделением тепла.
Два шарикоподшипника на втулке вентилятора со стопорным кольцом
Уровень акустического шума, издаваемый современными вентиляторами, оснащенными шарикоподшипниками не громче, чем у новых вентиляторов на подшипниках скольжения, и в течение всего времени использования он практически не измениться, в отличие от соперника.
Вы скорее услышите шум, от трения входящего или выходящего с большой скоростью воздуха, об вентиляционные отверстия Вашего корпуса, чем шум работы подшипников качения.
Вентилятор на подшипниках качения позволяет создавать на его основе значительно более продуманные и эффективные варианты охлаждения компьютерных систем из-за возможности располагать их в любом удобном положении, не боясь ухудшения характеристик вентилятора или уменьшения срока его работы.
Так как подшипник качения технологически более сложен в изготовлении, чем подшипник скольжения, то соответственно он более дорог и изделия на его основе имеют высокую цену. А если учесть, что в качественном вентиляторе установлено два подшипника качения, то цена вырастает еще больше.
На данный момент, выбор вентилятора на подшипниках качения представляется мне самым оптимальным вариантом. Производителей много, качество продукции высокое, а цены, ввиду высокой конкуренции, находятся на приемлемом уровне. Рекомендуется устанавливать во все существующие компьютеры.
Приобретение данных вентиляторов, избавит Вас от множества проблем, связанных с их обслуживанием, так как их время наработки на отказ примерно составляет жизненный цикл современного компьютера, и вентиляторы на шарикоподшипниках Вы будете менять вместе со всем содержимым Вашего компьютера:).
Для производства одного вентилятора, могут использоваться различные виды подшипников. Например, достаточно распространенным вариантом является вентилятор, в котором установлены один подшипник скольжения и один подшипник качения. Это решение не устраняет существующие недостатки вентиляторов, но позволяет производителям сэкономить и занять нужную им ценовую нишу, между дорогими и дешевыми моделями вентиляторов, а нам с вами получить хороший продукт по приемлемой цене.
Керамический подшипник качения (Ceramic Bearings)
Подшипник качения, при производстве которого применены керамические материалы. Эксплуатационные свойства керамики, для производства подшипников, превосходят свойства металла. Заявленный ресурс работы больше обычных подшипников в два раза.
Керамический подшипник качения позволяет использовать вентиляторы, построенные на их основе, при таких температурах, в которых неспособны долго работать другие типы подшипников.
На сегодняшний день, это самые долговечные подшипники, применяемые в вентиляторах, но вместе с тем и самые дорогие.
Гидродинамический подшипник (Fluid Dynamic Bearings)
Технологически усовершенствованный подшипник скольжения, в котором вращение вала крыльчатки происходит в слое специальной смазки, постоянно находящейся внутри втулки, за счёт создающейся при работе разницы давлений.
Уровень шума у гидродинамического подшипника, считается самым низким.
Наработка на отказ выше, чем у подшипников скольжения почти в два раза, но ниже, чем у подшипников качения. Вентиляторы на этом типе подшипников дороги и очень редки ввиду сложности изготовления. Выпускаются только небольшой группой производителей.
Подшипник скольжения c винтовой нарезкой (Rifle bearing)
Подшипник скольжения со специальными нарезами на внутренней стороне втулки и вдоль оси крепления крыльчатки, по которым осуществляется равномерное распределение смазки. По уровню издаваемого шума и времени работы примерно соответствует характеристикам гидродинамического подшипника.
Размеры вентиляторов для компьютера
Так как, нуждающаяся в охлаждении электроника компьютерных систем, имеет различные размеры, то и для ее охлаждения требуются вентиляторы различной мощности и размеров.
Все компьютерные вентиляторы, которые можно купить, имеют стандартные размеры. При выборе компьютерных комплектующих (особенно корпусов), стоит обратить на это внимание. В устройствах с нестандартными вентиляторами очень трудно, или даже невозможно, будет произвести замену вышедшего из строя вентилятора, что приведет к необходимости замены всей системы охлаждения.
Не так давно системы охлаждения некоторых видеокарт очень сильно страдали из-за установки низкокачественных вентиляторов, которые выходили из строя раньше, чем видеокарта морально устаревала. Лично я произвел замену кулеров и вентиляторов, только для своего компьютера, на двух видеокартах (NVIDIA Geforce 4 Ti 4200 и ATI Radeon X800XT).
Раньше это представляло большую проблему, но сейчас производители систем охлаждения ее решили, благодаря внедрению центробежных вентиляторов и намного более качественных осевых.
Стандартные размеры осевых компьютерных вентиляторов (в мм)
40Х40, 60Х60, 70Х70, 80Х80, 92Х92, 120Х120
Толщина рамки корпуса 80, 90 и 120мм вентиляторов составляет 25мм, хотя встречаются вентиляторы с 15, 30 или 35мм рамкой. Рамки у вентиляторов меньших размеров составляют 10, 15мм.
