МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ МУРМАНСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭКОНОМИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Тема: «Системы охлаждения компьютера. Охлаждение блока питания» Специальность: 09.02.05 «Компьютерные сети» Дисциплина (МДК): «Электротехнические основы источников питания» Студент: Примак Лев Павлович Группа № КСЗ-2 № личного дела ___________________________ Преподаватель: Ф.И.О. Степина Мария Андреевна Дата проверки «_____»_________________20__г. Оценка ___________________________________ г. Мурманск 2019г. 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 3 1. ВИДЫ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ......................................................... 4 1.1. Пассивные системы охлаждения ...................................................... 4 1.2. Активные системы охлаждения ....................................................... 6 1.2.1. Воздушные системы охлаждения.............................................. 6 1.2.2. Жидкостные системы охлаждения ............................................ 8 1.2.3. Термоэлектрические системы охлаждения .............................. 9 2. ОХЛАЖДЕНИЕ БЛОКА ПИТАНИЯ КОМПЬЮТЕРА ..................... 11 2.1. Туннельный метод охлаждения БП ............................................... 13 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ................................... 14 3 ВВЕДЕНИЕ Одним из неотъемлемых элементов персонального компьютера является система его охлаждения. Так как все компоненты ПК работают от электрического тока, то они имеют свойство нагреваться, причем степень их нагрева прямо пропорционально зависит от уровня нагрузки на эти компоненты. Блок питания является одним из наиболее активных источников тепла. Поэтому во избежание перегрева и выхода из строя его компонентов лишнее тепло необходимо отводить. Для этого существуют системы охлаждения. Цель данной работы – проанализировать различные виды систем охлаждения и определить их достоинства и недостатки. А так же выяснить какая система охлаждения используется в блоках питания и почему. 4 1. ВИДЫ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ Система охлаждения компьютера — набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов. Несмотря на то, что система охлаждения является второстепенным элементом системного блока, от ее качества зависит долговечная и бесперебойная работа компьютера. Существуют различные виды систем охлаждения, которые отличаются методами рассеивания тепла. Ниже мы рассмотрим наиболее распространенные из них. 1.1. Пассивные системы охлаждения Пассивные системы были первыми охлаждающими устройствами в эволюции холодильного оборудования для компьютеров. Свое название они получили из-за отсутствия движущихся механизмов и источников питания. Обычный радиатор – самая распространенная пассивная система охлаждения, работающая на принципах теплообмена с окружающим воздухом и естественной конвекции воздушных потоков (горячий воздух поднимается, холодный - опускается). Эффективность работы радиатора зависит от двух факторов: площади поверхности и материала изготовления. Чем больше площадь поверхности ребер радиатора – тем большее количество тепла он способен рассеять в окружающую среду. Но температуры компонентов росли, а, следовательно, увеличивался в размерах и радиатор, по этой причине стали появляться радиаторы с волнообразной формой ребер, с многоярусными ребрами и игольчатые радиаторы. Материалом изготовления первых радиаторов служил простой в обработке, дешевый и довольно теплопроводный алюминий. Но из за роста 5 температур компонентов оказалось, что способности алюминия рассеивать тепло недостаточно. Тогда стала использоваться более дорогая, но более теплопроводная медь. Сначала из нее изготавливали только сердечники радиаторов с напрессованными алюминиевыми ребрами, а потом и вовсе стали изготавливать радиаторы целиком из меди. Рисунок 1.1 Пассивная система охлаждения Когда даже полностью медные радиаторы достигли внушительных размеров и веса, для отвода от горячих компонентов стали применять так называемые теплоотводные трубки. Они