Системи охолодження

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

процесор відеокарта вентилятор охолодження

Сьогодні в комп'ютерах практично не використовується пасивне охолодження. Комп`ютери з такими системами були абсолютно безшумними, але і малопродуктивними. Із зростанням продуктивності процесорів і інших компонентів ПК зростало і їх енергоспоживання і, як наслідок, компоненти ПК ставали усе більш гарячими. Процесори стали оснащувати масивними радіаторами, а незабаром до них додалися і вентилятори, тобто пасивне охолодження процесорів вже не могло забезпечити необхідне тепловідведення для забезпечення допустимої температури, і стало використовуватися повітряне охолодження. Із зростанням тактових частот процесорів збільшувалася і ефективність тепловідводу, що досягалося використанням масивніших радіаторів і швидших вентиляторів. З'явилися радіатори на теплових трубках, альтернативні системи водяного охолодження, системи охолодження з використанням термоелектричних модулів Пельтьє. Крім того, поступово радіаторами стали оснащуватися графічні карти, чипсет, пам'ять і навіть окремі мікросхеми на материнських платах. А якщо додати до цього ще і систему охолодження процесора, відеокарти, радіатори, що встановлюються на модулі пам'яті, то стає зрозуміло, що джерел тепловиділення в сучасному комп'ютері досить багато і для нормальної роботи усієї цієї складної системи потрібно створення ефективної системи тепловідведення.

Сьогодні розроблена досить велика кількість систем охолодження, які відрізняються одна від іншої принципом функціонування системи тепловідведення, тобто середовища, яке використовується для відведення тепла. За системами тепловідведення системи охолодження можна розділити на наступні категорії:

ь пасивні системи охолодження на основі радіаторів;

ь системи охолодження на основі теплових трубок;

ь повітряні системи охолодження;

ь рідинні системи охолодження;

ь системи охолодження на основі модулів Пельтьє.



1. Описова частина

1.1 Фізика охолодження

Усі системи охолодження використовують загальний принцип дії: перенесення тепла від гарячішого тіла (охолоджуваного об'єкту) до менш гарячого (системі охолодження). При постійному нагріві охолоджуваного об'єкту, рано чи пізно прогріється також і система охолодження, температура її порівняється з температурою охолоджуваного об'єкту, передача тепла припиниться - це викличе перегрівання. Щоб цього не сталося, необхідно організувати підведення деякої холодної речовини, здатної охолоджувати саму систему охолодження. Таку речовину прийнято називати холодагентом (теплоносієм). У нашому випадку холодагентом виступає повітря. Вважатимемо, що навколо комп'ютера є необмежений запас холодного повітря: це припущення справедливе, якщо об'єм кімнати, в якій встановлений один або декілька комп'ютерів, досить великий - повітря в кімнаті не нагрівається істотно за допомогою комп'ютерів. Типова кімната в житловому будинку або офісі цілком задовольняє цим вимогам.

Це припущення буде невірним при проектуванні охолодження серверної кімнати: велика кількість техніки, зібраної в невеликому об'ємі, вимагає додаткової примусової вентиляції.

Існує декілька механізмів перенесення тепла.

Перший: теплопровідність, здатність речовини проводити тепло усередині свого об'єму; в цьому випадку треба тільки створити фізичний контакт деякого об'єму речовини з охолоджуваним об'єктом. З доступних речовин найкращу теплопровідність мають метали; радіатори і теплообмінники систем охолодження якраз з них і виготовляються. Серед металів краще за усіх проводить тепло срібло, з менш дорогих - мідь, потім алюміній; як правило, саме тому мідні радіатори мають більшу ефективність, ніж алюмінієві. Повітря, до речі, має дуже невисоку теплопровідність (завдяки цьому віконні пакети в наших будинках зберігають тепло).

Другий механізм: конвективний, теплообмін з холодагентом, пов'язаний з фізичним перенесенням охолоджувальної речовини; для ефективного охолодження треба організувати вільну циркуляцію повітря. Категорично не рекомендується встановлювати комп'ютер в глухий, закритий ящик столу; також погано, якщо комп'ютер встановлений поряд з радіатором опалювання.

Третій механізм: теплове випромінювання, його величина є дуже малою в процесах, що розглядаються.

Для організації перенесення тепла до холодагенту необхідно організувати тепловий контакт системи охолодження з повітрям. Для цього конструюють різні радіатори (англ.: heatsink). Очевидно, чим більшою є площа теплового контакту, тим інтенсивніше передається тепло. Використовують два методи збільшення площі радіатора.

Перший: збільшення площі ребер при збереженні розміру радіатора; обребрення виходить густішим, самі ребра - тоншими. Теплообмін в такому радіаторі покращується, але зростає його гідравлічний опір: необхідно створити більший тиск, щоб прокачати через радіатор заданий об'єм повітря.

Другий метод: збільшення геометричних розмірів радіатора, що дозволяє залучити в процес теплообміну більший об'єм повітря, також знижується гідравлічний опір радіатора. Таким чином, переважними виявляються радіатори великих розмірів.

1.2 Охолодження процесорів і відеокарт

Центральний процесор і графічний процесор - найпотужніші джерела тепла всередині сучасного комп'ютера. Розроблена безліч різних конструкцій систем охолодження для цих компонент. Краще використовувати системи охолодження з максимально великими радіаторами, бажано мідними. Часто застосовують комбіновану схему: мідне осердя, впресоване в алюмінієвий радіатор; мідь допомагає ефективніше розподіляти тепло. Вентилятори системи охолодження краще використовувати низькошвидкісні: вони працюють тихіше. Щоб зберегти прийнятну продуктивність, застосовують вентилятори великого типорозміру (аж до ш120 мм). Так, наприклад, виглядає процесорний кулер Zalman CNPS7700 - AlCu:

Рис.1.1.

Часто для побудови великого радіатора використовують теплові трубки (англ.: heatpipe) - герметично запаяні і спеціальним чином влаштовані металеві трубки (зазвичай мідні). Вони дуже ефективно переносять тепло від одного свого кінця до іншого: таким чином, навіть найдальші ребра великого радіатора ефективно працюють в охолодженні. Так, наприклад, влаштований популярний кулер ScytheNinja:



Рис.1.2.

