Экстремальный корпус

часть 5

на страницах сайта

www.electrosad.ru

Экстремальный корпус для ПК

Разработан и изготовлен опытный образец корпус для системного блока ПК, отличающийся эффективной вентиляцией и низким уровнем шума. Корпус имеет форм фактор Big Tower, двухконтурную систему вентиляции и предназначен для комплектации с тепловыделением более 350 - 500 Вт.

 
 

Согласно законам физики эффективность теплообмена в ПК, определяется разностью температур охлаждаемого объекта (CPU) и охлаждающей среды (воздуха). Поэтому повышенное тепловыделение современных узлов компьютера и законы физики заставляют серьезно отнестись к проблеме вентиляции корпуса ПК. Идеальная система вентиляции должна обеспечивать температуру воздуха в корпусе ПК максимально приближающуюся к температуре воздуха в помещении, где этот компьютер работает (20 -:- 22 °С). Это даст возможность снять с узлов находящихся в корпусе ПК дополнительно 30 - 50% тепловой мощности и соответственно понизить их температуру на 12 – 17 °С.

Данный проект и выполняет эту задачу.

Корпус выполнен в форм-факторе Big Tower и имеет размеры 490х520х190 мм. Его внешний вид показан на рис. 1.


Рис. 1


Конструктивные особенности корпуса

Корпус имеет полноразмерное выдвигаемое шасси для монтажа системной платы и других узлов компьютера. Это позволяет установить на нем все узлы ПК не требующие внешнего доступа.

В корпусе используется доработанный блок питания Inwin, мощностью 430 Вт, модель IW-P430J2-0. Для более энергоемких систем он может быть поставлен более мощный.

Для охлаждения корпуса и установленного в нем оборудования используется двухконтурная система вентиляции. Низкий уровень шума обеспечивается применением в блоке питания малошумного вентилятора Glacial Tech GT1225EBDL1. В качестве корпусного вытяжного вентилятора используется вентилятор Titan TDF-12025H12B.

Корпус стоит на трех опорах высотой 45 мм. Для повышения устойчивости ширина опорной площади 300 мм.

Конструкция корпуса позволяет при минимальной производительности вентиляторов выводить за его пределы более 450 Вт тепловой мощности при температуре воздуха в корпусе превышающей забираемый снаружи воздух не более чем на 6 градусов.

Корпус снабжен эффективным фильтром с малым аэродинамическим сопротивлением, конструкция которого позволяет его быстро заменять. Материал фильтра при низком сопротивлению потока воздуха имеет высокую эффективность, в том числе для мелкой пыли. Это обусловлено как применяемым материалом, так и известными физическими эффектами. Имеется индикация, сигнализирующая о необходимости очистки фильтра или его замены.


Шасси для монтажа системной платы (HDD)

Выдвигаемое шасси крепится 4 винтами к корпусу. Его применение повышает технологичность компьютераорки, наладки ПК, поскольку позволяет полностью выполнить окончательный монтаж узлов ПК (включая видеокарты и другие устройства, монтируемые в PCI, PCI-E, AGP слоты) за пределами корпуса, провести проверку работоспособности собранной конфигурации ПК, не устанавливая шасси в корпус. На шасси установлена корзина для 3х HDD. Причем они устанавливаются в корзину в вертикальном положении, вдоль хода охлаждающего воздуха для улучшения их охлаждения.

 

Рис. 2

 

На рис.2 показано примерное расположение узлов на выдвижном шасси.

Обратите внимание на корзину для установки HDD, она установлена на выемном шасси и при изъятии его из корпуса, необходимо отключить только кабели питания HDD.

 

Рис.3

 

Жесткие диски, до трех штук, устанавливаются в вертикальном положении, вдоль воздушного потока в пределах площади входного воздушного фильтра. Это улучшает их охлаждение за счет обтекания их поверхности холодным воздухом, поступающим в корпус ПК.

Это подтверждают и данные испытаний:

  • при работающем корпусном вентиляторе температура их корпуса не превышала – 23 °С,

  • при выключенном корпусном вентиляторе – 34 °С.

