Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство просвещения ПМР

ГОУ «Тираспольский Техникум Информатики и Права»

Дипломная работа

Тема: Применение жидкостных систем охлаждения для регулировки тепловых режимов ПК

Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей

Исполнитель: Бупашко Николай Витальевич

Руководитель: Иванова Юлия Владимировна

г. Тирасполь 2014



РЕФЕРАТ

В дипломной работе рассмотрел активную систему охлаждения персонального компьютера. Целью работы является создание и установка спроектированной дополнительной системой охлаждения персонального компьютера, которую могут использовать пользователи с небольшими финансовыми достатками.

Рассмотрены виды и принцип действия охлаждения на компонентах персонального компьютера, таких как: центральный процессор, видеокарта, и дополнительное охлаждение на корпус с целью уменьшения температуры в нем и тепловой нагрузки установленных в корпусе компонентов.

В части дипломной работы, связанной с охраной труда, рассмотрены основные меры безопасности при техническом обслуживание электронной техники: санитарно-гигиенические нормы, требования пожарной безопасности электробезопасность, защита от шума и вибраций, требования к организации рабочего места и техника и требования безопасности при наладке и ремонте.



• ОГЛАВЛЕНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ
• 1.1 Аналитический обзор по теме
• 1.1.1 Общие принципы работы Системы водяного охлаждения
• 1.1.2 Система охлаждения компьютера
• 1.1.3 Пассивное охлаждение
• 1.1.4 Активное охлаждение
• 1.1.5 Воздушные системы охлаждения
• 1.1.6 Параллельное расположение вентиляторов
• 1.1.7 Последовательное расположение вентиляторов
• 1.1.8 Системы фазового перехода (фреоновые установки)
• 1.1.9 Основы погруженного охлаждения
• 1.2 Практическая часть
• 1.2.1 Компоненты системы водяного охлаждения
• 1.2.2 Водоблок
• 1.2.3 Помпа
• 1.2.4 Радиатор
• 1.2.5 Резервуар и рабочая жидкость
• 1.2.6 Штуцеры и шланги
• ГЛАВА 2. ОХРАНА ТРУДА. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕМОНТЕ И НАЛАДКЕ ПК
• 2.1 Анализ условий труда
• 2.2 Требования к организации и оборудованию рабочего места техника
• 2.3 Требования безопасности при ремонте и наладке
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• 

ВВЕДЕНИЕ

Одним из ведущих направлений в работе персонального компьютера является его система охлаждения. Она отвечает за поддержку оптимальной температуры для работы всех компонентов. Иногда стандартного охлаждения не хватает, что бы охлаждать компоненты до нужной температуры, для этого ставиться дополнительное охлаждение или оно модернизируется.

При сборке мощных ПК используются множество кулеров для активного охлаждения или устанавливаются дополнительные медные радиаторы для пассивного охлаждения, в некоторых случаях этого мало, поэтому применяют жидкую систему охлаждения, использующую в качестве хлодагента воду, азот или сухой лёд.

Данная работа является актуальной, так как игровые или офисные настольные компьютеры требуют дополнительного охлаждения для повышения производительности и срока годности компонентов, особенно в жаркие сезоны года.

Целью данной дипломной работы является исследование схемотехнических решений системы охлаждения ПК, разработка структурной и принципиальной схем, изготовление макета.

Для решения поставленных целей нужно решить следующие задачи: рассмотреть литературных данных по теме диплома, провести исследования по данной тематике (разработать схемы, спроектировать устройство, проанализировать рабочие характеристики устройства), привести инженерные расчеты данного разрабатываемого устройства.

В разделе охраны труда проведен анализ условий труда, рассмотрены вопросы производственной санитария и гигиена труда, защиты от шума и вибраций, требования к помещению и к рабочему месту для эксплуатаций и ремонта компьютерной техники, требования безопасности при наладке и ремонте компьютерной техники, меры пожарной безопасности, а также исследованы действия электрического тока на организм человека и причины возникновения пожаров в электронной аппаратуре и коротких замыканий

Предметом исследования является разработка конструкции жидкостной системы охлаждения ПК. Объектом исследования является изучение обеспечения нормального теплового режима работы компьютера.

Использованы следующие методы сбора материала: 1)анализ литературы; 2)интерпретация данных; 3)отбор необходимого материала; 4) разработка схемы; 5) проектирование устройства.

Дипломная работа состоит из двух частей. В технической части рассматривается применение жидкостных систем охлаждения для регулировки тепловых режимов ПК. В части дипломной работы, связанной с охраной труда исследуется безопасность работы с электронной техникой.

охлаждение компьютер вентилятор техник



ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ПК

1.1 Аналитический обзор по теме

1.1.1 Общие принципы работы системы водяного охлаждения

Суть работы любой системы охлаждения заключается в отводе тепла от нагретого компонента (процессора, видеоядра, чипсета) и его рассеивании. Типичный воздушный кулер имеет монолитный радиатор, и его части выполняют обе данные функции. СВО, напротив, устроена так, что одна ее часть (водоблок) осуществляет теплосъем, а другая, которая может быть вынесена даже за пределы системного блока, рассеивает тепловую энергию. «Водянка» способна эффективно охлаждать разные узлы компьютера, в то время как добиться подобного от одного воздушного кулера практически невозможно.