Ниже на изображении Вы можете просмотреть, как габаритные, так и установочные размеры основных типоразмеров компьютерных вентиляторов (простите за мелкие подписи, для более детального просмотра кликните по изображению).
Нестандартные размеры компьютерных вентиляторов 140мм, 95мм
140 мм вентиляторы не так давно появились, благодаря увеличению требований к мощности систем охлаждения современных компьютеров.
Изначально, в своей основной массе, они применялись для охлаждения блоков питания компьютера и кулерах для охлаждения процессоров, но сейчас ситуация изменилась.
Множество производителей ветродуев, начали изготавливать 140 мм вентиляторы для продажи в розницу.
Производители компьютерных корпусов, так же не отстают в оборудовании своих детищ посадочными местами под новинки.
Стоит обратить внимание на то, что у некоторых брендов, таких как Noctua, Evercool и им подобных, 140 мм вентиляторы имеют возможность установки в 120 мм посадочные места, при помощи дополнительных креплений или специально разработанных форм корпуса вентилятора.
Цена на 140 мм вентиляторы несколько выше, чем на его меньших сородичей, но за чуть большие деньги и незначительное увеличение размеров, Вы получаете больший поток воздуха в ед. времени, снижение оборотов вентилятора, и как следствие улучшение охлаждения системного блока и уменьшение шума от него.
Можно сделать вывод, что со временем 140 мм вентиляторы, вытеснят 120 мм, как это было не так давно с 92 мм и станут стандартом.
Подключение компьютерных вентиляторов
Все вентиляторы для компьютера, подключаемые к материнской плате или блоку питания, в стандартном режиме, работают от 12 вольт.
Вентиляторы могут быть с автоматической регулировкой скорости вращения крыльчатки, либо без нее.
Виды контактов вентиляторов
У всех компьютерных блоков питания имеется стандартный разъем (Molex) для подачи электрического тока на различные устройства (жесткие диски, оптические приводы и вентиляторы).
Для подключения к компьютерному блоку питания в вентиляторах может применяться, как обычный разъем с четырьмя контактами (типа Molex), так и уменьшенные варианты.
Для работы вентилятора, из четырех контактов, используется только два (Земля и 12 вольт).
Вот так выглядит один из самых популярных в настольной компьютерной технике - 4‑клеммный разъём питания Molex:
Он имеет четыре контакта:
- желтый провод +12В
- красный провод +5В
- черные провода «земля»
Вентилятор, подключенный к нему со стандартным расположением контактов на разъеме питания, будет работать от 12В.
Если нам потребуется уменьшить скорость вращения вентилятора, то мы можем легко подключить его к 5, 6 или 7 Вольтам.
Для этого нам необходимо поменять местами провода в разъеме питания вентилятора.
Контакты на концах проводов имеют стандартное строение.
Они зафиксированы при помощи пары отгибающихся металлических усиков в пластмассовой части разъёма. Для извлечения контакта из разъема, необходимо эти выступающие усики вдавить во внутрь контакта и затем спокойно вынуть провод и вставить его в нужное Вам место разъема.
Для подключения к разъемам на материнской плате или другим устройствам, имеющим возможность регулировать скорость вращения вентиляторов, применяются уменьшенные разъемы.
Они бывают двух, трех или четырех контактными.
2-х контактный разъем имеет два провода, и подает стандартное напряжение +12В.
В 3-х контактном разъёме, кроме «земли» и 12В имеется провод для для связи с тахометром. Тахометр предназначен для регулирования скорости вращения крыльчатки вентилятора, путем изменения напряжения электропитания. Этот параметр настраивается в BIOS материнской платы или специальным программным обеспечением.
Вентиляторы с 4-х контактными разъёмами ставятся в системы охлаждения процессоров и видеокарт. Их скорость регулируется автоматически, при помощи PWM (pulse-width modulation – широтно-импульсная модуляция). В зависимости от температуры охлаждаемого элемента.
Если нагрузки на центральный процессор или видеокарту нет, то они тогда греются слабо и сильного охлаждения им не нужно. В этом случае модуль PWM снижает обороты вентилятора до минимально необходимых значений.
Если нагрузка повышается, то выделение тепла процессорами увеличивается, и модуль PWM постепенно, по мере роста температуры, повышает обороты вентилятора для предотвращения перегрева.
Компьютерные вентиляторы могут быть оснащены двумя различными типами разъемов, подключенными параллельно. Обычно это стандартный Molex и маленький 3х- или 4х-контактный разъем. Подключать питание можно только к одному из них
Регулирование скорости вращения вентиляторов для компьютера различными способами, значительно продлевает срок их эксплуатации и снижает издаваемый ими шум.
Шум, создаваемый компьютерными вентиляторами и методы борьбы с ним
Уровень шума, создаваемый вентилятором во время его работы, является важным показателем при выборе той, или иной модели.
Акустический шум измеряется в дБ (децибелах), и обязательно указывается производителем в технической документации к своей продукции.