См. таблицу 3.

Система вентиляции

Конструкция корпуса позволяет без применения вытяжного вентилятора, используя только естественную вентиляцию, отводить до 250 Вт тепловой мощности.

Для вентиляции корпуса применена двухконтурная система вентиляции. Она позволяет повысить эффективность охлаждения узлов ПК имеющих наибольшее тепловыделение. Это блок питания, процессор и видеокарта.

В системе вентиляции применены два вентилятора размером 120х120х25 мм.

В блоке питания – вентилятор с низким уровнем шума Glacial Tech GT1225EBDL1.

В корпусе системного блока - вентилятор Titan TDF-12025H12B.

Их характеристики приведены в таблице.

 

Таблица 1

Номер модели

Питание
(V DC)

Ток
(AMP)

Макс

Мощность (W)

Макс.

Скорость
(RPM)

Макс/мин

Воздушный поток
(CFM / м3/мин)

Макс.

Макс. статич. давление (мм.H2O)

2200/1100 об/мин

Уровень шума
(dBA)

2200/1100 об/мин

Производитель

TFD-12025H12B

6-12

0.33

3.96

2200/1100

84.76/2,4

3.10/1,0

39/20

Titan

GT1225EBDL1

12

0,2

2,4

950

37/1,05

3.10

19

GlacialTech

 

Корпусной вентилятор имеет достаточно высокий уровень шума, но он работает под управлением электронного регулятора. Он позволяет снизить скорость вращения вентилятора до 1100 об/мин, в этом режиме обеспечивается отвод из корпуса компьютера порядка 450 Вт, (перегрев воздуха менее 20°С без учета естественной вентиляции, с учетом естественной вентиляции перегрев менее 10°С) а уровень шума составляет около 20 db.

 

Рис.4

Исходя из известных соотношений, уровень шума вентилятора одной конструкции зависит от числа оборотов (объема прокачиваемого воздуха) и лежит в зоне ограниченной красной и коричневой пунктирной линиями на рис.4 (реально зеленая линия для вентиляторов 120х120х25 мм). Формула для точного расчета дана в статье «Расчет суммарного уровня шума нескольких источников шума (вентиляторов) в корпусе ПК.» http://electrosad.ru/Ohlajd/noise.htm.

 

Высокоэффективный фильтр

В связи с необходимостью большого воздухообмена в корпусе компьютера и для исключения быстрого наполнения пылью радиаторов охлаждаемых узлов необходима фильтрации охлаждающего воздуха. Ее обеспечивает примененный в корпусе волокнистый фильтр с большой площадью поверхности. Не смотря на высокую прозрачность, для воздушного потока он обеспечивает задержание частиц, размер которых много меньше расстояния между волокнами. Этому способствуют известные физические эффекты.

 

Система управления производительностью вытяжного вентилятора и сигнализация предельной запыленности фильтра

Управление производительностью вытяжного вентилятора корпуса компьютера осуществляется с помощью электронного блока управления, изменяющим ее (производительность) в зависимости от тепловыделения оборудования. Оно позволяет не только выполнять автоматическое управление вентилятором, но и управлять им вручную с помощью потенциометра на передней панели. В случае необходимости можно увеличить обороты вентилятора до максимальных. Блок схема приведена на рис.4.


Рис.5

 

Блок управления вентилятором состоит из трех узлов и двух датчиков: регулятора, усилителя, блока управления и контроля. Датчики Д1 служит для контроля «горячего» - выходящего воздуха, а Д2 для входящего –«холодного» воздуха.

      1. Регулятор.

Узел управления имеет следующие особенности: малое падение напряжения на управляющем элементе (менее 0,25 В), позволяет автоматически (без внешнего управления) ограничить минимальное напряжение на вентиляторе заданным уровнем (6-7 В). Первый вариант описан в статье "Регулятор частоты вращения вентилятора" -№10, 2005 (html вариант здесь).

      1. Усилитель.

Усилитель построен по дифференциальной схеме, что позволяет с высокой точностью контролировать малые перепады температуры. В качестве датчика используются кремниевые диоды, работающие на прямой ветви вольт - амперной характеристики. В этом режиме они имеют чувствительность 2 мВ/°К.