Примерная схема соединения компонентов СВО между собой изображена на диаграмме. Водоблоки подключаются в контур как параллельно, так и последовательно. Первый вариант целесообразен только при наличии одинаковых теплосъемников и охлаждении компонентов с примерно равным TDP (например, две видеокарты, работающие в режиме SLI). Можно комбинировать параллельно-последовательное подключение, однако, на наш взгляд, наиболее правильным и удобным является соединение водоблоков один за другим.

Схема отвода тепла имеет следующий вид: жидкость из резервуара поступает в помпу, и перекачивается дальше - к тем узлам, которые охлаждают компоненты ПК, начиная с наименее агрессивного в плане тепловыделения. Причина именно такого подключения - незначительный прогрев воды при прохождении сквозь первый водоблок, и вполне эффективный теплоотвод от чипсета, GPU, а потом и от CPU. При «обратном» подключении жидкость ощутимо нагреется уже при прохождении сквозь процессорный теплосъемник, и качество охлаждения последующих компонентов резко снизится. Конечно, схема соединения водоблоков между собой определяется приоритетами отдельно взятого пользователя - кому-то важен каждый мегагерц разгона по шине, а кто-то, наоборот, хочет выжать максимум предельной частоты работы CPU/GPU. Прогретая жидкость поступает в радиатор, зачастую продуваемый вентилятором (теплорассеиватель), и там охлаждается. Затем она попадает в резервуар, и весь цикл начинается заново.

1.1.2 Система охлаждения компьютера

Система охлаждения компьютера -набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов.

Тепло в конечном итоге может утилизироваться:

В атмосферу (радиаторные системы охлаждения):

1. Пассивное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением тепла и естественной конвекцией)

2. Активное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением (радиацией) тепла и принудительной конвекцией (обдув вентиляторами))

Вместе с теплоносителем (проточные системы водяного охлаждения)

За счет фазового перехода теплоносителя (системы открытого испарения) По способу отвода тепла от нагревающихся элементов, системы охлаждения делятся на:

· Системы воздушного (аэрогенного) охлаждения

· Системы жидкостного охлаждения

· Фреоновая установка

· Системы открытого испарения

Также существуют комбинированные системы охлаждения, сочетающие элементы систем различных типов:

Ватерчиллер, системы с использованием элементов Пельтье

1.1.3 Пассивное охлаждение

Шум системного блока настольного компьютера - раздражающий фактор, с которым пользователи вынуждены мириться: процессор, память, блок питания, видеокарта, жесткие диски нуждаются в охлаждении, которое обеспечивается связкой «радиатор + вентилятор», в просторечии - кулер. Даже самые малошумящие из них все равно создают некоторый звуковой фон, и если при просмотре кинофильмов или прослушивании музыки он не так критичен, то во время работы/учебы создает дискомфорт. Компьютер используется в качестве качалки торрентов или FTP-сервера, выполняет функции видеорегистратора или станции обработки (кодирования) домашнего видео. В таком режиме ПК может работать круглосуточно, а ночью, в тишине, шум системы охлаждения еще сильнее мешает отдыхать. И наконец, фактор надежности: любые механические узлы со временем выходят из строя, вынуждая искать себе замену; впрочем, и в процессе работы кулеры следует регулярно обслуживать (хотя бы чистить от пыли), иначе их эффективность снижается. А перегрев для компонентов настольного компьютера не просто вреден, но и опасен: остановка кулера способна привести к выходу из строя дорогого устройства - процессора или видеоадаптера. Кроме вентиляторов системы охлаждения шум могут создавать и жесткие диски, особенно если их несколько, да еще с высокой скоростью вращения. Когда требуется отсутствие шума - придется обратить внимание и на них.

Отказ от вентиляторных систем охлаждения возможен, если применить пассивные решения. Они массивнее и поместятся не во всякий корпус, поэтому готовьтесь к замене. В процессе борьбы за тишину придется заменить ряд компонентов; скорее всего, от вашего компьютера останется только материнская плата с процессором и памятью. Корпус, должен быть достаточно вместительным, но, кроме того, понадобится и специальный блок питания. Самый шумный узел компьютера - видеокарта, соответственно, заменяем и ее. Тут выбор очень большой, от бюджетных решений для нетребовательных пользователей (ASUS GeForce GT 520 Silent) до игровых (ASUS Radeon HD 6770 DirectCUSilent.

Что предпочесть из этого ассортимента - делайте выводы сами, исходя из параметров самой «прожорливой» графической программы или игры. Если ее требования существенно превышают возможности компонентов с пассивным охлаждением, лучше сразу отказаться от пассивных систем (рис.1).

Рис.1. Видео карта с пассивным охлаждением.

Проблему с жесткими дисками. Здесь на помощь придут твердотельные накопители (SSD), отлично работающие в качестве системного диска. Подойдут они и для размещения игр и приложений, не требующих частой записи данных, но критичных к скорости чтения.

В большинстве случаев безвентиляторные системы не нуждаются в принудительном отводе тепла, но если в силу конструктивных особенностей корпуса что-то будет перегреваться - следует установить хотя бы один тихоходный вытяжной вентилятор. Главное при его выборе - не приобретать дешевые варианты, а найти малошумящие и надежные, в идеале с регулировкой частоты вращения



1.1.4 Активное охлаждение

Самый эффективный и более дешевый способ охладить стационарный настольный ПК - это создание оптимального потока холодного воздуха для охлаждение компонентов. А так же сделать, так что бы сформировавшийся холодный воздух в корпусе, на долго там не задерживался (рис.2).