Для охолодження сучасних продуктивних графічних процесорів застосовують ті самі методи: великі радіатори, мідні осердя систем охолодження або повністю мідні радіатори, теплові трубки для перенесення тепла до додаткових радіаторів:

Рис.1.3

Зазвичай вентилятори систем охолодження відеокарт лише перемішували повітря всередині системного блоку, що не дуже ефективно з точки зору охолодження усього комп'ютера. Лише зовсім нещодавно для охолодження відеокарт стали застосовувати системи охолодження, які виносять гаряче повітря за межі корпусу: першими стали Arctic Cooling Silencer і схожа конструкція IceQ від бренду HIS:



Рис.1.4

Подібні системи охолодження встановлюються на найпотужніші сучасні відеокарти (nVidiaGeForce 8800, ATI x1800XT і старше). Така конструкція більше виправдана з точки зору правильної організації повітряних потоків всередині корпусу комп'ютера, чим традиційні схеми.

1.3 Зв'язок між температурою і потужністю

Розглянемо графік залежності температури джерела від розсіюваної потужності для трьох різних кулерів.

Рис. 1.5

Чи можна стверджувати, що кулер 3 менш ефективний, чим перші два? Звичайно, оскільки при усіх рівнях тепловиділення його температурні показники гірші. Не настільки однозначною виглядає картина порівняння кулерів 1 і 2. Дійсно, після відмітки в 160 Вт характеристики другого кулера не погіршуються, тоді як кулер 1 вже не здатний зберегти лінійне зростання температури. На перший погляд усе просто, але якщо врахувати, що теплова потужність навіть найпродуктивніших процесорів не перевершує значення 140 Вт, доводиться стверджувати, що ефективність їх все ж таки є однаковою. Помітимо, що кулер 1 є Al-Cu - конструкцією, а кулер 2 повністю мідний.

Відповідно можна зробити наступні висновки:

1. Залежність температури системи (процесора) від потужності, що виділяється, умовно можна вважати лінійною тільки в суворо певних межах.

2. Далеко не завжди можливість кулера справлятися з більшою потужністю означає ефективніше тепловідведення від кристалів з меншим тепловиділенням. Типовим прикладом є системи водяного охолодження, які використовуються в комп'ютерах. Їх здатність утримувати температуру нагрівача потужністю до 300 Вт в межах 80°С зовсім не гарантує меншу температуру процесора 100-ват в порівнянні з хорошим «повітряним» кулером.

1.4 Вплив термоінтерфейсів

На малюнку зображена схема поширення тепла від кристала. Будь-який перехід між показаними елементами явно або умовно є термоінтерфейсом з відповідним йому термоопором. З них найбільш значущим і знайомим користувачеві є термопаста, яка виконує функції «провідника» тепла від процесора до кулеру.



Рис.1.6. Загальна схема розподілу тепла від кристала CPU

1.5 Види систем охолодження

Пасивні системи охолодження на основі радіаторів

Традиційна система охолодження процесора або будь-якої гарячої мікросхеми, яка має назву кулера, включає радіатор і вентилятор. Радіатор потрібний для того, щоб збільшити інтенсивність теплообміну між процесором і навколишнім простором. Радіатори виконуються з алюмінію, міді або з комбінації обох металів.

Радіатори повинні відповідати певним вимогам. По-перше, швидко забирати тепло від процесора, по-друге, добре проводити тепло від своєї нижньої (гарячіше) поверхні до верхньої (холодної) і, по-третє, ефективно розсіювати це тепло в навколишній простір.

Передача тепла між процесором і радіатором (процес тепловіддачі) залежить від різниці температур на межі двох середовищ, від площі контакту і від контактуючих матеріалів:

(1.1)

де W - кількість теплоти (тепловий потік), що передається в одиницю часу;

S - площа контакту;

T - різниця температур;

б - коефіцієнт тепловіддачі, залежний від контактуючих матеріалів.

Аналогічно можна записати тепловий потік між радіатором і навколишнім середовищем. Ефективність процесу передачі тепла всередині самого радіатора (процес теплопровідності) залежить від різниці температур між гарячою і холодною поверхнями радіатора, поперечного перерізу радіатора і його висоти:

(1.2)

де - W - створюваний тепловий потік;

S - поперечний переріз радіатора;

l - висота радіатора;

T - різниця температур;

б - коефіцієнт теплопровідності.

Щоб підвищити ефективність теплопровідності всередині самого радіатора, його виготовляють з матеріалу з високим коефіцієнтом теплопровідності. Найвищий коефіцієнт теплопровідності (407 Вт/МК) має срібло, але через високу вартість воно не використовується для виготовлення радіаторів. На другому місці за коефіцієнтом теплопровідності (384 Вт/МК) стоїть мідь, тому її часто використовують при виготовленні радіаторів.

Щоб збільшити ефективність тепловіддачі між поверхнею мікросхеми (джерелом тепла) і радіатором, в якості проміжного шару між ними використовують термопасту. Фактично в даному випадку йдеться про процеси тепловіддачі між поверхнею мікросхеми і термопастою, теплопровідності усередині шару термопасти і тепловіддачі між термопастою і поверхнею радіатора. З урахуванням того, що тепловий потік на всіх ділянках теплообміну повинен залишатися незмінним, маємо:

(1.3)

де - коефіцієнт тепловіддачі між поверхнею мікросхеми і термопастою;

- коефіцієнт тепловіддачі між термопастоРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ю і поверхнею радіатора;

- коефіцієнт теплопровідності термопастРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

и;

- товщина шару термопастРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

и;

- різниця температур на межі контакту мікросхеми і термопастРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

и;

- різниця температур між нижнім і верхнім шРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

арами термопасти;

- різниця температур на межі контакту термопастРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

и і радіатора.

Враховуючи, що сума різниць температур дорівнює загальній різниці температур, тобтоотримаємо:

(1.4)

Якщо позначити, то різницю температур можна записати у вигляді:

(1.5)

Відповідно, тепловий потік між поверхнею мікросхеми і радіатором через шар термопасти запишеться у вигляді:

(1.6)

Коефіцієнтназивають коефіцієнтом теплопередачі. Для ефективного тепловідводу (високий коефіцієнт теплопередачі) термопаста повинна мати високий коефіцієнт тепловіддачі між поверхнею мікросхеми і термопастою і між термопастою і радіатором, а також мати великий коефіцієнт теплопровідності і як можна меншу товщину шару.

Якщо в цій формулі величину позначити як R_T, то тепловий потік можна записати у вигляді:

(1.7)

Величина R_T, яка вимірюється в°С / Вт, називається тепловим опором переходу «мікросхема - термопаста - радіатор». Тепловий опір показує різницю температури між мікросхемою і поверхнею радіатора при відведенні через цей перехід 1 Вт тепла.