Блок управления и контроля содержит встроенный показывающий прибор со шкалой 15 °С. Он позволяет осуществлять как ручное управлении (в сторону увеличения производительности), так и формирует результирующий сигнал управления, регулятором. Выбирая преобладающий сигнал автоматического или ручного управления. В блоке управления встроен и контроль запыленности фильтра с выходом на красный светодиод, который при загорании, сигнализирует о предельной запыленности фильтра и необходимости его замены или чистки.

Применение автоматического управления по температуре выходящего воздуха, позволяет (учитывая высокую производительность вентилятора) работать при пониженном напряжении, производительности и соответственно шуме. Оценка уровня шума вытяжного вентилятора на минимальной производительности дает около 19-22 db.

Система управления выводит вентилятор на номинальные обороты при разности температур холодного и горячего датчика около 6 °С, время выхода около 10 сек и выбег вентилятора около 60 сек.

Внешний вид рабочего устройства монтируемого в 5 дюймовый отсек, показан на рис. 6

 

Рис. 6


Доработка блока питания

Блок питания Inwin, мощностью 430 Вт, модель IW-P430J2-0 доработан в части охлаждения.

В штатном режиме, с помощью высокопроизводительного вентилятора блока питания, обеспечивается вентиляция корпуса компьютера. Его охлаждение осуществляется нагретым воздухом из компьютера, такой режим нельзя считать оптимальным, тепловыделение в блоке питания приближается к 100 ваттам. Его тепловой режим становится особенно тяжелым в моменты, когда температура воздуха в помещении приблизится к 40 °С.

Поскольку основное охлаждение компьютера обеспечивается корпусным вентилятором в блок питания установлен новый вентилятор Glacial Tech GT1225EBDL1. Его производительности достаточно для охлаждения блока питания. Вентилятор установлен на выдув воздуха из БП.

Сам блок питания монтируется в компьютера так, что его вентилятор повернут к отверстию в верхней крышке КОМПЬЮТЕРА. В результате БП охлаждается воздухом забираемым снаружи через перфорацию в задней стенке, а выбрасывается после нагрева вверх. Отверстия имеющиеся в корпусе БП позволяют забирать около 10% воздуха проходящего через вентилятор БП непосредственно из КОМПЬЮТЕРА.

10 -20% воздуха проходящего через вентилятор блока питания забирается из компьютера через перфорацию в корпусе БП. В случае остановки корпусного вентилятора, этим обеспечивается повышенная надежность системы охлаждения.

 

Схема системы вентиляции

Корпус имеет двухконтурную систему вентиляции, которая обеспечивает раздельную вентиляцию корпуса и блока питания.

 

Блок питания установлен в верхней части и закреплен на задней стенке корпуса. Как видно из рисунка 7, забор холодного воздуха осуществляется через перфорацию в задней части корпуса и с помощью низкооборотного вентилятора выводится по естественному ходу нагретого воздуха - вверх. Подробно доработка блока питания описана в статье "Блок питания как элемент системы вентиляции компьютера?". О вариантах его размещения в компьютере подробно описано в статье "Варианты размещения БП в корпусе ПК".

Данная система вентиляции способна выводить

Рис.7

 

Сравнение характеристик корпусов

Сравнение производится с уже доработанным корпусом Midi Tower размером 420х450х190 мм. Его доработка описана по адресу http://electrosad.narod.ru/Ohlajd/OchlSB.htm.

 

Модель 1

Модель 2

Модель 3,4

Модель 6

 

Модель 1.. Midi Tower стандартный, тепловыделение 150 Вт.

