Системи охолодження

Деякі процесорні кулери мають вбудовану схему для регулювання швидкості обертання вентилятора залежно від температури радіатора (як правило: терморезистор, що знижує напругу живлення електромотора). Наявність такої схеми дозволяє використовувати кулер навіть в тих системах, в яких відсутні інші можливості регулювання обертів вентилятора процесорного кулера. З іншого боку, подібна система чудово працює в парі з контролером вентиляторів: наявність додаткової схеми керування дозволяє не пропустити момент нагріву процесора навіть при зависанні програми моніторингу; також максимальна швидкість вентилятора (самий шумний режим) не використовується, якщо нагрів не критичний і можна обійтися скромнішими заходами.

Контролювати значення швидкості обертання вентиляторів можна за допомогою BIOS Setup. Як правило, якщо материнська плата підтримує зміну швидкості обертання вентиляторів, тут же в BIOS Setup можна настроїти параметри алгоритму регулювання швидкості. Набір параметрів різний для різних материнських плат; зазвичай алгоритм використовує покази термодатчиків, вбудованих в процесор і материнську плату. Існує ряд програм для різних ОС, які дозволяють контролювати і регулювати швидкість вентиляторів, а також стежити за температурою різних компонентів усередині комп'ютера. Виробники деяких материнських плат комплектують свої вироби фірмовими програмами для Windows: Asus PC Probe, MSI Core Center, Abitµ Guru, Gigabyte Easy Tune, Foxconn Super Step і т.д. Поширено декілька універсальних програм, серед них Hmonitor (shareware, $20-30), MotherBoardMonitor (поширюється безкоштовно, не оновлюється з 2004 року). Найпопулярніша програма цього класу - SpeedFan (Рис. 2.4).

Ці програми дозволяють стежити за цілим рядом температурних датчиків, які встановлюються в сучасні процесори, материнські плати, відеокарти і жорсткі диски. Також програма відстежує швидкість обертання вентиляторів, які підключені до роз'ємів материнської плати з відповідною підтримкою. Нарешті, програма здатна автоматично регулювати швидкість вентиляторів залежно від температури спостережуваних об'єктів (якщо виробник системної плати реалізував апаратну підтримку цієї можливості).



Рис.2.4

На приведеному вище малюнку програма налаштована на керування тільки вентилятором процесора: при невисокій температурі ЦП (36°C) він обертається з швидкістю близько 1000 об/хв, це 35% від максимальної швидкості (2800 об/хв). Налаштування таких програм зводиться до трьох кроків:

визначенню, до яких з каналів контролера материнської плати підключені вентилятори, і які з них можуть керуватися програмно;

вказівці, які з температур повинні впливати на швидкість різних вентиляторів;

завданню температурних порогів для кожного датчика температури і діапазону робочих швидкостей для вентиляторів.

Можливості по моніторингу також мають багато програм для тестування і тонкого налаштування комп'ютерів: SiSoftSandra, S&M, nVidiaClockGen і т.д.

Для регулювання швидкості обертання вентиляторів переважну більшість контролерів (як інтегровані на материнські плати, так і у вигляді окремих пристроїв) використовують так звану широко-імпульсну модуляцію (ШИМ) напруги живлення: при цьому вентилятор живиться імпульсами з штатною напругою (12 В). Грубо кажучи, струм подається не 100% часу, а 70%, 50%, 30%: чим рідше слідують імпульси, тим менше швидкість обертання вентилятора (Рис. 2.5)

Рис. 2.5

Проте, електромотори, які використовуються в деяких моделях вентиляторів, будучи такими, що живлять за такою схемою, видають гучний тріск. Єдиний вихід у такому разі: використовувати зовнішніх регулювальників обертів вентиляторів, які використовують так звану аналогову схему керування, тобто подають на електромотор постійний струм різної напруги (12 В для 100% швидкості обертання, 6 В для 50%, тощо)

Багато сучасних відеокарт також дозволяють регулювати оберти вентилятора системи охолодження залежно від нагріву графічного процесора. За допомогою спеціальних програм можна навіть змінювати налаштування механізму охолодження, знижуючи рівень шуму від відеокарти у відсутність навантаження. Так виглядають в програмі ATI TrayTools оптимальні налаштування для відеокарти HIS X800GTO IceQ II:

Рис. 2.6

Використання декількох вентиляторів в корпусі

Розглянутий нами варіант знаходження робочої точки відносився до випадку, коли в системному блоці є всього один вентилятор, що формує повітряний потік. У реальних корпусах для формування повітряного потоку може використовуватися декілька вентиляторів. Наприклад, вентилятор може встановлюватися на вдув на передній панелі корпуси і на видув на задній панелі. Крім того, багато корпусів допускають паралельне встановлення двох вентиляторів на передній і задній панелях корпусу, а також встановлення вентиляторів на бічній і верхній панелях.