Щоб збільшити ефективність тепловіддачі між поверхнею радіатора і навколишнім повітрям, збільшують площу радіатора (площа теплового розсіювання), роблячи поверхню радіатора ребристою.

Аналогічно, як і у випадку з термопастою, при розгляді усіх процесів теплообміну і теплопередачі при перенесенні тепла від мікросхеми в навколишній простір тепловий потік можна зависати у вигляді:



(1.8)

де

- тепловий опір радіатора;Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

- різниця температур між поверхнею мікРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

росхеми і навколишнім простором.

Тепловий опір радіатора є його найважливішою технічною характеристикою і показує, наскільки зміниться температура поверхні мікросхеми відносно температури навколишнього простору при відведенні 1 Вт теплової потужності через цей радіатор. Якщо, наприклад, відомо, що тепловий опір радіатора складає 1°С / Вт, типова температура оточуючогосередовища 40°С, а теплова потужність мікросхеми 10 Вт, то температура поверхні мікросхеми при відведенні тепла через цей радіатор буде на 10°С вищою, ніж температура навколишнього простору, тобто складе 50°С.

Потужність тепловиділення процесора IntelPentium 4 з тактовою частотою 3,8 ГГц складає 130 Вт. При цьому температура поверхні процесора не повинна перевищувати80°С. Якщо врахувати, що типова температура повітря всередині ПК складає близько 50°С, то нескладно підрахувати, що тепловий опір радіатора для такого процесора має бути не більше 0,23°С / Вт. Такого малого теплового опору не має жоден пасивний радіатор. Кардинально зменшити його тепловий опір можна при використанні додаткового вентилятора. Вентилятор створює примусову конвекцію повітря, що сприяє зростанню ефективності теплообміну між радіатором і навколишнім середовищем. Тому для зменшення теплового опору разом з радіатором використовується вентилятор, а їх сукупність називають кулером. Відмітимо, що тепловий опір сучасних процесорних кулерів дорівнює 0,2°С / Вт і більше.



Системи охолодження на основі теплових трубок

Власне, сам термін «теплова труба» (HeatPipe) далеко не новий. Вперше ідея використання теплової труби як пристрою з високою теплопровідністю була запропонована Голгером ще в 1942 році, і такі труби в радіаторах процесорів зустрічаються все частіше. Особливо актуальні вони для систем охолодження чипсетів і компонентів відеокарт.

Передусім зупинимося на принципі дії теплової труби. Прототипом теплової труби був термосифон, тому спочатку слід розглянути принцип дії цього пристрою.

Принцип дії термосифону досить простий і заснований на такому добре відомому фізичному явищі, як конвекція (Рис. 1.7). Простий термосифон є порожнистою трубкою, наприклад, з міді, всередині якої є невелика кількість робочої рідини. Рідина може бути різною - усе залежить від характерних температур. Для температур від 0 до 300°Св якості робочої рідини може використовуватися вода. Після додавання рідини з корпусу термосифону відкачують повітря, а корпус запаюють (герметизують).

Рис. 1.7. Будова термосифону

Термосифон розташовується вертикально, а кінець з рідиною поміщається в область підвищеної температури. При підводі тепла рідина починає перетворюватися на пару (зона випару). З курсу фізики відомо, що процес пароутворення відбувається при будь-якій температурі, проте тільки до тих пір, поки тиск пари над рідиною не стане насиченим. На швидкість пароутворення впливають такі чинники, як температура рідини і тиск. Щоб підвищити інтенсивність пароутворення при температурах, які значно нижче за температуру кипіння рідини (маються на увазі температури кипіння при нормальному атмосферному тиску), якраз і створюється розріджений тиск всередині термосифону.

Пара, що утворюється при нагріванні, в результаті конвекції рухається вгору, тобто в зону з меншою температурою. В результаті охолодження пара конденсується і стікає по стінках термосифону вниз. Отже, ми розглянули просту модель теплової труби (точніше, термосифону), що володіє теплопровідністю, яка в сотні разів є вищою за теплопровідність аналогічної по геометрії цілісної мідної трубки. Для ефективного тепловідводу за допомогою такого термосифону необхідно забезпечити постійне відведення тепла від зони конденсації, що можна зробити за допомогою радіатора. Таким чином, необхідно, щоб завжди був градієнт температури і щоб температура зони конденсації була достатньою для конденсації пари. Відмітимо, що термосифон здатний забезпечити велику потужність теплопередачі навіть при малій різниці температур між його кінцями, оскільки прихована теплота пароутворення у рідин велика.

Саме необхідність повернення рідини, що сконденсувалася, в зону випару виключає використання термосифону інакше, як в горизонтальному положенні. В цьому випадку рідина стікає вниз під дією гравітаційних сил, тому термосифон може працювати тільки тоді, коли зона випару знаходиться нижче за зону конденсації. У цьому полягає головний недолік термосифону, що обмежує його використання в системах охолодження процесорів. Для побудови більш універсальних систем охолодження вимагається, щоб тепловідведення здійснювалося при будь-якому положенні труби, а не тільки при вертикальному. Проте для цього необхідно передбачити інший механізм повернення конденсату в зону випару, тобто не під дією, а, можливо, всупереч дії гравітаційних сил. Таким механізмом повернення може служити капілярний ефект. Ідея є досить простою: якщо опустити у вертикальному положенні кінець ганчірки або мотузка в склянку з водою, то через деякий час уся ганчірка або мотузок стане мокрою, оскільки за рахунок капілярного ефекту вода підніматиметься по ганчірці вгору проти дії гравітаційних сил. Отже, додаємо в термосифон пористий капілярний матеріал (гніт) і отримуємо теплову трубу. Уперше така теплова труба була запропонована Гровером в 1963 році.

У тепловій трубі в якості сили, що піднімають конденсат проти сил гравітації, використовуються капілярні сили, що виникають при змочуванні рідиною капілярно-пористого матеріалу. На відміну від термосифону, теплова труба працює в будь-якому положенні (Рис. 1.8).

Рис. 1.8. Будова теплової трубки

Теплові труби, що використовуються для системи охолодження процесорів, зазвичай виготовляються з міді. При цьому корпус теплової труби має бути герметичним, витримувати перепад тисків між внутрішнім і зовнішнім середовищами і забезпечувати підведення тепла до робочої рідини і відведення тепла від неї. Діаметр теплової труби може бути різним, проте повинна дотримуватися умова, щоб внутрішній діаметр порожнини виключав дію капілярних сил, тобто щоб паровий канал не перетворився на капілярний.