Модель 2.  Midi Tower стандартный, тепловыделение 150 Вт. , дополнительный корпусной вентилятор 80х80 мм, 1700 об/мин. http://electrosad.narod.ru/Ohlajd/OchlSB.htm

Модель 3. Midi Tower доработанный, тепловыделение 150 Вт, автоматически управляемый корпусной вентилятор 80х80 мм, 1700 об/мин. http://electrosad.narod.ru/Ohlajd/OchlSB.htm

Модель 4. Midi Tower доработанный, тепловыделение 210 Вт, автоматически управляемый корпусной вентилятор 80х80 мм, 1700 об/мин. http://electrosad.narod.ru/Ohlajd/OchlSB.htm

Модель 5. Big Tower 53 см доработанный, Тепловыделение 244 Вт, автоматически управляемый корпусной вентилятор 120х120 мм, 1100 об/мин.

 

Таблица 2


М
о
д
е
л
ь

Температура в контролируемых точках

Примечание
/исполняемая программа

Корпусной вентилятор, обороты

В помещении Выход БП Выход корпуса Проц. В.Карты В.Карта RAM CPU Севе. мост HDD корпус
°С °С °С °С °С °С °С °С
1 23 34       39 cм*    

Воздух в корпусе 32°С

ном
2 23 32 32     38 см*    

Воздух в корпусе 31°С

ном
3 23 27,6 27,5     34 см*    

Воздух в корпусе 27°С

ном
                     
4
см**
21 29 27 32 36 31,7 35,2 28,2  

мин

21 30 27 32 36 31 35,1 27,8  

макс

21 30 29 33 36 31,8 35,7 29,7

Ms Office

мин

21 29 28 33 36 27,6 36,6 30

Tournament

мин

                     
5
см***
21 23,5 22,5 31 35 29,8 33,9 25,8

Ms Office

мин

21 24 25 34 36 30,8 35 25,9

Tournament

мин

                     
5
см***
21 24 25 33 36 32,8 34,5 28,6

Win-1мин

откл

21 27 26 36 41 37 39,9 30,1

Win-5мин

откл

21 28 28 38 43 38,9 42 31,1

Win-10мин

откл

21 29 28 41 46 42,4 46 33,7

Win-20мин

откл

                     
5
см***
21 31 30 44 47 42,2 45,5 32,8

Tournament
-5мин

откл

* - процессор Celeron 500, ** - процессор Athlon 2500, *** - процессор Athlon 2500 + ВК


Выбор вентилятора по расходным характеристикам

Расчет теплообмена в корпусе с принудительной вентиляцией слабо зависит от геометрических размеров корпуса. Имеется зависимость только от минимального проходного сечения для охлаждающего воздуха по пути его прохождения. При условии, что минимальное проходное сечение около или больше 2 проходных сечений вентилятора, теплообмен приближается к приведенными на рисунке 8 графикам. Графики даны для температуры воздуха на входе корпуса компьютера – 20°С

Из него видим – для вывода из корпуса компьютера 300 ватт тепловой мощности при минимальном нагреве (в теории теплообмена существует термин - перегреве) воздуха 10 °С необходимо пропустить через корпус 90 м3/час воздуха.

При этом вентилятор 120х120х25 мм будет иметь порядка 1700 об/мин и создавать уровень шума порядка 30db(Рис.3).

 

Рис.8

 

Заключение

В результате разработки создан корпус системного блока персонального компьютера полностью снимающий проблему отвода тепла от узлов ПК.

Система вентиляции способна выводить из корпуса 450 Вт тепловой мощности при перегреве выходящего воздуха до 1 °С и более 750 Вт тепловой мощности при перегреве выходящего воздуха до 6 °С, чем создаются комфортные условия работы узлов ПК, повышается их долговечность и надежность работы.

Примененный фильтр позволяет задерживать большую часть бытовой пыли. Опыт работы данного фильтра показывает – не смотря на много большие объемы проходящего воздуха, чем у обычной конструкции, количество пыли на радиаторах процессора, видеокарты и поверхности системной платы упало в несколько раз. (Результат 6 месяцев работы фильтра.)

 

Автор: Сорокин А.Д., март 2006 г.

Начало - часть:  123, 4,       Вы прочитали часть  5,      Продолжение - часть:   6 7

А. Сорокин

  Яндекс.Метрика

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/
Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/Форум/Каталог/

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через  
гостевую книгу или почтой.
.

Copyright © Sorokin A.D.

2006 - 2012