Часто для построения большого радиатора используют тепловые трубки (англ.: heat pipe ) — герметично запаянные и специальным образом устроенные металлические трубки (обычно медные). Они очень эффективно переносят тепло от одного своего конца к другому: таким образом, даже самые дальние рёбра большого радиатора эффективно работают в охлаждении. Так, например, устроен популярный кулер

Для охлаждения современных производительных графических процессоров применяют те же методы: большие радиаторы, медные сердечники систем охлаждения или полностью медные радиаторы, тепловые трубки для переноса тепла к дополнительным радиаторам:

Рекомендации по выбору здесь такие же: использовать медленные и крупноразмерные вентиляторы, максимально большие радиаторы. Так, например, выглядят популярные системы охлаждения видеокарт и Zalman VF900 :

Обычно вентиляторы систем охлаждения видеокарт лишь перемешивали воздух внутри системного блока, что не очень эффективно, с точки зрения охлаждения всего компьютера. Лишь совсем недавно для охлаждения видеокарт стали применять системы охлаждения, которые выносят горячий воздух за пределы корпуса: первыми стали и, схожая конструкция, от бренда :

Подобные системы охлаждения устанавливаются на самые мощные современные видеокарты (nVidia GeForce 8800, ATI x1800XT и старше). Такая конструкция зачастую более оправдана, с точки зрения правильной организации воздушных потоков внутри корпуса компьютера, чем традиционные схемы. Организация воздушных потоков

Современные стандарты по конструированию корпусов компьютеров среди прочего регламентируют и способ построения системы охлаждения. Начиная ещё с , выпуск которых был начат в 1997 году, внедряется технология охлаждения компьютера сквозным воздушным потоком, направленным от передней стенки корпуса к задней (дополнительно воздух для охлаждения всасывается через левую стенку):

Интересующихся подробностями отсылаю к последним версиям стандарта ATX.

Как минимум один вентилятор установлен в блоке питания компьютера (многие современные модели имеют два вентилятора, что позволяет существенно снизить скорость вращения каждого из них, а, значит, и шум при работе). В любом месте внутри корпуса компьютера можно устанавливать дополнительные вентиляторы для усиления потоков воздуха. Обязательно нужно следовать правилу: на передней и левой боковой стенке воздух нагнетается внутрь корпуса, на задней стенке горячий воздух выбрасывается наружу . Также нужно проконтролировать, чтобы поток горячего воздуха от задней стенки компьютера не попадал напрямик в воздухозабор на левой стенке компьютера (такое случается при определённых положениях системного блока относительно стен комнаты и мебели). Какие вентиляторы устанавливать, зависит в первую очередь от наличия соответствующих креплений в стенках корпуса. Шум вентилятора главным образом определяется скоростью его вращения (см. раздел ), поэтому рекомендуется использовать медленные (тихие) модели вентиляторов. При равных установочных размерах и скорости вращения, вентиляторы на задней стенке корпуса субъективно шумят несколько меньше передних: во-первых, они находятся дальше от пользователя, во-вторых, сзади корпуса расположены почти прозрачные решётки, в то время как спереди - различные декоративные элементы. Часто шум создаётся вследствие огибания элементов передней панели воздушным потоком: если переносимый объём воздушного потока превышает некий предел, на передней панели корпуса компьютера образуются вихревые турбулентные потоки, которые создают характерный шум (он напоминает шипение пылесоса, но гораздо тише).

Выбор компьютерного корпуса

Практически подавляющее большинство корпусов для компьютеров, представленных сегодня на рынке, соответствуют одной из версий стандарта ATX, в том числе и по части охлаждения. Самые дешёвые корпуса не комплектуются ни блоком питания, ни дополнительными приспособлениями. Более дорогие корпуса оснащаются вентиляторами для охлаждения корпуса, реже - переходниками для подключения вентиляторов различными способами; иногда даже специальным контроллером, оснащённым термодатчиками, который позволяет плавно регулировать скорость вращения одного или нескольких вентиляторов в зависимости от температуры основных узлов (см. напр. ). Блок питания включается в комплект не всегда: многие покупатели предпочитают выбирать БП самостоятельно. Из прочих вариантов дополнительного оснащения стоит отметить специальные крепления боковых стенок, жёстких дисков, оптических приводов, карт расширения, которые позволяют собирать компьютер без отвёртки; пылевые фильтры, препятствующие попаданию грязи внутрь компьютера через вентиляционные отверстия; различные патрубки для направления воздушных потоков внутри корпуса. Исследуем вентилятор

Для переноса воздуха в системах охлаждения используют вентиляторы (англ.: fan ).

Устройство вентилятора

Вентилятор состоит из корпуса (обычно в виде рамки), электродвигателя и крыльчатки, закреплённой при помощи подшипников на одной оси с двигателем:

От типа установленных подшипников зависит надёжность вентилятора. Производители заявляют такое типичное время наработки на отказ (количество лет получено из расчёта круглосуточной работы):

С учётом морального старения компьютерной техники (для домашнего и офисного применения это 2-3 года), вентиляторы с шарикоподшипниками можно считать «вечными»: срок их работы не меньше типового срока работы компьютера. Для более серьёзных применений, где компьютер должен работать круглосуточно много лет, стоит подобрать более надёжные вентиляторы.

Многие сталкивались со старыми вентиляторами, в которых подшипники скольжения выработали свой ресурс: вал крыльчатки дребезжит и вибрирует при работе, издавая характерный рычащий звук. В принципе, такой подшипник можно отремонтировать, смазав его твёрдой смазкой, - но многие ли согласятся ремонтировать вентилятор, цена которому всего пара долларов?

Характеристики вентиляторов

Вентиляторы различаются по своему размеру и толщине: обычно в компьютерах встречаются типоразмеры 40×40×10 мм, для охлаждения видеокарт и карманов для жёстких дисков, а также 80×80×25, 92×92×25, 120×120×25 мм для охлаждения корпуса. Также вентиляторы различаются типом и конструкцией устанавливаемых электродвигателей: они потребляют различный ток и обеспечивают разную скорость вращения крыльчатки. От размеров вентилятора и скорости вращения лопастей крыльчатки зависит производительность: создаваемое статическое давление и максимальный объём переносимого воздуха.

Объём переносимого вентилятором воздуха (расход) измеряется в кубометрах в минуту или кубических футах в минуту (CFM, cubic feet per minute). Производительность вентилятора, указанная в характеристиках, измеряется при нулевом давлении: вентилятор работает в открытом пространстве. Внутри корпуса компьютера вентилятор дует в системный блок определенного размера, потому он создаёт в обслуживаемом объёме избыточное давление. Естественно, что объёмная производительность будет приблизительно обратно пропорциональна создаваемому давлению. Конкретный вид расходной характеристики зависит от формы использованной крыльчатки и других параметров конкретной модели. Например, соответствующий график для вентилятора :

Из этого следует простой вывод: чем интенсивнее работают вентиляторы в задней части корпуса компьютера, тем больше воздуха можно будет прокачать через всю систему, и тем эффективнее будет охлаждение.

Уровень шума вентиляторов

Уровень шума, создаваемый вентилятором при работе, зависит от различных его характеристик (подробнее о причинах его возникновения можно прочесть в статье ). Несложно установить зависимость между производительностью и шумом вентилятора. На сайте крупного производителя популярных систем охлаждения , в мы видим: многие вентиляторы одного и того же размера комплектуются разными электродвигателями, которые рассчитаны на различную скорость вращения. Поскольку крыльчатка используется одна и та же, получаем интересующие нас данные: характеристики одного и того же вентилятора при разных скоростях вращения. Составляем таблицу для трёх самых распространённых типоразмеров: толщина 25 мм, и .

Жирным шрифтом выделены самые популярные типы вентиляторов.

Посчитав коэффициент пропорциональности потока воздуха и уровня шума к оборотам, видим почти полное совпадение. Для очистки совести считаем отклонения от среднего: меньше 5%. Таким образом, мы получили три линейные зависимости, по 5 точек каждая. Не Бог весть, какая статистика, но для линейной зависимости этого достаточно: гипотезу считаем подтверждённой.

Объёмная производительность вентилятора пропорциональна количеству оборотов крыльчатки, то же самое справедливо и для уровня шума .

Используя полученную гипотезу, мы можем экстраполировать полученные результаты методом наименьших квадратов (МНК): в таблице эти значения выделены наклонным шрифтом. Нужно, однако, помнить: область применения этой модели ограничена. Исследованная зависимость линейна в некотором диапазоне скоростей вращения; логично предположить, что линейный характер зависимости сохранится и в некоторой окрестности этого диапазона; но при очень больших и очень малых оборотах картина может существенно измениться.

Теперь рассмотрим линейку вентиляторов другого производителя: , и . Составим аналогичную табличку:

Наклонным шрифтом выделены расчётные данные.
Как было сказано выше, при значениях скорости вращения вентилятора, существенно отличающихся от исследованных, линейная модель может быть неверна. Полученные экстраполяцией значения следует понимать как приблизительную оценку.

Обратим внимание на два обстоятельства. Во-первых, вентиляторы GlacialTech работают медленнее, во-вторых, - эффективнее. Очевидно, это результат использования крыльчатки с более сложной формой лопастей: даже при одинаковых оборотах, вентилятор GlacialTech переносит больше воздуха, чем Titan: см. графу прирост . А уровень шума при одинаковых оборотах примерно равен : пропорция соблюдается даже для вентиляторов разных производителей с различной формой крыльчатки.

Нужно понимать, что реальные шумовые характеристики вентилятора зависят от его технической конструкции, создаваемого давления, объёма прокачиваемого воздуха, от типа и формы преград на пути воздушных потоков; то есть, от типа корпуса компьютера. Поскольку корпуса используются самые разные, невозможно напрямую применять измеренные в идеальных условиях количественные характеристики вентиляторов — их можно только сравнивать между собой для разных моделей вентиляторов.

Ценовые категории вентиляторов

Рассмотрим фактор стоимости. Для примера возьмём в одном и том же интернет-магазине и : результаты вписаны в приведённых выше таблицах (рассматривались вентиляторы с двумя шарикоподшипниками). Как видно, вентиляторы этих двух производителей принадлежат к двум разным классам: GlacialTech работают на более низких оборотах, потому меньше шумят; при одинаковых оборотах они эффективнее Titan - но они всегда дороже на доллар-другой. Если нужно собрать наименее шумную систему охлаждения (например, для домашнего компьютера), придётся раскошелиться на более дорогие вентиляторы со сложной формой лопастей. При отсутствии таких строгих требований или при ограниченном бюджете (например, для офисного компьютера), вполне подойдут и более простые вентиляторы. Различный тип подвеса крыльчатки, используемый в вентиляторах (подробнее см. раздел ), также влияет на стоимость: вентилятор тем дороже, чем более сложные подшипники используются.

Ключом разъёма служат скошенные углы с одной из сторон. Провода подключены следующим образом: два центральных - «земля», общий контакт (чёрный провод); +5 В - красный, +12 В - жёлтый. Для питания вентилятора через молекс-разъём используются только два провода, обычно чёрный («земля») и красный (напряжение питания). Подключая их к разным контактам разъёма, можно получить различную скорость вращения вентилятора. Стандартное напряжение в 12 В запустит вентилятор со штатной скоростью, напряжение в 5-7 В обеспечивает примерно половинную скорость вращения. Предпочтительно использовать более высокое напряжение, так как не каждый электромотор в состоянии надёжно запускаться при чересчур низком напряжении питания.

Как показывает опыт, скорость вращения вентилятора при подключении к +5 В, +6 В и +7 В примерно одинакова (с точностью до 10%, что сравнимо с точностью измерений: скорость вращения постоянно изменяется и зависит от множества факторов, вроде температуры воздуха, малейшего сквозняка в комнате и т. п.)

Напоминаю, что производитель гарантирует стабильную работу своих устройств только при использовании стандартного напряжения питания . Но, как показывает практика, подавляющее большинство вентиляторов отлично запускаются и при пониженном напряжении.

Контакты зафиксированы в пластмассовой части разъёма при помощи пары отгибающихся металлических «усиков». Не составляет труда извлечь контакт, придавив выступающие части тонким шилом или маленькой отвёрткой. После этого «усики» нужно опять разогнуть в стороны, и вставить контакт в соответствующее гнездо пластмассовой части разъёма:

Иногда кулеры и вентиляторы оборудуются двумя разъёмами: подключёнными параллельно молекс- и трёх- (или четырёх-) контактным. В таком случае подключать питание нужно только через один из них :

В некоторых случаях используется не один молекс-разъём, а пара «мама-папа»: так можно подключить вентилятор к тому же проводу от блока питания, который запитывает жёсткий диск или оптический привод. Если вы переставляете контакты в разъёме, чтобы получить на вентиляторе нестандартное напряжение, обратите особое внимание на то, чтобы переставить контакты во втором разъёме в точности таком же порядке . Невыполнение этого требования чревато подачей неверного напряжения питания на жёсткий диск или оптический привод, что наверняка приведёт к их мгновенному выходу из строя.

В трёхконтактных разъёмах ключом для установки служит пара выступающих направляющих с одной стороны:

Ответная часть находится на контактной площадке, при подключении она входит между направляющими, также выполняя роль фиксатора. Соответствующие разъёмы для питания вентиляторов находятся на материнской плате (как правило, несколько штук в разных местах платы) или на плате специального контроллера, управляющего вентиляторами:

Помимо «земли» (чёрный провод) и +12 В (обычно красный, реже: жёлтый), есть ещё тахометрический контакт: он используется для контроля скорости вращения вентилятора (белый, синий, жёлтый или зелёный провод). Если вам не нужна возможность контроля над оборотами вентилятора, то этот контакт можно не подключать. Если питание вентилятора подведено отдельно (например, через молекс-разъём), допустимо при помощи трёхконтактного разъёма подключить только контакт контроля за оборотами и общий провод - такая схема часто используется для мониторинга скорости вращения вентилятора блока питания, который запитывается и управляется внутренними схемами БП.

Четырёхконтактные разъёмы появились сравнительно недавно на материнских платах с процессорными разъёмами LGA 775 и socket AM2. Отличаются они наличием дополнительного четвёртого контакта, при этом полностью механически и электрически совместимы с трёхконтактными разъёмами:

Два одинаковых вентилятора с трёхконтактными разъёмами можно подключить последовательно к одному разъёму питания. Таким образом, на каждый из электромоторов будет приходится по 6 В питающего напряжения, оба вентилятора будут вращаться с половинной скоростью. Для такого соединения удобно использовать разъёмы питания вентиляторов: контакты легко извлечь из пластмассового корпуса, придавив фиксирующий «язычок» отвёрткой. Схема подключения приведена на рисунке далее. Один из разъёмов подключается к материнской плате, как обычно: он будет обеспечивать питанием оба вентилятора. Во втором разъёме при помощи кусочка проволоки нужно закоротить два контакта, после чего заизолировать его скотчем или изолентой:

Настоятельно не рекомендуется соединять таким способом два разных электромотора : из-за неравенства электрических характеристик в различных режимах работы (запуск, разгон, стабильное вращение) один из вентиляторов может не запускаться вовсе (что чревато выходом электромотора из строя) или требовать для запуска чрезмерно большой ток (чревато выходом из строя управляющих цепей).

Часто для ограничения скорости вращения вентилятора примеряются постоянные или переменные резисторы, включенные последовательно в цепи питания. Изменяя сопротивление переменного резистора, можно регулировать скорость вращения: именно так устроены многие ручные регуляторы скорости вентиляторов. Конструируя подобную схему нужно помнить, что, во-первых, резисторы греются, рассеивая часть электрической мощности в виде тепла, - это не способствует более эффективному охлаждению; во-вторых, электрические характеристики электродвигателя в различных режимах работы (запуск, разгон, стабильное вращение) не одинаковы, параметры резистора нужно подбирать с учётом всех этих режимов. Чтобы подобрать параметры резистора, достаточно знать закон Ома; использовать нужно резисторы, рассчитанные на ток, не меньший, чем потребляет электродвигатель. Однако лично я не приветствую ручное управление охлаждением, так как считаю, что компьютер - вполне подходящее устройство, чтобы управлять системой охлаждения автоматически, без вмешательства пользователя.

Контроль и управление вентиляторами

Большинство современных материнских плат позволяет контролировать скорость вращения вентиляторов, подключённых к некоторым трёх- или четырёхконтактным разъёмам. Более того, некоторые из разъёмов поддерживают программное управление скоростью вращения подключённого вентилятора. Не все размещённые на плате разъёмы предоставляют такие возможности: например, на популярной плате Asus A8N-E есть пять разъёмов для питания вентиляторов, контроль над скоростью вращения поддерживают только три из них (CPU, CHIP, CHA1), а управление скоростью вентилятора - только один (CPU); материнская плата Asus P5B имеет четыре разъёма, все четыре поддерживают контроль за скоростью вращения, управление скоростью вращения имеет два канала: CPU, CASE1/2 (скорость двух корпусных вентиляторов изменяется синхронно). Количество разъёмов с возможностями контроля или управления скоростью вращения зависит не от используемого чипсета или южного моста, а от конкретной модели материнской платы: модели разных производителей могут различаться в этом отношении. Часто разработчики плат намеренно лишают более дешёвые модели возможностей управления скоростью вентиляторов. Например, материнская плата для процессоров Intel Pentiun 4 Asus P4P800 SE способна регулировать обороты кулера процессора, а её удешевлённый вариант Asus P4P800-X - нет. В таком случае можно использовать специальные устройства, которые способны управлять скоростью нескольких вентиляторов (и, обычно, предусматривают подключение целого ряда температурных датчиков) - их появляется всё больше на современном рынке.

Контролировать значения скорости вращения вентиляторов можно при помощи BIOS Setup. Как правило, если материнская плата поддерживает изменение скорости вращения вентиляторов, здесь же в BIOS Setup можно настроить параметры алгоритма регулирования скорости. Набор параметров различен для разных материнских плат; обычно алгоритм использует показания термодатчиков, встроенных в процессор и материнскую плату. Существует ряд программ для различных ОС, которые позволяют контролировать и регулировать скорость вентиляторов, а также следить за температурой различных компонентов внутри компьютера. Производители некоторых материнских плат комплектуют свои изделия фирменными программами для Windows: Asus PC Probe, MSI CoreCenter, Abit µGuru, Gigabyte EasyTune, Foxconn SuperStep и т.д. Распространено несколько универсальных программ, среди них: (shareware, $20-30), (распространяется бесплатно, не обновляется с 2004 года). Самая популярная программа этого класса - :

Эти программы позволяют следить за целым рядом температурных датчиков, которые устанавливаются в современные процессоры, материнские платы, видеокарты и жёсткие диски. Также программа отслеживает скорость вращения вентиляторов, которые подключены к разъёмам материнской платы с соответствующей поддержкой. Наконец, программа способна автоматически регулировать скорость вентиляторов в зависимости от температуры наблюдаемых объектов (если производитель системной платы реализовал аппаратную поддержку этой возможности). На приведённом выше рисунке программа настроена на управление только вентилятором процессора: при невысокой температуре ЦП (36°C) он вращается со скоростью около 1000 об/мин, - это 35% от максимальной скорости (2800 об/мин). Настройка таких программ сводится к трём шагам:

1. определению, к каким из каналов контроллера материнской платы подключены вентиляторы, и какие из них могут управляться программно;
2. указанию, какие из температур должны влиять на скорость различных вентиляторов;
3. заданию температурных порогов для каждого датчика температуры и диапазона рабочих скоростей для вентиляторов.

Возможностями по мониторингу также обладают многие программы для тестирования и тонкой настройки компьютеров: , и т. д.

