Системе охлаждения системного блока компьютера

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………….4

1. Конструкторская часть ……………………………………………………5   
0.     1.1. Общее охлаждение компонентов ПК…….……………………….…..5 
0.     1.2. Охлаждение процессоров …………………….………………..…….11 
0.     1.3. Охлаждение компонентов принтеров, копиров и других      
0.             устройств……………………………………………..……………....15
0.     1.4. Воздушные системы охлаждения ……………………….……….…16
0.     1.5. Водяное охлаждение …………………………………………..……..19
0.     1.6. Элементы Пельтье………………………………..……………….….25 
2. Техническая часть ……………………………………………………….27 
0.     2.1. Последствия перегрева ……………………………………………...27
0.     2.2. Установка системы охлаждения …………………………….……...28
0.     2.3. Обслуживание системы охлаждения ………………………….........33
0.     2.4. Симптомы неисправности системы охлаждения……………….…..36 
0.     2.5. Диагностика неисправности системы охлаждения…………….…..36 

    Заключение…………………………………………………………………....37

Список использованной литературы …………………………..………..…38

Графическая часть ………………………………………………………... ..39

1. Схема «Алгоритм обнаружения неисправностей систем охлаждения СВТ»……………………………………………………………………..……39 

2. Таблица «Современные системы  охлаждения ПК»……………..……...40 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Ни для кого не секрет, что высокое быстродействие современных  компьютеров имеет свою цену: они  потребляют огромную мощность, которая рассеивается в виде тепла. Центральный процессор, графический процессор — требуют собственных систем охлаждения; прошли те времена, когда эти микросхемы довольствовались маленьким радиатором. Новый системный блок оборудуется несколькими вентиляторами: как минимум один в блоке питания, один охлаждает процессор, видеокарта комплектуется своим вентилятором. Несколько вентиляторов установлены в корпусе компьютера, встречаются даже материнские платы с активным охлаждением микросхем чипсета. 30°C, 40°C, 50°C, 60°C. Мы привыкаем к всё более высоким температурам процессора, чипа видеокарты и других компонентов компьютера. Некоторые современные жёсткие диски также разогреваются до заметных температур.

Большинство компьютеров  оборудуется охлаждением по принципу минимизации стоимости: устанавливается один, два шумных корпусных вентилятора, процессор оборудуется штатной системой охлаждения. Такой подход имеет право на жизнь: охлаждение получается достаточным, дешёвым, но очень шумным. Существует другая крайность — сложные технические решения: жидкостное (обычно водяное) охлаждение, фреоновое охлаждение, специальный алюминиевый корпус компьютера, который рассеивает тепло по всей своей поверхности (по сути, работает как радиатор). Для некоторых задач такие решения использовать необходимо: например, для студии звукозаписи, где компьютер должен быть полностью бесшумен. Для обычного домашнего и офисного применения такие специализированные системы чересчур дороги.

 

 

1. Конструкторская часть

1.1. Общее охлаждение  компонентов ПК

Часто, говоря о производительности современных микропроцессоров для персональных компьютеров, употребляют слово “мощность”. При этом слова о постоянном росте их мощности становятся дважды верными: самые быстрые процессоры потребляют все больше электроэнергии, а значит, выделяют все больше тепла. Тенденция эта наметилась еще во времена i486 и неуклонно растёт.

  Охлаждение компонентов персонального  компьютера можно разделить на  две категории: активная и пассивная.

  К активному охлаждению относятся  все виды кулеров и других подобных устройств, которые, постоянно работая, охлаждают  ваш компьютер. Такое охлаждение требуется таким устройствам как процессор, жёсткий диск, видеокарта и т.д.

  Пассивное охлаждение это  всевозможные радиаторы, которые устанавливают на компоненты компьютера, которые не имеют большого тепловыделения.

  В общем охлаждении компонентов ПК большое значение имеет хорошая вентиляция корпуса – т.к. снизив в нем температуру хотя бы на несколько градусов, на столько же снизим и температуру всех находящихся внутри элементов.

   Все массовые корпуса можно разделить на три вида - десктоп, тауэр с верхним (горизонтальным) блоком питания и тауэр с боковым (вертикальным) блоком питания. У каждого есть свои достоинства и

 

 

 

 

 

 

недостатки, но наихудшим с точки  зрения вентиляции считается третий вид - тут процессор оказывается  в непродуваемом "кармане" рядом с блоком

питания, и организовать туда подачу свежего воздуха достаточно трудно.

