На вдув или на выдув?

Такой вопрос часто задают не только начинающие модеры, но и считающие себя профи - мастера разгона и моддинга

Я вспомнил, что когда-то, когда я начинал делать сайт, встречал этот вопрос на одном из форумов. Он и другие задаваемые вопросы по охлаждению ПК, подтолкнули меня к созданию этого сайта. И вот на днях мне стало интересно что изменилось и ввел этот, весьма простецкий, вопрос в одном российском поисковике. Результаты превзошли ожидания, на июль 2013 года Google дал 122 тыс. ссылок. Посмотрел две страницы ссылок, и дальше уже лезть не стоило. На этих страницах фигурировали форумы и сайты Overclockers, Gigabyt, 3dnews, Ferra, iChip, Technari. Стало понятно, что нужны простые и понятные разъяснения по этому вопросу. Без формул и вычислений.

Прежде всего о терминах (применяемых в просторечии или не понимающими процессов "мастерами от сохи") "на вдув" или "на выдув", прежде всего надо усвоить общепринятые в технике и литературе термины "нагнетающие" или "вытяжные" вентиляторы.

Еще в 2005 году была написана статья «Схемы включения вентиляторов для охлаждения системных блоков персональных компьютеров», где рассмотрены три типовые схемы включения вентиляторов которые позволяют оценить достоинства и недостатки любой схемы.

Это схемы:

• два вытяжных вентилятора (наиболее распространенная, например один вытяжной вентилятор БП и дополнительный корпусной вытяжной). Частным случаем данной схемы является N (N= 1,2,3,...) вытяжных вентиляторов или аналогичное количество нагнетающих;
• один вытяжной и один нагнетающий;
• разное количество вытяжных и нагнетающих вентилятор.

Может быть описанное в выше указанной статье сложно для понимания, но поверьте, те кто занимаются доработкой вентиляции корпусов должны понимать что они делают.

И самое главное, что качество вентиляции, часто не зависит от количества вентиляторов. Неправильно сбалансированный воздухообмен, в результате установки вентиляторов с произвольными характеристиками, не улучшит, а скорее наоборот ухудшат вентиляцию.

Все что Вы делаете надо, хотя бы приблизительно, просчитывать (оценивать).

Любителям нагнетающих вентиляторов.

Сторонники нагнетающих вентиляторов или превышения их количества над вытяжными часто приводят убийственный, как им кажется, аргумент:

— «Нагнетающие вентиляторы создают в корпусе избыточное давление, которое защищает его от поступающей снаружи пыли».

Но каким воздухом они создают это избыточное давление?

Тем самым в котором эта пыль и находится.

Эффективность системы вентиляции (системы вывода избыточного тепла) определяется количеством проходящего через корпус воздуха. Точно так же и количество пыли остающееся в корпусе тем больше чем больше воздуха проходит через корпус.

То есть количество пыли остающееся в корпусе компьютера не зависит от нагнетания или отсоса воздуха (направления работы вентиляторов), а только от количества проходящего через корпус воздуха.

Борцам с пылью могу порекомендовать почитать статью «Пыль и защита от нее ПК и РЭА».

Единственное средство борьбы с пылью это фильтрация воздуха поступающего в корпус ПК от нее.

Но фильтр должен быть спроектирован так чтобы задерживать большую часть пыли о одновременно иметь малое аэродинамическое сопротивление (см. статью). Чтобы не грузить Вас цифрами, попробую привести минимум. Избыточное давление осевых вентиляторов применяемых для прокачки воздуха через корпус обычно составляет от 1-3 мм.H₂O для малошумящих (малооборотных) вентиляторов до 15-20 мм.H₂O для производительных вентиляторов, уровень шума которых достигает 50 дб. Для того, чтобы примененные Вами вентиляторы существенно не снижали своих характеристик, потери избыточного давления на фильтре не должны превышать, по крайней мере, 10%, а в абсолютных величинах это 0,1 — 0,5 мм.H₂O. Это очень малое сопротивление фильтра. Кроме того, применение фильтра требует контроля его состояния. (Способ описан в «Экстремальный корпус, часть 5») В противном случае Вы рискуете неожиданно получить перегрев узлов ПК, когда фильтр под действием собранной им пыли ограничит расход воздуха через корпус до критической величины.

Несколько слов об организации вентиляции корпусов ПК.