В якості робочої рідини можуть використовуватися різні речовини, але вони повинні відповідати певним вимогам. Передусім робоча рідина повинна мати точку фазового переходу «рідина - пара» в необхідному діапазоні робочих температур. До того ж рідина повинна мати досить велику питому теплоту пароутворення, оскільки чим вище питома теплота пароутворення, тим менше буде потрібно рідині. Крім того, рідина повинна мати високу теплопровідність, щоб звести до мінімуму перепад температур між стінкою трубки і поверхнею випару. Прийнятніше використання рідин з високим поверхневим натягом, оскільки в цьому випадку рідина матиме яскраво виражений капілярний ефект.

Для охолодження процесорів в якості робочої рідини можна використовувати воду (діапазон робочих температур - від 30 до 200°С) або ацетон (діапазон робочих температур - від 0 до 120°С).

Капілярно-пористий матеріал, що використовується в теплових трубках, має бути досить дрібнопористим для поліпшення капілярного ефекту, але в той самий час занадто дрібнопориста структура перешкоджатиме проникненню рідини. Тому вибір матеріалу для гніту залежить і від робочих температур, і від загальної довжини теплової трубки.

Повітряні системи охолодження

Характеристики вентиляторів

Для зменшення теплового опору кулери обладнуються вентиляторами. Звичайно ж, вентилятори використовуються не лише разом із радіаторами, але і окремо для створення примусової конвекції повітря всередині системного блоку (чи блоку живлення). Основу усіх сучасних вентиляторів, які використовуються в ПК, складає двигун постійного струму з напругою живлення 12 В. Окрім двигуна, у вентиляторі є схема керування, яка індукує обертове магнітне поле, внаслідок чого приводиться в рух ротор двигуна. Схема керування вентилятором може мати і тахометричний контроль для моніторингу швидкості обертання, і кола захисту детектування зупинки вентилятора, і навіть термодатчик для контролю температури радіатора.

Вентилятори розрізняються за своїм розміром і товщиною: зазвичай в комп'ютерах зустрічаються типорозміри 40Ч40Ч10 мм, для охолодження відеокарт і кишень для жорстких дисків, а також 80Ч80Ч25, 92Ч92Ч25, 120Ч120Ч25 мм для охолодження корпусу. Також вентилятори розрізняються типом і конструкцією встановлюваних електродвигунів: вони споживають різний струм і забезпечують різну швидкість обертання крильчатки. Від розмірів вентилятора і швидкості обертання лопатей крильчатки залежить продуктивність: створюваний статичний тиск і максимальний об'єм перенесеного повітря.

Об'єм перенесеного вентилятором повітря (витрата) вимірюється в кубометрах на хвилину або кубічних футах на хвилину (CFM, cubic feet per minute). Продуктивність вентилятора, вказана в характеристиках, вимірюється при нульовому тиску: вентилятор працює у відкритому просторі. Корпус комп'ютера має невеликий розмір, тому встановлені в ньому нагнітаючі вентилятори створюють в обслуговуваному об'ємі деякий надмірний тиск. Природно, що об'ємна продуктивність буде приблизно зворотно пропорційною створюваному тиску; конкретний вид витратної характеристики залежить від форми використаної крильчатки і інших параметрів конкретної моделі (Рис. 1.9).

Вентилятори в задній частині корпусу комп'ютера працюють на видув (вихлоп), тобто створюють надмірний тиск у великому об'ємі (зазвичай: кімната, де встановлений комп'ютер). Об'єм прокачаного вентилятором повітря дуже малий порівняно з об'ємом кімнати, тому створюваний тиск невеликий. Через це вентилятор забезпечує порівняно велику об'ємну продуктивність, тим самим істотно допомагаючи охолодженню системи: ніж більше холодного повітря можна прокачати через комп'ютер, тим ефективніший вигляд охолодження. Якщо комп'ютер встановлений в ящик столу із задньою стінкою або під столом щільно до стіни кімнати, видуваючим вентиляторам доводиться нагнітати повітря в невеликому об'ємі і створювати там деякий надмірний тиск. У такому разі об'ємна продуктивність падає, ефективність охолодження знижується - саме тому комп'ютер не рекомендується встановлювати в невеликому замкнутому просторі.

Рис. 1.9. Графік для вентилятора Glacial Tech Silent Blade GT80252BDL

Вентилятори можуть бути виконані на підшипниках ковзання (sleeve bearing) і підшипниках кочення (ball bearing). Використовуються також комбіновані схеми з одного підшипника ковзання і одного підшипника кочення. Крім того, можуть використовуватися два підшипники кочення.

Вентилятори на основі підшипників ковзання (Рис. 1.10) найбільш прості у виготовленні і дешеві. Проте вони досить шумні, а термін їх експлуатації малий. Причому з часом рівень шуму, що створюється таким підшипником, тільки збільшується.

Рис. 1.10. Вентилятор на підшипнику ковзання

Вентилятори на основі підшипників кочення (Рис. 1.11) дорожчі, але і якісніше. По-перше, вони надійніше в роботі, а по-друге, значно менш шумні в порівнянні з підшипниками ковзання. Усі вентилятори так званої безшумної серії (Silent Series) засновані саме на підшипниках кочення.

Рис. 1.11. Вентилятор на підшипнику кочення

Окрім типів використовуваних підшипників і особливостей схем контролю роботи двигуна, вентилятори характеризуються продуктивністю, швидкістю обертання, типорозміром і рівнем шуму.

Продуктивність вентилятора Q є його найважливішою технічною характеристикою і визначає об'єм повітря, що прокачується вентилятором в одиницю часу. Продуктивність вентилятора прийнято виражати в кубічних футах в хвилину (Cubic Feet per Minute, CFM). Типові значення продуктивності вентиляторів - від 10 до 50 CFM.

Швидкість обертання вентилятора вимірюється в обертах на хвилину (Rotations Per Minute, RPM). Продуктивність вентилятора безпосередньо пов'язана із швидкістю обертання: чим швидше обертається вентилятор, тим більший повітряний потік він створює. Типові значення швидкості обертання вентиляторів - від 1000 до 5000 об/хв.