 

Общие принципы вентиляции:

1. Вентиляторы должны не мешать естественной конвекции (снизу вверх), а помогать ей;
2. Нежелательно иметь непродаваемые застойные зоны, особенно в местах, где естественная конвекция затруднена (в первую очередь это нижние поверхности горизонтальных элементов);
3. Чем больше объем воздуха, прокачиваемого через корпус, тем меньше в нем разница температур по сравнению с температурой с наружи;
4. Поток очень не любит различных изменений - изменения направления, сужения-расширения и т.п.

 

Воздухообмен происходит так. Вентилятор закачивает воздух в корпус, при этом давление в нем растет. Зависимость расхода от давления называется рабочей характеристикой вентилятора. Чем больше давление, тем меньше будет закачивать воздух вентилятор и тем больше его будет выходить через вентиляционные отверстия. В какой-то момент количество закачиваемого воздуха сравняется с количеством выходящего, и давление дальше повышаться не будет.

Чем больше площадь вентиляционных отверстий, тем при меньшем давлении это произойдет и тем лучше  будет вентиляция. Поэтому простым увеличением площади этих отверстий иногда можно добиться большего, чем установкой дополнительных вентиляторов. Если вентилятор не вдувает, а выдувает воздух из корпуса, то поменяется направление потоков, расход останется тем же самым.

 

Рис. 1.1.                      Рис. 1.2.                           Рис. 1.3. 

"Классические" варианты организации  вентиляции корпуса с верхним длком питания показаны на рис.1.1-1.3. Собственно, это фактически три разновидности одного и того же способа, когда воздух идет по диагонали корпуса (от переднего нижнего угла в задний верхний). Красным цветом показаны непродуваемые зоны. От того, насколько плотно они заполнены, сопротивление потоку никак не зависит - он все равно проходит мимо них. Обратите внимание на нижнюю зону, в которой находится видеокарта - один из самых критических к перегреву компонентов компьютера. Установка переднего вентилятора позволяет подать к ней (а заодно и к южному мосту) немного свежего воздуха, сбив температуру на пару градусов. Правда, при этом страдает винчестер (если он установлен в штатное место). На рис.1.4. показано, почему так происходит. Тут схематически представлены потоки воздуха через вентилятор (более темный цвет соответствует большей скорости). Со стороны всасывания воздух входит равномерно со всех сторон, при этом его скорость по мере удаления от вентилятора быстро падает. Со стороны нагнетания воздушного потока заметно больше, но только вдоль оси - в стороне от нее образуется не продуваемая зона. Такая же "аэродинамическая тень" получается и за втулкой вентилятора, но она быстро сходит на нет.

 

 

                                                Рис. 1.4.

 

Радиаторы.

 

Выбор радиаторов велик, они различаются  по форме, цвету, металлу изготовления. Цены на них порой сравнимы со стоимостью некоторых центральных процессоров. Выясним важные для любого радиатора характеристики.

Первое — это материал изготовления радиатора. В идеале — золото, обладающее наибольшей теплопроводностью, из более дешевых материалов на первом месте медь, за ней — алюминий и, в крайнем случае, — железо.

 

Цвет радиатора не важен. Черный цвет считается оптимальным, но при том перепаде температур в 30–40°С, что имеется в системном блоке, он влияет на степень охлаждения только теоретически. Следует учитывать, что черная краска, нанесенная на радиатор, служит еще и дополнительной термоизоляционной прослойкой, снижающей теплоотдачу. «Красивости» в виде декоративных анодированных покрытий, в том числе под золото, серебро и бронзу — ни к чему.

Форма и размер радиатора важны. Какой бы формы ни был радиатор (рис. 1.5.), работает на охлаждение самая малая центральная часть его подошвы. Убедиться в этом легко: достаточно прикоснуться рукой к радиатору компьютера, проработавшего 10–15 минут при загрузке центрального процессора на 50–80%. Все, что окажется холодным, еле теплым — практически не работает, а значит лишнее. Радиатор величиной с добрый кулак, по существу является только основой для крепления вентилятора. Что касается подошвы радиатора ( рис. 1.1., 1.2., 1.3.), важно, чтобы она была толщиной не менее 5 мм. И тем более желательно, чтобы подошва радиатора не закрывалась пластиной фиксатора радиатора к посадочному гнезду центрального процессора.