Многие современные видеокарты также позволяют регулировать обороты вентилятора системы охлаждения в зависимости от нагрева графического процессора. При помощи специальных программ можно даже изменять настройки механизма охлаждения, снижая уровень шума от видеокарты в отсутствие нагрузки. Так выглядят в программе оптимальные настройки для видеокарты HIS X800GTO IceQ II :

Пассивное охлаждение

Пассивными системами охлаждения принято называть такие, которые не содержат вентиляторов. Пассивным охлаждением могут довольствоваться отдельные компоненты компьютера, при условии, что их радиаторы помещены в достаточный поток воздуха, создаваемый «чужими» вентиляторами: например, микросхема чипсета часто охлаждается большим радиатором, расположенным вблизи места установки процессорного кулера. Популярны также пассивные системы охлаждения видеокарт, например, :

Очевидно, чем больше радиаторов приходится продувать одному вентилятору, тем большее сопротивление потоку ему нужно преодолеть; таким образом, при увеличении количества радиаторов часто приходится увеличивать скорость вращения крыльчатки. Эффективнее использовать много тихоходных вентиляторов большого диаметра, а пассивные системы охлаждения предпочтительнее избегать. Несмотря на то, что выпускаются пассивные радиаторы для процессоров, видеокарты с пассивным охлаждением, даже блоки питания без вентиляторов (FSP Zen), попытка собрать компьютер совсем без вентиляторов из всех этих компонент наверняка приведёт к постоянным перегревам. Потому, что современный высокопроизводительный компьютер рассеивает слишком много тепла, чтобы охлаждаться только лишь пассивными системами. Из-за низкой теплопроводности воздуха, сложно организовать эффективное пассивное охлаждение для всего компьютера, разве что превратить в радиатор весь корпус компьютера, как это сделано в :

Сравните корпус-радиатор на фото с корпусом обычного компьютера!

Возможно, полностью пассивного охлаждения будет достаточно для маломощных специализированных компьютеров (для доступа в интернет, для прослушивания музыки и просмотра видео, и т.п.) Охлаждение экономией

В старые времена, когда энергопотребление процессоров не достигло ещё критических величин - для их охлаждения хватало небольшого радиатора - вопрос «что будет делать компьютер, когда делать ничего не нужно?» решался просто: пока не надо выполнять команды пользователя или запущенные программы, ОС даёт процессору команду NOP (No OPeration, нет операции). Эта команда заставляет процессор выполнить бессмысленную безрезультатную операцию, результат которой игнорируется. На это тратится не только время, но и электроэнергия, которая, в свою очередь, преобразуется в тепло. Типичный домашний или офисный компьютер в отсутствие ресурсоёмких задач загружен, как правило, всего на 10% - любой может удостовериться в этом, запустив Диспетчер задач Windows и понаблюдав за Хронологией загрузки ЦП (Центрального Процессора). Таким образом, при старом подходе около 90% процессорного времени улетало на ветер: ЦП занимался выполнением никому не нужных команд. Более новые ОС (Windows 2000 и далее) в аналогичной ситуации поступают разумнее: при помощи команды HLT (Halt, останов) процессор полностью останавливается на короткое время - это, очевидно, позволяет снизить потребление энергии и температуру процессора при отсутствии ресурсоёмких задач.

Компьютерщики со стажем могут припомнить целый ряд программ для «программного охлаждения процессора»: будучи запущенными под управлением Windows 95/98/ME они останавливали процессор с помощью HLT, вместо повторения бессмысленных NOP, чем снижали температуру процессора в отсутствие вычислительных задач. Соответственно, использование таких программ под управлением Windows 2000 и более новых ОС лишено всякого смысла.

Современные процессоры потребляют настолько много энергии (а это значит: рассеивают её в виде тепла, то есть греются), что разработчики создали дополнительные технические по борьбе с возможным перегревом, а также средства, повышающие эффективность механизмов экономии при простое компьютера.

Тепловая защита процессора

Для защиты процессора от перегрева и выхода из строя, применяется так называемый thermal throttling (обычно не переводят: троттлинг). Суть этого механизма проста: если температура процессора превышает допустимую, процессор принудительно останавливается командой HLT, чтобы кристалл имел возможность остыть. В ранних реализациях этого механизма через BIOS Setup можно было настраивать, какую долю времени процессор будет простаивать (параметр CPU Throttling Duty Cycle: xx%); новые реализации «тормозят» процессор автоматически до тех пор, пока температура кристалла не опустится до допустимого уровня. Безусловно, пользователь заинтересован в том, чтобы процессор не прохлаждался (буквально!), а выполнял полезную работу — для этого нужно использовать достаточно эффективную систему охлаждения. Проверить, не включается ли механизм тепловой защиты процессора (троттлинга) можно при помощи специальных утилит, например :

Минимизация потребления энергии

Практически все современные процессоры поддерживают специальные технологии для снижения потребления энергии (и, соответственно, нагрева). Разные производители называют такие технологии по-разному, например: Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), AMD Cool’n’Quiet (CnQ, C&Q) - но работают они, по сути, одинаково. Когда компьютер простаивает, и процессор не загружен вычислительными задачами, уменьшается тактовая частота и напряжение питания процессора. И то, и другое уменьшает потребление процессором электроэнергии, что, в свою очередь, сокращает тепловыделение. Как только загрузка процессора увеличивается, автоматически восстанавливается полная скорость процессора: работа такой схемы энергосбережения полностью прозрачна для пользователя и запускаемых программ. Для включения такой системы нужно:

1. включить использование поддерживаемой технологии в BIOS Setup;
2. установить в используемой ОС соответствующие драйверы (обычно это драйвер процессора);
3. в Панели управления Windows (Control Panel), в разделе Электропитание (Power Management), на закладке Схемы управления питанием (Power Schemes) выбрать в списке схему Диспетчер энергосбережения (Minimal Power Management).

Например, для материнской платы Asus A8N-E с процессором нужно (подробные инструкции приведены в Руководстве пользователя):

1. в BIOS Setup в разделе Advanced > CPU Configuration > AMD CPU Cool & Quiet Configuration параметр Cool N"Quiet переключить в Enabled; а в разделе Power параметр ACPI 2.0 Support переключить в Yes;
2. установить ;
3. см. выше.

Проверить, что частота процессора изменяется, можно при помощи любой программы, отображающей тактовую частоту процессора: от специализированных типа , вплоть до Панели управления Windows (Control Panel), раздел Система (System):

AMD Cool"n"Quiet в действии: текущая частота процессора (994 МГц) меньше номинальной (1,8 ГГц)

Часто производители материнских плат дополнительно комплектуют свои изделия наглядными программами, наглядно демонстрирующими работу механизма изменения частоты и напряжения процессора, например, Asus Cool&Quiet:

Частота процессора изменяется от максимальной (при наличии вычислительной нагрузки), до некоторой минимальной (при отсутствии загрузки ЦП).

Утилита RMClock

Во время разработки набора программ для комплексного тестирования процессоров , была создана (RightMark CPU Clock/Power Utility): она предназначена для наблюдения, настройки и управления энергосберегающими возможностями современных процессоров. Утилита поддерживает все современные процессоры и самые разные системы управления потреблением энергии (частотой, напряжением…) Программа позволяет наблюдать за возникновением троттлинга, за изменением частоты и напряжения питания процессора. Используя RMClock, можно настраивать и использовать всё, что позволяют стандартные средства: BIOS Setup, управление энергопотреблением со стороны ОС при помощи драйвера процессора. Но возможности этой утилиты гораздо шире: с её помощью можно настраивать целый ряд параметров, которые не доступны для настройки стандартным образом. Особенно это важно при использовании разогнанных систем, когда процессор работает быстрее штатной частоты.

Авторазгон видеокарты

Подобный метод используют и разработчики видеокарт: полная мощность графического процессора нужна только в 3D-режиме, а с рабочим столом в 2D-режиме современный графический чип справится и при пониженной частоте. Многие современные видеокарты настроены так, чтобы графический чип обслуживал рабочий стол (2D-режим) с пониженной частотой, энергопотреблением и тепловыделением; соответственно, вентилятор охлаждения крутится медленнее и шумит меньше. Видеокарта начинает работать на полную мощность только при запуске 3D-приложений, например, компьютерных игр. Аналогичную логику можно реализовать программно, при помощи различных утилит по тонкой настройке и разгону видеокарт. Для примера, так выглядят настройки автоматического разгона в программе для видеокарты HIS X800GTO IceQ II :

Тихий компьютер: миф или реальность?

С точки зрения пользователя, достаточно тихим будет считаться такой компьютер, шум которого не превышает окружающего шумового фона. Днём, с учётом шума улицы за окном, а также шума в офисе или на производстве, компьютеру позволительно шуметь чуть больше. Домашний компьютер, который планируется использовать круглосуточно, ночью должен вести себя потише. Как показала практика, практически любой современный мощный компьютер можно заставить работать достаточно тихо. Опишу несколько примеров из моей практики.

Пример 1: платформа Intel Pentium 4

В моём офисе используется 10 компьютеров Intel Pentium 4 3,0 ГГц со стандартными процессорными кулерами. Все машины собраны в недорогих корпусах Fortex ценой до $30, установлены блоки питания Chieftec 310-102 (310 Вт, 1 вентилятор 80?80?25 мм). В каждом из корпусов на задней стенке был установлен вентилятор 80?80?25 мм (3000 об/мин, шум 33 дБА) - они были заменены вентиляторами с такой же производительностью 120?120?25 мм (950 об/мин, шум 19 дБА). В файловом сервере локальной сети для дополнительного охлаждения жёстких дисков на передней стенке установлены 2 вентилятора 80?80?25 мм , подключённые последовательно (скорость 1500 об/мин, шум 20 дБА). В большинстве компьютеров использована материнская плата Asus P4P800 SE , которая способна регулировать обороты кулера процессора. В двух компьютерах установлены более дешёвые платы Asus P4P800-X , где обороты кулера не регулируются; чтобы снизить шум от этих машин, кулеры процессоров были заменены (1900 об/мин, шум 20 дБА).
Результат : компьютеры шумят тише, чем кондиционеры; их практически не слышно.

Пример 2: платформа Intel Core 2 Duo

Домашний компьютер на новом процессоре Intel Core 2 Duo E6400 (2,13 ГГц) со стандартным процессорным кулером был собран в недорогом корпусе aigo ценой $25, установлен блок питания Chieftec 360-102DF (360 Вт, 2 вентилятора 80×80×25 мм). В передней и задней стенках корпуса установлены 2 вентилятора 80×80×25 мм , подключённые последовательно (скорость регулируется, от 750 до 1500 об/мин, шум до 20 дБА). Использована материнская плата Asus P5B , которая способна регулировать обороты кулера процессора и вентиляторов корпуса. Установлена видеокарта с пассивной системой охлаждения.
Результат : компьютер шумит так, что днём его не слышно за обычным шумом в квартире (разговоры, шаги, улица за окном и т. п.).

Пример 3: платформа AMD Athlon 64

Мой домашний компьютер на процессоре AMD Athlon 64 3000+ (1,8 ГГц) собран в недорогом корпусе Delux ценой до $30, сначала содержал блок питания CoolerMaster RS-380 (380 Вт, 1 вентилятор 80?80?25 мм) и видеокарту GlacialTech SilentBlade GT80252BDL-1 , подключенными к +5 В (около 850 об/мин, шум меньше 17 дБА). Используется материнская плата Asus A8N-E , которая способна регулировать обороты кулера процессора (до 2800 об/мин, шум до 26 дБА, в режиме простоя кулер вращается около 1000 об/мин и шумит меньше 18 дБА). Проблема этой материнской платы: охлаждение микросхемы чипсета nVidia nForce 4, Asus устанавливает небольшой вентилятор 40?40?10 мм со скоростью вращения 5800 об/мин, который достаточно громко и неприятно свистит (кроме того, вентилятор оборудован подшипником скольжения, имеющим очень небольшой ресурс). Для охлаждения чипсета был установлен кулер для видеокарт с медным радиатором , на его фоне отчётливо слышны щелчки позиционирования головок жёсткого диска. Работающий компьютер не мешает спать в той же комнате, где он установлен.
Недавно видеокарта была заменена HIS X800GTO IceQ II , для установки которой потребовалось доработать радиатор чипсета : отогнуть рёбра таким образом, чтобы они не мешали установке видеокарты с большим вентилятором охлаждения. Пятнадцать минут работы плоскогубцами - и компьютер продолжает работать тихо даже с довольно мощной видеокартой.

Пример 4: платформа AMD Athlon 64 X2

Домашний компьютер на процессоре AMD Athlon 64 X2 3800+ (2,0 ГГц) с процессорным кулером (до 1900 об/мин, шум до 20 дБА) собран в корпусе 3R System R101 (в комплекте 2 вентилятора 120×120×25 мм, до 1500 об/мин, установлены на передней и задней стенках корпуса, подключены к штатной системе мониторинга и автоматического управления вентиляторами), установлен блок питания FSP Blue Storm 350 (350 Вт, 1 вентилятор 120×120×25 мм). Использована материнская плата (пассивное охлаждение микросхем чипсета), которая способна регулировать обороты кулера процессора. Использована видеокарта GeCube Radeon X800XT , система охлаждения заменена на Zalman VF900-Cu . Для компьютера был выбран жёсткий диск , известный низким уровнем создаваемого шума.
Результат : компьютер работает так тихо, что слышен шум электродвигателя жёстких дисков. Работающий компьютер не мешает спать в той же комнате, где он установлен (соседи за стенкой разговаривают и того громче).

Введение

Выделяемое количество теплоты зависит от содержимого Вашего системного блока, от его энергопотребления. Это вовсе не значит, что охлаждать нужно абсолютно все задейств о ванные составляющие системного блока. Вешать вентиляторы на розетки вовсе не нужно, но вот современным процессорам и видеокартам без охлаждения ну никак не обойтись.

От тепловыделения, увы, никуда не деться, но ведь эта проблема имеет немало решений. Другой вопрос – чем охлаждать. На данный момент существует достаточно много систем охл а ждения, все они используют общий принцип действия — перенос тепла от более горячего тела (охлаждаемого объекта) к менее горячему (системе охлаждения). Мы рассмотрим только сл е дующие системы:

— Радиатор;

— Кулер;

— Система жидкостного охлаждения;

— Система охлаждения на элементах Пельтье;

— Система фазового перехода (фреонка);

— Система экстремального охлаждения на жидком азоте;

Можно использовать и наиболее эффективные установки, в которых совмещаются ра з личные виды перечисленных систем.

1 Радиаторы

Радиатор (новолат. radiator, «излучатель») — теплообменник, служит для рассеивания т е пла от охлаждаемого объекта. Механизмом передачи тепла здесь является теплопроводность, способность вещества проводить тепло внутри своего объёма. Все, что нужно — создать физ и ческий контакт радиатора с охлаждаемым объектом, именно поэтому он всегда находится в тесном контакте с тем, что охлаждает. После того, как радиатор принимает на себя часть тепла от охлаждаемого объекта, его задача – рассеять его в окружающий воздух.

Но мало просто обеспечить физический контакт, ведь рано или поздно от постоянно н а гревающегося охлаждаемого объекта нагреется и сама система охлаждения. А процесса тепл о обмена в системе тел с одинаковой температурой быть не может. Чтобы найти выход из данной ситуации и не столкнуться с проблемой перегрева, необходимо организовать подвод какого-то холодного вещества, чтобы охлаждать саму систему охлаждения. Такое вещество общепринято называть хладагентом (холодильный агент, частный случай теплоносителя).

Радиатор является воздушной системой охлаждения, т.е. хладагентом в его случае являе т ся холодный воздух из окружения. Тепло от охлаждаемого объекта идет к основанию радиат о ра, потом равномерно распределяется по всем его рёбрам, а уже после этого оно уходит в окр у жающий воздух. Такой процесс называется теплопроводностью. Воздух вокруг радиатора п о степенно нагревается, из-за чего процесс теплообмена становится все менее эффективным. Э ф фективность теплообмена можно увеличить, если постоянно подавать холодный воздух к рё б рам радиатора. Для эффективного охлаждения нужна свободная циркуляция холодного воздуха.

Такие физические величины, как теплопроводность (скорость распространения тепла по телу) и теплоемкость (количество теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1 градус) у радиатора должны быть на высоком уровне. Мы знаем, что на и большей теплопроводностью обладают металлы. На самом деле это не так – наибольшая тепл о проводность у алмаза, и лежит она в диапазоне от 1000 до 2600 Вт/(м·K). Из металлов же лучше всех тепло проводит серебро – его теплопроводность равна 430 Вт/(м·K). После серебра идет медь , потом золото . Завершает цепочку алюминий .

Наиболее применимыми являются два материала – алюминий и медь. Первый — из-за низкой стоимости и высокой теплоёмкости (930 против 385 у меди), второй — из-за большой теплопроводности (к недостаткам меди можно отнести более высокую температуру плавления и сложность ее обработки). Серебро же, за его высокую теплопроводность, иногда используют для изготовления основания радиатора. Еще для изготовления радиаторов может применяться сплав алюминия с кремнием – силумин. Преимущество его использования – дешевле алюм и ния.

Если радиатор сделан из высоко теплопроводного материала, то температура в любой его точке будет одинакова. Выделение тепла будет одинаково эффективно со всей площади п о верхности. Т.к. объект отдаёт тепло со своей поверхности, то это значит, что для достижения наилучшего отвода тепла, площадь поверхности охлаждаемого объекта должна быть макс и мальной. Существует два способа увеличения площади радиатора — увеличение площади р ё бер с сохранением размеров радиатора и увеличение геометрических размеров радиатора. Вт о рой вариант, понятно, предпочтительней, но это вносит ряд неудобств – например, увеличивает вес и размеры радиатора, что может затруднить монтаж устройства. Ну и цена, соответственно, растет пропорционально количеству израсходованного на изготовления материала.
Типов конструкций ребер радиаторов существует огромное множество. Они могут быть толстыми, если были созданы процессом выдавливания. Или наоборот, тонкими – если ребра отливали. Они могут быть прямыми по всей длине радиатора, а могут быть расчерчены поп е рек. Могут быть плоскими, согнутыми из пластин, вдавленными в основание. Но лучше всего в работе на сегодняшний день себя показывают радиаторы игольчатого типа – в таких радиаторах вместо ребер квадратные или цилиндрические иглы.

1.2 Виды радиаторов

Существуют следующие виды методов производства радиаторов, по которым она кла с сифицируются:

1. Прессованные (экструзионные) радиаторы — самые дешевые и самые распростр а ненные на рынке. Основным материалом, который используется в их производстве, является алюминий. Радиаторы такого типа изготавливаются путем прессования (экструзии), который позволяет получить достаточно сложные профили поверхностей ребер и достичь хороших те п лоотводящих свойств.

2. Складчатые (ленточные) радиаторы — получаются тогда, когда тонка металлическая лента, свернутая в гармошку, пайкой (или с помощью адгезионных проводящих паст) прикре п ляется на базовую пластину радиатора. Складки ленты-гармошки в данном случае играют роль ребер. Такая технология изготовления позволяет получать компактные изделия по сравнению с прессованными радиаторами, но с примерно такой же тепловой эффективностью.

3. Кованые (холоднодеформированные) радиаторы — радиаторы, получаемые в р е зультате использования технологии холодного прессования. Эта технология позволяет созд а вать поверхность радиатора в виде стрежней произвольного сечения, а не только стандартных прямоугольных ребер. Как правило, они дороже радиаторов первых двух типов, но их эффе к тивность зачастую гораздо ниже.

4. Составные радиаторы — близкие родственники «складчатых» радиаторов. Несмотря на это, их отличает существенный момент: в данном типе радиаторов поверхность ребер фо р мируется не лентой-гармошкой, а тонкими раздельными пластинками, которые закрепляют пайкой или стыковой сваркой на подошве радиатора. Радиаторы этого типа немного более э ф фективны, чем экструзионные и складчатые.

5. Литые радиаторы – в производстве изделий такого типа используется технология л и тья в пресс-форму под давлением. Применение такой технологии позволяет получать профили реберной поверхности практически любой сложности, значительно улучшающий теплоперед а чу.

6. Точеные радиаторы — являются самыми дорогими и продвинутыми радиаторами. И з делия такого типа создаются прецизионной механической обработкой (на специальных высок о точных станках с ЧПУ) монолитных заготовок и отличаются самой высокой тепловой эффе к тивностью. Если бы не производственная стоимость, то радиаторы такого типа давно смогли бы вытеснить своих конкурентов на рынке.