Как показано в статье «Схемы включения вентиляторов для охлаждения системных блоков персональных компьютеров» наиболее оптимальной с точки зрения эффективности охлаждения является схема «все вытяжные вентиляторы». В этом случае при простоте реализации, для корпусов ПК с малым и средним аэродинамическим сопротивлением обеспечивается наибольший прирост расхода воздуха при установке дополнительного вентилятора. А это означает наибольший прирост вывода тепла из этих корпусов.

Для упрощения расчетов можно использовать упрощение:

1. Применение схем, содержащих группу N вентиляторов работающих в одном направлении, с одинаковым избыточном давлением, эквивалентно применению одного вентилятора с расходом равным сумме расходов.
2. Применение схем, содержащих один нагнетающий и один вытяжной вентилятор, с равными расходами, эквивалентно применению одного вытяжного вентиляторов с суммарным избыточным давлением.

Применение схемы с вытяжным и нагнетающим вентиляторами дает наибольший прирост расхода воздуха на корпусах ПК с высоким аэродинамическим сопротивлением, но имеет один очень существенный недостаток. При несбалансированности системы, когда суммарный расход вентиляторов на входе в корпус существенно отличается от суммарного расхода вентиляторов на его выходе, возможно не улучшение, а ухудшение ее характеристик (как об этом уже говорилось выше).

Причин несколько, в том числе:

В случае превышения расхода вытяжных вентиляторов над нагнетающими приводит последние во флюгерный режим, и наоборот. В схеме нагнетающий или группа нагнетающих - вытяжной или их группа всегда во флюгерный режим переходят один или несколько вентиляторов работающих в группе с меньшим расходом. Флюгерный режим - режим работы вентилятора в воздушном потоке с большим расходом чем может дать вентилятор. Он характеризуется ограничением воздушного потока через вентилятор на уровне его паспортного значения (соответствующему числу оборотов в данный момент и его расходной характеристике) работающего во флюгерном режиме. .

Из корпуса ПК выходит больше воздуха (объемное количество), чем поступает туда. В связи с нагревом воздуха в корпусе ПК его объем увеличивается, и его объем увеличивается тем больше чем больше его нагрев. Баланс производительности вентиляторов (с учетом нагрева воздуха) должен достаточно точно соблюдаться. Любое его нарушение переводит вентилятор выпавший из баланса во флюгерный режим. То есть, такой вентилятор начинает работать как ограничитель расхода воздуха, что приводит к перераспределению избыточного давления вентилятора с большим расходом в цепочке «нагнетающий — корпус — вытяжной» вентилятор. В результате избыточное давление вентилятора с большим расходом (этой цепочке) с объема корпуса ПК перераспределяется со знаком «минус» к вентилятору работающему во флюгерном режиме. Расход воздуха через корпус падает до уровня расхода вентилятора работающего во флюгерном режиме.

В условиях, когда тепловыделение в корпусе ПК является величиной переменной, реализация подобной схемы даст существенный положительный эффект только при наличии сложной системы управления вентиляторами.

Избыточное давление.

Логика подсказывает, что чем больше давление в корпусе ПК тем больше плотность (удельный вес) воздуха, большая тепловая мощность передается воздуху увеличивая теплоотвод из него.

Расчеты подтверждают это.

Если интересны формулы то можно посмотреть статью «Искусство охлаждения» и формулу [3].

При увеличении плотности воздуха (удельного веса) в два раза, что соответствует росту давления в нем в два раза (до 2 атм) в два раза растет и отбираемая воздухом тепловая мощность. Существенный выигрыш.

Но что необходимо для его выполнения?

Просто прочный корпус и компрессор на 2 атм.

Тогда уж проще поместить ваш ПК в масло, как это делают некоторые экспериментаторы.

Теперь посмотрим есть ли выигрыш типовых системах.

В реальном корпусе ПК давление может отличаться от атмосферного на 1- 5 мм.H₂O со знаком плюс для избыточного давления в случае применения нагнетающих вентиляторов или со знаком минус в случае применения вытяжных вентиляторов.

Указанные выше 1 — 5 мм.H₂O это 1 – 5 х10 Кг/м² или 1 – 5 х10^-4 Кг/см², (данное давление дает пропорциональный прирост давления) поэтому прибавка или падение теплоотдачи составит 1х10^-2%.

Поэтому если Вы можете поднять давление до 2-3 атм, то вперед, выигрыш обеспечен.

А вот стоит ли ради 0,01% (прикиньте сколько это Вт, для вашего ПК) ставить мощный (шумный) вентилятор, герметизировать корпус (что вообще глупо, потому что лишает корпус воздухообмена и соответственно - охлаждения) и пускаться в другие поиски приключений?

Стоит подумать.