Рис. 2.Окончательный образ системы охлаждения

Красными полосами показаны направления воздушного потока на выдув из корпуса. В Данном случае Блок питания выполняет функцию выдува теплого воздуха, но это на его работоспособность не влияет, наоборот он менее нагревается чем в обычном корпусе. Так же кулер на ЦП пользуется не теплым скапившемся возле него воздухом, а холодным, поданным из кулера на боковой крышке. Что не дает ЦПУ так быстро нагреваться. Материнская плата работает на своей температуре и установленный на ней радиатор выполняет свою функцию охлаждения гораздо эффективнее.

Из этого следует, что модернизация основного охлаждения влияет на работу ПК, сохраняя в корпусе оптимальную рабочую температуру, которая значительно увеличивается ближе к лету. Данная модернизированная система будет эффективна только для настольных игровых и офисных ПК, которым не хватает стандартного активного или пассивного охлаждения. Данная работа позволяет избежать или отдалить перегрев компонентов ПК, улучшая при этом его работоспособность и нагрузку. Система легко устанавливается в игровой и ATX корпус, а также она очень дешевая в реализации.

1.1.5 Воздушные системы охлаждения

Для уменьшения теплового сопротивления кулеры оснащаются вентиляторами. Конечно же, вентиляторы используются не только вкупе с радиаторами, но и отдельно для создания принудительной конвекции воздуха внутри системного блока (или блока питания) (рис.3).

Рис.3. Воздушные системы охлаждения

Основу всех современных вентиляторов, используемых в ПК, составляет двигатель постоянного тока с напряжением питания 12 В. Кроме двигателя, в вентиляторе имеется схема управления, которая индуцирует вращающееся магнитное поле, в результате чего приводится в движение ротор двигателя. Схема управления вентилятором может включать в себя и тахометрический контроль для мониторинга скорости вращения, и цепи защиты детектирования остановки вентилятора, и даже термодатчик для контроля температуры радиатора.

Вентиляторы могут быть выполнены на подшипниках скольжения (sleeve bearing) и подшипниках качения (ball bearing). Используются также комбинированные схемы из одного подшипника скольжения и одного подшипника качения. Кроме того, могут использоваться два подшипника качения.

Вентиляторы на основе подшипников скольжения наиболее просты в изготовлении и дешевы. Однако они довольно шумные, а срок их эксплуатации недолог. Причем со временем уровень шума, создаваемого таким подшипником, только увеличивается.

Вентиляторы на основе подшипников качения дороже, но и качественнее. Во-первых, они надежнее в работе, а во-вторых, значительно менее шумные по сравнению с подшипниками скольжения. Все вентиляторы так называемых бесшумных серий (Silent Series) основаны именно на подшипниках качения.

Кроме типов используемых подшипников и особенностей схем контроля работы двигателя, вентиляторы характеризуются производительностью, скоростью вращения, типоразмером и уровнем шума.

Производительность вентилятора Q является его важнейшей технической характеристикой и определяет объем воздуха, прокачиваемый вентилятором в единицу времени. Производительность вентилятора принято выражать в кубических футах в минуту (Cubic Feet per Minute, CFM). Типичные значения производительности вентиляторов -- от 10 до 50 CFM.

Скорость вращения вентилятора измеряется в оборотах в минуту (Rotations Per Minute, RPM). Производительность вентилятора непосредственно связана со скоростью вращения: чем быстрее вращается вентилятор, тем больший воздушный поток он создает. Типичные значения скорости вращения вентиляторов -- от 1000 до 5000 об/мин.

По типоразмеру наиболее распространены вентиляторы 60 х 60, 80 х 80, 92 х 92 и 120 х 120 мм. Понятно, что чем больше размер вентилятора, тем выше его производительность. То есть если сравнить, к примеру, 120- и 80-миллиметровый вентиляторы, то при равной скорости вращения производительность 120-миллиметрового вентилятора будет выше. Одной из важнейших эксплуатационных характеристик вентиляторов является уровень создаваемого ими шума. Уровень шума вентиляторов выражается в децибелах по фильтру А (дБА) (фильтр А учитывает особенность восприятия звука человеческим ухом на разных частотах). Отметим, что человек воспринимает звук, начиная с 30 дБА, а типичное значение шума, создаваемого современными вентиляторами, лежит в диапазоне от 32 до 50 дБА.

Уровень шума вентилятора напрямую зависит от скорости его вращения. Наиболее тихими являются именно 120-миллиметровые вентиляторы, поскольку для создания требуемого воздушного потока они могут вращаться с более низкой скоростью, чем вентиляторы меньшего типоразмера.

1.1.6 Параллельное расположение вентиляторов

Под параллельным мы будем понимать такое расположение вентиляторов, когда они находятся рядом друг с другом и работают на вдув или, наоборот, на выдув. Если предположить, что используются одинаковые вентиляторы, то формируемый ими максимальный воздушный поток Q (случай открытого пространства) будет в два раза выше, чем воздушный поток одного вентилятора. В то же время два параллельно установленных одинаковых вентилятора создадут максимальное статическое давление, точно такое же, как и один вентилятор. Чтобы это понять, представим себе вентилятор, нагнетающий воздух в закрытую камеру. При некотором (максимальном для данного вентилятора) давлении в камере воздушный поток, формируемый вентилятором, станет равным нулю, то есть вентилятор будет просто поддерживать давление в камере, но более не сможет нагнетать в камеру воздух. Если при этом подключить параллельно второй такой же вентилятор, то он, испытывая на себе точно такое же давление, также не сможет нагнетать воздух в камеру и будет лишь поддерживать в ней давление. Поэтому два параллельно соединенных одинаковых вентилятора создают в два раза больший воздушный поток в открытом пространстве, но одно и то же статическое давление. Если известна характеристическая кривая одного вентилятора, то приблизительно можно построить кривую для двух параллельных вентиляторов.