1.3 Тепловые трубки

В современных системах перестали быть редкостью применяемые в радиаторах и в кул е рах – тепловые трубки или просто теплотрубки.

Она представляет собой герметическое теплопередающее устройство, которое работает по замкнутому испарительно-конденсационному циклу в тепловом контакте с внешними — и с точником и стоком тепла. Тепловая энергия берется на охлаждаемом объекте и затрачивается на испарение теплоносителя, который находится внутри корпуса тепловой трубки. Далее тепл о вая энергия переносится паром в виде скрытой теплоты испарения далее, на определенном ра с стоянии от места испарения, где при конденсации пара выделяется в сток. Образовавшийся конденсат снова возвращается в место испарения — либо под действием капиллярных сил (к о торые обеспечиваются наличием специализированной капиллярной структуры внутри тепловой трубки), либо за счет действия массовых сил (такая конструкция обычно именуется термосиф о ном).

Получается, что вместо привычного электронного механизма переноса тепла (путем те п лопроводности, что имеет место в сплошном металлическом теплопроводе), в теплотрубке и с пользуется молекулярный механизм переноса (точнее, процесс переноса кинетической и кол е бательной энергии беспорядочного движения частиц пара).

1.4 Оптимальная площадь

Нужно стремиться к тому, чтобы площадь контакта между радиатором и охлаждаемым объектом была как можно больше – ведь именно через эту площадь тепло от объекта будет п о ступать на радиатор. Но нужно учитывать то, что при соприкосновении двух даже самых гла д ких поверхностей, между ними все равно остаются мельчайшие полости и зазоры, заполненные воздухом [напомню, что теплопроводность воздуха 0.026 Вт/(м·K)] – это может сыграть свою злую шутку.

Чтобы избавиться от вредного воздуха и позволить радиатору работать с максимальной отдачей, применяют различные тепловые интерфейсы, чаще всего это термопроводная паста (термопаста). Она имеют большую теплопроводность [благодаря использованию в своем сост а ве таких веществ, как алюминий и серебро (до 90% содержания)] и за счет текучести заполняет собой все неровности в соприкасающихся поверхностях.

Термопаста поставляются в комплекте с большинством брендовых кулеров и радиаторов. Бывает в виде шприца или небольшого тюбика-пакетика. Рекомендуется избегать попадания термопасты на электрические элементы компьютера.

Одним из параметров термопаст является продолжительность периода, когда она выходит на максимальную эффективность. В среднем это время составляет около недели. Компания Coolink недавно произвела первую термопасту с добавлением наночастиц – ее преимуществом является то, что никакого периода ожидания нет.

Помимо термопасты есть и другой вид теплового интерфейса – проводящие прокладки. Суть их работы та же, но используются они по другому – кладутся на поверхность контакта и при тепловом воздействии меняют свое агрегатное состояние, заполняя неровности и вытесняя воздух.

1.5 Итог по радиаторам

Несмотря на всевозможные вариации, самое главное преимущество радиатора то, что он не является источником какого-либо шума. К минусам можно отнести относительно низкую эффективность, отсутствие потенциала для разгона системы и зачастую крупные габариты.

Если доверять охлаждение современных видеокарт и процессоров пассивным радиаторам достаточно опасно, то охлаждение модулей памяти, жестких дисков, чипсета, цепей питания – можно и положиться.

2 Кулеры

Кулер (англ. cooler — охладитель) совокупность радиатора и вентилятора, устанавлива е мого на электронные компоненты компьютера с повышенным тепловыделением. Самая главная задача устройства — снижение температуры охлаждаемого объекта и поддержание ее на опр е деленном уровне. Достигается это за счет непрерывного потока воздуха, обдувающего ради а тор. То есть менее эффективный процесс излучения превращается в более эффективный — ко н векцию. Кулеры — это самый простой, самый быстрый, доступный и, в большинстве случаев, достаточный способ охлаждения компонентов компьютера — воздухом охлаждается все.

Вариантов исполнения существует гигантское множество. Если говорить про внешний вид можно долго, то касательно функциональных отличий много не расскажешь.

Кулеры бывают разных размеров – обычно от 40х40мм до 320х320мм.

Самой важной частью любого кулера является его вентилятор. Именно он шумит у Вас в Вашем системном блоке. А если быть более точным, то шум этот появляется при столкновении воздушного потока с радиатором. Особенно этот шум ощутим на дешевых моделях кулеров, т.к. над их дизайном никто не работает.

Вентилятор состоит из крыльчатки (в ней по внутреннему диаметру расположен магнит) и электромотора, который этот магнит вместе с крыльчаткой вращает. Через центр вентилятора идет осевой штырь, который размещается в центре мотора. Для большей плавности хода крыльчатки могут использоваться три вида подшипников (срок службы которых производители указывают в тысячах часов на упаковке):

— Подшипник скольжения (sleeve bearing) — наиболее дешевый и наименее надежный вариант, создающий при работе высокий уровень шума.

— 1 подшипник скольжения (sleeve bearing) + 1 подшипник качения (ball bearing) — ко м бинированный подшипник- более долговечная конструкция, работающая в среднем в два раза дольше, чем на подшипнике скольжения.

— 2 или 4 подшипника качения (ball bearing) — наиболее надежные варианты с низким уровнем шума, но стоят такие вентиляторы существенно дороже первых двух.

— Игольчатые и NCB (наномиллиметровые керамические) подшипники — устанавлив а ются в вентиляторы ограниченным числом производителей. Они отличаются низким уровнем шума, невысокой стоимостью и очень большим сроком службы.

Кстати, о сроке службы (сроке безотказной работы). Если срок службы указан в 40-50 т ы сяч часов (почти 5 лет, хотя бывает и больше — до 300 000 часов), это вовсе не значит, что вспомнить о кулере в следующий раз придется только через это время. Нет, это число нужно делить на два-три, и все равно время от времени производить профилактические действия – протирать от пыли, продувать, смазывать. Если не ухаживать за кулером, он может начать ш у меть, а если совсем про него забыть – то и остановиться.

Производительность вентилятора (расходная характеристика) – пожалуй, основная его характеристика. Измеряется она в количестве кубических футов воздуха, перегоняемых им в минуту, сокращенно — CFM (Cubic Feet per Minute). Эта характеристика главным образом з а висит от площади вентилятора, профиля лопастей и скорости их вращения. Чем больше это значение, тем выше эффективность охлаждения и, как правило, тем выше уровень шума, созд а ваемый вентилятором при работе.

2.1 Питание кулеров

Перегонять кубометры воздуха кулер может своими лопастями на скорости до 8000 об о ротов в минуту (для сравнения, двигатель обычнго легкового автомобиля выдает 5-8 тысяч об о ротов, двигатель болида «Формула-1» — до 22 000 оборотов). Но понятное дело, что при такой скорости шум от работы кулера будет ощутимым. Поэтому предпочтительнее брать кулеры с термодатчиками – которые «анализируют» температуру и в зависимости от ситуации могут увеличивать или уменьшать количество оборотов. Чаще всего это положительно сказывается на шуме от работы.

Все компьютерные кулеры питаются от постоянного тока, напряжение которого чаще вс е го составляет 12В. Для подключения к питанию они используют Molex-коннекторы (для Smart-вентиляторов) или PC-Plug-коннекторы. PC-Plug имеет четыре провода: два чёрных (земля), жёлтый (+12В) и красный (+5В).

Разъёмы Molex на материнских платах используются для того, чтобы система сама могла контролировать скорость вращения вентилятора, подавая на красный провод различное напр я жение (обычно от 8 до 12 В). По жёлтому (сигнальному) проводу система узнает от кулера св е дения о скорости вращения его лопастей. Использование Molex имеет один весомый недост а ток: опасно цеплять вентиляторы с потребляемой мощностью более 6Вт.

Дело обстоит иначе с разъемом PC-Plug – он выдерживает десятки Ватт. Но при подкл ю чении к нему Вы не сможете узнать, работает Ваш вентилятор или нет. Найти переходник с одного разъема на другой сейчас не составляет никакого труда – они часто идут в комплекте.

Так же для снижения шума кулер иногда переводят на 5В или 7В. Шлейфы округляют, провода заплетают в косички или обтягивают оплеткой и убирают в укромное местечко – чтобы не мешали продуманной воздушной циркуляции.

2.2 О шумах

Все кулеры классифицируются по уровню шума, издаваемому от их работы на следующие классы (чем ниже уровень шума, тем более комфортной будет работа за компьютером):

— Условно бесшумный . Уровень шума такой системы охлаждения составляет менее 24 дБ. Этот показатель ниже типового фонового шума в тихой комнате (в вечернее или ночное время суток). Таким образом, кулер не вносит практически никакого существенного вклада в шумовую картину. Обычно это значение достигается при минимальном числе оборотов вент и лятора для систем с регулятором скорости вращения.

— Малошумный . Уровень шума от такой системы охлаждения лежит в пределах от 24 до 30 дБ включительно. Кулер вносит еле ощущаемый вклад в акустику ПК.

— Эргономичный . Уровень шума такой системы охлаждения лежит в диапазоне от 37 до 42 дБ включительно. Шум от такого кулера по всей вероятности будет заметен в большинстве пользовательских конфигураций компьютера.

— Не эргономичный . Уровень шума рассматриваемой системы охлаждения больше 42 дБ. В таких условиях кулер будет являться основным «генератором» шума компьютера практ и чески любой конфигурации. Домашнее применение такого кулера неоправданно – он больше подойдет для производственных и офисных помещений с фоновым шумом более 45 дБ.

2.3 Итог по кулерам

К плюсам кулеров относятся их распространенность, универсальность, доступность. Н е большую стоимость тоже можно отнести к плюсу, но стоит учитывать, что на хороший кулер жадничать не стоит – ведь это, по сути, второе сердце компьютера – нельзя, чтобы останов и лось.

К минусам можно отнести возможные шумы, которые рано или поздно появятся на любом кулере.

Подводя итог вышесказанному. На данный момент кулер – самая распространенная си с тема охлаждения, охладить которой можно что угодно – от процессора до винчестера и памяти. Вопрос заключается в выборе и подборе нужного кулера – ведь их существует великое множ е ства от десятков производителей.

3 Система жидкостного охлаждения

Система жидкостного охлаждения – это такая система охлаждения, в качестве теплонос и теля в которой выступает какая-либо жидкость.

Вода в чистом виде редко используется в качестве теплоносителя (связано это с электр о проводностью и коррозионной активностью воды), чаще это дистиллированная вода (с разли ч ными добавками антикоррозийного характера), иногда — масло, другие специальные жидкости.

Главная разница в использовании воздушного и жидкостного охлаждения заключается в том, что во втором случае для переноса тепла вместо нетеплоемкого воздуха используется жи д кость, обладающая гораздо большей, по сравнению с воздухом, теплоемкостью.

Принцип действия системы жидкостного охлаждения отдаленно напоминает систему о х лаждения в двигателях автомобиля — через радиатор вместо воздуха, прокачивается жидкость, что обеспечивает гораздо лучший теплоотвод. В радиаторах охлаждаемого объекта вода нагр е вается, после чего вода из этого места циркулирует в более холодное, т.е. отводит тепло.

3.1 Составляющие системы

Типичная система состоит из водоблока, в котором происходит передача тепла от проце с сора теплоносителю, помпы, прокачивающей воду по замкнутому контуру системы, радиатора, где происходит отдача тепла от теплоносителя воздуху, резервуара (служит для заполнения системы водой и прочих сервисных нужд) и соединительных шлангов.

Поверхность соприкосновения водоблока с процессором обычно отполирована до зе р кального отражения, по уже озвученным мною причинам. Через знакомый термоинтерфейс в о доблок крепится на охлаждаемый объект. Обычно он крепится с помощью специальных скоб, что исключает его возможность двигаться. Бывают водоблоки и для видеокарт, но явных отл и чий от принципа действия процессорных водоблоков нет – все различия в креплении и форме радиатора.

Одна из частых проблем обладателей систем жидкостного охлаждения это перегрев ок о лопроцессорно-сокетных элементов материнской платы, которые могут греться ни чуть не хуже своего старшего брата. Связано это с тем, что обычно в таких системах отсутствует циркуляция холодного воздуха. Как этого избежать? Совет, пожалуй, один – выбирайте системы (совм е щайте) с дополнительным кулером, который будет охлаждать остальные греющиеся силовые элементы.

Водоблок через специальные трубки соединяется с радиатором, крепиться который может как внутри системного блока, так и снаружи (например, с задней стороны системника). Второй вариант, пожалуй, предпочтительнее. Судите сами: больше свободного места внутри системн о го блока, более низкая температура окружающей среды положительно влияет на радиатор. Плюс он дополнительно обдувается корпусным вентилятором.

Резервуар для жидкости, или иначе, расширительный бачок, так же может находиться снаружи системного блока. Его объем в штатных системах варьируется от 200мл до литра.

Производители систем охлаждения стараются заботиться о своих пользователях и пр е красно понимают, что для хорошей системы охлаждения место найдется внутри не каждого системного блока. Тем более, нужно учитывать, что каждый производитель как-то хочет выд е литься на фоне других. Поэтому существует огромный выбор внешних систем жидкостного о х лаждения (понятное дело, что без соединительных трубок с радиатором на конце никак не пр е небречь). Их не стыдно выставить напоказ; обычно внутри таких систем скрывается сразу все – помпа, резервуар, продуваемый вентиляторами радиатор. Но и стоят они, обычно, демонстр а тивно дорого.

3.2 Итог по системам водяного охлаждения

Для чего же применять жидкостные системы охлаждения? Ведь если посудить строго, то обычных штатных кулеров всегда достаточно, в обычных условиях работы ПК (если бы это б ы ло не так, то их бы не ставили, а ставили системы жидкостного охлаждения). Поэтому чаще всего такую систему следует рассматривать с позиции разгона – тогда, когда возможностей воздушной системы охлаждения будет не хватать.

Другим плюсом жидкостной системы охлаждения является возможность ее установки в ограниченном пространстве корпуса. В отличие от воздуха, трубки с жидкостью можно задать практически любые направления.

Еще один плюс такой системы – ее беззвучность. Чаще всего помпы заставляют циркул и ровать поток воды по системе, не создавая шума больше значения в 25 дБ.

Минус – дороговизна установки.

4 Система охлаждения на элементах Пельтье

Среди нестандартных систем охлаждения можно отметить одну очень эффективную си с тему – на основе элементов Пельтье. Жан Шарль Атаназ — французский физик, открывший и изучивший явление выделения или поглощения тепла при прохождении электрического тока через контакт двух разнородных проводников. Устройства, принцип работы которых использ у ет данный эффект, называются элементы Пельтье.

В основе работы таких элементов лежит контакт двух проводников с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт этих материалов, электрону необходимо приобрести энергию, чтобы он мог перейти в зону с большей энергией проводимости другого полупроводника. Охлаждение места контакта полупроводников прои с ходит при поглощении этой энергии. Нагревание же места контакта происходит при протек а нии тока в обратном направление.

На практике используются только контакт двух полупроводников, т.к. при контакте м е таллов эффект настолько мал, что незаметен на фоне явления теплопроводности и омического нагрева.

Элемент Пельтье содержит одну или несколько пар небольших (не больше 60х60 мм) п о лупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре [обычно теллур и да висмута (Bi2Te3) и германида кремния (SiGe)]. Они попарно соединены металлическими п е ремычками, которые служат термическими контактами и изолированы не проводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединены так, что образуется посл е довательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости — прот е кающий электрический ток протекает последовательно через всю цепь. В зависимости от того, в каком направлении течет электрический ток, верхние контакты охлаждаются, а нижние н а греваются — или наоборот. Таким образом переносится тепло с одной стороны элемента Пел ь тье на противоположную и создаётся разность температур.

При охлаждении нагревающейся стороны элемента Пельтье (радиатором или вентилят о ром) температура холодной стороны становится ещё ниже.

4.1 Итог по элементам Пельтье

К достоинствам такой системы охлаждения можно отнести небольшие размеры и отсутс т вие каких-либо подвижных частей, а также газов и жидкостей.

Минусом является очень низкий коэффициент полезного действия, что приводит к бол ь шой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур. Так же, если эл е мент Пельтье выйдет из строя, то из-за отсутствия контакта между радиатором (или кулером) и процессора, последний моментально нагреется и может выйти из строя.

Элементы Пельтье еще обязательно найдут широкое применение, так как без каких-либо дополнительных устройств они легко позволяют получить температуры ниже 0°C.

5 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 б о лее 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.

Слово «Фреоны» трактуется как галогеноалканы, фторсодержащие производные нас ы щенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты. Кр о ме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже — брома. И з вестно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью. Фреоны — бесцветные газы или жидкости, без запаха.

Если же взять такую жидкость, которая будет закипать, скажем, при -40°С, то сосуд, в к о тором 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 – охл а дить систему.

Мощный компрессор после испарителя качает газ и подает его под большим давлением в конденсор. Там газ конденсируется в жидкость и отдает тепло. Конденсор, выполненный в виде радиатора, рассеивает тепло в атмосферу – этот этап мы уже хорошенько рассмотрели в пред ы дущих системах. Далее жидкий фреон поступает к испарителю, где выкипая, отбирает тепло – вот и весь замкнутый цикл. Цикл «фазовых переходов» потому так и назван — фреон попер е менно меняет свое агрегатное состояние.

Системы фазового перехода, испарители (холодильники) которых устанавливаются неп о средственно на охлаждаемые элементы, называются системами «Direct Die». Холодными в т а кой системе являются только сам испаритель и отсасывающая трубка, остальные же элементы могут иметь комнатную температуру или выше. Холодные элементы нужно тщательно тепл о изолировать для предотвращения образования конденсата.

Минусом фреонок является относительная громоздкость испарителя и отсасывающей трубки, поэтому объектом охлаждения выбираются лишь процессор и видеокарта.

Есть и еще одна разновидность систем охлаждения – чиллеры. Этот класс систем состоит в основном из систем жидкостного охлаждения, отличием же является наличие второй части (холодильника теплоносителя), которая работает вместо радиатора – зачастую эта часть являе т ся той самой системой фазового перехода. Достоинством такой системой является то, что ей можно охладить все элементы системника, а не только видеокарту и процессор (в отличие от «direct die»-систем). Система фазового перехода чиллера охлаждает лишь теплоноситель сист е мы жидкостного охлаждения, то есть в замкнутом контуре течет очень холодная жидкость. О т сюда и минус систем такого типа – необходимость изолирования всей системы (водоблоки, трубки, насосы и т.п.). Если же изолировать не хочется, то можно использовать маломощную фреоновую установку для чиллера, но тогда об экстремальном разгоне можно будет забыть.

5.1 Итог по фреоновым установкам

Плюсом системы является возможность достижения очень низких температур, возмо ж ность постоянной работы. Высокий КПД системы (потери минимальны). Из постоянных систем охлаждения, фреоновые – самые мощные. При этом они позволяют выносить тепло из корпуса, что положительно сказывается на температурах внутри него.

К минусам относятся такие особенности системы, как сложность изготовления такой си с темы [серийно выпускаемых систем не так много, цены на них высоки ]. Небольшой вес и м а ленькие габариты – все это в полной мере отсутствует в установках данного типа.

Условная стационарность системы. Практически во всех случаях (кроме тех случаев, к о гда Вы не планируете заниматься экстремальным разгоном) – потребуется теплоизоляция всей системы. Ну и самый, пожалуй, негативный момент – более чем ощутимый шум от работы (50-60 дБ).

Еще одним минусом фреонок является то, что на покупку фреона нужна лицензия. У кого ее нет, выбор не велик: в свободной продаже есть только один — R134a (точка кипения котор о го -25°С).

Существует еще один хладагент — R290 (пропан), но сейчас он не используется в охлад и тельных системах (возгораемость). Он обладает очень хорошими свойствами: точка кипения -41°С, совместим с любым маслом компрессора и главное, дёшев.