При усій різноманітності варіантів встановлення вентиляторів всередині системного блоку усі випадки можна звести до розгляду двох базових варіантів розташування вентиляторів: паралельному і послідовному.

Під паралельним ми розумітимемо таке розташування вентиляторів, коли вони знаходяться поруч один з одним і працюють на вдув або, навпаки, на видув. Якщо припустити, що використовуються однакові вентилятори, то формований ними максимальний повітряний потік (випадок відкритого простору) буде в два рази вищим, ніж повітряний потік одного вентилятора. В той самий час два паралельно встановлених однакових вентилятора створять максимальний статичний тиск такий самий, як і один вентилятор. Щоб це зрозуміти, уявимо собі вентилятор, що нагнітає повітря в закриту камеру. При деякому (максимальному для цього вентилятора) тиску в камері повітряний потік, що формується вентилятором, стане таким, що дорівнює нулю, тобто вентилятор буде просто підтримувати тиск в камері, але більше не зможе нагнітати в камеру повітря. Якщо при цьому підключити паралельно другий такий самий вентилятор, то він, зазнаючи на собі такий самий тиску, також не зможе нагнітати повітря в камеру і лише підтримуватиме в ній тиск. Тому два паралельно сполучених однакових вентилятора створюють в два рази більший повітряний потік у відкритому просторі, але один і той самий статичний тиск. Якщо відома характеристична крива одного вентилятора, то приблизно можна побудувати таку криву для двох паралельних вентиляторів (Рис. 2.7).

Рис. 2.7. Побудова характеристичної кривої двох паралельно розташованих вентиляторів

Як видно на Рис. 2.7, використання паралельного розташування вентиляторів для збільшення повітряного потоку має сенс тільки у разі корпусу з низьким імпедансом. Якщо ж використовується корпус з високим імпедансом, то паралельне розташування вентиляторів неефективне і для досягнення більшого повітряного потоку бажано застосувати продуктивніший вентилятор або ж послідовне розташування вентиляторів.

Під послідовним ми розумітимемо таке розташування вентиляторів, коли вони знаходяться один за одним і одночасно працюють на вдув або на видув.

Якщо припустити, що використовуються однакові вентилятори, то формований ними максимальний повітряний потік (на відкритому просторі) буде такий самий, як і повітряний потік одного вентилятора. Одночасно два послідовно встановлених однакових вентилятора створять максимальний статичний тиск в два рази більший, ніж один вентилятор. Дійсно, уявимо собі вентилятор у відкритому просторі, що формує повітряний потік Q. Якщо послідовно з ним розташувати другий такий самий вентилятор, то об'єм повітря, що прокачується в одиницю часу першим вентилятором, поступає на вхід другого вентилятора, і, отже, два послідовні вентилятори прокачуватимуть в одиницю часу такий самий об'єм повітря, як і один вентилятор. Якщо ж послідовно розташовані вентилятори нагнітають повітря в закриту камеру, то максимальний тиск в камері, при якому формований ними повітряний потік стане таким, що дорівнює нулю, буде в два рази вищим, ніж у разі одного вентилятора. Дійсно, у разі одного вентилятора створюваний статичний тиск визначається різницею тиску в камері і зовнішнього (атмосферного) тиску. Якщо ж розташовуються послідовно два вентилятори, то для другого з них зовнішнім буде вже не атмосферний тиск, а тиск на виході першого вентилятора.

Якщо відома характеристична крива одного вентилятора, то приблизно можна побудувати таку криву для двох послідовних вентиляторів.

Як видно на Рис. 2.8, використання послідовного розташування вентиляторів для збільшення повітряного потоку має сенс тільки у разі корпусу з високим імпедансом. Якщо ж використовується корпус з низьким імпедансом, то послідовне розташування вентиляторів неефективне і, як було показано, для досягнення більшого повітряного потоку бажано використовувати паралельне розташування вентиляторів.

Рис. 2.8. Побудова характеристичної кривої двох послідовно розташованих вентиляторів



Послідовним можна рахувати таке розташування вентиляторів, коли один вентилятор встановлений на передній панелі корпусу і працює на вдув, а другий - на задній панелі корпусу і працює на видув. Проте ефективність такого розташування вентиляторів для збільшення повітряного потоку може бути не занадто високою, особливо якщо використовуються корпуси з низьким імпедансом. Тому у багатьох випадках цілком достатньо тільки вентилятора на задній панелі корпусу.