Использование параллельного расположения вентиляторов для увеличения воздушного потока имеет смысл только в случае корпуса с низким импедансом. Если же используется корпус с высоким импедансом, то параллельное расположение вентиляторов неэффективно и для достижения большего воздушного потока желательно применить более производительный вентилятор или же последовательное расположение вентиляторов.

1.1.7 Последовательное расположение вентиляторов

Под последовательным мы будем понимать такое расположение вентиляторов, когда они находятся друг за другом и одновременно работают на вдув или на выдув.

Если предположить, что используются одинаковые вентиляторы, то формируемый ими максимальный воздушный поток Q (на открытом пространстве) будет точно такой же, как и воздушный поток одного вентилятора. В то же время два последовательно установленных одинаковых вентилятора создадут максимальное статическое давление в два раза больше, чем один вентилятор. Действительно, представим себе вентилятор в открытом пространстве, формирующий воздушный поток Q. Если последовательно с ним расположить второй такой же вентилятор, то объем воздуха, прокачиваемый в единицу времени первым вентилятором, поступает на вход второго вентилятора, и, следовательно, два последовательных вентилятора будут прокачивать в единицу времени такой же объем воздуха, как и один вентилятор. Если же последовательно расположенные вентиляторы нагнетают воздух в закрытую камеру, то максимальное давление в камере, при котором формируемый ими воздушный поток станет равным нулю, будет в два раза выше, чем в случае одного вентилятора. Действительно, в случае одного вентилятора создаваемое статическое давление определяется разницей давления в камере и внешнего (атмосферного) давления. Если же располагаются последовательно два вентилятора, то для второго из них внешним будет уже не атмосферное давление, а давление на выходе первого вентилятора.

Если известна характеристическая кривая одного вентилятора, то приблизительно можно построить такую кривую для двух последовательных вентиляторов.

Использование последовательного расположения вентиляторов для увеличения воздушного потока имеет смысл только в случае корпуса с высоким импедансом. Если же используется корпус с низким импедансом, то последовательное расположение вентиляторов неэффективно и, как было показано, для достижения большего воздушного потока желательно использовать параллельное расположение вентиляторов.

Последовательным можно считать такое расположение вентиляторов, когда один вентилятор установлен на передней панели корпуса и работает на вдув, а второй -- на задней панели корпуса и работает на выдув. Однако эффективность такого расположения вентиляторов для увеличения воздушного потока может оказаться не слишком высокой, особенно если используются корпуса с низким импедансом. Поэтому во многих случаях вполне достаточно только вентилятора на задней панели корпуса.

1.1.8 Системы фазового перехода (фреоновые установки)

Не очень распространенный, но очень эффективный класс систем охлаждения - системы, хладагентом в которой выступают фреоны. Отсюда и название - фреоновые устанвоки. Но более правильно было бы называть такие системы системами фазового перехода. На принципе действия таких систем работают практически все современные бытовые холодильники.Один из вариантов охладить тело - заставить вскипеть на нем жидкость. Для перехода жидкости в пар, необходимо затратить энергию (энергия фазового перехода) - то есть закипая, жидкость отбирает тепловую энергию от окружающих ее предметов. Но мысленно возвращаясь в стены школьного кабинета физики, мы вспомним, что при текущем давлении мы не сможем нагреть жидкость выше температуры ее кипения.

Если же взять такую жидкость, которая будет закипать, скажем, при -40°С, то сосуд, в котором свободно кипит эта жидкость (такой сосуд называют испарителем), будет очень сложно нагреть. Его температура будет стремиться к -40°С. А поставив такой сосуд на нужный нам объект охлаждения (например, на процессор), мы сможем добиться того, чего и хотели - охладить систему (рис.4).

Рис.4. Фреоновая установка

Системы фазового перехода, испарители (холодильники) которых устанавливаются непосредственно на охлаждаемые элементы, называются системами «DirectDie». Холодными в такой системе являются только сам испаритель и отсасывающая трубка, остальные же элементы могут иметь комнатную температуру или выше. Холодные элементы нужно тщательно теплоизолировать для предотвращения образования конденсата.

1.1.9 Основы погруженного охлаждения

Основным компонентом системы погруженного жидкостного охлаждения является некоторое вещество-хладагент, представляющее собой диэлектрический (непроводящий) состав. Как правило, оно содержит белое минеральное масло, благодаря которому его теплоаккумулирующая способность гораздо выше, чем у воздуха при том же объеме. В стойке размещается заполненная этим хладагентом ванна, куда серверы устанавливаются вертикально. Хладагент циркулирует по системе и рассеивает выделяемое оборудованием тепло.

Несмотря на то что погружение электроники в жидкость с целью охлаждения кажется противоречащим здравому смыслу, такой подход является типичным для охлаждения высоконагруженного оборудования и применяется с 1920-х годов. В частности, многие электрические трансформаторы высокого напряжения, защитные автоматы, конденсаторы и электроподстанции используют жидкостное охлаждение для электроизоляции и рассеивания тепла.

При этом к хладагенту предъявляется ряд специфических требований: низкая вязкость, высокая теплоаккумулирующая способность (теплоемкость), экологичность и нетоксичность. В этом случае использование погруженного жидкостного охлаждения дает ряд преимуществ: экономию электроэнергии, повышение производительности, а иногда и снижение капитальных затрат.