6 Система экстремального охлаждения

Рассмотрим системы, в качестве хладагента в которых используется жидкий азот.

Жидкий азот представляет собой прозрачную жидкость, без цвета и запаха, температурой кипения (при нормальном атмосферном давлении) которой равна ни много ни мало -195.8 гр а дусов по Цельсию. Для хранения жидкого азота применяют специальные резервуары — сосуды Дьюара объемом от 6 до 40 литров.

Установки данного типа предназначены только для экстремального охлаждения, в экстр е мальных условиях. Одним словом, при разгоне.

6.1 Организация азотной системы охлаждения

Системы с жидким азотом не содержат никаких помп или других подвижных элементов. Она представляет из себя высокий металлический (медный или алюминиевый) стакан с дном, который плотно соединяется с центральным процессором. Достать такую штуковину не так-то просто – поэтому умельцы зачастую делают его самостоятельно.

Основной проблемой при разработке стакана является обеспечение процессора при по л ной нагрузке минимальной температурой. Ведь теплопроводные свойства жидкого азота сильно отличаются от той же воды. Он берет лишь тем, что «промораживает» стенки стакана, позволяя охладить процессор до температуры ниже 100 градусов. А так как тепловыделение камешка в простое и в режиме полной нагрузки отличается достаточно существенно (а скачки происходят мгновенно) — стакан часто не в состоянии вовремя эффективно отвести тепло. Для совреме н ного процессора оптимальной температурой является -110-130 градусов. Да, подойдет не любой термоинтерфейс. DeDaL советует AS ceramique.

После изготовления стакана, его (и материнскую плату) нужно тщательно теплоизолир о вать, чтобы конденсат, который неминуемо образуется от такого перепада температур, не зам к нул какие-нибудь контакты на материнской плате. Обычно используют различные пористые и пенистые материалы, например вспененный каучук – неопрен. В несколько слоев обматывают отрезанным куском, после чего закрепляют тем же скотчем.

С изоляцией материнской платы несколько сложнее. Чаще всего поступают так – закле и вая разъемы, все «заливают» диэлектрическим лаком. Причем, с обратной стороны матери н ской платы такую процедуру тоже нужно проделать – в районе процессорного сокета. Такая л а кировка абсолютно не мешает работе платы (хотя, вы автоматически лишаетесь гарантии – так, на всякий случай, если еще не лишились) – но зато вы почти гарантированно исключаете во з можность пострадать от протекания жидкого азота.

Дальше все просто. После того, как Вы тщательно соберете все компоненты, можно пр и ступать. С помощью какой-то промежуточной емкости (например, термос или какой-то другой теплоизолированный стакан) наливаете азот в стакан на материнской плате, после чего можете тестить свою систему.

Кстати о тестах – вот список тех бенчмарков, которые официально приняты:

— Aquamark 3.0

— Super Pi как самый фундаментальный

— Pifast

Для часа работы компьютера достаточно 4-5 литров азота. Заливать в стакан нужно пр и мерно до половины, причем постоянно поддерживая этот уровень.

Минусом является то, что систему с азотом нельзя собрать в небольшую систему под ст о лом и чтобы она там сама по себе стояла. Говоря иначе, такое охлаждение не подходит для р е шения бытовых задач – нужен постоянный и ответственный контроль, все нужно стараться д е лать тщательно и без ошибок.

Список литературы

1. http://habrahabr.ru/blogs/hardware/64162/

2. http://habrahabr.ru/blogs/hardware/64166/

PAGE \* MERGEFORMAT 2

Требования, которые предъявляются к системам охлаждения с фреоном в качестве рабочего вещества. Фреоны, в отличие от других холодильных рабочих веществ, имеют большую текучесть, хорошо растворяются в смазочных маслах и имеют очень малую растворимость в воде. Именно с этим связаны основные отличия охлаждающих систем с фреоном в качестве рабочего вещества и от других охлаждающих систем.

На основе вышеуказанных особенностей фреонов можно сформулировать главные требования, которые предъявляются к системам охлаждения с фреоном в качестве рабочего вещества:

· поддержание гер­метичности;

· обеспечение проникновения влаги в холодильную установку;

· беспрерывная циркуляция смеси «масло–фреон» и возвращение масла в компрессор из испарителя.

Поддержание герметичности холодильной установки можно достигнуть с помощью использования специальных прокладок, которые изготавливаются из паронита или маслостойкой резины. Кроме того, необходимо осуществить специальными штуцерами соединение аппаратов и трубопроводов.

Для избегания проникновения влаги в холодильную установку сегодня выпускаются холодильные аппараты и машины, которые заполнены инертным газом. Во время запуска холодильных систем в эксплуатацию их необходимо осушить с помощью продувания инертными газами, а затем происходит вакуумирование перед заправкой хладагента. Кроме того, во время эксплуатации холодильной установки необходимо производить постоянное осушение хладагента, циркулирующего в системе. Это осуществляется с помощью фильтров-осушителей.

Беспрерывная циркуляция смеси «масло–фреон» и возвращение масла в компрессор из испарителя осуществляются на основе обеспечения условий, которые бы способствовали понижению растворения хладагента в масле в компрессоре, а также с помощью использования испарителей со специальной конструкцией. В случае использования испарителей с кипением фреона внутри труб (например, воздухоохладителей или змеевиковых охлаждающих батарей) необходимо осуществлять верхнюю или нижнюю (а в некоторых случаях – и комбинированную) подачу фреона.

В том случае, если осуществляется верхняя подача фреона в систему, легче осуществить возвращение масла в картер компрессора. Также в этом случае для заправки холодильной установки необходимо меньшее количество хладагента, нет вредоносного влияния гидростатического столба жидкос­ти на теплопередачу. Кроме того, хладагент и масло осуществляют движение сверху вниз, т. е. движутся в одном направлении. Последний фактор способствует тому, что масло лучше циркулирует в системе.

В том случае, если осуществляется нижняя подача фреона в систему, то коэффициент теплопередачи будет выше, а хладагент будет лучше распределяться между секциями, которые работают параллельно. Чаще всего системы с нижней подачей фреона используются в больших, широко раз­ветвленных, насосно-циркуляционных охлаждающих системах. Для того, чтобы масло возвращалось в картер компрессора, на трубопроводах отсоса пара создают специальные петли, которые образуют некий гидравлический затвор. В этих петлях накапливается масло, которое транспортируется паром. С целью уменьшения пагубного влияния гидростатического столба жидкости приборы охлаждения необходимо реализовывать из параллельных змеевиков с приподнятыми выходными концами, которые будут располагаться горизонтально и будут объединены коллекторами.

В том случае, если осуществляется комбинированная подача фреона, хладагент осуществляет движение через змеевики, которые соединены последовательно, сначала снизу вверх, а в последних секциях – сверху вниз. В этом случае повышается коэффициент теплопередачи (по сравнению с системами с верхней подачей фреона) и улучшается возврат масла (по сравнению с нижней подаче фреона), но вместе с тем и повышается гидравлическое сопротивление. Из-за этого данный способ подачи фреона применяется лишь в некоторых системах, которые предназначены для работы с высокими температурами кипения.

Методы подвода хладагента к испарителям. Подвод хладагента реализовывается через дроссельные устройства. При этом конструкция дросселей подбирается в зависимости от вида датчика. Дроссели могут срабатывать в случае изменения уровня жидкости в испарителе (соленоидные вентили или поплавковые регулирующие вентили; и дроссели, которые получают сигнал от электронных указателей уровня) или же в случае перегрева пара (ТРВ). Для того, чтобы испарители хорошо заполнялись фреоном, применяют терморегулирующий вентиль (ТРВ) с термобаллоном, устанавливающийся до или после теплообменного аппарата. В том случае, если термобаллон устанавливается до теплообменного аппарата, ТРВ необходимо настроить на начало открытия в случаях перегрева паров на 3–4 °С, полное же его открытие должно происходить при перегреве в 5–7 °С. Следует отметить, что перегрев пара происходит лишь в последних (по ходу движения хладагента) шлангах теплообменного аппарата, из-за чего эти шланги работают с небольшой эффективностью. Также необходимо знать, что при сравнительно малых перегревах паров чувствительность ТРВ уменьшается, а работа его становится неустойчивой.

Для того, чтобы снизить перегрев пара на выходе из змеевиковых теплообменников, необходимо использовать ТРВ, которое работает на принципе внешнего выравнивания давления. В этом случае перегрев выходящего из теплообменника пара регулируется и снижается на величину, которая соответствует уменьшению давления в охлаждающем аппарате на линии от ТРВ до того места, где уравнительная трубка ТРВ присоединяется к трубопроводу.

В случае размещения термобаллона ТРВ после теплообменного аппарата теплосъем теплообменника повышается вследствие лучшего заполнения его жидким хладагентом и уменьшения концентрации масла в смеси «масло–фреон». Причем ТРВ необходимо настраивать на существенно более высокий перегрев пара (как минимум, на 15–20 °С), который бы обеспечивал доиспарение хладагента из масла.

https://pandia.ru/text/80/222/images/image002_27.jpg" width="430" height="250">

Качественное заполнение хладагентом испарителей, в которых кипение фреона происходит в межтрубном пространстве (кожухозмеевиковые или кожухотрубные теплообменные аппараты), реализовывается с помощью поплавковых регуляторов уровня или ТРВ. Следует отметить, что когда проектируется, а затем и эксплуатируется холодильная система, необходимо создавать условия для возвращения масла в картер компрессор из охлаждающих аппаратов.

В случае применения смеси «масло–фреон» с ограниченной взаимной растворимостью, фракция, которая насыщена маслом (как более легкая) накапливается виде небольшого слоя в верхней части охлаждающего аппарата. Чтобы масло возвращалось в компрессор, необходимо температуру застывания масла поддерживать значительно более низкой, чем температуру кипения хладагента. В этом случае масло начинает вспениваться парами фреона и в таком виде начинается уноситься во всасывающий трубопровод.

В случае применения смеси «масло–фреон» с неограниченной взаимной растворимостью масло из межтрубного пространства охлаждающего теплообменника может уноситься вместе с каплями неиспарившейся жидкости, захватываемыми паровым потоком.

Количество масла, которое отводится паром из кожухотрубного теплообменника, обуславливается скоростью его движения в охлаждающем теплообменнике, местом присоединения патрубка всасывания к кожуху теплообменника и его кон­струкцией. Скорость в паровом пространстве зависит от количества пара, который образовался, т. е. от тепловой нагрузки, и от степени заполнения теплообменником жидким хладагентом. В том случае, если степень заполнения теплообменника либо его тепловая нагрузка уменьшаются, то следствием этого становится снижение количества жидкой смеси «масло–фреон», которая уносится из него вместе с паром. В том случае, если имеют место малые тепловые нагрузки, унос масла из теплообменника может полностью остановиться, что приведет к существенному ухудшению его теплопередачи, и, как следствие, к аварийному уменьшению уровня масла в картере компрессора.

Принципиальная схема питания фреонового теплообменника по перегреву показана на рис. 3. Особенностью такой схемы является настройка ТРВ для того, чтобы обеспечить нормальную работу системы.

Если плавно повышать тепловую нагрузку теплообменника, усиленное парообразование в испарителе приведет к уносу жидкости, следствием чего является снижение подачи хладагента через ТРВ. Но при этом ТРВ не способен обеспечить безопасную работу холодильной системы в случае резкого повышения тепло­вой нагрузки из-за того, что вскипание хладагента может привести к перепол­нению теплообменника, и, как следствие, к влажному ходу компрессора. Следовательно, данную схему можно применять только для питания теплообменников, работающих в стационарном режиме с незначительными колебаниями тепловой на­грузки. Регулирование заполнения теплообменника в переходных и пусковых режимах необходимо реализовывать ручным регулирующим вентилем.

В том случае, если термобаллон ТРВ поместить на трубопроводе между испарителем и РТО, то немного снижается вероятность влажного хода компрессо­ра в случае переменных тепловых нагрузок, но это повлечет за собой ухудшение возвращения масла в картер компрессора, а теплопередача в испари­теле уменьшится. По некоторым опытным данным, коэффициент теплопередачи, от­несенный к полной поверхности аппарата, уменьшается на 30% при увеличении перегрева паров хладагента R22, которые выходят из испарителя от 0 до 2 °С.

Принципиальная схема заполнения хладагентом фреонового испарителя в зависимости от уровня показана на рис. 4. При этом, уровень жидкости в теплообменнике надо поддерживать таким, чтобы исключалось ее попадание во всасы­вающий трубопровод в случае максимальных тепловых нагрузок, которые соответствуют заданным условиям эксплуатации охлаждающего теплообменника. Удаление смеси «масло–фреон» из аппарата реализовывается по специальному трубопроводу, который присоединяется к теплообменнику в той зоне, где присутствует наивысшая кон­центрация масла в жидкой фазе. Жидкость, которая отводится из теплообменника, поступает в РТО, где происходит доиспарение хладагента.

Соленоидный вентиль, который расположен между охлаждающим теплообменником и ТРВ, закрывается одновременно с выключением компрессора, тем самым предотвраща­я возможное поступление жидкости во всасывающий трубопровод. Данная схема обеспечивает надежную эксплуатацию холодильной системы в случае переменных тепловых нагрузок.

В том случае, если для охлаждения необходимы низкотемпературные фре­оновые установки, можно применить схему питания охлаждающего теплообменника, которая показана на рис. 5. Данная схема отличается от схемы, изображенной на рис. 4, тем, что тут применяется оросительный испаритель с насосной циркуля­цией смеси «масло–фреон». Ряд зарубежных фирм-изготовителей производят оросительные испарители, которые оснащены эжекторами либо же встроенными цир­куляционными насосами.

https://pandia.ru/text/80/222/images/image006_11.jpg" width="450" height="312">

В случае проектирования РТО можно принимать гидравли­ческое сопротивление его зоны пара по данным фирмы «Данфосс», приведенным на рис. 6.

Разводка трубопроводов. В охлаждающих системах разводку тру­бопроводов выполняют так, чтобы обеспечить непрерывный равномер­ный возврат в компрессор уносимого масла.

Жидкостные трубопроводы с фреоном необходимо прокладывать аналогично аммиачным. Но при этом следует отметить, что плотность фреонов значительно выше, а скрытая теплота фазового перехода существенно ниже по сравнению с аммиаком . Вследствие этого внимание необходимо обращать на предупреждение вскипания хладагента из-за уменьшения его давления в трубопроводах, которые направляют жидкость снизу вверх – к дроссельным и распределительным устройствам. При этом следует поддерживать достаточную для транспортировки масла скорость пара во фреоновых паровых трубопроводах, которая зависит от плотности пара и размеров капель масла, при этом она резко меняется при изменении температуры и давления в системе.

Если в трубопроводах повысить скорость, то более крупные капли масла легче уносятся обратно в компрессор, но при этом это приводит к резкому увеличению потерь давления. Вследствие этого ухудшаются условия работы компрессора, а также уменьшается его холодопроизводительность. Крайне нежелательны при этом возрастание гидравлического сопротивления во всасывающих трубопроводах в одно - и многоступенчатых установках, которые работают на низкие температуры.

Рекомендуются следующие минимальные скорости, которые бы обеспечивали перенос масла: в вертикальных всасывающих трубопроводах, в которых фреон движется снизу вверх, – 8,0 м/с; в вертикальных нагнетательных трубопроводах – 7,5 м/с; в горизонтальных всасывающих трубопроводах, в которых создается уклон по ходу движения пара – 4,5 м/с; в горизонтальных нагнетательных трубопроводах – 3,5 м/с.

Чтобы обеспечить более легкий подъем масла в вертикальных паровых трубопроводах, нижнюю часть трубопроводов необходимо изготовить в виде сифонов. При этом масло постепенно заполняет сифон, тем самым увеличивая его гидравлическое сопротивление до того момента, пока не выбросится потоком пара в сторону низкого давления.

В том случае, если необходимо подавать масло с парами хладагента вверх на существенную высоту, на трубопроводе изготавливают каскад сифонов, которые расположены друг от друга на расстоянии 3–9 м. Масло под давлением парообразного хладагента поступательно движется от нижнего сифона к верхнему..

Верхнюю часть вертикальных трубопроводов, которые транспортируют смесь «масло–пар», из отдельных приборов охлаждения снизу вверх, необходимо выгибать в виде грифонов, которые представляют собой обратные сифоны, подключая их к общей всасывающей линии сверху. Вследствие этого предотвращается возможность попадания смеси «масло–фреон» из одного прибора охлаждения в другой.

Надежный возврат масла из приборов охлаждения в картер компрессора обеспечивается в том случае, если всасывающий вентиль компрессора находится ниже выход­ных патрубков приборов охлаждения, и вместе с тем используется верхняя разводка всасы­вающих трубопроводов.

Горизонтальные участки паровых трубопроводов необходимо выполнять с уклоном 3–5% по ходу хладагента. Уклон обеспечивает снижение скорости пара и предотвращение обратного слива масла по трубе в том случае, если произошла остановка компрессора, либо же снизилась его производительность.

В схемах, где используется верхняя разводка трубопроводов, стоя­ки нагнетания компрессоров, которые работают параллельно, необходимо присоеди­нять к общему коллектору. Это реализуется с помощью сифонов, прямо перед которыми устанавливаются обратные клапаны на каждом стояке. Вследствие этого можно защитить компрессоры, которые временно не работают, от конденсации в них пара и вредоносного заполне­ния нагнетательных стояков маслом.

В малых установках, в которых присутствует переменная тепловая на­грузка, часто используется один компрессор, в котором регулируется холодопроизводительность. Этот один компрессор позволяет поддерживать давление кипения примерно постоянным. В том случае, если тепловая нагрузка будет изменяться во времени, скорость пара в нагнетательном и всасывающем трубопроводах вследствие этого может колебаться в существенном диапазоне. В таких условиях становится сложным осуществлять транспортировку масла в трубопроводах, которые направлены снизу вверх (например, в таких случаях, когда конденсатор находится на крыше здания). Для этого сечение вертикального отрезка линии нагнетания компрессора необходимо рассчитать таким образом, чтобы в случае минимальной тепловой нагрузки в этой линии поддерживалась достаточная для транспортировки масла скорость. Но если повышать производительность компрессора, гидравлическое сопротивление трубопровода начинает резко возрастать.

В холодильных установках, в которых регулируется холодопроизводительность, необходимо использовать нагнетательную линию, которая будет состоять из двух труб разного диаметра, как показано на рис. 7.

В том случае, когда тепловая нагрузка будет возрастать, общее сечение трубопроводов будет поддерживать необходимую для транспортировки масла скорость пара. Если производительность компрессора уменьшается, то скорость движения пара недопустимой, происходит постепенное заполнение сифона маслом, тем самым создается гидравлический затвор, которые перекрывает трубу с большим диаметром. Это приведет к тому, что весь пар начнет двигаться по трубе с меньшим диаметром со скоростью, которая будет достаточной для переноса масла.

Циркуляция смесей «масло–фреон». Концентрация масла в смеси, которая возвращается в компрессор, зависит от пе­регрева пара хладагента в РТО.

Если во фреоновой холодильной установке, в которой осуществляется безнасосная система охлаждения, будет отсутствовать РТО, то хладагент в приборах охлаждения будет фактически полностью испаряться. Малое количество хладагента при этом будет доиспаряться из масла во всасывающем трубопроводе. Концентрация масла в смеси «масло–фреон» в приборах охлаждения высокая, а на выходе из них – будет близка к единице, что приведет к существенному скоплению масла в приборах охлаждения, и как следствие, теплопередача приборов охлаждения и надежность всей системы заметно снизится.

В случае наличия РТО в приборы охлаждения поступает смесь «масло–фреон», которая имеет концентрацию масла x1 и содержит (G + DG) кг жидкого хладагента. Под воздействием теплопритоков в приборах охлаждения выкипает G кг хладагента, и из него выходит смесь «масло–фреон» с концентрацией мас­ла x2, которая содержит DG кг хладагента. Данная смесь движется в РТО, где происходит доиспарение хладагента в количестве DG, а затем происходит пере­грев всего пара, который образовался, на величину DtП за счет переохлажде­ния жидкого хладагента, движущегося после конденсатора, на величину DtЖ.