Технології керування швидкістю обертання вентиляторів

Сучасні продуктивні процесори потребують ефективної системи тепловідведення. Особливо це стосується процесорів Intel, які розсіюють більше 100 Вт теплової потужності. Проте потужні кулери, які використовуються для охолодження процесорів, створюють і високий рівень шуму. Відповідно, окрім проблеми охолодження процесорів, так же гостро стоїть проблема зниження рівня шуму. Ідеї, закладені в технології енергозбереження і зниження тепловиділення, можна використовувати і для зниження рівня шуму систем охолодження. Оскільки тепловиділення (а отже, і температура) процесора залежить від його завантаження, а при використанні технологій енергозбереження - і від його поточної тактової частоти і напруги живлення, в періоди слабкої активності процесора він остигає. Відповідно, немає необхідності постійно охолоджувати процесор з однаковою інтенсивністю. Тобто інтенсивність повітряного охолодження, яка визначається швидкістю обертання вентилятора кулера процесора, повинна залежати від поточної температури процесора.

Існують два основні способи динамічного керування швидкістю обертання вентиляторів, що реалізовуються на сучасних материнських платах:

ь керування по постійному струму (DC);

ь керування з використанням широко-імпульсної модуляції напруги (PWM).

А. Керування по постійному струму. У технології керування по постійному струму міняється рівень постійної напруги, що подається на електромотор вентилятора. Діапазон зміни напруги може складати від 6 до 12 В і залежить від конкретної материнської плати.

Ця схема керування швидкістю обертання вентилятора є досить простою: контролер на материнській платі, аналізуючи поточне значення температури процесора (через вбудований в процесор термодатчик), виставляє потрібне значення напруги живлення вентилятора. До певного значення температури процесора напруга живлення є мінімальною, а отже, і вентилятор обертається на мінімальних обертах і створює мінімальний рівень шуму. Як тільки температура процесора досягає деякого граничного значення, напруга живлення вентилятора починає динамічно змінюватися аж до максимального значення залежно від температури. Відповідно змінюється і швидкість обертання вентилятора, і рівень створюваного шуму (Рис. 2.9).

Розглянута технологія динамічного керування швидкістю обертання вентилятора реалізована на всіх сучасних материнських платах (як для процесорів Intel, так і для AMD). Для її реалізації необхідно встановити відповідну схему керування в BIOS материнської плати і використовувати триконтактний вентилятор. Відмітимо, що більшість процесорних кулерів є саме триконтактними. Два контакти - це напруга живлення вентилятора, а третій контакт - це сигнал тахометра, що формується самим вентилятором і необхідний для визначення поточної швидкості обертання вентилятора. Сигнал тахометра є прямокутними імпульсами напруги, причому за один оберт вентилятора формуються два імпульси напруги. Знаючи частоту дотримання імпульсів тахометра, можна визначити швидкість обертання вентилятора. Наприклад, якщо частота імпульсів тахометра складає 100 Гц (100 імпульсів на секунду), то швидкість обертання вентилятора дорівнює 50 об/с, або 3000 об/хв.



Рис. 2.9. Реалізація динамічного керування швидкістю обертання вентилятора кулера процесора при зміні напруги живлення

Б. Керування з використанням широко-імпульсної модуляції напруги. Альтернативною технологією динамічного керування швидкістю обертання вентилятора кулера процесора є широко-імпульсна модуляція (Pulse Wide Modulation, PWM) напруги живлення вентилятора.

Ідея є досить простою: замість того, щоб змінювати амплітуду напруги живлення вентилятора, напругу подають на вентилятор імпульсами певної тривалості. Амплітуда імпульсів напруги і частота їх дотримання є незмінними, змінюється тільки їх тривалість. Фактично вентилятор періодично вмикають і вимикають. Підібравши частоту дотримання імпульсів і їх тривалість, можна керувати швидкістю обертання вентилятора. Дійсно, оскільки вентилятор має певну інертність, він не може миттєво розкрутитися і зупинитися (Рис. 2.10).

Рис. 2.10. Реакція вентилятора на імпульс напруги

Якщо тривалість імпульсу напруги менше характерного часу розкручування вентилятора , а проміжок часу, протягом якого на вентилятор не подається напруга , менше характерного часу зупинки вентилятора , то при подачі послідовності таких імпульсів на вентилятор він не обертатиметься з деякою середньою швидкістю, значення якої визначається співвідношенням часів і (Рис. 2.11).

Рис. 2.11. Керування швидкістю обертання вентилятора при широко-імпульсній модуляції напруги

Відношення часу до періоду дотримання імпульсів , вимірюване у відсотках, тобто

(2.1)

називається шпаруватістю імпульсів. Якщо, приміром, шпаруватість складає 30%, то час, протягом якого на вентилятор подається напруга, складає 30% від періоду імпульсу.

Реалізація широко-імпульсної модуляції напруги вентилятора здійснюється за допомогою PWM - контролера на материнській платі.

Цей тип керування підтримується тільки материнськими платами для процесорів Intel.