За типорозміром найбільш поширені вентилятори 60 х 60, 80 х 80, 92 х 92 і 120 х 120 мм. Зрозуміло, що чим більший розмір вентилятора, тим вищою є його продуктивність. Тобто якщо порівняти, наприклад, 120 - і 80-міліметровий вентилятори, то при рівній швидкості обертання продуктивність 120-міліметрового вентилятора буде вищою.

Однією з найважливіших експлуатаційних характеристик вентиляторів є рівень створюваного ними шуму. Рівень шуму вентиляторів виражається в децибелах по фільтру А (фільтр А враховує особливість сприйняття звуку людським вухом на різних частотах). Відмітимо, що людина сприймає звук, починаючи з 30 дБА, а типове значення шуму, що створюється сучасними вентиляторами, лежить в діапазоні від 32 до 50 дБА.

Рівень шуму вентилятора безпосередньо залежить від швидкості його обертання. Найбільш тихими є саме 120-міліметрові вентилятори, оскільки для створення необхідного повітряного потоку вони можуть обертатися з нижчою швидкістю, ніж вентилятори меншого типорозміру.

Розрахунок повітряного потоку, необхідного для тепловідводу заданої потужності

Для створення ефективної системи тепловідводу від джерел тепла (мікросхем) використовуються радіатори, кулери і вентилятори. Досі ми розглядали завдання тепловідведення від окремо взятих елементів. У реальних умовах усі джерела тепла знаходяться всередині одного системного блоку і розсіювання теплової потужності окремими компонентами ПК відбувається саме в корпус системного блоку. Якщо не передбачити заходів з відведення тепла з корпусу ПК, температура в корпусі буде поступова збільшуватися, що приведе до зменшення ефективності тепловідведення від окремих мікросхем і їх перегрівання. Найбільш поширений спосіб відведення тепла з корпусу системного блоку полягає в створенні за допомогою вентиляторів повітряного потоку через корпус ПК. Чим більше теплова потужність, що розсіюється усіма компонентами комп'ютера, тим більший повітряний потік буде потрібно для відведення тепла.

Припустимо, що сумарна розсіювана усіма пристроями всередині корпусу теплова потужність складає, а різниця температур всередині і зовні корпусу -

Нехай за час Т повітря масою m, що поступає в системний блок, нагрівається на Т (тобто від початкової температури навколишнього повітря до температури всередині системного блоку). Тоді за цей час йому передається кількість теплоти, що дорівнює:

(1.9)

де - теплоємність повітря при незмінному тиску.

Визначивши масу повітря через його щільність і об'єм, отримаємо:

(1.10)

Враховуючи, що об'єм повітря, що прокачується через корпус в одиницю часу, дорівнює , необхідний повітряний потік для відведення теплової потужності W буде:

(1.11)

У цій формулі повітряний потік вимірюється в м³/с. Підставляючи в цю формулу щільність і питому теплоємність повітря, а також перетворивши м³/c в CFM, отримаємо:

(1.12)

Наприклад, якщо усі пристрої всередині корпусу розсіюють максимальну теплову потужність 300 Вт, температура зовні корпусу складає 25°С, а всередині - 45°С, то необхідний для цього повітряний потік має дорівнювати 26,4 CFM.

Характеристична крива вентилятора

Розглянута нами продуктивність вентилятора є його ідеалізованою характеристикою і до реальної характеристики має лише непряме відношення. Якщо вентилятор встановлюється в корпус системного блоку, його продуктивність відрізнятиметься від заявленої в технічній документації.

Річ у тому, що вказувана в документації продуктивність вентилятора розраховується в ідеальних умовах відсутності опору створюваному ним повітряному потоку. У реальних умовах на шляху повітряного потоку, який формується вентилятором, завжди існують перешкоди, які призводять до зменшення об'єму повітря, що прокачується через вентилятор в одиницю часу, і збільшення різниці між тиском повітряного потоку, який формується вентилятором, і тиском в навколишньому середовищі (атмосферним тиском).

Різниця між тиском повітряного потоку, що формується вентилятором, і атмосферним тиском називається статичним тиском . Зрозуміло, що між продуктивністю вентилятора і статичним тиском його повітряного потоку існує взаємозв'язок. Тобто можна сказати, що статичний тиск є функцією продуктивності вентилятора:

(1.13)

Ця функція носить назву характеристичної кривої, або витратної характеристики вентилятора. Характеристичні криві отримують в результаті лабораторних досліджень вентиляторів в спеціальних камерах (flowbench).

Повітряний потікстворюваний тестованим вентилятором, нагнітається в повітряну камеру і, проходячи через перфоровані екрани, необхідні для створення ламінарного потоку, і форсунку, потрапляє у витяжний пристрій. Витяжний пристрій разом з регулювальником повітряного потоку дозволяють контролювати повітряний потік, що проходить через камеру.

Форсунка і перфоровані екрани потрібні для визначення повітряного потоку, який розраховується за різницею тисків в повітряних камерах до і після форсунки.

Оскільки вентилятор нагнітає повітря в первинну повітряну камеру, тиск в ній буде вищий за атмосферний, причому різниця тисків залежатиме від повітряного потоку, що проходить через камеру. Регулюючи повітряний потік знімають залежністьяка і є характеристичною кривою вентилятора.

Закони вентилятора

Очевидно, що статичний тиск, що створюється вентилятором, формований їм повітряний потік, рівень шуму і споживана його мотором електричнапотужність залежать від таких характеристик, як швидкість обертання і діаметр вентилятора. Закони, що зв'язують ці величини один з одним, носять назву законів вентилятора.

При збільшенні швидкості обертання вентилятора від значеннядоформований їм повітряний потік збільшується від значеннядо, статичний тиск зростає віддо, споживана електродвигуном потужність збільшується від значення НР₁ до НР₂, а рівень шуму - від значення NL₁ до NL₂, причому:

(1.14)

Припустимо, вимагається збільшити повітряний потік на 10%. Для цього треба просто збільшити швидкість обертання вентилятора на 10%. При цьому статичний тиск, створюваний вентилятором, збільшиться на 21%, а споживана електродвигуном потужність - на 33%. Крім того, на 2 дБ збільшиться і рівень шуму, що створюється вентилятором.

Якщо ж розглянути вентилятори різного діаметру, але на базі одного і того ж електродвигуна і при однаковій формі крильчатки, то при рівній швидкості обертання збільшення діаметру крильчатки від значення D₁ до D₂ приведе до зміни повітряного потоку, статичного тиску, споживаної електричній потужності за наступними законами:

(1.15)

Тобто при заміні 92-міліметрового вентилятора на аналогічний за формою 120-міліметровий повітряний потік збільшиться в 2,2 рази (на 120%), а споживана вентилятором електрична потужність - в 3,8 рази.