Уравнение теплового баланса РТО в условиях стационарного режима описывается соотношением:

(G + DG) × DiЖ + GМ × сМ × DtЖ = DG × r + (G + DG) × DiП + GМ × сМ × DtП,

где GМ – количество масла, возвращаемого в компрессор из РТО, равное количеству масла, поступающего в приборы охлаждения, кг; сМ – удельная теплоемкость масла (для упрощения сМ принимается постоянной и определяется по средней температуре смеси «масло–фреон» в РТО), кДж/(кг×м); DiЖ и DiП – разности энтальпий, соответственно, жидкого и парообразного хладагента, соответствующие разностям температурам, соответственно, DtЖ и DtП, кДж/кг; r – скрытая теплота парообразования фреона при средней температуре в РТО, кДж/кг.

В случае решения вышеназванного уравнения можно получить выражение, которое будет определять количество хладагента DG, которое нужно испарить в РТО для возвращения в компрессор масла в количестве GМ кг в зависимости от условий работы холодильной системы:

DG = G × k1 + GМ × k2,

k1 = (DiЖ – DiП) / (r + DiП – DiЖ);

k2 = cМ × (DtЖ – DtП) / (r + DtП – DtЖ)

В том случае, если переохлаждение жидкого хладагента в РТО происхо­дит за счет кипения жидкого хладагент и перегрева паров, которые поступают из приборов охлаждения холодильной установки, то в них нужно подавать боль­шее количество жидкости хладагента, чем требуется для нейтрализации наружных теплопритоков. В данных условиях кратность циркуляции хладагента через приборы охлаждения, которая определяется как n = (G + DG) / G, будет больше единицы. Таким образом, создается запас жидкого хладагента, который компенсирует неравномерность распределения его между шлангами приборов охлаждения, работающих параллельно.

Расчетное выражение для определения кратности циркуляции n можно получить из зави­симостей для DG, k1 и k2:

n = 1 + k1 + (GМ / G) × k2

Для фреоновых одноступенчатых установок с РТО значение кратности циркуляции хладагента n должно составлять 1,1–1,3 в зави­симости от условий работы. Это упрощает распределение хладагента между приборами охлаждения и обеспечивает постоянное питание их в тех случаях, когда происходят небольшие колебания тепловой нагрузки во время эксплуа­тации.

Из формулы для n следует, что кратность циркуляции увеличивается с повышением количества теплоты, которая пропорциональна DiЖ и отводится в РТО от переохлаждаемого хладагента. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы хладагент, который поступает из конденсато­ра, переохлаждался в РТО до температуры, которая будет на 2–3 °С больше температуры кипения.

Кроме того, переохлаждение хладагента в РТО позволяет предотвратить расслоение смеси «масло–фреон» в дроссельном вентиле, а также уменьшить концентрацию масла в приборах охлаждения из-за уменьшения сухости отводимого от приборов охлаждения пара.

Следует отметить, что вариант, когда на переохлаждение в РТО подается часть жидкого хладагента, которая приходит из конденсатора, а вторая часть дросселируется без предварительно переохлаждения, является нецелесообразным.

Концентрация масла в смеси «масло–фреон», которая поступает в приборы охлаждения x1 и выходящая из них x2 находятся из следующих соотношений:

x1 = GМ / (G + DG + GМ);

x2 = GМ / (DG + GМ).

Из этих соотношений можно получить формулы, связывающие количества хладагента, который выкипает в приборах охлаждения, и масла, которое поступает в них (или удаляемого из них), с концентрациями масла x1 и x2:

G / GМ = (1 / x1) – (1 / x2);

x2 / x1 = 1 + G / (DG + GМ).

В случае решения системы уравнений, содержащих концентрации относительно x2, можно получить расчетную зависимость для определения концентрации масла в смеси «масло–фреон», которая выходит из приборов охлаждения, если известны концентрация x1 и условия работы холодильной системы:

x2 = (1 + k1) / (1 + k1 / x1 + k2)

Затем можно получить расчетную зависимость для определения кратности циркуляции хладагента n, если известны концентрации смеси «масло–фреон», которая поступает в приборы охлаждения x1 и выходящая из них x2:

n = (1 – x1) / (1 – x1 / x2).

Анализ данного выражения показывает, что меньшая кратность циркуляции хладагента соответствует большей концентрации масла x2. В том случае, если повысить концентрацию масла x1, кратность циркуляции хладагента немного повышается, особенно при небольших концентрациях масла в жидкости, которая поступает в РТО из приборов охлаждения.

Следует отметить, что увеличение перегрева пара на всасывании компрессора приведет к повышении его коэффициента подачи. Но из-за того, что ограничено количество теплоты, которое отводится в РТО, большие перегревы пара на выходе из компрессора могут получать из-за повышения сухости пара, который поступает в РТО, т. е. за счет понижения DG. Это может привести к понижению кратности циркуляции хладагента через охлаждающие приборы и к увеличению концентрации масла в этих испарителях.

Проанализировав данные уравнения, можно прийти к выводу, что необходимо определять наиболее оптимальные перегревы пара на всасывании компрессора, которые соответствуют наиболее эффективной работе испарителей и компрессора для различных режимов эксплуатации холодильной системы.

Прочитав название статьи, читатель может прийти в недоумение. Преобладающей тематикой сайта является моддинг. А тут рассказывают что-то про парокомпрессионные системы… Но, толкование самого термина — моддинг восходит к такому понятию как — модификация. Традиционно модификации касаются в основном внешнего вида компьютера. Но могут относиться и к конструкции. Одним из направлений модификаций является увеличения производительности компьютера. Этот вид моддинга неотделим от такого понятия как оверклокинг.

Оверклокинг(разгон) - повышение производительности компьютера путем повышения частоты работы процессора, видеокарты, памяти…

Не скрою, очень заманчиво купить младший в линейке процессор и разогнать его до, а может быть и выше уровня топового. Неплохая выходит экономия. Разница в цене почти в 800 вечнозеленых. А есть еще и видеокарта…

Но не так это все легко и красиво как кажется на первый взгляд. При работе процессора на повышенной частоте он выделяет большое количество тепла, которое необходимо отводить. А для устойчивой работы процессора на повышенных частотах, частенько приходится значительно увеличивать напряжение питания процессора. Что приводит к еще большему тепловыделению.

Конечно, имеются традиционные, воздушные системы охлаждения. Но с тепловыделением прилично разогнанного процессора они не всегда справляются. Есть жидкостные системы охлаждения. Их эффективность повыше воздушных. Но с экстремально разогнанным процессором не в силах справиться и они.

Как быть? Как с этим теплом бороться? Может быть изготовить холодильник для процессора? На первый взгляд безумная идея. Но нет. Несколько лет назад появились такие системы охлаждения, основанные на принципе фазового перехода(Direct Die).

На сегодняшний день это самые эффективные системы охлаждения, способные работать в режиме 247 и охлаждать до -60 градусов Цельсия. Существуют еще ряд способов заморозить процессор. Сухой лед, жидкий азот… Такие способы имеют серьезные недостатки, препятствующие широкому их применению. Основной недостаток — невозможность работать в режиме 247. Поэтому в рамках этой статьи они рассмотрены не будут. Опять же Direct Die системы самые экономичные.

Выпускается ряд серийных решений — Direct Die систем. Но они труднодоступны и цена на них в большинстве случаев просто фантастическая.

Поэтому многие энтузиасты предпочитают изготавливать подобные системы самостоятельно. Выходит ощутимо дешевле, и частенько случается что эффективнее.

Вот мы и подошли к теме статьи - изготовлению системы криогенного охлаждения для компьютера в домашних условиях. Целью написания статьи является освещение собственно процесса изготовления системы охлаждения на примерах устройств сделанных автором. Аспекты разгона с помощью этих систем рассматриваться не будут. Это слишком обширная тема и она выходит за рамки данной статьи.

Перед тем как идти дальше нужно сказать пару обязательных фраз. Несмотря на то, что статья содержит подробную информацию по самостоятельному изготовлению системы охлаждения основанную на принципе фазового перехода, она не является руководством к действию. Автор не несет ответственности за поврежденное вами оборудование и возможный вред, причиненный вашему здоровью. Все решения вы принимаете самостоятельно и действуете на свой страх и риск.

Статья разбита на части. Название каждой части это вопрос, который может возникнуть, если вы все-таки решитесь пойти по этому пути. А ниже я постараюсь дать подробнейший ответ на поставленный вопрос. Поехали?

1. Для чего это надо?

Ответ прост. Вы получаете возможность купить младшую модель процессора и разогнать ее до уровня топовой. А возможно и выше. Разница в цене младшего и старшего процессора такова, что ваша система довольно быстро себя оправдает.

Но все это звучит как-то приземленно и меркантильно. А что если поставить вопрос немного иначе. Сколько ваших друзей могут похвастаться криогенной системой охлаждения компьютера?

Достоинства системы:

1.Разгон сверх традиционных методов. На данном этапе это дополнительные 500Мгц сверх максимального разгона "на воздухе"

2.Уровень шума издаваемого системой не выше уровня шума высокопроизводительного воздушного кулера. А случается и ниже.

Недостатки системы:

1.Цена фреоновой системы охлаждения на много выше чем воздушных или жыдкостных куллеров.

2.Сложность изготовления.

3.Необходимость приобретения спец инструмента.

Какие температуры реально получить, используя однокаскадную систему фреонового охлаждения?

Температуры, которые можно получить это от -35 °Сдо -60 °С, в зависимости от мощности компрессора и точности регулировки системы. При температурах

60°С и ниже начинает замерзать масло в капилляре. Механизм компрессора расположен в закрытом герметичном корпусе наполненным на определенный уровень маслом. Компрессор работает, разбрызгивает при этом масло и этим маслом сам себя смазывает и охлаждает. Лишнее масло стекает в низ корпуса. И выдает компрессор масляно-фреоновую смесь. Фреон вместе с маслом циркулирует по всей системе. Температура замерзания масла как раз находится в пределах -60градусов. Это масло и начинает замерзать в капилляре. Установка начинает работать циклически. Минус 60, замерзание масла, капилляр забивается, система перестает работать, температура повышается, капилляр оттаивает, и система начинает работать снова.

2. Как это работает?

Система фазового перехода состоит из замкнутого контура с набором стандартных элементов. Компрессор, конденсор(конденсатор), фильтр, капилляр, испаритель. Компрессор нагнетает газообразный фреон в конденсатор. Там он охлаждается и переходит в жидкую фазу. При этом выделяется тепло, которое рассеивает конденсатор. Далее стоит фильтр для предотвращения попадания в капилляр влаги и случайного мусора, который может закупорить его.

После фильтра фреон поступает в капилляр (дросселирующий элемент). Капилляр разделяет контур системы на две зоны. Высокого давления (движется жидкий фреон) и низкого давления (движется газообразный фреон). Пройдя через капилляр, жидкий фреон попадает в область низкого давления (испаритель) и начать кипеть. При этом, поглощается большое количество тепла. Подача фреона через капиллярную трубку должна быть точно дозированна. Фреона должно поступать строго определенное количество, необходимое для охлаждения. При излишней подаче, фреон не будет выкипать полностью в испарителе и может по всасывающей трубке попасть в компрессор, что может привести к выходу его из строя. При недостаточной подаче - недостаточная холодильная мощность.

3.Из чего все это собрать и сколько это стоит? Какие потребуются инструменты и расходные материалы?

Первый вопрос, который обычно возникает у среднестатистического читателя - сколько стоит фреонка? Вопрос на первый взгляд простой и обоснованный. Но сродни вопросу - а сколько стоит автомобиль? Тут же возникает масса встречных вопросов. А какой автомобиль? Грузовой или легковой? Отечественный или иномарка? Бизнес класс или представительский?

Так и с парокомпрессионной системой. На вопрос — сколько стоит, нельзя сразу дать однозначный ответ. А нужно сначала определиться с целью, для которой будет делаться система. Подобрать комплектующие и инструмент. Сложить их цену "столбиком". Только тогда мы сможем получить ответ на этот животрепещущий вопрос. Идем дальше.

Комплектующие. Материалы

1. Компрессор. Сердце системы. Новый стоит от 35$. Высокопроизводительный, известной марки 170-300$.

Перед тем как выбирать компрессор, определимся сначала с количеством испарителей. Фреоновую систему можно собрать с одним и двумя испарителями. Один испаритель на центральный процессор, а другой на графический процессор видеокарты. Вариант с двумя испарителями имеет серьезные недостатки. В такой системе фреон идущий из конденсора делится на два потока и по двум капиллярам идет к двум испарителям. Допустим, вы смогли сделать так, что фреон равномерно распределяется между двумя испарителями.

Если тепловая нагрузка на обоих испарителях одинакова или близка, то ничего страшного не произойдет. Предположим, произойдет так, что нагрузка на центральный процессор велика, а на графический нет. Большее количество тепла, отдаваемое центральным процессором заставит более активно кипеть фреон в испарителе. А в испарителе графического процессора это будет происходить в меньшей степени. Давление в первом испарителе будет больше. А во втором меньше. В результате фреон будет поступать в испаритель с меньшим давлением. То есть в менее нагруженный. И выходит, что в менее нагруженный испаритель поступает большее количество фреона. А в более нагруженный меньше. Ситуация начинает все более и более усугубляться. Получается, что ненагруженный испаритель будет намного холоднее нагруженного! И эта разница может достигать значительной величины. В результате процессор перегревается.

Вывод система с двумя испарителями хорошо подходит только для систем с одинаковой тепловой нагрузкой. Например, для двух видеокарт работающих в режиме SLI. И опасна при работе на процессор и видеокарту.

Остановимся пока на системе с одним испарителем.

Выбираем тип фреона.

А теперь нужно определиться с фреоном, который будем использовать в системе. Оптимальным со всех сторон является фреон R-22. Это самый дешевый и доступный из всех видов фреонов. R-22 кипит при атмосферном давлении при температуре -41. Этот фреон еще хорош тем, что он совместим по маслу с компрессорами, работающими на фреонах R-12 и R-404.

Другими словами этим фреоном можно заправлять компрессоры, рассчитанные на эксплуатацию с R-12 и R-404 фреонами. Компрессоры на R-12 можно добыть из старого ненужного холодильника. Но они заведомо имеют небольшую мощность 70-170 Вт при -15. И систему приемлимой производительности изготовить из такого компрессора не удастся.

Вообще один из самых часто задаваемых вопросов - почему бы просто не поместить компьютер в морозилку? Ответ прост. Это не даст такого прироста производительности. Этим способом не удастся получить достаточно низкую температуру на процессоре. И главное - морозильники не рассчитаны на такой уровень хладопроизводительности. И поэтому просто выйдут из строя через небольшой промежуток времени.

Можно купить компрессор, рассчитанный на работу с R-404 фреоном. Эти компрессоры работают с более высоким давлением, чем те, что рассчитаны на работу с 22-ым. Такой компрессор заправлен синтетическим маслом, совместимым практически со всеми газами и смесями, теоретически в нем применены более качественные комплектующие. Но и стоит он дороже компрессора R-22.

Конечно используя компрессор рассчитанный на 404-ый фреон, да еще и заправив систему 404-м можно получить более низкие температуры, чем используя 22-ой. Но 404-ый стоит в несколько раз дороже 22-го.

Для построения системы необходим поршневой, герметичный компрессор. Компрессоры выпускаются двух видов. Для монтажа методом пайки и развальцовки. Удобнее компрессоры, рассчитанные под пайку.

Выбираем мощность и марку компрессора.

А теперь определимся с мощностью компрессора. Но для этого сначала прикинем тепловыделение процессора. Современные процессоры при работе выделяют 70-110 Вт тепла. При серьезном разгоне с повышением напряжения питания эта цифра возрастает до 200 - 250 Вт.

Для информации приведу характеристики некоторых серийных систем:

VapoChill Extreme Edition XE II имеет следующие характеристики - при нагрузке 180Вт температура испарителя -18 , без нагрузки -44

VapoChill LightSpeed ™ — при нагрузке 200Вт температура испарителя -33 , без нагрузки -50

Последняя является одной из самых мощных выпускаемых на данный момент систем. Итак, выбирать вам. Помощнее и подороже. Будет немного более шумно но и разгон повыше. Или подешевле и попроще.

Наилучшими для изготовления Direct Die системы, считаются компрессоры Danfoss. Все серийные решения выпускаются именно на компрессорах этой фирмы. На втором месте идут компрессоры Aspera. Они же считаются самыми бесшумными. Эти две марки являются самыми популярными среди фанатов фреонового охлаждения всего мира.

Еще немного о мощности. С одной стороны лучше выбрать более мощный компрессор, у него более высокая хладопроизводительность, с его помощью можно получить более низкую температуру под более мощной нагрузкой. Он меньше греется. Но с другой стороны - чем мощнее компрессор, тем сильнее он шумит. Необходимо выбрать для себя оптимальное соотношение между шумом и производительностью. Нужно сразу определиться, что вы хотите. Более мощную, но шумную систему. Или разумно достаточную, но более тихую.

Основной характеристикой компрессора является хладопроизводительность. Она указывается в Ваттах при температуре -25. Следует учитывать, что при температуре -40 эта цифра уменьшится почти вдвое.

Выбирать будем из учета 150-250Вт на испаритель. А при -25или -40 нужно решать самому.

Приведу марки популярных компрессоров, мощностью близкой к выбранной, работающих на R-22. Есть и аналогичные на R 404.

215Вт при -25

Aspera E 2134Е,

300 Вт при -25

450Вт при -25

550Вт при -25

325Вт при -25

415Вт при-25

Danfoss SC15CМ, 510Вт при -25

Danfoss SC18CМ,

585Вт при -25

Скажу только, что компрессоры «младших» марок в списке практически не шумят. А «старшие» шумят ощутимо.

Естественно Aspera и Danfoss не единственные в мире, и свет клином на них не сошелся. Есть еще и Electrolux, Tecumseh, Turk Elektrik, Panasonic и еще Холодмаш. Это тоже очень неплохие агрегаты, хотя «холодмаш» довольно шумные. И, в конце концов, можно поступить так, придти в магазин и попросить продавца порекомендовать тихий компрессор хладопроизводительностью 200-500Вт при температуре -25

Для более получения более подробной информации можно посетить сайты производителей компрессоров. Или посмотреть ссылки приведенные в конце статьи.

Определяем где у компрессора нагнетающяя трубка, а где всасывающя.

Мы выбрали компрессор. Теперь рассмотрим его поближе. Обтекаемый черный корпус на основании, из которого выходят три трубки. Обычно это три трубки. Бывает у компрессоров большой мощности пять. Две дополнительные - масляное охлаждение. Но мы рассматривать этот случай не будем, ввиду его большой редкости.

Две трубки большего диаметра - всасывающие. Одна диаметром поменьше - нагнетающая. На одну из всасывающих трубок (на какую удобнее) припаивается клапан Шредера, для заправки системы. К другой припаивается всасывающая трубка идущая от испарителя. К более тонкой (нагнетающей), припаивается трубка идущая к конденсору. К ней же, через тройник обычно припаивают клапан Шредера, для контроля давления на линии нагнетания.

Как подключить компрессор к электрической сети. Электрические схемы включения компрессоров

Если вы купили новый компрессор, то проблем с подключением его к электросети у вас не будет. Снимаете крышку пускозащитного реле и смотрите на ее обратную сторону. На ней нарисована схема подключения. Для подключения компрессора подойдет любой провод сечением не менее 0,75 квадратных миллиметров.

Но если вы где-то раздобыли бывший в употреблении компрессор, у вас могут возникнуть сложности с подключением. Приведу несколько типовых схем включения компрессоров. Реле и конденсаторы можно приобрести в магазинах торгующих холодильной техникой.