PWM - контролер залежно від поточної температури процесора формує послідовність імпульсів напруги з певною шпаруватістю. Проте це ще не імпульси напруги, яка подається на електродвигун вентилятора. Послідовність імпульсів, формована PWM - контролером, використовується для керування електронним ключем (транзистором), що відповідає за подачу напруги (12 В) на електродвигун. Спрощена схема керування швидкістю обертання кулера показана на Рис. 2.12.

Рис. 2.12. Схема керування швидкістю обертання вентилятора при використанні PWM - сигналу

Кулери, що підтримують РWМ-керування, мають бути чотириконтактними. При цьому два контакти потрібно для подачі напруги 12 В, третій контакт - це сигнал тахометра, що формується самим вентилятором і необхідний для визначення поточної швидкості обертання, а четвертий контакт використовується для зв'язку з PWM - кoнтpoлepoм.

При широко-імпульсній модуляції напруги для зміни швидкості обертання вентилятора змінюється шпаруватість імпульсів, але не частота їх дотримання. Типова мінімально можлива шпаруватість імпульсів складає 30%, а максимально можлива - 100%, що відповідає постійній напрузі на вентиляторі. Частота дотримання РWМ - імпульсів дорівнює від 21 до 25 кГц (типове значення 23 кГц), тобто протягом однієї секунди вентилятор включається і відключається приблизно 23 000 разів!

На Рис. 2.13 показаний приклад осцилограми РWМ - імпульсів з частотою чередування 25 кГц і шпаруватістю 78%.

Рис. 2.13. Осцилограма РWМ - послідовності з шпаруватістю 78% при частоті дотримання 25 кГц

Шпаруватість РWМ - імпульсів визначається поточною температурою процесора. Якщо вона нижча за деяке граничне значення, шпаруватість імпульсів є мінімальною. При цьому вентилятор обертатиметься на мінімальній швидкості і видаватиме мінімальний рівень шуму. При перевищенні температури процесора граничного значення шпаруватість імпульсів починає лінійно змінюватися з температурою, збільшуючись аж до 100%. Відповідно і швидкість обертання вентилятора, як і рівень створюваного ним шуму, змінюватиметься залежно від температури процесора (Рис. 2.14).

Рис. 2.14. Залежність шпаруватості PWM-імпульсів від температури процесора

Для реалізації PWM - керування швидкістю обертання кулера необхідно активувати цей режим керування в BIOS материнської плати.

2.3 Конфігурація повітряних потоків всередині корпусу форм - фактора ATX

процесор відеокарта вентилятор охолодження

А. Геометрична модель. У геометричну модель були включені стінки корпусу і основні розташовані усередині великогабаритні деталі. Усі розміри були перенесені в модель шляхом прямих вимірів за допомогою рулетки із стандартного системного блоку, відповідного типорозміру ATX: Був розглянутий Inwin J535 з корпусними вентиляторами в передбачених виробником місцях, стандартний блок живлення з одним вентилятором, Radeon 9000 з пасивним охолодженням, боксів кулер від Intel, одна планка пам'яті. Оскільки в прототипі геометричної моделі для підключення накопичувача на жорстких магнітних дисках використовувався інтерфейс Serial ATA (що характеризується малими розмірами сполучного кабелю) вкупі з грамотним розташуванням IDE шлейфів для підключення приводів читання / запису компакт-диск дисків, ці і інші проводи не враховувалися при побудові геометричної моделі.

У розгляд були включені наступні елементи, що обмежують поширення повітряного потоку:

· стінки корпусу (Walls)

· накопичувач на жорстких магнітних дисках (HDD)

· два пристрої читання / запису компакт-диск дисків (CDROM)

· дисковод для гнучких дискет (FloppyDrive)

· відеокарта (Video)

· мікросхема пам'яті (Memory)

· стінки блоку живлення (Power)

У розгляд були включені наступні елементи для завдання температурних навантажень:

· центральний процесор з радіатором (СPU)

· графічний процесор з радіатором (GPU)

· накопичувач на жорстких магнітних дисках (HDD)

· мікросхеми пам'яті (Memory)

У розгляд були включені наступні елементи, що визначають швидкість повітряного потоку:

· вентилятор процесора (CPUFan)

· вентилятор блоку живлення (PowerFan)

· вентилятор на передній стінці корпусу (SysFanFront)

· вентилятор на задній стінці корпусу (SysFanBack)

На малюнках приведені проекції різних частин тривимірної моделі на одну площину проекції, отримані засобами ANSYS,

Рис. 2.15 Внутрішні деталі моделі



Рис. 2.16. Зовнішні деталі моделі

Рис. 2.17. Внутрішні деталі моделі, вигляд збоку

Таким чином, геометрія моделі однакова для усіх вирішуваних завдань.