Одной из причин, благодаря которой погруженное охлаждение обходится дешевле воздушного, является более низкая разница температур между хладагентом и серверами. Другими словами, эффективное охлаждение оборудования оказывается возможным, даже если хладагент нагревается до 40°С, в то время как рабочая температура систем воздушного охлаждения составляет около 24°С. Из опыта эксплуатации холодильной техники известно, что поддержание температуры хладагента на уровне 40°С требует значительно меньших затрат энергии, чем охлаждение воздуха до 24°С (для этого воду в контуре приходится охлаждать до 7-10°С).

Дополнительная экономия достигается за счет удаления серверных вентиляторов, поскольку при погружении оборудования в жидкость необходимость в них отпадает. Это позволяет экономить, в зависимости от вида сервера, еще 10-25% энергии.

Благодаря высокой эффективности системы охлаждения можно выполнять больший объем вычислений при меньших энергозатратах. Фактически система охлаждения оказывается настолько эффективной, что позволяет отводить тепло от серверов общей мощностью до 100 кВт при их размещении в единственной стойке стандартной высотой 42U.

Поскольку система позволяет рассеивать больший объем тепла, чем при использовании воздушного охлаждения, вычислительное оборудование может размещаться плотнее. Как следствие, технология погружного охлаждения наиболее эффективна и полезна в высоконагруженных стойках с блейд-серверами при непрерывном выполнении сложных вычислений.

Среди иных преимуществ погружного жидкостного охлаждения следует отметить следующие:

· Более надежная работа серверов. Серверы перестают собирать пыль. Кроме того, ввиду отказа от вентиляторов отсутствует риск их поломки. Постоянная циркуляция хладагента способствует равномерному распределению температуры по стойке и препятствует возникновению горячих зон.

· Ускоренное восстановление работы серверов после аварийных ситуаций. В отличие от охлаждаемых воздухом серверов, которые после отключения питания воздушных кондиционеров перегреваются в течение нескольких минут, система погружного жидкостного охлаждения может выполнять свои функции от 1 до 4 ч без электричества. Это объясняется высокой теплоемкостью хладагента и, соответственно, увеличенным запасом холода в наполненной хладагентом ванне.

· Снижение внутренних вибраций. Отсутствие вентиляторов значительно снижает уровень вибрации внутри ИТ-оборудования, а ведь, по статистике, до 50% ошибок чтения/записи жестких дисков связаны именно с этим фактором.



1.2 Практическая часть

1.2.1 Компоненты системы водяного охлаждения

В составе классической СВО (системы водяного охлаждения) должны быть следующие компоненты: водоблок, радиатор, помпа, резервуар, теплоноситель. Не забудем также о штуцерах каждого из узлов и соединительных шлангах. Далее подробно о каждом компонент (рис.5).

Рис.5. Схема водяного охлаждения

1.2.2 Водоблок

Водоблок- теплообменник, который контактирует с нагревающимся устройством, а внутри него проходит поток воды, которая циркулирует в СВО. Таким образом водоблок снимает тепло с нагревающейся детали и передает его воде (рис.6).



Рис.6. Ватерблок EKWaterblocks

При выборе теплосъемника следует обратить внимание на металл основания (желательна медь), универсальность крепления. Некоторые экземпляры могут быть использованы для охлаждения любого из таких компонентов - чипсета, GPU, CPU. Предпочтение нужно отдавать моделям с развитой внутренней структурой (большое количество штырьков или тонких ребер), хотя нелишним будет ознакомиться со сравнительными тестами кандидатов на покупку. Производством водоблоков занимаются как компании с мировым именем - Asetek, Alphacool, Swiftech, Thermaltake и др., так и отдельные фирмы/энтузиасты (у нас хорошо известны ProModz, Silentchill, Waterworker). Детища ведущих изготовителей зачастую демонстрируют более высокую эффективность, чем их конкуренты, хотя бывают и исключения.

1.2.3 Помпа

Предназначена для прокачки жидкости в контуре СО. Основные их типы - погружные (способны работать только при полном погружении в теплоноситель), внешние и универсальные.

Существуют как модели, питающиеся от 12-вольтовой линии компьютерного БП, так и устройства, рассчитанные на подключение в сеть ~220 В.

Основные характеристики помп - объем перекачиваемой жидкости (измеряется в литрах за час работы) и максимальная высота подъемного столба. Чем больше эти показатели, тем эффективнее будет СВО. Достаточной для среднестатистической системы является помпа, способная реально прокачать 400-600 литров жидкости за час. Модели помощнее часто имеют повышенный уровень шума и собственного тепловыделения, внося и свою лепту в нагрев теплоносителя, поэтому при выборе следует соблюдать баланс характеристик. Отметим, что мощность дешевых помп от малоизвестных производителей зачастую существенно ниже заявленной, поэтому покупать следует продукты именитых брендов - Aquacomputer, Eheim, Hydor, Swiftech (рис.7).

Рис.7.Мощная и компактная помпа Laing DDC-1T

1.2.4 Радиатор

Радиатор рассеивает тепловую энергию, накопленную жидкостью при прохождении сквозь водоблоки. Чем больше площадь его ребер - тем выше запас прочности отдельной системы. Эффективность радиатора во многом зависит от наличия его дополнительного обдува. В компьютерах преимущественно используются модели под один, два или три 120-миллиметровых вентилятора, хотя встречаются и другие. Нередки примеры применения автомобильных (от так называемых «печек») и даже нескольких ребер радиаторов комнатного отопления (рис.8).