Как проверить имеющийся в наличии БУ компрессор

Предположим у вас есть бывший в употреблении компрессор. Но вы не знаете, исправен он или нет. Это можно легко проверить. Для этого понадобиться прибор — мультиметр.

Сначала снимаем крышку пускозащитного реле и само реле. Потом замеряем сопротивление между выходящими из компрессора контактами. Оно должно быть примерно таким: между правым и левым контактом — 30 Ом; между правым и верхним — 15 Ом; между левым и верхним — 20 Ом.

Если полученные цифры сильно отличаются от указанных, то можно предположить, что компрессор неисправен. Точнее определить неисправность, можно только замерив потребляемый компрессором ток. Если на какой-нибудь паре контактов прибор покажет обрыв, то компрессор неисправен

Затем замеряем сопротивление между контактами и кожухом компрессора. Для этого подсоединяем один щуп прибора к каждому из контактов, а другой щуп к медной части одного из штуцеров мотора.

Прибор должен показывать обрыв. Если прибор покажет какое-нибудь сопротивление — компрессор неисправен.

Если неисправностей электрической части компрессора обнаружено не было, проверяем его на давление. Для этого подключаем к штуцеру нагнетания имитатор (шланг с отводом из капиллярной трубки), подключаем к имитатору манометр, запускаем компрессор и замеряем давление по манометру.

Если манометр показал давление больше 6 атмосфер, и давление продолжает повышаться, немедленно отключите компрессор. Иначе можете повредить манометр. Это значит, что компрессор находиться в очень хорошем состоянии.

Если сопротивление обмоток не отличается от нормы, а компрессор не запускается, и есть подозрение на неисправность пускозащитного реле, можно попробовать запустить мотор "напрямую", т.е. минуя реле.

ВНИМАНИЕ! Напряжение 220В опасно для жизни. Если Вы не имеете опыта работы с электрическими цепями, то эту проверку лучше доверить специалисту.

Изготавливаем шнур для подключения мотора и подключаем через него компрессор, как показано на схеме:

Выключатель можно не ставить, но тогда после запуска мотора необходимо отсоединить провод от пусковой обмотки. На компрессорах горизонтального типа левый контакт — общий, правый верхний — рабочая обмотка, правый нижний — пусковая обмотка.

2. Конденсатор — радиатор с вентилятором. Один конденсатор, без вентилятора от 35$. Можно купить в сборе с вентилятором. Можно и без вентилятора и придумать что-то самому.

Какой использовать конденсатор?

Конденсор рациональнее купить готовый. Но можно сделать и самостоятельно. Простейший конденсор это 7-15 метров медной трубки свитой в спираль с шагом не менее 4мм. Диаметр спирали подбирается по габаритам платформы, на которой будет производиться монтаж системы. Но такой конденсатор не отличается высокой эффективностью из-за небольшой площади поверхности. Повысить эффективность работы такого конденсатора можно, припаяв к нему дополнительные ребра. Использовать радиаторы от автомобильных печек опасно. Давление в системе будет в пределах 10-14 атмосфер. И далеко не каждая автопечка может справиться с такой нагрузкой.

Главной характеристикой конденсатора является мощность. С конденсатором дело обстоит так же как с компрессором, чем мощность выше, тем лучше. Но есть одно правило, она не должна быть меньше мощности компрессора. Лучше если она будет превышать мощность компрессора раза в полтора-два. Конденсатор должен обязательно охлаждаться вентилятором. Можно купить конденсатор в сборе с вентилятором. А можно приспособить для охлаждения конденсатора корпусные вентиляторы от компьютера. Но тогда для них нужен дополнительный блок питания на 12 вольт мощностью, не менее суммарной мощности вентиляторов, примененных для обдува конденсатора.

3. Фильтр-осушитель. Самый простой стоит от 3,5 $. Есть и дороже. Покупать фильтр дороже 15$, на мой взгляд, ни к чему.

Какой использовать фильтр?

Фильтр служит для фильтрации фреона от нежелательных примесей. Случайно попавшего мусора - стружки, окалины. Иначе все это может забить капилляр, и система будет неработоспособной. Фильтр также поглощает влагу, случайно попавшую в систему. Необходим для надежной работы системы.

Конструктивно он выполнен в виде медного баллона с отверстиями на концах. Внутри фильтра с одного конца установлена решётка, с другого тончайшая сетка. Пространство между ними заполняется веществом, интенсивно поглощающим воду. Обычно это гранулированный цеолит или силикагель. Конец фильтра с решёткой является входом, конец с сеткой — выходом. Выход фильтра обычно имеет отверстие под капиллярную трубку, если оба отверстия фильтра одинаковы, загляните внутрь него, часть с сеткой будет выходом.

При монтаже нужно быть внимательным и не перепутать направление установки фильтра. Фильтр обычно выбирают объемом от 15 кубических сантиметров.

4. Капилляр. Самый ходовой типоразмер, это капилляр с внутренним диаметром 0,8мм. Цена 1метра - около 1$

Точную длину капилляра для самодельной системы рассчитать невозможно. Ее нужно подбирать экспериментальным путем, что является частью настройки системы. Исходя из таблицы, берем капилляр с запасом по длине, для последующей регулировки. Рекомендуемый запас 0,5-1 метр.

Потом в процессе регулировки отрезают капилляр небольшими кусочками. И перепаивают. После заправляют систему по новой. И смотрят, насколько возросла хладопроизводительность. Потом процедуру повторяют.

Но если вам не хочется возиться с настройкой такого уровня, можно взять длину капилляра точно по таблице. И настроить систему только количеством заправляемого фреона.

Газ (фреон)	Мощность испарителя (Ватт)	0.65мм	0.7мм	0.8мм
		0.26 дюйма	0.28 дюйма	0.31 дюйма
R404A/R507
R22/R290

Таблица составлена Гари Ллойдом (Gary Lloyd)

5. Трубки.

Для соединения между собой комплектующих системы необходима медные трубки с внешним диаметром 6мм, 8мм, 10мм. Цена 1 метра трубки от 1,5$

Какие использовать трубки для монтажа системы?

Для монтажа системы используют медные трубки диаметром равным диаметру патрубков компрессора. Но на нагнетание можно поставить и меньший диаметр. Обычно монтаж делают трубкой диаметром 6мм. Десятимиллиметровую можно использовать в качестве всасывающей. Из 8мм делают переходы с 6мм на 10мм.

По принципу действия напоминают клапан в газовой зажигалке. Потребуется две штуки. Необходимы для заправки и контроля давления в системе. Впаиваются в контура низкого и высокого давления. Примерно 1,5$ штука. Нужны для заправки системы и контроля давления в системе.

7. Уголки, тройники медные, под диаметр трубок.

Пригодятся для пайки клапанов Шредера и для выполнения резких поворотов.

8. Испаритель.

Единственная часть, которая практически не выпускается промышленностью. Испаритель - самая проблематичная часть. Придется или заказывать у знакомых на заводе, или делать самому. На заказ испаритель будет стоить от 35$.

Где взять испаритель?

Наилучшим и пожалуй единственным материалом для испарителя является медь. Испаритель, это емкость с возможно большей внутренней площадью поверхности. В нем кипит фреон, поглощая тепло, вырабатываемое процессором. Лучшие конструкции испарителей можно и нужно посмотреть на сайте www.xtremesystems.org

Есть несколько вариантов самостоятельного изготовления испарителя. Первый вариант. Приобрести обычный воздушный кулер, радиатор которого изготовлен из меди. И запаять его в коробку из листовой меди. Я сделал два подобных испарителя из кулера Volcano7+. Радиатор я распилил на две части по линии крепежной клипсы. Толщина листа меди, из которой нужно сделать коробку должна быть не менее 2-х миллиметров. Более тонкую коробку раздувает давлением в системе.

Есть еще вариант. Для его воплощения необходимо несколько брусков меди толщиной 10-14мм и размерами 50на 50 мм. С помощью электродрели, начиная от центра квадрата, начинаем насверливать отверстия. Как можно ближе друг к другу. Что бы получилась расходящаяся спираль. Отверстия должны соединяться друг с другом. Сверлить нужно на такую глубину, что бы осталось 4-6мм до нижней грани.

Если у вас брусок только один, тогда в центр спирали припаиваем капилляр. А на выходе спирали всасывающую трубку и накрываем все это дело медной крышкой и все хорошенько пропаиваем. Если найдется еще брусок. То делаем из него второй этаж. Что бы фреон пройдя по спирали первого, через отверстие попадал на второй этаж и опять по спирали попадал в центр второго бруска. И уже сюда припаиваем капилляр и всасывающею трубку. Двухэтажный испаритель будет работать более эффективно, чем одноэтажный. Более двух этажей делать не к чему. Прироста производительности почти не будет. Диаметр сверла 3-5мм.

9. Всасывающая трубка.

Можно обойтись медной трубкой диаметром 10мм. Или купить газовую подводку из гофрированной нержавеющей стали. Она стоит от 10$, в зависимости от длинны.

Какую использовать всасывающею трубку, и где ее взять?

Всасывающая трубка, это трубка идущая от испарителя к компрессору. Она должна быть по возможности гибкой. Вам же придется монтировать испаритель на процессор? И гибкая мягкая трубка намного облегчит эту задачу.

Можно в качестве всасывающей трубки использовать медную трубку диаметром 10мм. Она достаточно гибкая и может работать на скручивание. Иногда для установки испарителя на процессор его необходимо немного повернуть и медная трубка позволит это сделать. Но у нее есть и недостатки. Все-таки она недостаточно гибкая и от многократных перегибов может сломаться.

Этих недостатков лишена трубка сделанная из газовой подводки. Это гофрированная трубка из тонкой нержавеющей стали. Выдерживает давление в 16 атмосфер. Но и у нее есть недостатки. Для ее пайки необходим специальный флюс. Можно конечно припаять штуцеры к системе и прикрутить подводку через фторопластовые прокладки. Но штуцера обычно латунные, а для их пайки тоже необходим флюс. И еще один недостаток есть у такой трубки. Она не работает на скручивание.

Нельзя в качестве всасывающей трубки использовать резиновые шланги, газовые шланги. Даже если они выдержат давление в системе, то фреон утекает сквозь резину. И через какое то время придется дозаправлять систему.

10.Вакуумный насос для вакуумирования системы.

Желателен, но необязателен. Можно вместо вакуумного насоса использовать еще один компрессор. Можно сделать так, что компрессор системы будет вакуумировать сам себя. А можно обойтись совсем без вакуумирования. Как это сделать на практике будет изложено в главе о заправке системы. На фотографии компрессор, немного доработанный для использования в качестве вакуумного насоса.

11. Манометрическая станция.

Цена от 65$. Необходима для заправки и контроля давления в системе. Очень удобна при заправке и регулировке системы. Можно конечно обойтись и краном с манометром. Он стоит уже от 17$. А можно просто впаять в систему манометры. Они по отдельности еще дешевле. А можно обойтись вообще без манометров. Но в этом случае заправка будет происходить «на глазок», что естественно не является сильной стороной метода.

12.Фреон для заправки.

Обычно это самый дешевый и доступный фреон марки R22. Дешевый и доступный не значит плохой. Он идеально подходит самодельщику. Баллон 13,5кг. - 54$. Для заправки системы конечно столько не надо. Обычный расход на одну заправку, в зависимости от внутреннего объема, системы от 30 до 300 грамм. Но меньшей расфасовки я не видел. Можно конечно обратиться в сервисный центр по ремонту холодильников и кондиционеров и договориться с мастерами о заправке там. Обойдется такая процедура от 10$. Но тогда о регулировке можно забыть. Да и не будет того адреналина, который буквально переполняет при первой заправке.

14. Платформа для монтажа системы.

Металлическая или любая другая площадка, способная выдержать вес компрессора и других комплектующих. Или корпус, в который вы собираетесь все это поместить.

Инструмент

Для монтажа системы необходим инструмент, как обычный, так и специальный. Перечислю необходимый инструмент и цены на него. Цены взяты из прайсов нескольких фирм и усреднены. Приведены для того, что бы можно было иметь представление о материальных затратах ожидающих человека, собравшегося двигаться по этому пути.

1. Инструмент для резки медных трубок.

Лучше труборез как на фотографии. Он режет трубки от 1/8 до 5/8 дюйма, другими словами от 3мм и до 15мм. Им можно и надрезать, а потом обломить капилляр. И стоит недорого, от 4,5$.

Можно резать и ножовкой по металлу. Но в этом случае велика вероятность попадания стружки в систему с непредсказуемыми результатами. В случае резки ножовкой нужно быть внимательным и тщательно удалять стружку из внутренних полостей трубок.

2. Горелка с газом.

Можно купить специализированную с баллоном МАРР газа. А можно приобрести и что-то подешевле. Горелка необходима для пайки трубок соединяющих детали системы. В системе высокое давление, порядка 7-14 атмосфер и другой метод пайки, например паяльником и обычным оловянно-свинцовым припоем непригоден.

Припой к горелке.

Вполне подойдет недорогой, с 5-6 процентным содержанием серебра. Цены примерно такие. Горелка - 60$. Баллон МАРР газа - 20$. Но можно найти горелку и значительно дешевле. Например, на радиорынке. Припой 5-6% серебра, один пруток 0,8$. Для сборки системы обычно требуется 3-5 прутков.

3. Необходимы так же обычные инструменты.

Такие как плоскогубцы, кусачки, нож, напильник, отвертки… Нелишним будет иметь дрель со свёрлами.

По вышеприведенным ценам можно посчитать, во что примерно обойдется система. Обычно, если не покупать очень дорогой компрессор, можно вполне уложиться в 300$. В этом случае вы получите довольно тихую, домашнюю «фреонку», не отличающеюся выдающимися характеристиками. Под нагрузкой на этой системе реально получить -25на испарителе. Если же вы планируете собрать более серьезное устройство с более низкими температурами, то придется потратиться уже на 400-500$. В основном цена вырастает за счет стоимости более мощного компрессора. Но это уже будет устройство, превосходящее по своим характеристикам лучшие серийные экземпляры.

4. Рекомендации по компоновке системы. Оформление системы. Сборка и пайка.

Монтируют систему на платформе, лучше металлической. Удобнее будет при пайке, не обгорит. Но можно и из ДСП или толстой фанеры. Но тогда под спаиваемые детали лучше подкладывать лист металла. Неплохо если платформа будет иметь коробчатый каркас. Очень удобно привернуть к ней мебельные колеса. Конструкция получится тяжелой, и данные рекомендации значительно облегчат ее перемещения. Классическая конструкция фреоновой системы, это прямоугольный блок, сверху которого выходит испаритель. На такую конструкцию можно поставить стандартный компьютерный корпус. Придется только в его дне прорезать отверстие для испарителя.

А теперь рекомендации по расположению элементов системы. Конденсор устанавливаем так, что бы вентилятор на нем втягивал через него воздух и обдувал компрессор. Это нужно для дополнительного охлаждения компрессора. В процессе работы компрессор ощутимо нагревается. Нормальная рабочая температура компрессора 55-70 градусов.

Компрессор крепится к платформе через резиновые амортизаторы. Делается это для предотвращения передачи вибраций работающего компрессора корпусу. У компрессора обычно имеется три трубки. Две большего диаметра - всасывающие. Одна диаметром поменьше - нагнетающая. На одну из всасывающих трубок(на какую удобнее) припаивается клапан Шредера, для заправки системы. К другой припаивается всасывающая трубка идущая от испарителя. К более тонкой - нагнетающей, припаивается трубка, идущая к конденсору. В разрыв этой трубки я припаял тройник, а к нему клапан Шредера, для вакуумирования и последующего контроля давления в системе.

Вход конденсора - его верхняя трубка. Выход - нижняя. Это делается для облегчения стекания сконденсировавшегося фреона.

К выходу конденсатора припаиваем фильтр. Фильтр ставиться так, что бы выход фильтра(где припаян капилляр) был ниже входа. Делается это для предотвращения попадания пузырьков несконденсировавшегося фреона в капилляр. Пузырьки снижают производительность системы.

Капиллярную трубку помещают внутри отсасывающей трубки для понижения температуры хладагента в капиллярной трубке.

Это повышает эффективность охлаждения. Так же такое расположение способствует докипанию фреона на линии всасывания. Помогает исключить попадание жидкого фреона в компрессор, что может привести к выходу его из строя. При использовании в качестве всасывающей трубки газовой подводки капилляр необходимо помещать в трубку изогнутым в виде синусоиды. Дело в том, что от давления длинна такой трубки увеличивается, и она может порвать капилляр. Капилляр не «убравшийся» во всасывающею трубку скручивается в бухточку и крепится в любом удобном месте.

Испаритель к всасывающей трубке удобнее всего прикручивать, а не припаивать. Для этого к испарителю можно припаять латунный штуцер с полудюймовой резьбой.

Такая же резьба на газовой подводке. Прикручивать испаритель нужно через фторопластовую прокладку. Можно использовать специальные переходы под развальцовку. Но тогда понадобиться покупать дополнительный инструмент.

В этом случае конструкцию испарителя надо предусмотреть такую, что бы капилляр не припаивался, а вставлялся в испаритель. Разъемное соединение удобно тем, что потом всегда можно заменить испаритель.

Перед крепежом деталей фреоновой системы лучше всего расставить их на платформе и прикинуть, как пойдут соединительные трубки. Можно смоделировать их тонкой проволокой. Согнуть ее, так как потом пойдут реальные соединения. Потом по этим заготовкам будет легче и точнее нарезать и выгнуть необходимые отрезки труб. Трубки диаметром до 10мм включительно хорошо гнуться руками. И, как правило, можно обойтись без трубогиба.

Нужно продумать последовательность пайки. Иначе может получиться, что потом, что бы запаять какое-то соединение, возникнет необходимость разрезать другое.

Как уменьшить шум фреоновой системы охлаждения?

Основным источником шума работающей Direct Die системы охлаждения является компрессор. При работе он ощутимо вибрирует, и эти вибрации передаются корпусу системы. В результате шум усиливается. Не спасают ситуацию и резиновые амортизаторы, на которых крепится компрессор. Так же вибрации компрессора через нагнетающую трубку передаются конденсатору, и он тоже начинает вибрировать.

Что бы уменьшить это явление, корпус можно сделать из толстого гасящего вибрацию материала. Например ДСП. Для уменьшения передачи вибраций от компрессора к корпусу можно закрепить компрессор на небольшое основание, которое в свою очередь закрепить через дополнительные амортизаторы к основному корпусу. Некоторые даже подвешивают компрессор на резиновых кольцах.

Для снижения вибраций передаваемых компрессором конденсатору нагнетающую трубку можно свить в спираль.

А боковые стенки конденсатора оклеить вибропоглощающим материалом. Конденсатор так же можно прикрепить к основанию через прокладки. Будет не лишним и внутренние части корпуса оклеить таким материалом.

В качестве вибропоглощающего материала можно применить автомобильную шумоизоляцию. Или пенофол. Пенофол пористый полимерный материал, применяется для утепления и шумоизоляции систем вентиляции. Приклеивают его 88-ым клеем или на двусторонний скотч.

Внутри корпуса можно предусмотреть шумопоглощающие экраны. Они должны быть оклеены очень рыхлым материалом. Например, толстым синтепоном.

Для уменьшения передачи вибраций от вентиляторов к конденсатору, диффузор, к которому прикреплены вентиляторы тоже неплохо закрепить через вибропоглощяющие прокладки.

Шумоизоляция производится после сборки и пайки системы. Иначе горелкой ее легко повредить.

Как паять? Сборка системы.

Для пайки хорошо подходит горелка с МААР газом. Но горелка и баллоны с газом к ней, довольно дороги. Можно приобрести инструмент и попроще. Большой ассортимент таких устройств можно увидеть на радиорынке. Приобрести горелку там выйдет намного дешевле.

Горелкой нагреваем спаиваемые детали, они почти сразу приобретают ярко желтый цвет. Продолжаем нагрев до темно красного свечения. Потом вводим в факел горелки пруток припоя и проводим им по месту пайки. Припой расплавляется и растекается по спаиваемым деталям. Если припой прилипает и остается комком, значит спаиваемые детали недостаточно разогреты.