Імпеданс системного блоку

Знання тільки продуктивності вентилятора і навіть його характеристичної кривої ще недостатньо для розрахунку створюваного їм повітряного потоку в корпусі системного блоку. В результаті того, що корпус є перешкодою на шляху формованого вентилятором повітряного потоку, значення об'ємної швидкості повітряного потоку буде завжди нижчим за максимальну продуктивність вентилятора. Щоб оцінити, як саме корпус впливає на зменшення повітряного потоку, вводять поняття імпедансу корпусу. Імпеданс корпусу визначається з використанням тієї ж самої камери, яка використовується для зняття характеристичних кривих вентилятора. Різниця полягає в тому, що тепер повітряний потік створюється витяжним пристроєм з регулювальником повітряного потоку, а сам корпус є перешкодою на шляху повітряного потоку. В результаті в первинній повітряній камері тиск повітрябуде нижчим за атмосферний.

Різниця між тискомі атмосферним тиском / залежить від об'ємної швидкості повітряного тиску, тобто / Ця залежність визначає резистивні властивості корпусу і називається його імпедансом. Точно визначити системний імпеданс для конкретного корпусу можливо тільки в лабораторних умовах, проте в першому наближенні припускають, що системний імпеданс можна виразити за формулою:

(1.16)

де , причомудля ламінарного повітряного потоку;для турбулентного повітряного потоку; - щільність повітря; - константа, що характеризує резистивні властивості корпусу.

Поняття системного імпедансу корпусу і характеристичної кривої вентилятора дозволяють визначити реальне значення повітряного потоку, що формується конкретним вентилятором в конкретному корпусі. Значення статичного тиску і повітряного потоку, що формується вентилятором всередині корпусу, визначає так звану робочу точку.

Для її знаходження необхідно вирішити систему рівнянь, перше з яких визначає характеристичну криву вентилятора, а друге - системний імпеданс корпусу:

(1.17)

Рис. 1.12. Знаходження робочої точки при використанні одного вентилятора в корпусі



Рішення цієї системи можливе тільки графічним методом. Точка перетину характеристичної кривої вентилятора і кривої системного імпедансу корпусу якраз і визначають робочу точку (Рис. 1.12).

Рідинні системи охолодження

Принципова різниця між повітряним і рідинним охолодженням полягає в тому, що в останньому випадку для перенесення тепла замість повітря використовується рідина, що має більшу, в порівнянні з ним, теплоємність. Для цього замість повітря через радіатор прокачується вода або інша відповідна для охолодження рідина. Циркулююча рідина забезпечує краще тепловідведення, ніж потік повітря.

Інша відмінність полягає в тому, що рідинні системи охолодження набагато компактніше традиційних повітряних кулерів. Саме тому першими стали застосовувати рідинне охолодження на серійних пристроях виробники ноутбуків.

З точки зору конструкції системи примусової циркуляції рідини по замкнутому контуру системи рідинного охолодження можна розділити на два типи: внутрішні і зовнішні.

Ніякої принципової відмінності між внутрішніми і зовнішніми системами не існує. Різниця полягає лише в тому, які функціональні блоки знаходяться усередині корпусу, а які - зовні.

Принцип дії рідинних систем охолодження досить простий і нагдує систему охолодження в автомобільних двигунах. Холодна рідина (як правило, дистильована вода) прокачується через радіатори охолоджуваних пристроїв, в яких вона нагрівається (відводить тепло). Після цього нагріта рідина поступає в теплообмінник, в якому обмінюється теплом з оточуючим простором і охолоджується. Для ефективного теплообміну з оточуючим простором в теплообмінниках, як правило, використовуються вентилятори. Усі компоненти конструкції з'єднуються між собою силіконовими шлангами діаметром 5-10 мм. Щоб змусити рідину циркулювати по замкнутому корпусу, використовується спеціальний насос - помпа. Структурна схема такої системи показана на Рис. 1.13.

Рис. 1.13. Загальна схема рідинного охолодження з помпою

За допомогою систем рідинного охолодження тепло відводиться від центральних процесорів і графічних процесорів відеокарт. При цьому рідинні радіатори для графічних і центральних процесорів розрізняються між собою. Для графічних процесорів вони менше за розміром, проте принципово нічим один від одного не відрізняються. Ефективність рідинних радіаторів визначається площею контакту його поверхні з рідиною, тому для збільшення площі контакту всередині рідинних радіаторів встановлюють ребра або стовпчасті голки.

У зовнішніх рідинних системах охолодження всередині корпусу комп'ютера розміщується тільки рідинний радіатор, а резервуар з охолоджувальною рідиною, помпа і теплообмінник, поміщені в єдиний блок, виносяться за межі корпуса ПК.

Системи охолодження на основі модулів Пельтьє

Із збільшенням потужності процесорів і графічних карт проблема тепловиділення ПК стає усе більш актуальною. Традиційні повітряні системи охолодження вже майже вичерпали свої можливості. На зміну їм поступово приходять альтернативні системи охолодження, наприклад рідинні. Поширення набувають і системи охолодження на основі так званих термоелектричних модулів Пельтьє.

А. Ефект Пельтьє. Ефект Пельтьє відноситься до термоелектричних явищ і полягає в тому, що якщо через контакт двох різнорідних провідників пропустити електричний струм, то в контакті відбувається або поглинання, або виділення тепла залежно від напряму струму. Величина тепла, що виділяється (поглинається), залежить від виду контактних провідників, сили струму і часу його проходження, тобто кількість тепла прямо пропорційна кількості заряду, що пройшов через контакт:

(1.17)

де - коефіцієнт Пельтьє, який залежить від властивостей контактуючих провідників.

Індекс 12 означає, що струм передбачається спрямованим від провідника 1 до провідника 2. При зміні напряму струму на зворотний замість виділення теплоти спостерігається її поглинання і навпаки. Отже:

(1.18)

Загальна причина виділення (поглинання) теплоти Пельтьє полягає в наступному. Електрони при русі в провідниках переносять не лише заряд, але і потенційну і кінетичну енергію, тобто за наявності струму в провіднику існує певний потік енергії. При одній і тій же густині електричного струму (а при контакті двох провідників щільність струму в них однакова) густина потоків енергії в різних провідниках, взагалі кажучи, різна. Це означає, що енергія, що входить в контакт двох провідників в одиницю часу, не дорівнює енергії, яка виходить з контакту в одиницю часу. Якщо енергія, що входитьє більшою за ту, що виходить, то різниця цих енергій виділяється у вигляді тепла Пельтьє; якщо ж, навпаки, енергія, що входить є меншою за ту, що виходить, і енергія, якої бракує, повинна поглинатися (поглинання теплоти Пельтьє).