Рис.8. Эффективный радиатор Black ICE GT Xtreme 360

Зачастую для эффективного охлаждения СВО одного компонента системного блока достаточно иметь в контуре медный теплорассеиватель под один вентилятор, если же TDP комплектующих велико и/или планируется охлаждать несколько устройств одновременно, лучше запастись более габаритными моделями.

1.2.5 Резервуар и рабочая жидкость

Резервуар расширительный бачокслужит для удобства заправки системы и устранения воздушных пробок в контуре СВО. В принципе можно обойтись и без данного узла, но тогда придется хорошо повозиться во время сборки и запуска «водянки» (рис.9).



Рис.9. Резервуар

Резервуар для воды обычно ставится на дно корпуса компьютера, где он будет сохранять устойчивое положение и в случае неожиданной протечки не зальет сразу же материнскую плату водой.

Существует немного жидкостей для СВО такие как вода, дистиллированная вода, жидкий азот и другие хладагенты.

Вода одна из самых опасных жидкостей она лучший проводник тока и при протечки испортит оборудования (рис.10).

Рис.10. Тест хладагентов



Дистиллированная вода показала отличные результаты. Использование других хладагентов может быть аргументировано, прежде всего, более высокой эффективностью, но ничего лучше воды мы так и не увидели. Разве что в тестах без нагрузки ряд некоторые жидкости все-таки смогли обойти воду.

Но вода имеет и ряд отрицательных свойств. Она проводит электричество, способствует коррозии металла. К тому же ее внешний вид вполне обыден, она абсолютно прозрачна и неинтересна.

1.2.6 Штуцеры и шланги

Штуцеры служат для соединения компонентов между собой. При построении СВО нужно использовать только такие, которые имеют одинаковый внешний диаметр - тогда не возникнет проблем со шлангами. Помните, что слишком тонкие штуцеры увеличивают гидросопротивление контура, снижая эффективность охлаждения (рис.11).

Рис.11. Соединители водных трубок

Существуют три основных вида штуцеров - с насечкой или гладкие без фиксаторов, с зажимными гайками и так называемые push-on, которые не требуют дополнительных приспособлений для надежной фиксации шлангов.

Соединительные шланги могут быть нескольких типов - силиконовые, ПВХ и армированные. Первые наиболее удобны, хорошо гнутся, не перегибаются, но дороги. Поливинилхлоридные (ПВХ) шланги, предназначенные для использования в пищевой промышленности, наиболее доступны рядовому энтузиасту. Они хорошо гнутся, однако при сборке СВО нужно проявлять максимальную осторожность, не допуская заломов. Третий тип - армированные - применяются в сантехнике. Их чрезмерная жесткость способна вызвать перекос водоблоков при монтаже в системе и течи при использовании некачественных зажимных хомутиков (рис.12).

Рис.12. Трубка ThermalTake для водяной системы охлаждения

Для надежной фиксации и устранения возможных протеканий системы внутренний диаметр соединительных трубок должен быть на 1-2 мм меньше, чем внешний - штуцеров. Помпа СВО развивает сравнительно невысокое давление, и если шланг надежно фиксируется без вспомогательных средств, то дополнительные зажимы и не понадобятся.



Показания датчиков температуры при воздушном охлаждении

Показания датчиков температуры при водяном охлаждении



Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что суть работы любой системы охлаждения заключается в отводе тепла от нагретого компонента (процессора, видеоядра, чипсета…) и его рассеивании. Типичный воздушный кулер имеет монолитный радиатор, и его части выполняют обе данные функции. СВО, напротив, устроена так, что одна ее часть (водоблок) осуществляет теплосъем, а другая, которая может быть вынесена даже за пределы системного блока, рассеивает тепловую энергию. «Водянка» способна эффективно охлаждать разные узлы компьютера, в то время как добиться подобного от одного воздушного кулера практически невозможно.

В дипломной работе создана жидкостная система охлаждения для ПК. В составе классической системы водяного охлаждения входят следующие компоненты: водоблок, радиатор, помпа, резервуар, теплоноситель.



ГЛАВА 2. ОХРАНА ТРУДА. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕМОНТЕ И НАЛАДКЕ ПК

2.1 Анализ условий труда

Для успешного воплощения в жизнь всех мероприятий по охране труда необходимы знания в области физиологии труда, которые помогают не только правильно организовать процесс трудовой деятельности человека, но и осуществить максимально комфортные условия для работы на том или ином рабочем месте. Одним из составляющих охраны труда является правильная организация рабочих мест, поддержание допустимых, а в лучшем случае и оптимальных условий труда, а также усовершенствование этих самых условий труда.

Одним из важнейших требований, предъявляемым к современным организациям, предприятиям является анализ условий труда. Анализ условий труда поможет определить, какие мероприятия необходимо провести для доведения условий труда до нормативных, соответствующих Закону ПМР «Об охране и безопасности труда».

Аттестация рабочих мест, представляющая собой комплексный анализ условий труда рабочих мест, должна проводиться периодически - каждые пять лет с момента проведения последних измерений. За проведение аттестации рабочих мест отвечает непосредственно руководитель организации.

Анализ условий труда на предприятии проводится с целью составления и разработки определенных оздоровительных мероприятий, что позволяет сократить несчастные случаи на производстве. При проведении анализа условий труда проводится оценка показателей напряженности и тяжести трудового процесса. С целью получения наиболее полного анализа условий труда проводятся инструментальные измерения уровня производственных факторов с оформлением протоколов.