Нехай швидкості повітряних потоків на вентиляторах однакові за величиною в усіх випадках, а напрям потоку повітря, що створюється процесорним вентилятором, постійно і по напряму. Розглянуті варіанти установки вентиляторів з умовними позначеннями приведені нижче.

1. вдув / нуль - передній вентилятор працює на вдув, задній відсутній, вентилятор блоку живлення працює на видув

2. вдув / видув - передній вентилятор працює на вдув, задній і вентилятор блоку живлення працює на видув

3. вдув / вдув - передній і задній вентилятори працюють на вдув, вентилятор блоку живлення працює на видув

4. нуль / вдув - передній вентилятор відсутній, задній вентилятор працює на вдув, вентилятор блоку живлення на видув

5. зворотний струм - передній вентилятор працює на видув, задній і вентилятор блоку живлення працюють на вдув

б. Фізична модельЧисельне рішення гідродинамічної і температурної завдань припускає попереднє завдання характерних властивостей потоку рідини або газу, як, наприклад, ламінарний або турбулентний характер течії і наявність або відсутність стисливості потоку. Також необхідно знати граничні умови: швидкості/тиску на вхідних і вихідних отворах моделі. Для отримання сталої картини (оскільки коливання швидкостей і температур незначні) на деталях моделі досить задати постійні температури.

Початкову швидкість потоку повітря, що створюється вентиляторами, можна визначити, виходячи з їх паспортних даних. Для усіх вентиляторів відомими є об'єм повітря, що пропускається, за одиницю часів і і площа перерізу. Приклад для розрахунку швидкості повітря, що проходить через вентилятор радіусу r = 0.035 м і проникного v = 20 кубічних футів повітря в хвилину:

(2.2)

При взаємодії потоку повітря з перешкодами довільної конфігурації, якими можна рахувати встановлені усередині системного блоку деталі, логічно чекати виникнення турбулентних течій. Це можна підтвердити, оцінивши порядок коефіцієнта Рейнольдса для цього потоку повітря і перешкоди розміром близько 0.1 м. Для потоку повітря з характерними швидкістю близько 1 м/с, щільністю 1 кг/м³ і кінематичною в'язкістю 10-5 м³/с коефіцієнт Рейнольдса складе

(2.3)

Відомо, що при порядку коефіцієнта Рейнольдса, більшому 1, сили в'язкості вже не здатні гасити довільні складові швидкості потоку, що виникають при обтіканні, з чого виходить турбулентний характер потоку.

Характерні складнощі реалізації

Оскільки завдання тривимірне і має складну геометрію, рішення сходиться завсіма параметрами до декілька сотень ітерацій. При розбитті моделі навіть на десятки кінцевих елементів по кожному виміру, виконання цієї необхідної кількості ітерацій вимагає від півгодини до години часу на Celeron 2.0@2.6ГГц (ANSYS - одне з небагатьох застосувань, яке реально підтримує багатопроцесорність). При створенні дрібнішого розбиття час рішення різко збільшується. Наприклад, при реформуванні сітки всього в 3 рази, час підрахунку одного завдання збільшиться в 27 разів, і складе приблизно добу на одне завдання. Внаслідок відсутності на момент реалізації потужніших обчислювальних ресурсів кінцевоелементна сітка моделі недостатньо детальна, хоча і дозволяє описати усі частини моделі і вирішити поставлене завдання.

Для візуалізації результатів використовувалисядва різні способи:

1. переріз моделі з контурним колірним графіком температури або швидкості повітря

2. картина розподілу ліній струму повітря, кольором показана температура (картина переміщення заздалегідь вибраних елементарних об'ємів повітря)

Порівняльний аналіз систем охолодження, що працюють на вдув / видув і вдув / вдув



Рис. 2.18. Вдув/видув, лінії струму, вигляд збоку

Рис.2.19. Вдув/вдув, лінії струму, вигляд збоку

З графіків видно, що в першому випадку потік має менше завихрень, стійкіший за конфігурацією.

Рис. 2.20. Вдув/видув, лінії струму



Рис.2.21. Вдув/вдув, лінії струму

Важливу інформацію несуть температурні розподіли:

Рис.2.22. Вдув/видув, температура в поперечному перерізі через ЦП

Рис.2.23. Вдув/вдув, температура в поперечному перерізі через ЦП



Рис.2.24. Вдув/видув, температура в подовжньому перерізі через ЦП

Рис.2.25. Вдув/вдув, температура в подовжньому перерізі через ЦП

Кожен з варіантів має свої переваги і недоліки. У першому випадку гаряче повітря швидше відводиться від процесора, але в другому випадку, при роботі вентилятора на задній стінці на вдув, процесор охолоджується холоднішим повітрям.