Реальные данные в условиях эксплуатации, будут значительно отличаться от заявленных производителем. Измерение шумовых характеристик, проводится в идеальных условиях, т.е. вентилятор работает в свободном положении, не имеет никаких препятствия для прохождения воздушного потока через него, и ни к чему не крепится.
Установка в компьютерный корпус или монтирование вентилятора на радиатор, очень сильно повлияет на издаваемый им шум, и не в лучшую сторону.
Теперь разберем, какие же факторы влияют на акустический шум вентилятора.
1. Низкочастотные вибрации, исходящие от подшипника во время его работы, которые передаются к компьютерному корпусу, через крепление рамки вентилятора.
Методы борьбы:
- использовать качественные вентиляторы, на мало шумящих подшипниках
- использовать специальные (виброгасящие) прокладки и силиконовые крепежные винты
- использование жестких (имеющих толстые металлические стенки) компьютерных корпусов
2. Форма вентиляционных отверстий, через которые входит, или выходит воздушный поток.
Здесь, шум создается всасываемым, или выходящим наружу воздухом, который под давлением и с большой скоростью проходит через узкие вентиляционные отверстия.
Методы борьбы:
3. Форма, количество, угол наклона и качество изготовления лопастей.
Лопасти непосредственно влияют на акустические характеристики вентилятора. При прохождении воздушного потока через них, они его как бы разрезают, от чего создается шум определенного спектра.
Спектр и уровень шума у каждой модели вентилятора будет свой, и зависеть от скорости вращения, качества поверхности, угла расположения и количества лопастей.
На этот параметр Вы можете повлиять, только правильно выбрав модель вентилятора.
Если Вы сможете учесть все вышеуказанные факторы при покупке компьютера, то беспокоиться об издаваемом им шуме Вам не придется.
Конечно, идеально тихим компьютер сделать не получится, но уж точно будет лучше, чем если Вы не воспользуетесь вышесказанными советами.
Пожалуйста, если Вам не сложно, ответьте на вопросы предложенные ниже. Это займет немного времени, но чтобы давать нужную именно Вам информацию это сделать необходимо. Для меня это очень важно. Спасибо.
Электродвигатели, применяемые в компьютерных вентиляторах, построены по несколько иному принципу. Соответственно своему имени, такие моторы не имеют щёточно-коллекторного узла со скользящими контактами.
В предыдущем разделе статьи было объяснено, что у brushed двигателей в движение приводится центральная часть с электромагнитом и обмоткой, тогда как постоянные магниты стационарны. Brushless двигатели, напротив, сконструированы таким образом, что индуктор в виде магнитов находится в роторе, а обмотка - в статоре.
В случае с компьютерными кулерами, магниты прикреплены к крыльчатке с лопастями вентилятора и зафиксированным валом. Данная конструкция в рассматриваемой системе и будет считаться ротором. Тогда статором окажется рамка вентилятора с необходимыми компонентами, такими как неподвижный электромагнит, и местом сочленения статора и ротора, в котором и располагаются интересующие нас подшипники.
Бесколлекторные моторы могут иметь различное число катушек, в интересующих нас вентиляторах их обычно восемь. Если разобрать такой вентилятор, в глаза сразу же бросятся четыре Т-образных металлических “руки”, причем на каждой из них будет присутствовать двойная обмотка (на следующей фотографии легко различить красный и жёлтый медные провода).
Естественно, в вентиляторах для питания различных катушек используются не громоздкие провода, а компактные печатные платы. Хотя существуют сложные и функциональные бесколлекторные двигатели с большим количеством обмоток и соответствующих им фаз (например, двигатели НЖМД обычно бывают трёхфазными), в вентиляторах устанавливают простые двухфазные двигатели. Для запуска и вращения им достаточно синусной и косинусной составляющих тока. Сама движущая сила brushless моторов не отличается от коллекторных двигателей, только в бесколлекторных электромоторах уже на сами обмотки напряжение подается таким образом, чтобы отталкивать постоянный магнит ротора и поддерживать постоянное вращение последнего.
Максимально упрощенные бесколлекторные вентиляторы оснащаются лишь двумя проводами для подачи питания. Дополнительно может присутствовать третий провод, который необходим для обратной связи кулера с (или другой платой, если речь идет, например, о ). Показания таких вентиляторов преобразуются специальными чипами в количество оборотов в минуту (RPM), и это понятное человеку число может быть считано в BIOS или с помощью специальных программ для мониторинга. Добавление такой возможности несколько удорожает схему, однако сегодня вентилятор без датчика числа оборотов можно встретить только на самых бюджетных компьютерных устройствах.
Повторимся - это очень упрощенное описание алгоритма работы бесколлекторных двигателей, однако его вполне достаточно для понимания работы компьютерных вентиляторов.
Стоит сказать и о преимуществах моторов такого типа над коллекторными двигателями: они существенно менее шумны, никаких искр от соприкосновений контактов возникнуть не может, а надежность устройств такого типа заметно выше.