представляют собой закрытую металлическую трубку (в качестве материалов трубки чаще всего используется все та же медь) с откачанным воздухом, внутри которой находится некоторое количество жидкости и капиллярная система. Жидкость, испаряясь на горячем конце трубки, мгновенно переносит тепло, распределяя его равномерно по всей длине трубки, и конденсируется на холодном конце, возвращаясь в исходное жидкое состояние. Эффективность тепловых трубок во много раз выше, чем у металлического прутка того же 6 диаметра, но для непосредственного охлаждения они не подходят. Тепловые трубки используют только для отвода тепла в более просторную и холодную часть корпуса компьютера, где возможно установить массивный радиатор, рассеивающий принесенное трубкой тепло. В современных компьютерах из-за высокого тепловыделения компонентов охлаждение только с помощью пассивных систем невозможно. Поэтому пассивные системы охлаждения являются лишь составляющей активных систем и в качестве автономного кулера выступают только в наименее горячих местах. Достоинства: экономность, надежная работа, безопасность, отсутствие шума. Недостатки: низкая эффективность для современного оборудования. 1.2. Активные системы охлаждения 1.2.1. Воздушные системы охлаждения Сегодня это наиболее распространенный тип систем охлаждения. Суть этого метода сводится к организации правильного воздушного потока горячий воздух должен эффективно выводиться за пределы системного блока. Обычно устанавливают один или несколько вентиляторов, которые обеспечивают циркуляцию воздушного потока от передней стенки корпуса к задней. Правило эффективности воздушного охлаждения очень простое: чем интенсивнее поток воздуха, тем лучше отводится тепло от греющихся узлов. Для повышения качества обдува можно использовать один или несколько методов: 7 Рисунок 1.2 Воздушная система охлаждения увеличение количества вентиляторов; увеличение скорости вращения крыльчатки; установка вентиляторов большего диаметра; увеличение количества лопастей, а также изменение их формы (т.е. замена существующих вентиляторов на более «продвинутые» модели); разработка более эффективной схемы движения воздушных масс; устранение препятствий на пути отвода воздуха. Очень часто эффективность работы вентилятора повышают путем добавления радиатора (пассивной системы охлаждения). 8 Достоинства: низкая стоимость; простота в установке и обслуживании. Недостатки: основной источник шума в компьютере; скромные, в сравнении с другими активными системами, показатели эффективности; небольшой потенциал для покрытия постоянно возрастающих потребностей в охлаждении. 1.2.2. Жидкостные системы охлаждения Жидкостная система охлаждения состоит из трех технических узлов – теплообменника, радиатора и помпы, соединенных при помощи трубок в один замкнутый контур. Теплообменник, он же ватерблок, передает тепло от греющегося элемента потоку жидкости, помпа обеспечивает циркуляцию этого самого потока, а в радиаторе происходит охлаждение жидкости. На следующем цикле процесс повторяется. Также существуют беспомповые системы водяного охлаждения, работа которых базируется на принципе испарения. Качество жидкостной системы определяют два ключевых фактора: скорость циркуляции жидкости и эффективность охлаждающей работы радиатора (размеры радиатора). Достоинства: почти бесшумная работа; высокая эффективность охлаждения, отсутствие передачи тепла от одного узла к другому (как в случае с воздушным охлаждением). Недостатки: высокая стоимость; сложность установки, большой размер системы, высокая вероятность повреждения ряда ключевых компьютерных компонентов при разгерметизации системы или выходе из строя помпы. 9 Рисунок 1.3 Жидкостная система охлаждения 1.2.3. Термоэлектрические системы охлаждения Термоэлектрический эффект был открыт французом Жаном Пельтье и с тех пор носит его имя. Суть явления заключается в изменении температуры полупроводниковых соединений при прохождении через них тока в определенном направлении. Современные системы Пельтье представляют собой пару пластин, контактирующих с системой полупроводников. В результате прохождения тока определенной полярности через полупроводниковые переходы одна из пластин охлаждается и служит радиатором, а вторая нагревается и используется для отвода тепла. Хорошая одноступенчатая система Пельтье обеспечивает разность температур до 70С градусов. Еще большего эффекта можно достичь путем каскадного подключения нескольких модулей Пельтье. 