Коротка характеристика результатів для випадку вдув / нуль

Рис. 2.26



Одна з найбільш вдалих конфігурацій вентиляторів. За своїми характеристиками розподілів і температур практично не відрізняється від конфігурації вдув / видув, використовуючи на один вентилятор менше (ефективно застосовуватися може тільки за відсутності інших витяжних отворів).

Коротка характеристика результатів для випадку нуль / вдув

Рис. 2.27

Рис. 2.28

Потік повітря, що поступає через вентилятор, розташований на задній стінці, практично не бере участь у відведенні тепла з центрального процесора і відеокарти (схема вгорі). Це негативно позначається на утворенні зони слабкої конвекції поблизу мікросхеми пам'яті і центрального процесора. При цьому встановлений на процесорі вентилятор захоплює і повторно пропускає через себе частину нагрітого повітря. Такевстановлення вентиляторів одне з самих неефективних, хоча з декілька симетричної геометрії можна було очікувати конфігурації потоків як у випадку вдув / нуль.

Коротка характеристика результатів для випадку зворотного потоку

Рис. 2.29

Рис.2.30

Рис. 2.31



Так само, як і у попередньому випадку, основний потік повітря практично не бере участь в теплообміні з найбільш нагрітими частинами моделі. Очевидним недоліком застосування такого компонування вентиляторів є ще і те, що в цьому випадку примусова конвекція відбувається проти напряму невеликою за величиною, але природній конвекції, що має місце. Така система розташування не може вважатися найефективнішою.

2.4 Пропозиції що до вдосконалення систем охолодження

Перше і очевидне рішення - дати можливість процесорному кулеру забирати холодне повітря ззовні системного блоку (Рис. 2.32).

Рис.2.32. Система охолодження з подаючим патрубком

В принципі, відведенням гарячого повітря можна нехтувати, якщо встановлений додатковий вентилятор на видув разом з вентилятором в блоці живлення.

Невеликий патрубок квадратного перерізу герметично закріплюється на процесорному кулері. У бічній панелі системного блоку вирізається отвір відповідних габаритів. Патрубок монтується горизонтально, і на іншому його торці забезпечується повітряна герметизація при встановленні панелі корпусу в нормальне положення. Це може бути смужка поролону, приклеєна по периметру торця патрубка, або щось інше. З малюнка ясно, що повітря в кулер поступає тільки з позакорпусного середовища, де температура, як правило, на 10-20°C є нижчою, ніж всередині системного блоку. Таким чином здійснюється ефективне підведення холодного теплоносія до процесорного кулеру.

Претензією на абсолютне рішення для повітряного охолодження процесора може бути наступна конструкція (Рис. 2.33).

Рис. 2.33. Система охолодження з підсмоктуванням і вихлопом повітря

У корпусі прорізається отвір прямокутного перерізу, в який вставляється патрубок, один кінець якого впирається (чи закріплюється з деяким проміжком) в системну плату, а на іншому кінці закріплюється великий тихий вентилятор на видув (передбачається типорозмір 120х120 мм) з невеликим нахилом вгору. Коаксіально (тобто всередині патрубка) монтується труба з вентилятором на вдув, що герметично насувається на кулер. Вона загинається на виході з корпусу і виходить вниз в спеціалізований отвір основного патрубка.

Таким чином, холодне повітря підсмоктується знизу за рахунок процесорного кулера і допоміжного вентилятора. Засмоктуванню сприяє і видувний великий вентилятор, що створює повітряне розрідження в основній трубі. Це ж розрідження примушує відпрацьоване повітря активно виходити назовні. Оскільки видувний вентилятор досить потужний, можна залишити проміжки між материнською платою і основною трубою, і тоді він підсмоктуватиме повітря ще і з материнської плати, сприяючи охолодженню перетворювача напруги живлення процесора і інших теплонавантажених елементів.

В цілому така конструкція дотримується всіх правил ефективного охолодження, і в промисловому виконанні виглядатиме дуже привабливо.

Дещо менш ефективною (через можливі замикання повітряних потоків), але більше практичною конструкцією, без виступаючих з корпусу елементів, може стати наступна схема (Рис. 2.34).

Рис. 2.34. Система охолодження з підсмоктуванням і вихлопом повітря (робочі вентилятори монтуються урівень з панеллю корпусу)

В цій системі для підведення холодного повітря використовується окремий отвір в бічній кришці корпусу, розташований нижче вихлопного розтруба. Тобто, і вдувний, і видувний вентилятори розташовані врівень з корпусом. Природно, отвори для вдуву і видуву повинні розташовуватися якнайдалі один від другого, щоб виключити замикання потоків повітря, що входять і виходять. При цьому не слід занадто опускати отвір для вдуву, оскільки разом з холоднішим повітрям в кулер засмоктуватиметься і більше пилу, сконцентрованого на поверхні, де стоїть системний блок.