Таким образом, своевременное проведение анализа условий труда поможет организации соблюдать требования административных органов власти, а также заботиться о состоянии здоровья работников на рабочих местах.

Организационно-технические методы и способы призваны обеспечить такой уровень организации работы на производстве и такие технические (инженерные) решения охраны труда для всего технологического процесса, отдельного оборудования и инструментов, которые исключили бы влияние на работников опасных производственных факторов.

Организационными методами охраны труда являются высокий уровень квалификации работников, четкое и своевременное проведение инструктажей и контроля знаний об охране труда:

1) правильная организация работы;

2) исправное состояние коллективных и индивидуальных средств защиты;

3) наличие соответствующих знаков безопасности.

Технологическими (инженерными) методами и способами охраны труда являются:

1) применение технически современного оборудования, инструментов и приборов, средств коллективной защиты (ограждений, предохранительных устройств, блокировок, сигнализации, дистанционного управления, и т.д.);

2) применение современных средств индивидуальной защиты (изолирующих костюмов, средств защиты органов дыхания, рук, головы, и т.д.).

При выполнении работ, связанных с эксплуатацией ПК основными и вредными производственными факторами являются: микроклимат; освещенность; яркость; коэффициент пульсации; шум; ультразвук; инфразвук; вибрация; электромагнитные поля; напряженность электростатического поля; измерение гамма-фона;

Производственная санитария и гигиена труда

ГОСТ 12.1.005-88 “Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны” устанавливает общие санитарно-гигиенические требования к показателям микроклимата и допустимому содержанию вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Требования к допустимому содержанию вредных веществ в воздухе рабочей зоны распространяются на рабочие места независимо от их расположения (в производственных помещениях, на открытых площадках, транспортных средствах и т.п.).

Требуемое состояние воздушной среды производственных помещений обеспечивается проведением комплекса мероприятий, которые можно разделить на следующие группы:

- борьба с вредными факторами в источнике их возникновения;

- механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционное управление ими;

- организация технологического процесса, обеспечивающая минимум выделения вредных веществ в рабочей зоне;

- устройство вентиляции и отопления;

- применение средств индивидуальной защиты.

Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха определяющий благоприятные условия труда, а также рациональное проветривание и кондиционирование рабочей зоны.

В производственных помещениях при работах с ПК уровень шума не должен превышать значений установленных для данных видов работ.

· в помещениях оператора ВМ (без дисплеев) уровень шума не должен превышать 50дБа;

· в помещениях с шумящем оборудованием - не выше 75дБа.

Гигиенические неблагоприятные факторы: рентгеновское и радиочастотное излучение, статическое электричество, ионизация воздуха, неправильная организация освещенности, блесткость, яркость, контрастность изображения на экране. Эргономические неблагоприятные факторы: несоответствие конструкции рабочей мебели оргоснастки антропометрическим параметрам человека (возможность индивидуальной регулировки соответственно росту работающего, создание удобной позы и т.д.), неправильное расположение ВДТ относительно человека и др.

Психофизиологические неблагоприятные факторы, как правило, связаны с первой и второй группами, а также неправильной организацией режимов труда и отдыха и выражаются в изменении функционального состояния центральной нервной системы, нервно - мышечного аппарата рук (при работе с клавиатурой ввода информации), напряжением зрительного аппарата и др.

Производственное освещение, его характеристика

Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ПЭВМ осуществляется системой общего равномерного освещения.

В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, разрешено применение системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения оборудования для диагностики и ремонта должно быть не менее 300лк, также допускается установка светильников местного освещения для подсветки, но с таким условием, чтобы оно не создавало бликов на поверхности экрана и не увеличивало освещенность экрана более чем на 300 лк.

Типы освещения:

· естественное - освещение помещений светом неба, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях;

· искусственное - освещение помещений искусственным светом с помощью электроламп;

· совмещенное - освещение, при котором недостаточное естественное освещение, дополняется искусственным.

Виды естественного освещения помещений:

· одностороннее - световые проемы расположены в одной из наружных стен;

· двустороннее - световые проемы расположены в двух противоположных стенах;

· верхнее - световые проемы расположены в верхних перекрытиях;

· комбинированное - сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

Виды искусственного освещения:

· рабочее - освещение помещений, зданий, а также участков отрытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта;

· дежурное - освещение в нерабочее время;

· аварийное - освещение для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения;

· эвакуационное - освещение для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения, в проходах, на лестницах, в местах производства работ вне зданий или в помещениях.

В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. При устройстве отраженного освещения в административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп мощностью до 250 Вт. Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.

Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении ПЭВМ. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом, ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях использования ПЭВМ следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

2.2 Требования к организации и оборудованию рабочего места техника

Под требования к организации рабочего места понимается совокупность фактов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда. Исследования условий труда показали, что факторами производственной среды в процессе труда являются:

· санитарно - гигиеническая обстановка;

· психофизиологические элементы;

· эстетические элементы;

· социально - психологические элементы.

Из вышеперечисленного следует, что производственная среда, создающая здоровые и работоспособные условия труда, главным образом обеспечивается выбором технологического процесса, материалов и оборудования; распределением нагрузки между работником и оборудованием; режимом труда и отдыха, эстетической организацией среды и профессиональным отбором работающих.