10 Рисунок 1.4 Термоэлектрическая система Пельтье Достоинства: высокая эффективность, компактный размер модуля, отсутствие движущихся элементов, бесшумность, возможность точной регулировки температурного режима. Недостатки: высокая стоимость, обязательная связка с другими системами охлаждения; при выходе элементов из строя происходит быстрый перегрев вероятность конденсата. охлаждаемого образования компонента; опасного для высокое энергопотребление, электронных компонентов 11 2. ОХЛАЖДЕНИЕ БЛОКА ПИТАНИЯ КОМПЬЮТЕРА Блок питания (БП) служит для преобразования переменного тока из сети в постоянный ток различных напряжений для питания компонентов компьютерной системы. Блок питания является единственным источником электроэнергии для всех компонентов ПК, поэтому от стабильности его работы напрямую зависит стабильность функционирования всей системы. Рисунок 2.1 Блок питания с воздушной системой охлаждения Наиболее распространенной на сегодняшний день системой охлаждения блока питания является система активного воздушного охлаждения, поскольку кроме своих основных функций блок питания, выполняет также роль вытяжного устройства. Вопреки распространенному мнению, вентилятор БП охлаждает не только и не столько блок питания, сколько обеспечивает циркуляцию 12 воздуха внутри корпуса (обычно в корпусах ATX блок питания размещен сверху, и вентилятор работает на вытяжку), которая сильно влияет на эффективность работы процессорного кулера. Качественный корпус спроектирован таким образом, что внутри происходит непрерывный охлаждающий цикл: холодный воздух снизу с помощью вытяжного устройства поднимается вверх, при этом охлаждая встречающиеся по пути горячие устройства. При этом, чем лучше расположены воздухозаборные отверстия корпуса ПК, тем качественнее будет происходить охлаждение. Рисунок 2.2 Циркуляция воздуха в корпусе ПК Как видно на рисунке 2.2, кулер блока питания обеспечивает вытяжку теплого воздуха из корпуса компьютера, тем самым обеспечивая активную циркуляцию воздуха. 13 Помимо активной системы воздушного охлаждения внутри самого блока питания находится несколько радиаторов, которые находятся рядом с наиболее горячими компонентами и служат для лучшего рассеивания тепла. 2.1. Туннельный метод охлаждения БП Достаточно распространенным является туннельный метод прохождения воздуха через блок питания. Он реализуется добавлением пластиковой накладки непосредственно перед кулером, со стороны, прилегающей к задней стенке системного блока. Таким образом, регулируя направление воздушного потока, удается охладить большую поверхность радиаторов и внутренних компонентов блока питания. Рисунок 2.3 Туннельный метод охлаждения БП Достоинством данного метода является лучшее охлаждение блока питания в целом. Но так же имеются и определенные недостатки: некоторое снижение КПД вентилятора, из-за чего возможно увеличение скорости его вращения и повышение аэродинамического шума. 14 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. TechnoFRESH [Электронный ресурс] : Эволюция холода // URL: (Просмотрено: https://www.technofresh.ru/technics/choice/Cooling.html 22.01.2019) 2. hi-tech [Электронный ресурс] : Все об охлаждении компьютера // URL: https://hi-tech.mail.ru/review/computer_cooling_computerbild (Просмотрено: 22.01.2019) 3. NetCloud [Электронный ресурс] : Системы охлаждения компьютера: Их типы, виды и разновидности // URL: https://netclo.ru/sistemy- okhlazhdeniya-kompyutera-ikh-tip/ (Просмотрено: 22.01.2019) 4. DNS Club [Электронный ресурс] : Немного о нанотехнологиях в блоках питания // URL: https://club.dns-shop.ru/hardware/Немного-о- нанотехнологиях-в-блоках-питания/ (Просмотрено: 22.01.2019) 5. ITstan.ru [Электронный ресурс] : СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ БЛОКА ПИТАНИЯ // URL: http://www.itstan.ru/komp-tehnika/sistema-ventiljacii-blokapitanija.html (Просмотрено: 22.01.2019)