Якщо говорити про ефективність подібних конструкцій, то слід згадати, що основна їх мета полягає в нормалізації вводу і відведення теплоносія (повітря) від тепловідведення. В принципі, цього ж можна добитися витяганням материнської плати з процесором з корпусу і розташуванням її на горизонтальній поверхні у вентильованому просторі (стіл в кімнаті з відкритою кватиркою цілком підійде). Адже, як відомо, подібні заходи можуть привести до пониження температури процесора на 10-15% залежно від поточних умов. Але тут треба згадати і про інше - встановлення материнської плати з «гарячим» процесором в погано вентильований корпус може привести до підвищення температури процесора на ці 15%. Запропоновані конструкції систем повітряного охолодження процесора якраз і можуть бути найбільш ефективними саме в таких випадках, причому, швидше за все, їх ефективність може бути значно кращою за той результат, що можна отримати шляхом встановлення декількох додаткових вентиляторів всередині корпусу. Таким чином, якщо потрібно орієнтовно оцінити ефективність застосування однієї із запропонованих схем охолодження в якомусь конкретному випадку, витягають материнську плату з корпусу і тестують систему за інших рівних умов.

Розглянувши різні методи охолодження сучасних комп`ютерів, можна із впевненістю сказати, що на сьогодні не існує ідеальних методів, які дозволяють у повній мірі забезпечити охолодження всіх елементів, які знаходяться в корпусі комп`ютера.

Використання сучасних комп`ютерних програм дозволяє створити віртуальні температурні процеси, які відбуваються в корпусі комп`ютера та проаналізувати найкращі моделі охолодження.

Завдяки використанню функцій обробки і представлення результатів можна зробити висновок про відносну ефективність з охолодження різних варіантів встановлення вентиляторів в корпусі комп'ютера.

Найефективнішою з розглянутих конфігурацій є наступна: вентилятор на передній стінці корпусу працює на вдув, вентилятор на задній стінці працює на видув.



3. Економічна частина

В розрахунковій частині проводиться розрахунок вартості проведення робіт з ремонту та модернізації охолоджувальної системи комп`ютера

3.1 Розрахунок фонду оплати праці

Ефективність функціонування та соціальний розвиток того чи іншого суб'єкта господарювання (трудового колективу) забезпечується передусім формуванням належних індивідуальних і колективних матеріальних стимулів, провідною формою реалізації яких є оплата праці різних категорій персоналу.

Оплата праці - це будь-який заробіток, обчислений у грошовому виразі, що виплачується працівникові за виконану роботу.

Оплата праці складається з основної заробітної плати та додаткової оплати праці. Розміри оплати праці найманого працівника залежать від результатів його праці з урахуванням наслідків господарської діяльності підприємства.

Основна заробітна плата працівника залежить від результатів його праці та визначається тарифними ставками, відрядними розцінками, посадовими окладами, а також надбавками й доплатами в розмірах, не вищих за встановлені чинним законодавством.

До додаткової заробітної плати відносяться витрати на виплату виробничому персоналу додаткової заробітної плати, нарахованої за працю понад установлені норми, за трудові успіхи та винахідливість та особливі умови праці. В додаткову заробітну плату включаються доплати, надбавки, гарантійні та компенсаційні виплати, передбачені законодавством, премії, пов'язані з виконанням виробничих завдань і функцій.

Для проведення робіт з ремонту та модернізації охолоджувальної системи комп`ютера залучається технік з обслуговування комп`ютерної техніки. Роботи проводять протягом 2 діб, при чому технік з комп`ютером працює протягом 2-х годин.

Таблиця 3.1. Розрахунок фонду оплати праці робітників

Професія	Чисельність робітників	Розряд	Тарифна ставка (грн.)	Фонд робочого часу, год	Заробітна плата, грн.
					Одного робітника	Всіх робітників
Технік з обслуговування комп'ютерної техніки	1	4	7,4	2	14,8	14,8
Всього	1					14,8

До елемента «Витрати на оплату праці» належать витрати на виплату основної та додаткової заробітної плати, обчислених згідно прийнятим підприємством системами та формами оплати праці.

Таким чином, витрати на оплату праці поділяються на основну і додаткову заробітну плату.

Основна заробітна плата (З_осн.) при встановленні модему становить

З_осн. = З_табл.1 = 14,8 (грн.)

Додаткова заробітна плата (З_дод) становить

З_дод = (20%) З_осн. = 14,8 0,2 = 2,96 (грн.)

Витрати на оплату праці

З_осн. + З_дод = 14,8 + 2,96 = 17,76 (грн.)



3.2 Відрахування на соціальні заходи

Суми відрахувань нараховуються у процентному відношенні до загальної суми основної та додаткової заробітної плати.