При спрощеному розгляді можна вважати, що, якщо енергія, що входить більше енергії, що виходить, кінетична енергія електронів в першому провіднику є більшою, ніж в другому. Під час переходу електронів в другий провідник вони гальмуються, передаючи частину своєї кінетичної енергії кристалічній решітці і тим самим розігріваючи її. Це і є виділення тепла Пельтьє. У другому випадку, коли енергія, що входить менша за енергію, що виходить, електрони при переході в інший провідник прискорюються, відбираючи енергію, якої бракує у кристалічної енергії, що призводить до її охолодження. В цьому випадку тепло Пельтьє поглинається.

Явище Пельтьє можна розуміти і трохи інакше. При зіткненні двох різнорідних провідників виникає так звана контактна різниця потенціалів, тобто контактне електричне поле. При проходженні електричного струму через контакт контактне поле або сприятиме, або перешкоджає проходженню струму. Якщо контактне поле перешкоджає проходженню струму, зовнішнє джерело повинне витратити додаткову енергію, яка виділяється в контакті, що призводить до його нагріву. Якщо ж струм йде за напрямом контактного поля, то він підтримується цим полем, яке і здійснює роботу з переміщення зарядів. Необхідна для цього енергія відбирається у речовини (кристалічної решітки), що призводить до охолодження контакту.

Відомо, що найсильніше ефект Пельтьє виражений в напівпровідниках, що пов'язано з більшою енергетичною різницею зарядів.

Б. Модуль Пельтьє. Застосовуючи ефект Пельтьє, можна створити різні термоелектричні охолоджувальні пристрої. Найбільшого поширення набули так звані термоелектричні модулі (ТЕМ) Пельтьє. Принцип роботи цих модулів достатньо простий. ТЕМ є масивом напівпровідників р- і n - типів, послідовно сполучених між собою мідними провідниками (масив переходів «напівпровідник - метал»).

Розглянемо принцип дії ТЕМ на прикладі двох сполучених між собою мідних контактів напівпровідників р- і n - типів, тобто масив чотирьох переходів «метал - напівпровідник» (Рис. 1.14).

Рис. 1.14. Структурна схема комірки термоелектричного модуля Пельтье

Допустимо, струм спрямований від напівпровідника n-типу до напівпровідника р-типу. За напрям струму береться напрям, зворотний впорядкованому руху електронів в металі, тому, рухаючись через замкнутий контур кола, електрони будуть долати переходи в наступному порядку: «мідь - напівпровідник р-типу», «напівпровідник р-типу - мідь», «мідь - напівпровідник n-типу», «напівпровідник n - типу - мідь».

На першому переході («мідь - напівпровідник р-типу») електрони потрапляють з мідного провідника в напівпровідник р-типу, де основними носіями заряду є дірки. У напівпровіднику р-типу поблизу переходу відбувається рекомбінація дірок і електронів, що супроводжується виділенням енергії, оскільки з енергетичної точки зору електрони при цьому переходять із стану з вищою енергією (таку енергію електрони мають в зоні провідності) в стан з меншою енергією (таку енергію електрони мають у валентній зоні). В результаті виділення енергії (теплота Пельтьє) область поблизу межі переходу «мідь - напівпровідник р-типу» нагрівається.

На наступному переході («напівпровідник р-типа - мідь») електрони з напівпровідника р-типу переходять в метал. У напівпровіднику р-типу електрони поблизу межі переходу утворюються за рахунок генерації електронно-діркових пар. Процес генерації електронно-діркових пар відбувається в усьому просторі напівпровідника, проте він компенсується зворотним процесом рекомбінації, тому середня кількість дірок і електронів не змінюється. І тільки в області поблизу межі переходу процес генерації не компенсується процесом рекомбінації, оскільки під дією електричного поля електрони «висмоктуються» з напівпровідника. В процесі генерації електронно-діркових пар з енергетичної точки зору електрони переходять з валентної зони (із стану з меншою енергією) в зону провідності (у стан з вищою енергією). Тому цей процес супроводжується поглинанням енергії, внаслідок чого область поблизу межі переходу охолоджується (поглинання теплоти Пельтьє).

На наступному переході («мідь - напівпровідник n - типу») електрони переходять з міді в напівпровідник n-типу. У напівпровіднику n-типу основними носіями заряду також являються електрони, тому ніякої рекомбінації електронів і дірок в даному випадку не спостерігається. Проте енергія електронів в металі і напівпровіднику є різною, причому в напівпровіднику електрони провідності мають вищу енергію, ніж в металі. Для того, щоб перейти в зону провідності в напівпровіднику, електрони повинні здолати заборонну зону, ширина якої досягає декількох еВ. Відповідно, перехід електронів з металу в напівпровідник n-типа з енергетичної точки зору відповідає збільшенню енергії електронів і, отже, супроводжується поглинанням енергії, внаслідок чого область поблизу межі переходу «мідь - напівпровідник n-типу» охолоджується.

На останньому переході («напівпровідник n-типу - мідь») електрони переходять з напівпровідника n-типу в мідь. В даному випадку ми маємо справу з енергетичним процесом, зворотним розглянутому раніше, тобто в процесі переходу електрони переходять із стану з вищою енергією (зона провідності в напівпровіднику) в стан з меншою енергією (зона провідності в металі). В результаті такого переходу виділяється енергія, що приводить до нагріву межі переходу «напівпровідник n-типу - мідь».

Таким чином, в результаті проходження струму через послідовність переходів «мідь - напівпровідник р-типу», «напівпровідник р-типу - мідь», «мідь - напівпровідник n - типу» і «напівпровідник n-типу - мідь» два переходи нагріватимуться, а два - охолоджуватися. Якщо розташувати переходи таким чином, щоб переходи, що нагріваються знаходилися в одній площині, а що охолоджуються - в іншій (див. Рис. 1.14), то ми отримаємо елементарний термоелектричний елемент Пельтьє.