Для увеличения прочности спаиваемых соединений детали должны немного входить друг в друга. Например, для спаивания трубок одинакового диаметра, одну из трубок лучше развальцевать.

Или применить переход из трубки большего диаметра. Если трубки сильно отличаются по диаметру, то большую трубку нужно обжать пассатижами.

МАРР газ имеет более высокую температуру горения, чем пропан. Поэтому им быстрее и легче паять. Припой плавиться при температуре 700С-800 градусов в зависимости от состава. Температура плавления меди близка к 1080 градусам. Следует быть аккуратным и не перегреть место пайки. Тонкие трубки легко могут расплавиться. Особенно нужно быть внимательным при пайке капилляра. При такой пайке нужно в основном нагревать сам фильтр. На глаз точкой плавления меди является яркое, желто-белое свечение.

Соединения медь-медь паяются без флюса. Если же вам необходимо припаять латунный штуцер или всасывающую трубку из нержавеющей стали, то придется приобрести специальный флюс. Я паяю такие соединения флюсом Ultra flux. Но можно приобрести в специализированном магазине и другой, подобный.

При такой пайке флюс наносится на соединение, а затем пайка производится так, как описано выше.

Спаиваемые детали необходимо предварительно зафиксировать. Пайка производиться двумя руками и придержать сползающею в процессе пайки деталь будет нечем. Разве что… Ну нет это уже чересчур. Лучше зафиксировать проволокой, тисками, струбциной. Что найдется.

Один небольшой совет. Раньше я паял клапаны шредера, не разбирая их. Но когда клапан паяется долго, или патрубок у него короткий, из него лучше выкрутить нутро. В нем есть полимерная прокладка, которая может подгореть от пайки и клапан, потом будет травить. Выкручивается клапан колпачком. У него есть для этого штырек с прорезью.

А теперь пара слов о пайке испарителя. Испаритель обычно имеет довольно большую массу. И поэтому прогреть его одной горелкой проблематично. Да и расход газа будет велик. Поэтому лучше всего паять испаритель на включенной газовой конфорке. Ставим на нее испаритель, поджигаем газ и ждем минут 10. Испаритель прогреется и можно приступать к пайке обычным способом.

Шов пайки должен быть ровным, гладким без каверн и раковин. Это потенциальное место протечки.

Испарители после пайки для полной уверенности лучше всего опрессовать. Сделать это можно при помощи старого компрессора. Компрессор для этого придется немного модернизировать. После модернизации такой компрессор можно использовать и для опрессовки и как вакуумный насос. Доработка сводится к тому, что надо припаять по клапану Шредера на линии нагнетания и всасывания. Вторую трубку на всасывание нужно заглушить. Шредер на нагнетание и используется для опрессовки испарителей. На фотографии показано еще одно приспособление это клапан и переход. Сделав такое приспособление можно легко подсоединить любой испаритель к компрессору.

Еще интересный момент. Если вы сами спаяли испаритель. Установили его на фреонку. Опрессовали фреоном из баллона и он держит давление, то это еще ничего не значит. Высокое давление при такой опрессовке не получить.

Далее вы заправляете фреонку, но в испарителе опять же высокого давления не будет. Испаритель находится в контуре низкого давления и при работе системы давление в нем находится в пределах 0,5-1 атмосферы. И испаритель может прекрасно держать такое давление.

После заправки и регулировки системы вы выключаете систему. После выключения давление в контуре низкого и высокого давления начинает выравниваться. Давление в испарителе начинает расти. И поднимается примерно до 7-10 атмосфер. При некачественной пайке испаритель может дать течь. Причем через некоторое время.

Для избежания такого конфуза лучше перед установкой в систему опрессовать испаритель. Для этого к трубке испарителя либо припаивается клапан Шредера, либо присоединяется методом развальцовки. Потом через манометрическую станцию испаритель подключается к линии нагнетания модернизированного компрессора. Из клапана Шредера на линии всасывания выкручивается механизм. Делается это для того, чтобы открыть клапан. Компрессор включается. Контролируя давление по манометру высокого давления, нагнетаем в испаритель воздух до 12-15атмосфер. Выключаем компрессор и опускаем испаритель в емкость с водой. Если утечка присутствует, вы увидите пузырьки воздуха, вырывающиеся из проблемных мест.

ВНИМАНИЕ:

Нужно быть очень осторожным и не превышать указанное давление. Можно повредить манометр. Возможно, что в случае некачественной пайки может разорвать испаритель.

Несколько слов о технике безопасности. Работайте в хорошо проветриваемом помещении. Пайка должна проводится на негорючем основании. Например, листе металла. При работе с горелкой обязательно наличие ведра с водой рядом с местом работы. Лучше пару раз по запарке опрокинуть его, чем потом в случае пожара метаться в поисках, чем залить пламя. Неплохо иметь и кусок негорючей ткани. Например, брезента. Для того, что бы накрыть им случайно загоревшейся предмет.

Во время пайки детали быстро нагреваются. Но долго остывают.

При пайке нужно внимательно следить за направлением пламени горелки, даже на расстоянии около метра занавеска может загореться. Работать надо обязательно в негорючих перчатках. И главное внимание, и еще раз внимание.

Установка вентиляторов.

Система собрана, спаяна. Пора устанавливать вентиляторы. Если вы приобрели конденсатор в комплекте с вентилятором, то никаких проблем возникнуть не должно. Другое дело, если вы решили использовать имеющиеся у вас корпусные вентиляторы от компьютера. Тут есть несколько моментов, которые нужно учесть.

Первое.

Для вентиляторов нужен собственный блок питания. Из-за того, что при эксплуатации фреоновой системы охлаждения сначала включается она, а через некоторое время и сам компьютер. Делается это для того, что бы она успела охладить процессор. А уже после выхода системы в режим можно включить и сам компьютер. Так что один блок питания и для компьютера и для питания вентиляторов использовать не получиться.

Второе.

Для эффективной работы вентилятора необходимо использовать диффузор. Если просто закрепить вентилятор на конденсатор. Он будет протягивать воздух только через небольшую его часть, равную площади самого вентилятора. Эффективность охлаждения фреона будет невысокой. Диффузор выровняет воздушный поток. И продуваться будет вся поверхность конденсатора.

Диффузор должен плотно прилегать к конденсатору. Щели снижают эффективность охлаждения.

5. Заправка системы. Вакуумирование

Итак, система собрана, спаяна. Пора приступать к заправке. Но сначала нужно удалить воздух из системы. Если этого не сделать то влага, содержащаяся в воздухе, при работе системы замерзнет и забьет капилляр. Система окажется неработоспособной. Так же воздух в системе значительно снижает ее хладопроизводительность. Происходит это из-за того, что система заправляется небольшим количеством фреона, а воздух занимает определенный объем внутри системы, но не участвует в процессе.

Удалить воздух из системы можно несколькими способами. Основным и самым эффективным методом является вакуумирование. Для вакуумирования нужно специальное устройство - вакуумный насос. Это довольно дорогостоящая штука и приобретать ее самодельщику ни к чему. Можно заменить вакуумный насос другим компрессором. Конечно с помощью компрессора не получить вакуума такой глубины, как при помощи вакуумного насоса. Но существует метод, позволяющий приблизиться к его результату. А можно обойтись вообще без вакуумирования. Ниже я изложу все известные мне методы.

Но для начала проверим, насколько качественно удалось спаять систему. Для этого привернем желтый шланг от манометрической станции к баллону с фреоном и приоткрыв немного баллон продуем шланги фреоном. Для этого надо приоткрыть вентили на манометрической станции. После этой процедуры закрываем все вентили и присоединяем красный шланг к клапану Шредера на линии нагнетания.

Потом открываем вентиль на баллоне, и с помощью вентиля на манометрической станции (красный, линия нагнетания) пускаем фреон в систему. Можно в это время немного приоткрыть клапан Шредера на линии всасывания нажав на штырек клапана. Этим мы вытесним воздух из системы. Конечно не весь. Но тем не менее. Выпустив воздух, и закрыв все краны, ненадолго включаем компрессор. Потом повторяем процедуру еще раз. Далее закручиваем этот клапан колпачком (всасывание). И продолжаем поднимать давление в системе. Увеличиваем давление до 3 атмосфер. Заворачиваем все краны и оставляем систему на час, два. Если по прошествии этого времени давление в системе не снизится, нам повезло. Утечек нет. Все спаяно качественно.

Если давление упало, поднимаем давление по вышеизложенному методу и начинаем искать место утечки. Делается это мыльной водой. Кисточкой наносим мыльную воду на места соединений и смотрим, не появятся ли пузыри. Места утечек пропаиваем. Естественно перед пайкой выпускаем фреон из системы. Иначе может произойти небольшой, малоприятный взрыв. Затем повторяем всю процедуру проверки.

Система проверена, утечек нет. Идем дальше. Прикручиваем синий шланг к шредеру на линии всасывания. Красный у нас уже подсоединен. Отсоединяем баллон с фреоном. И к освободившемуся желтому шлангу присоединяем вакуумный насос. Если его нет, то специально доработанный компрессор. Он будет выполнять роль вакуумного насоса. Доработка заключается в припаивании клапанов Шредера на патрубки нагнетания и всасывания этого компрессора.

Вакуумирование производим из клапана нагнетания (высокое давление). Для этого открываем красный вентиль и включаем компрессор-вакуумный насос. На манометре низкого давления(синий) стрелка должна поползти вниз. Вакуумируем пару минут. Но так глубокого вакуума не получить. Поэтому включаем еще и компрессор системы. В результате давление на всасывании (низкое давление) станет еще ниже. Компрессоры будут работать последовательно. Это будет почти результат вакуумирования хорошим вакуумным насосом. Учитывая, что после заправки хладагент сожмет оставшийся воздух еще примерно в 10 раз — воздух практически не будет снижать холодильной мощности. Система вакуумирования получается условно двухступенчатая.

Далее выключаем компрессоры. Заворачиваем краны. Отключаем вакуумирующее устройство и на его место подключаем баллон с фреоном. Включаем компрессор системы и начинаем потихоньку подавать в нее фреон из баллона. В линию всасывания. Подача осуществляется синим вентилем. Стрелка манометра обратного потока (синий) скакнет до 3-х 4-х атмосфер. Остановим подачу и подождем несколько минут.

Потом повторяем процедуру снова. Подавать газ надо небольшими порциями. Это важно. С промежутками в несколько минут. Через некоторое время испаритель начнет покрываться инеем.

Заправку фреоном производим до тех пор, пока всасывающая трубка не покроется инеем до входа в компрессор. Это и будет окончанием заправки.

И одновременно предварительной настройкой системы.

Такая регулировка позволяет исключить попадание жидкого фреона в компрессор. Под нагрузкой фреон гарантированно выкипит раньше, не дойдя до компресора. А попадание жидкого фреона чревато выходом компрессора из строя.

Подробнее о процессе регулировки системы будет написано ниже.

Можно ли обойтись без вакуумного насоса?

Без вакуумного насоса обойтись можно. Сначала изложу способ, когда компрессор системы будет вакуумировать сам себя. Для этого между фильтром Шредера и конденсором (линия высокого давления) ставится кран. Кран должен быть такой конструкции, что бы исключить потери фреона в атмосферу.

Практически все краны, так или иначе, травят фреон. Исключение составляют сильфонные краны. Но стоимость такого крана равна стоимости недорогого компрессора. Мы же для этого применим такой вот порт от кондиционера. Особенностью этого устройства является крышка с прокладкой из алюминия. После регулировки механизм крана, который пропускает фреон, будет закрыт этой крышкой и затянут. Алюминиевая прокладка мягкая и усилием закручивания будет расплющена так, что соединение будет герметично и утечки фреона не будет.

А теперь принцип работы. Перекрываем кран. Нажимаем на штырек клапана Шредера на линии нагнетания, тем самым открывая клапан. И включаем компрессор, который начинает выкачивать воздух из системы. Кончено такого глубокого вакуума как при двухступенчатом вакуумировании, изложенном выше не получить. Но и это неплохо. Перестаем давить на штырек. Клапан закрывается, и мы немедленно выключаем компрессор. Система вакуумирована. Затем открываем кран, заворачиваем крышку на кране. С адекватным усилием. И приступаем к заправке системы, как говорилось выше. Перед такой процедурой нелишним будет несколько раз продуть систему фреоном.

Продувая систему, впускаем в нее из баллона фреон до давления в две, три атмосферы, включаем компрессор. Стравливаем фреон. И снова повторяем процедуру.

В принципе можно обойтись и без крана. Просто несколько раз продувать систему по методу, изложенному выше. И лишний воздух и влага выйдут из системы вместе с фреоном. Фреон R-22 недорогой. И поэтому такой метод выходит все же дешевле покупки дополнительного компрессора.

Выше изложено три метода вакуумирования. Каждый последующий немного хуже предыдущего. Но они позволяют сэкономить. Пусть и за счет небольшой потери производительности.

Добавлю. Все эти методы неоднократно проверены. И не только мной.

Но может случиться и такой момент. При покупке компрессора, вы его получаете с заткнутыми резиновыми пробками штуцерами. Вынимать эти пробки нужно только непосредственно перед пайкой системы. Если же вы вынули эти пробки давно, или что еще хуже, включали для проверки компрессор на прокачку воздуха, масло в нем могло впитать влагу. Из этого самого воздуха. Результат известен. Периодически перестает морозить испаритель. Исправить такую ситуацию можно только длительным вакуумированием системы с прогревом фильтра до 200 градусов. Если и это не помогает. Придется менять масло.

6. Конденсат, что это такое? Как с этим бороться? Изоляция. Установка системы в компьютер.

Все люди, так, или иначе, по несколько раз на дню сталкиваются с тем, что стакан с холодным пивом (соком, ненужное вычеркнуть) снаружи быстро запотевает и покрывается каплями воды. Это и есть конденсат. Конденсация влаги из воздуха происходит на поверхностях, температура которых ниже температуры окружающей среды. Интенсивность зависит от влажности воздуха и разности температур. Скажу только, что при 50-ти процентной влажности конденсат начинает выпадать на поверхностях, температура которых на 7 градусов ниже температуры окружающей среды. Или около того. Точных цифр я к сожалению не помню.

Такая же беда, как на стакане с пивом, но в более серьезных масштабах (все-таки температуры около -40) произойдет и с испарителями и всасывающей трубкой. Да и с сокетом процессора и даже с обратной стороной материнской платы. Только влага где-то частично замерзнет, а где-то начнет собираться в лужи. А влага на компьютерных платах чревата внеочередным апгрейдом.

Защитить электронные компоненты от конденсата можно теплоизолировав их от окружающей среды, заодно изолировав их и от влажного воздуха. Я пишу влажного потому, что воздух в жилых помещениях абсолютно сухим не бывает. Для теплоизоляции нужны определенные материалы. И определенные манипуляции с этими материалами.

Для теплоизоляции пригодны только материалы с закрытыми порами. Ели применить обычный поролон, то через несколько минут работы системы он превратиться в мокрую губку. Хорошо подойдет неопрен или все тот же пенофол. Пенофол это вспененный полиэтилен. Продается как виброшумоизоляция. Можно использовать пенопласт и монтажную пену.

Теплоизолировать необходимо испаритель, всасывающую трубку, пространство вокруг сокета и обратную сторону материнской платы в области распайки сокета. Размер пространства вокруг сокета подлежащее теплоизоляции примерно 150 на 150мм. Во время выполнения теплоизоляции нужно быть внимательным и не теплоизолировать греющиеся элементы платы. Их надо обойти теплоизоляцией. Необходимо так же предусмотреть обдув околосокетного пространства дополнительным вентилятором. Это поможет охладить силовые транзисторы цепей питания процессора. А так же поможет высыханию влаги, которая может выступить и на теплоизоляции.

Перед теплоизоляцией пространство вокруг сокета и обратную сторону материнской платы необходимо смазать токонепроводящей силиконовой смазкой. Подойдет и из серии автохимии. Это делается для исключения замыканий, которые может вызвать случайно возникший конденсат.

На сам сокет нужно нанести более густую токонепроводящюю смазку. Например, вазелин. Нужно забить им отверстия сокета. Иначе в них может образоваться конденсат с непредсказуемыми результатами.

После этого по размеру сокета вырезаем теплоизоляционную прокладку с отверстиями под греющиеся элементы. Толщина теплоизоляции не менее 10мм.

На обратную сторону платы вырезаем коврик такого же размера. И изготавливаем пластину для прижима прокладки. Очень важно прижать теплоизоляцию к плате для избежания проникновения в щели воздуха и образования в них конденсата.

Испаритель должен прижиматься к процессору и материнской плате длинными винтами. Крепление к рамке сокета не подходит. Слишком хрупка и ненадежна рамка. Подробно описывать крепеж не имеет смысла ввиду большого разнообразия сокетов. Скажу только, что между теплоизоляцией испарителя и изолирующей прокладкой платы не должно быть щелей. После первого крепления испарителя его необходимо снять и по отпечатку термопасты проконтролировать прижим испарителя к процессору. Щели в теплоизоляции обнаруживаются визуально.

Необходимо качественно теплоизолировать и сам испаритель. И всасывающую трубку. С трубкой легче всех. Для изоляции трубок выпускается специальная теплоизоляция. Она продается как в специализированных холодильных, так и в сантехнических магазинах. Название одного из видов такой теплоизоляции рубафлекс. Теплоизолировать трубку нужно после пайки системы. Для этого ее необходимо разрезать ее вдоль и склеить, после того как теплоизоляция одета на трубку. Для надежности можно обмотать обычной изолентой. Туго обматывать не следует. Изоляция от этого со временем плющиться, и теряет свои свойства.

Изолировать испаритель немного сложнее. Можно нарезать листовую изоляцию и приклеить к испарителю. А можно поместить испаритель в коробку и залить монтажной пеной. После высыхания лишнее обрезается. Толщина теплоизоляции должна приближаться к двум сантиметрам. Сантиметровый слой теплоизоляции при -40 покрывается конденсатом.

Рекомендуется после теплоизоляции и установки системы охлаждения в компьютер включить систему, без включения компьютера. И после 15 минут работы выключить и разобрать систему для проверки. Не образовался ли где конденсат.

Система теплоизолированная и установлена. Теперь самое время ее немного подрегулировать.

7. Регулировка системы.

Регулировка системы под конкретное железо осуществляется двумя путями. Хладопроизводительность регулируют количеством фреона, заправленным в систему. А также регулировкой длинны капилляра. Укорачивая капилляр, мы увеличиваем подачу фреона в испаритель. Но значительно увеличивать подачу фреона нельзя. Недоиспарившийся фреон (жидкий) может попасть в компрессор и вывести его из строя. Фреон должен полностью выкипать в испарителе и всасывающей трубке. Нужно найти оптимальную середину.

На первое время можно просто взять длину капилляра по таблице и регулировать производительность количеством фреона. Включаем систему, после выхода ее в режим, включаем компьютер. И при минимальной загрузке разогнанного процессора добавляем в систему фреон. Пока всасывающая трубка не промерзнет до входа в компрессор. Это гарантирует, что при полной загрузке фреон выкипит полностью и не попадет в компрессор. Этим способом можно пользоваться даже при отсутствии манометров.

Компрессор сжимает газообразный фреон и подает его в конденсор. Температура нагнетающей трубки (а значит и температура газа) должна находиться в пределах 55-85 градусов. Конденсатор охлаждает фреон и он конденсируется. На выходе из конденсора температура хладагента должна быть 30-45 градусов.

Если компрессор очень горячий, а конденсатор холодный. То система перезаправлена. Нужно при помощи клапана стравить лишний фреон.

Если испаритель не морозит, то или в системе недостаточно фреона или забился капилляр. Проверить забился капилляр или нет можно по звуку внутри испарителя. Во время работы испаритель шипит.