Приймаємо, що витрати на соціальні заходи складають 35% від загальної суми основної та заробітної плати.

Cума відрахувань на соціальні заходистановить

З_осн35% = 17,76 0,35 = 6,22 грн.

3.3 Розрахунок матеріальних витрат

Під час ремонту та модернізації охолоджувальної системи комп`ютера виконуються наступні роботи:

1. Вмикають комп`ютер та за допомогою тестової програми перевіряють температуру нагрівання процесора, відеоадаптера, чипсета і жорсткого диску.

2. Визначають локальний перегрів.

3. Вимикають комп`ютер, знімають бокову кришку, знову вмикають комп`ютер та визначають який з вентиляторів охолодження несправний.

4. Вимикають комп`ютер та демонтують несправний вентилятор.

5. Встановлюють новий вентилятор, закривають бокову кришку та знову вмикають комп`ютер.

6. Запускають тестову програму навантажуючи процесор комп`ютера та відеоадаптер на 100% на добу.

7. Після закінчення роботи тестової програми знімають покази температури, які фіксувалися тестовою програмою упродовж її роботи.

8. Визначають, що охолодження елементу, на якому був замінений вентилятор покращилося, але температура жорсткого диску перевищує допустиму.

9. Вимикають комп`ютер, знімають кришку і встановлюють додаткову вентиляторну систему для охолодження жорсткого диску.

10. Закривають комп`ютер та знову запускають тестову програму на добу після чого визначають, що температура всіх елементів комп`ютера змінюється в межах норми.

Вартість матеріалів, покупних виробів тощо, необхідних для експлуатаційних потреб враховуємо в таблиці 3.2.

Табл. 3.2.

Найменування матеріалів, покупних виробів, напівфабрикатів	Одиниці виміру	Вартість за одиницю виміру, грн	Кількість одиниць	Сума, грн
Вентилятор охолодження	шт	87	1	87
Вентиляторна система охолодження жорсткого диску	шт	98	1	98
Всього				185

3.4 Енергетичні витрати

Енергетичні витрати включають у себе витрати електроенергії на діагностування і тестуваннякомп`ютера протягом виконання робіт.

Потужність комп'ютера з монітором складає 0,45кВт.

Робота комп`ютера складає 24 години.

Кількість електроенергії, спожита комп'ютером складає

240,45=10,8 кВт.

Вартість витраченої електроенергії складає

10,80,79 = 8,53 грн.

У тому числі ПДВ

0,790,2=0,16 грн.

10,80,16=1,73 грн

Відповідно, вартість витраченої енергії складає

8,53+1,73 = 10,26 грн.

Накладні витрати проектних організацій включають три групи видатків: витрати на управління, загальногосподарські витрати, невиробничі витрати. Вони розраховуються за встановленими процентами (40%) до ви трат на оплату праці і складають:

Н = 40%17,76 = 7,1 грн.

Інші витрати відображають видатки, які не враховані у попередніх статтях витрат вони розраховуються за встановленими процентами (10%) до витрат на оплату праці і складають:

Ів = 10%17,76 = 1,78 грн.

3.5 Розрахунок кошторису витрат на проведення робіт з діагностування, ремонту та модернізації охолоджувальної системи комп`ютера

№ з.п.	Витрати	Сума витрат, грн	Примітки
1.	Матеріальні витрати	185
2.	Енергетичні витрати	10,26
3.	Витрати на оплату праці	17,76
4.	Відрахування на соціальні заходи	6,22
5.	Накладні витрати	7,1
6.	Інші витрати	1,78
	Всього	228,12

Висновок: витрати на проведення робіт з діагностування, ремонту та модернізації охолоджувальної системи комп`ютера склали228,12 грн.



Література

1. Леонтьев Б.К. Энциклопедия Upgrade. - М.: «Новый издательский дом», 2004

2. Асмаков С.В., Пахомов С.О. Железо 2010. Компьютер Пресс рекомендует. - СПб.: Питер, 2010

3. Мюллер, Скот Модернизация и ремонт ПК. - М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007

4. Жадаев А.Г. Видеосамоучитель. Ремонт компьютера. - СПб.: Питер, 2008

5. Стивен Бигелоу Устройство и ремонт персонального компьютера. Аппаратная платформа и основные компоненты. - М.: ООО «Бином-Пресс», 2005

6. Платонов Ю.М., Уткин Ю.Г. Диагностика, ремонт и профилактика персональных компьютеров. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003

7. Економіка підприємства. Підручник / за заг. Ред. С.Ф. Покропивного, К.: КНЕУ, 2001 р.

8. ПУЭ. - М.: Энергоатомиздат, 2007

9. Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів. - К., 1998.

10. Рожков А.П. Пожежна безпека на виробництві. - К.:, 1997.

Размещено на Allbest.ru