Рабочее место - это часть пространства, в котором техник осуществляет трудовую деятельность, и проводит большую часть рабочего времени. Под организацией рабочего места понимается его оснащение и планировка. Для оптимальной планировки рабочего места используется два стола с выдвижной полкой для клавиатуры. Вращающийся стул с подлокотниками оснащен пневматической системой регулировки высоты и угла наклона спинки. Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. В частности, при организации рабочего места техника должны быть соблюдены следующие основные условия:

· оптимальное размещение оборудования, инструмента, входящего в состав рабочего места и необходимого для работы;

· достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения;

· необходимо естественное и искусственное освещение для выполнения поставленных задач;

· уровень акустического шума не должен превышать допустимого значения.

Данные помещения должны в первую очередь соответствовать количеству работающих в них техников и размещаемому в них комплекту технических средств. Для обеспечения нормальных условий труда санитарные нормы устанавливают на одного работника объем производственного помещения не менее 15 м³, площадь помещения выгороженного стенами или глухими перегородками не менее 4,5 м³.

Для эксплуатации ЭВМ следует предусматривать следующие помещения:

- помещение для размещения серверной и периферийной аппаратуры, помещение для хранения запасных деталей, инструментов, приборов (ЗИП);

- помещение для персонала;

Рабочее место, хорошо приспособленное к трудовой деятельности техника, правильно и целесообразно организованное, в отношении пространства, формы, размера обеспечивает ему удобное положение при работе и высокую производительность труда при наименьшем физическом и психическом напряжении. Основным рабочим положением является положение сидя. Рабочее место для выполнения работ в положении сидя организуется в соответствии с ГОСТ 12.2.032-78. Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Важным моментом является также рациональное размещение на рабочем месте инструментов, деталей, оборудования для ремонта и диагностики, что должно обеспечить работнику удобную рабочую позу, наиболее экономичные движения и минимальные траектории перемещения работающего и предмета труда на данном рабочем месте.

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение, как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда.

Входящие в конструкцию производственного оборудования специальные технические и санитарно-технические средства (ограждения, экраны, вентиляторы и др.), обеспечивающие устранение или снижение уровней опасных и вредных производственных факторов до допустимых значений, не должны затруднять выполнение трудовых действий, в необходимых случаях с применением средств индивидуальной защиты.

Безопасность труда при работе с электронной аппаратурой

При использовании совершенно любого электрооборудования очень важным является соблюдение правил техники безопасности. Нельзя пренебрегать какими-либо неисправностями, обнаруженными в электрооборудовании, такое халатное отношение, приводит к травмам различной степени тяжести, а иногда и к смертельному исходу. Поражение электрическим током может произойти при использовании приборов с нарушенной изоляцией проводов или при эксплуатации электрических приборов во влажных помещениях. Поэтому до начала всех работ нужно убедиться в исправности розеток, в которые будет включаться электроинструмент, проверить заземление электрооборудования и, конечно же, осмотреть инструмент на наличие повреждений. Помимо этого, необходимо строго соблюдать порядок подключения электрооборудования в сеть, сначала к оборудованию подключается шнур, а затем шнур - к сети. Отключение осуществляется в обратном порядке. И ни в коем случает нельзя включать и прикасаться к металлическому корпусу неисправного электрооборудования, подключенного к электросети, так как такие неразумные действия могут привести к поражению электрическим током.

В процессе эксплуатации под влиянием процессов старения, механических, тепловых воздействий изоляционные качества материалов, применяемых для выполнения рабочей изоляции, ухудшаются. Неправильная эксплуатация аппаратуры, проникновение в аппарат влаги, пыли, кислорода, озона ускоряют износ изоляции. Все эти причины могут, в конечном счете, привести к нарушению, пробою рабочей изоляции и, как следствие этого, к появлению опасных напряжений на доступных металлических частях.

Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением (занулением). Не следует размещать рабочие места с ПЭВМ вблизи силовых кабелей и вводов, высоковольтных трансформаторов, технологического оборудования, создающего помехи в работе ПЭВМ. В случае возникшего замыкания между сетевой цепью и корпусом аппарата говорят о “пробое на корпус”. При пробое на незащищенный корпус на нем возникает напряжение относительно земли, величина которого равна величине фазного напряжения. Человек, касающийся такого корпуса, оказывается включенным в цепь замыкания. Падение напряжения на сопротивлении тела человека, называемое напряжением прикосновения, зависит от многих причин, главным образом от изоляции человека от земли и соединенных с нею предметов.

Обеспечение электробезопастности

Для обеспечения электробезопасности при ремонте техники запрещается производить ремонт в сырых помещениях или в помещениях с цементными и другими токопроводящими полами, вблизи заземленных конструкций (например, батареи центрального отопления). Все измерения должны проводятся одной рукой.

Для комфортной и безопасной работы техник должен обеспечить хорошую видимость предметов, что достигает установкой дополнительных настольных светильников вместе с общим освещением. Не следует касаться голыми руками (без диэлектрических перчаток) токонесущих частей, а также проводов без изоляции или с поврежденной изоляцией.

Перед началом работ необходимо проверять исправность эл. проводки, инструмента и оборудования; необходимой для работы с электронной техникой.

При поражении электрическом током необходимо:

· срочно отключить ток ближайшим выключателем или отделять пострадавшего от токоведущих частей, используя сухие подручные материалы (шест, доску и др.), после чего положить его на теплую подстилку и по возможности согреть;

· немедленно вызвать медицинскую помощь, учитывая, что промедление свыше 5--6 мин может привести к непоправимым последствиям;

· при бессознательном состоянии пострадавшего следует немедленно приступить к искусственному дыханию, продолжая его до прибытия врача или восстановления нормального дыхания.