Так же не должна обмерзать область компрессора вокруг всасывающего штуцера. Это означает, что капилляр короток. Чем короче капилляр, тем меньше давление на линии нагнетания, а значит выше температура испарителя. Чем длиннее, тем ниже температура, но ниже хладопроизводительность. Давление на линии всасывания не должно превышать 1,5атмосфер.

Иногда для предотвращения попадания жидкого фреона в компрессор применяют докипатель. Это небольшая емкость перед компрессором. Ее обычно располагают между вентилятором и компрессором, и служит она для полного докипания фреона. Но докипатель существенно снижает хладопроизводительность системы за счет потерь.

8. На что следует обратить внимание во время эксплуатации фреоновой системы охлаждения?

В системах с воздушным охлаждением кулер охлаждающий процессор включается одновременно с компьютером. Ему не надо «входить в режим», он начинает отводить тепло от процессора сразу, что нельзя сказать о системах охлаждения основанных на принципе фазового перехода. Этой системе для выхода в штатный режим необходимо некоторое время. И поэтому сначала надо включить систему охлаждения, а когда она охладит процессор до определенной температуры, включить уже сам компьютер.

Можно конечно это делать вручную, но нет никакой гарантии, что в один прекрасный день вы ничего не перепутаете и не включите компьютер или вообще без фреонки, или одновременно, что может повлечь перегрев разогнанного процессора и невосполнимые потери в области комплектующих системного блока.

Для безопасной эксплуатации компьютера с криогенной системой охлаждения необходим блок автоматики, который будет «разрешать» включать компьютер только после того, как система охладит процессор до заданной температуры. С возможностью выставить эту температуру вручную.

Фабричные системы оснащаются подобными устройствами, а что делать самодельщикам? Существует два пути решения проблемы. Сконструировать и изготовить подобное устройство самому. Но это под силу далеко не каждому. Для этого необходимы не только теоретические знания в области электроники, но и практические навыки в изготовлении подобных устройств. Не говоря уже о затратах времени.

Но можно для этих целей приспособить готовые устройства, имеющиеся в свободной продаже. Расскажу как это сделать на примере электронного контроллера Dixell XR20C. Это устройство и обеспечит автоматическое включение компьютера по достижении определенной температуры на испарителе, значение которой можно установить вручную.

Существует целый ряд подобных устройств. Для использования в качестве автоматики они требуют минимальной доработки. Я использовал простейшее устройство, содержащее только контакты управления компрессором.

Работает прибор следующим образом. После включения устройство самодиагностируется, после чего замыкает контакты, которые по замыслу конструкторов и включают компрессор. По достижении на датчике определенной температуры размыкают контакты, отключая тем самым компрессор. После того как температура повысится, цикл повторяется.

В нашем случае компрессор работает постоянно, и управлять им не нужно. И требуется не выключать, а включить компьютер по достижении определенной температуры. Для этого нужно инвертировать выход устройства. Люди, хорошо разбирающиеся в электронике, без труда сами могут составить такую схемку, например, на "логике". Я же покажу, как собрать подобную схему человеку, далекому от электроники.

Мне кажется, что проще всего это можно сделать на автомобильном реле. У реле есть несколько контактов. Два контакта - контакты катушки электромагнита. При подаче напряжения на них электромагнит притягивает коромысло, которое и замыкает одну группу контактов, размыкая другую. В нашем случае нам нужны контакты, замкнутые при отключенном питании катушки электромагнита реле. Если включить реле подобным образом,

происходит следующее. При включении терморегулятор подает напряжение на реле. Контакты, отвечающие за включение компьютера, размыкаются и остаются разомкнутыми до момента, когда термодатчик зафиксирует температуру, необходимую для включения компьютера. Тогда контакты терморегулятора размыкаются, а в реле замыкаются.

Конденсатор с сопротивлением нужен для имитации работы кнопки включения компьютера. Работает эта цепь следующим образом. При замыкании контактов Power ON конденсатором в цепи потечет ток зарядки конденсатора - аналог нажатия кнопки Power ON. После зарядки конденсатора ток в цепи прекращается - аналог отпускания кнопки Power ON. Емкость конденсатора должна быть в пределах 200-400 мкФ, сопротивление 15-20 кОм.

Для работы такой автоматики необходим источник питания напряжением 12 вольт. Также для работы фреоновой системы необходим обдув конденсатора вентилятором. А как они будут работать, если блок питания включится только после того, как система должна набрать заданный минус? Поэтому специально для автоматики и работы вентиляторов нужно ставить в корпус отдельный блок питания, выдающий 12 вольт постоянного тока. Назову его блоком питания дежурного режима. К нему и подключаются автоматика и вентиляторы. Нужно только обратить внимание на максимальный ток нагрузки такого блока. Он должен быть больше суммы токов потребляющих вентиляторами.

Ну вот вроде все и собрано, спаяно, отрегулировано. Включаем-смотрим. Наслаждаемся.

А теперь еще один важный момент. После нескольких дней эксплуатации необходимо проверить надежность крепления процессора. Дело в том, что пористая изоляция, если она сжата, со временем уменьшается в объеме. Поры слипаются, и она как бы садиться. Поэтому крепеж процессор — испаритель не должен сильно давить на изоляцию иначе через некоторое время — неделя, две. Изоляция настолько сплющится, что перестанет выполнять свои функции и возможно возникновение конденсата. Поэтому лучше периодически проверять качество изоляции. И степень прижима испарителя к процессору.

В качестве профилактики рекомендуется раз в месяц-два контролировать давление в системе. Возможно, в системе существует микроутечка и через нее фреон постепенно улетучивается. Найти такую утечку сложно. И поэтому можно просто периодически дозаправлять систему. Или лишний раз убедиться, что все в порядке.

Скрин результатов разгона процессора

Несколько фотографий систем изготовленных автором.

Вот как бы и все что планировалось рассказать. Если вышеизложенное заинтересует посетителей сайта http://www.megamod.ru/ , то продолжение обязательно будет.

10. Дополнительная информация по фреоновым системам охлаждения. Ссылки.

Наилучшие сайты по фреоновым системам охлаждения.

• www.xtremesystems.org
• www.phase-change.com
• www.overclockers.ru

Дополнительная информация по компрессорам

Времена однотипных корпусов безвозвратно прошли. Серые, невзрачные решения сменили яркие и экстравагантные модели со множеством интересных функций и эргономичным дизайном, способные стать стильным дополнением любого интерьера. И если раньше компьютер в любом помещении, прямо скажем, мозолил глаза, то теперь он может оказаться более элегантным и красивым, чем иной предмет мебели. Он уже не только выполняет роль ящика для сборки компьютерной системы, но и выглядит достойно. К тому же выпускаемые в настоящее время компьютерные корпуса можно разделить на несколько категорий в зависимости от мощности будущей системы и сферы ее применения. Есть корпуса для геймеров (хотя многие из них отличаются от бюджетных моделей лишь внешними деталями), оверклокеров, компьютерных энтузиастов, корпуса для моддинга и создания портативных систем, а также бюджетные корпуса для офисных компьютеров. В общем пользователь непременно найдет корпус, который будет отвечать всем его требованиям.

В настоящей статье мы познакомим вас с корпусом, который можно причислить к передовым решениям, основная задача которых предложить новые идеи для всей индустрии, направить ее развитие в новое русло и заставить взглянуть на привычные проблемы по-новому. Это корпус от компании Thermaltake с загадочным названием Xpressar RCS100 - первый корпус с фреоновым охлаждением центрального процессора.

Он был представлен два года назад на выставке Computex 2008. Тогда все были очарованы новинкой от Thermaltake - миниатюрной системой охлаждения на основе фреона. Данная система многие годы использовалась в других отраслях, но для охлаждения компьютерных компонентов была предложена крупным производителем впервые.

Как известно, уже давно ведутся поиски инновационного источника охлаждения, который бы положил конец шумным кулерам. Поначалу большие надежды возлагались на жидкостное охлаждение, которое, казалось бы, соответствовало всем требованиям компьютерной индустрии. Однако такие системы не выдержали главного испытания - испытания временем: они не получили широкого распространения и, за исключением краткого ажиотажа, не вызвали никаких перемен в компьютерном мире. Некоторые производители до сих пор поставляют подобные решения на рынок, но, если говорить начистоту, вряд ли их ждет большое будущее. Такие системы остаются дорогими и, несмотря на некоторые преимущества, обладают рядом недостатков. Тем не менее безоговорочно следует признать одно: создание жидкостного охлаждения было необходимым этапом, который следовало пройти хотя бы для того, чтобы исключить из рассмотрения эту технологию. Итак, поиск идеального охлаждения продолжается. Пока подавляющее большинство пользователей продолжает применять старый и проверенный метод охлаждения компонентов; оверклокеры, работающие с экстремальными режимами современных систем, строят собственные охлаждающие контуры на основе жидкого азота. Решение от Thermaltake, которое мы рассмотрим, занимает среднюю позицию: с одной стороны, это больше, чем обычный корпус, а с другой - это серийное решение, которое не требует особых инженерных навыков для использования.

Корпус Xpressar RCS100

Серьезность изделия мы ощутили сразу же: коробка, в которую корпус бережно упакован, весит около 30 кг. При знакомстве с корпусом и его спецификацией становится понятной причина столь внушительного веса: шасси корпуса, как и его боковые панели, изготовлено из стали марки SECC толщиной 1 мм.

Основой для системы Xpressar RCS100, представляющей собой симбиоз корпуса и продвинутой системы охлаждения центрального процессора, послужил корпус знаменитой серии Xaser VI. Модель относится к классу Super Tower и имеет габаритные размеры 605x250x660 мм. Порадовало стилистическое решение корпуса: дизайнеры не стали утяжелять и без того громоздкую конструкцию большим количеством внешних «спецэффектов» типа огромных вентиляторов и светящихся панелей. В результате, несмотря на внушительные размеры, дизайн корпуса получился довольно сдержанным и аккуратным. Классический черный цвет, плавные очертания и линии удачно сочетаются с некоторыми более резкими, привычными для игровых корпусов деталями.

На верхней и нижней частях стального шасси имеются надстройки. Эти металлические конструкции, помимо защиты корпуса от внешних воздействий, выполняют целый ряд функций. В результате установки нижней надстройки корпус немного приподнимается над поверхностью, на которой стоит, за счет чего образуется воздушный зазор между нею и дном корпуса.

Верхняя надстройка выполняет роль площадки для размещения целого ряда функциональных устройств. В передней ее части находится интерфейсная панель, на которой располагаются внешние разъемы и клавиши управления. В их число вошли четыре разъема USB 2.0, два разъема eSATA, один IEEE-1394, два аналоговых разъема mini-jack для подключения наушников и микрофона, кнопки включения/выключения и перезагрузки компьютера, а также LED-индикатор работы жесткого диска. Примечательно, что столь большой набор интерфейсных разъемов и клавиш удалось разместить на довольно небольшой площади, которая, помимо всего прочего, гармонично вписалась в стилистику корпуса. Клавиша включения/выключения компьютера оформлена в виде светящейся буквы X, которая напоминает пользователю о принадлежности корпуса к серии Xaser VI. Любителям моддинга и красивых эффектов также придется по вкусу небольшая глянцевая створка, под которой скрывается вышеописанная интерфейсная панель, - при нажатии на определенную точку створка приподнимается, открывая доступ к разъемам. Такое решение весьма практично - в разъемы попадает меньше пыли. За интерфейсной панелью располагается дополнительный отсек, который становится доступен при сдвигании верхней стенки назад. Судя по всему, он предназначен для хранения мелких деталей, таких как крепежные винты и монтажные ленты.

Передняя панель корпуса закрыта внушительной алюминиевой дверцей с логотипом серии Xaser. В верхней и нижней ее частях имеются прочные выпуклые металлические решетки, которые, помимо эстетической функции, служат для забора воздуха внутрь корпуса. На передней панели расположены заглушки монтажных окон для 5,25-дюймовых устройств: четыре окна являются воздухозаборной решеткой для установленного за ними вентилятора, а остальные семь готовы к установке 5,25-дюймовых приводов. Все заглушки вынимаются без помощи инструментов, что значительно облегчает процесс сборки.

Боковые стенки имеют привычный вид: гладкая глянцевая поверхность с двумя решетками на каждой стороне и несколькими декоративными углублениями. Сняв стенки корпуса с двух сторон, мы пришли в легкое недоумение. На первый взгляд внутри корпуса творится полная неразбериха: провода, трубки, завернутые в теплоизоляцию, непонятные механизмы и устройства. Этот сумбур, как вы уже, должно быть, догадались, был внесен установкой охлаждающей системы Xpressar, к детальному изучению которой мы приступим чуть позже. А пока, сняв охлаждающую систему, рассмотрим более привычные для нас вещи.

Внутренняя компоновка корпуса выполнена на достойном уровне. В области передней стенки блока расположены две корзины для установки приводов. Верхняя корзина имеет семь монтажных мест для 5,25-дюймовых устройств, нижняя - для пяти 3,5-дюймовых приводов. Все монтажные места оборудованы специальными крепежами, которые позволяют установить то или иное устройство без помощи отвертки и других инструментов. Корзина для 3,5-дюймовых устройств имеет съемную основу и развернута к стенке корпуса для удобства извлечения приводов. Между передней стенкой и корзиной расположен 140-мм вентилятор, который продувает всю корзину насквозь и способствует быстрому отводу тепла от жестких дисков системы.

Монтажное место для установки блока питания также выполнено очень удачно: три опоры (две стационарные и одна регулируемая) позволяют жестко удерживать блок на месте и в то же время не загромождают внутреннее пространство. На верхней стенке размещен второй 140-мм охлаждающий вентилятор системы.

Особого внимания заслуживает реализация подложки материнской платы - после откручивания пары крепежных винтов она легко вынимается из корпуса вместе с задней стенкой. Это очень удобно, поскольку можно собрать систему вне корпуса, а затем просто установить подложку на место. В случае установки охладительной системы Xpressar данная конструктивная особенность корпуса и вовсе окажется незаменимой. Подложка имеет несколько отверстий для разводки кабелей питания и интерфейсных шлейфов, а зазор между подложкой и стенкой корпуса позволит уложить все кабели в нужном порядке и не занимать при этом внутренний объем корпуса.

Остается добавить, что к корпусу прилагается весьма внушительный комплект. Помимо документации, в нем обнаружились многочисленные крепежные винты для сборки системы, хомуты и ленты для разводки кабелей, отсек­переходник для монтажа привода 3,5-дюйма в 5,25-дюймовый отсек, дополнительная заглушка для FDD-привода, еще один 140-мм вентилятор, а также контейнер для хранения различных комплектующих, который можно установить в пятидюймовый отсек.

Теперь, когда мы вкратце ознакомились с устройством корпуса, рассмотрим более детально систему охлаждения - безусловно, его главную особенность.

Фреоновое сердце

Принцип работы системы охлаждения на основе фреона, несмотря на внешне сложное устройство, довольно прост. В замкнутом контуре находится газ (фреон), который в процессе фазового перехода из одного агрегатного состояния в другое охлаждает контактную площадку, присоединенную к центральному процессору компьютера. Рассмотрим данный процесс более детально.

Сначала сжиженный фреон, находясь в состоянии охлаждения и низкого давления, поступает к контактной площадке центрального процессора. Под воздействием выделяемого процессором тепла происходит фазовый переход фреона из жидкого в газообразное состояние. При помощи миниатюрного компрессора давление фреона в системе поднимается, газ разогревается, но при этом остается в газообразном состоянии. Однако в таком состоянии фреон уже способен к обратному переходу в жидкое состояние. Для этого при помощи охлаждающего блока, в основе которого лежат вентилятор, длинный контур из медных тепловых трубок и алюминиевые радиаторные пластины, температура фреона понижается, за счет чего газ конденсируется и переходит в жидкое состояние. В заключение цикла вновь образовавшаяся жидкость проходит через расширительный клапан, вследствие чего давление на данном участке падает, готовя фреон к повторному фазовому переходу в газообразное состояние. Такой цикл фазовых переходов давно работает на благо человечества в холодильных бытовых системах.

Проблемы, которые предстояло решить разработчикам Thermaltake, фактически сводились к двум: сделать систему охлаждения миниатюрной и избежать такого неприятного последствия работы фреонового охладителя, как конденсат. И если первая проблема не представляла особой сложности, то вторая заслуживала детального изучения, поскольку ее последствия являются фатальными для компьютера. Однако решение тоже оказалось довольно простым: поскольку рабочая температура центрального процессора находится в зоне так называемой комнатной температуры и выше, нет нужды охлаждать процессор сильнее. То есть задача Xpressar в данном случае сводится к поддержанию температуры в диапазоне 20-45 °С, при этом системе легко удается избежать образования внешнего конденсата. Работа компрессора, а следовательно, и скорость охлаждения контактной площадки регулируются по принципу широтно­импульсной модуляции, также известной как PWM. Иными словами, Xpressar воспринимает сигналы системы подобно обычному четырехконтактному кулеру и регулирует скорость работы охладительного контура. Это, ко всему прочему, решает проблему с охлаждением процессора в режиме «сна», когда оно практически не требуется.

Однако необходимо сделать ряд оговорок, на которые обязательно нужно обратить внимание тем, кто задумался об установке Xpressar. Во­первых, система с Xpressar предполагает установку процессора с тепловыделением более 70 Вт в нормальном режиме работы. Делается это для того, чтобы избежать переохлаждения контактной площадки и образования конденсата. Во­вторых, как указано на официальном сайте компании Thermaltake, система охлаждения требует предварительной подготовки, а именно прогрева в течение пяти минут. В-третьих, установить подобную систему можно только на системы с процессорными гнездами Intel LGA 775 и Intel LGA 1366. Кроме того, перед сборкой системы следует ознакомиться со списком рекомендуемого оборудования, которое может применяться с Xpressar.

Заключение

Система Xpressar безусловно является новым словом в компьютерной индустрии. Как у всех новинок, у нее есть свои плюсы и минусы. Главное преимущество системы заключается в высокоэффективном охлаждении, которое не могут обеспечить привычные вентиляторы, кулеры и даже жидкостные системы охлаждения для ПК. Основной недостаток - такие системы пока не актуальны для рядовых пользователей. Кулеры с активным охлаждением успешно решают проблему охлаждения любых современных систем, а стоят на порядок дешевле, занимают меньше места, их легче чинить и менять. Кроме того, система Xpressar подходит для весьма ограниченного числа плат и процессорных гнезд, что также снижает ее шансы оказаться в ПК обычного пользователя. Эта проблема возникает из-за того, что конструкция лишена какой­либо мобильности вследствие наличия в ней металлических трубок и конструкций. На наш взгляд, если система станет гибкой, то есть появится возможность подвода охлаждающей площадки в любое место системной платы, то такие решения действительно могут обрести популярность. Кроме того, подобным образом можно будет охлаждать и другие компоненты, а именно графические платы.

Возникнет ли потребность в таких системах в будущем - сказать сложно, поскольку технологии совершенствуются чересчур быстро и строить какие­либо прогнозы в данной сфере довольно тяжело. Сейчас же к Xpressar проявят интерес прежде всего оверклокеры и компьютерные энтузиасты, которые экспериментируют с экстремальными режимами работы системы. Для них решение компании Thermaltake действительно может стать панацеей, поскольку, в отличие от сложных установок на базе жидкого азота, Xpressar не требует лабораторных условий и открытых стендов. Кроме того, по слухам, компания Thermaltake продолжает разработку данной серии и в будущем может появиться более мобильное решение, которое, как сегодня СЖО (системы жидкостного охлаждения), будет занимать несколько 5-дюймовых слотов.

Если говорить о готовом решении на базе корпуса Xaser VI, то производитель выбрал очень удачную оболочку для новой системы охлаждения. Данный корпус очень удобен и позволит построить систему по любым запросам. Единственным его минусом являются большие габариты - не каждый пользователь готов поставить подобный корпус дома. Как бы то ни было, мы считаем, что стремление Thermaltake найти что­то новое, взглянуть на проблему охлаждения иначе более чем похвально и рано или поздно принесет плоды.