    

    

                       Рис. 1.5.

Стоит выбирать тот радиатор, на котором крепится вентилятор 8080 мм, такой же, как в блоке питания (если позволяет место внутри системного блока). Он тихоходный, с большой крыльчаткой, менее шумный, более надежный, и его мощности хватит на любой самый современный микропроцессор.

Система охлаждение жестких  дисков.

Такие системы условно можно  разделить на два типа. Системы  воздушного обдува, устанавливаемые  в отсеки 5.25”, и системы для  отсеков 3.5”. Свои недостатки и преимущества есть у каждого устройства. Кулеры для пятидюймового отсека позволяют организовать больший поток воздуха. Также они, как правило, имеют и другие отличия – индикаторы, регуляторы, и так далее. Но цена на эти устройства довольно высока.  Второй тип устройств более простой. Здесь присутствует лишь крепление и сам вентилятор. Лишь топ-модели имеют отличия, ставшие обыденностью для устройств первой группы. Однако цена таких систем очень привлекательна – она колеблется в районе 5 евро, что практически неощутимо на общем плане. Важно понять, что именно воздух является охладителем. А так как охлаждать надо микросхемы, двигатель и электромагниты, то устройства, крепящиеся снизу, имеют некоторое преимущество. А именно кулеры для трехдюймовых отсеков крепятся внизу. Охладители для больших корзин, как правило, обдувают накопитель сбоку.  Есть, конечно, и более радикальные системы, но они являются экспериментальными и в широкой продаже не присутствуют.

Вентиляторы для охлаждения видеокарт.

Обычно вентиляторы  систем охлаждения видеокарт лишь перемешивали воздух внутри системного блока, что  не очень эффективно, с точки зрения охлаждения всего компьютера. Лишь совсем недавно для охлаждения видеокарт стали применять системы охлаждения, которые выносят горячий воздух за пределы корпуса рис.2.1.: первыми стали Arctic Cooling Silencer и, схожая конструкция, IceQ от бренда HIS:

                                            Рис. 2.1

Подобные системы охлаждения устанавливаются  на самые мощные современные видеокарты (nVidia GeForce 8800, ATI x1800XT и старше). Такая конструкция зачастую более оправдана, с точки зрения правильной организации

 воздушных потоков  внутри корпуса компьютера, чем  традиционные схемы. 

                           1.2. Охлаждение процессоров

 

Основные принципы эффективного отвода тепла от источника:

• Эффективный подвод холодного теплоносителя к источнику тепла.
• Эффективный теплообмен между источником тепла и теплоносителем.
• Эффективный отвод горячего теплоносителя от источника тепла.

 
            Как они реализуются в существующих традиционных системах охлаждения, условно классифицируя последние по типу применяемого теплоносителя

1.  Нитрогенные системы (жидкий азот)

 
   Самый недоступный, самый неудобный и самый эффективный на сегодня подход — «нитрогенное охлаждение». В емкость, закрепленную на кристалле, наливается сжиженный газ — азот, имеющий температуру далеко ниже нуля по Цельсию.

Но в этом подходе при массе  его достоинств остается одна непроходимая проблема — собственно сам жидкий азот, который нужно будет покупать в огромных количествах и регулярно доливать.

2.  Гидрогенные системы (водяное охлаждение)

 
   На кристалле процессора монтируется герметично закрытый теплоотвод, имеющий входную и выходную трубки (так называемые штуцеры). Вне корпуса или в его свободной области устанавливается теплообменник с вентилятором, похожий на автомобильный радиатор. Вместе с водяным насосом эти устройства трубками соединяются в замкнутую цепь, которая заполняется теплоносителем (водой). Насос прокачивает холодную воду через теплоотвод на процессоре, где она забирает тепло и нагревается. Этим обеспечивается поступление холодного теплоносителя и теплообмен с источником тепла. По трубкам вода поступает далее в теплообменник вне корпуса, где охлаждается и возвращается опять к теплоотводу .