У елементі Пельтье кількість пов'язаних один з одним переходів може бути дуже великою, але головне - переходи, що все нагріваються, розташовані в одній площині, а що все охолоджуються - в іншій. Мідні контакти, що сполучають напівпровідники, фіксуються керамічними пластинами. Таким чином, одна керамічна пластина нагрівається, а інша, навпаки, охолоджується. Структурна схема термоелектричного модуля Пельтье показана на Рис. 1.15.

Рис. 1.15. Структурна схема термоелектричного модуля Пельтьє

Термоелектричні модулі Пельтьє знайшли широке застосування в різних системах охолодження, у тому числі в системах охолодження компонентів ПК. Так, на основі термоелектричних модулів побудовані деякі моделі процесорних кулерів і кулерів для відеокарт. У таких кулерах холодна керамічна пластина модуля Пельтьє стикається з гарячою поверхнею елементу, що охолоджується (наприклад, процесора), а до гарячої пластини прикріпляється радіатор з вентилятором для відведення тепла.



2. Організаційно-технологічна частина

2.1 Організація повітряних потоків

Сучасні стандарти з конструювання корпусів комп'ютерів серед іншого регламентують і спосіб побудови системи охолодження. Починаючи ще з систем на базі IntelPentium II, впроваджується технологія охолодження комп'ютера наскрізним повітряним потоком, спрямованим від передньої стінки корпусу до задньої. Пізніше Intel стала рекомендувати додатково всмоктувати повітря для охолодження через ліву стінку, потім - підводити повітря з отвору в лівій стінці корпусу безпосередньо до процесорного кулеру:

Рис. 2.1

Рис. 2.2



Рис. 2.3

Як мінімум один вентилятор встановлений в блоці живлення комп'ютера (багато сучасних моделей мають два вентилятори, що дозволяє істотно понизити швидкість обертання кожного з них, а, означає, і шум при роботі). У будь-якому місці всередині корпусу комп'ютера можна встановлювати додаткові вентилятори для посилення потоків повітря. Обов'язково треба дотримуватися правила: на передній і лівій бічній стінці повітря нагнітається всередину корпусу, на задній стінці гаряче повітря викидається назовні. Також треба проконтролювати, щоб потік гарячого повітря від задньої стінки комп'ютера не потрапляв напростець у повітрозабір на лівій стінці комп'ютера (таке трапляється при певних положеннях системного блоку відносно стін кімнати і меблів). Які вентилятори встановлювати, залежить в першу чергу від наявності відповідних кріплень в стінках корпусу. Шум вентилятора головним чином визначається швидкістю його обертання, тому рекомендується використовувати повільні (тихі) моделі вентиляторів. При рівних настановних розмірах і швидкості обертання, вентилятори на задній стінці корпусу суб'єктивно шумлять дещо менше за передні: по-перше, вони знаходяться далі від користувача, по-друге, ззаду корпусу розташовані майже прозорі грати, тоді як спереду - різні декоративні елементи. Часто шум створюється внаслідок обгинання елементів передньої панелі повітряним потоком: якщо об'єм повітряного потоку, що переноситься, перевищує деяку межу, на передній панелі корпусу комп'ютера утворюються вихрові турбулентні потоки, які створюють характерний шум (він нагадує шипіння пилососа, але набагато тихіше). Це ж торкається і грат для повітря, які в дешевих корпусах часто виглядають як набір отворів в металевій пластині: ефективна площа такого повітрозабору є меншою, ніж площа вентилятора. Заміна подібних «грат» на дротяну (англ. grill, іноді використовується калька з англійського: гриль) дозволить істотно полегшити роботу вентилятору і зменшити шум повітряного потоку (подібні грати встановлюються на багато процесорних кулерів і вентилятори блоків живлення). Також вентиляційний отвір можна доповнити імпровізованим пиловим фільтром з медичного бинту, москітної сітки або рідкої тканини: це зменшить ефективну площу повітрозабору, але дозволить захистити нутрощі комп'ютера від попадання пилу.

Засмічення систем охолодження пилом знижує їх ефективність: шар пилу виконує роль термоізолятора.

Виробники, так звані brandname комп'ютерних систем (наприклад, Apple, Sun), використовують перегородки для розмежування повітряних потоків всередині корпусу комп'ютера. У деяких моделях корпус заповнюється пінопластом, в якому виконані повітроводи: у такому разі повітря від нагнітаючих вентиляторів підводиться точно до гарячих ділянок комп'ютерної системи, а потім нагріте повітря найкоротшим шляхом виводиться через вихлопні вентилятори. Стандарт ATX не вимагає подібного, через очевидну складність і неуніверсальність подібного підходу. Проте, охочі можуть спробувати зімітувати подібний підхід, розділивши і направивши потоки повітря в корпусі свого комп'ютера різними пристосуваннями - при грамотному виконанні ефективність охолодження від цього лише виграє.



2.2 Контроль і керування вентиляторами

Більшість сучасних материнських плат дозволяють контролювати швидкість обертання вентиляторів, підключених до деяких три - або чотири контактних роз'ємів. Більше того, деякі з роз'ємів підтримують програмне керування швидкістю обертання підключеного вентилятора. Не усі розміщені на платі роз'єми надають такі можливості: наприклад, на популярній платі Asus A8N - E є п'ять роз'ємів для живлення вентиляторів, контроль за швидкістю обертання підтримують тільки три з них (CPU, CHIP, CHA1), а керування швидкістю вентилятора - тільки один (CPU); материнська плата Asus P5B має чотири роз'єми, усі чотири підтримують контроль за швидкістю обертання, керування швидкістю обертання має два канали: CPU, CASE1/2 (швидкість двох корпусних вентиляторів змінюється синхронно). Кількість роз'ємів з можливостями контролю або керування швидкістю обертання залежить не від використовуваного чипсету або південного моста, а від конкретної моделі материнської плати: моделі різних виробників можуть розрізнятися в цьому відношенні. Часто розробники плат навмисно позбавляють дешевші моделі можливостей керування швидкістю вентиляторів. Наприклад, материнська плата для процесорів InetlPentiun 4 Asus P4P800 SE здатна регулювати оберти кулера процесора, а її здешевлений варіант Asus P4P800 - X - ні. У такому разі можна використовувати процесорні кулери із вбудованим регулюванням швидкості обертання вентилятора, а також спеціальні пристрої, які здатні керувати швидкістю декількох вентиляторів (і, зазвичай, передбачають підключення цілого ряду температурних датчиків) - їх з'являється все більше на сучасному ринку.