Чтобы добиться максимального уровня производительности каждого компонента вашего ПК, вам необходимо убедиться, что они работают при оптимальной температуре.
Это также означает наличие необходимого количества корпусных вентиляторов для охлаждения системы в целом. Но, каково правильное количество?
Что ж, ответ будет зависеть от многих факторов. Какой размер корпуса? Какие типы рабочих нагрузок вы собираетесь запускать? Какую модель корпусных вентиляторов вы хотите приобрести?
Слишком малое количество корпусных вентиляторов может привести к перегреву системы, излишнему троттлингу компонентов, но слишком большое количество корпусных вентиляторов также может быть шумным и дорогостоящим.
Итак, какое же количество вам подходит?
В этой статье мы познакомим вас с отличительными характеристиками и настройками вентиляторов, определяем, насколько горячим будет работать ваш ПК, и выберем правильное количество корпусных вентиляторов для ваших конкретных нужд.
Не все корпусные вентиляторы созданы равными
Как и любой аппаратный компонент, производительность корпусного вентилятора зависит от нескольких факторов.
У каждого производителя будут свои преимущества и недостатки.
Знание того, какие характеристики важнее для вашего корпуса, позволит вам максимально эффективно использовать вентиляторы, которые вы, в конечном итоге, приобретёте.
Воздушный поток против статического давления
Двумя основными факторами, определяющими производительность корпусного вентилятора, являются: поток воздуха и создаваемое им статическое давление.
Знание того, какой из двух факторов важнее для вас, исходя из аппаратной конфигурации вашего ПК, имеет первостепенное значение для достижения оптимального потенциала охлаждения.
Воздушный поток
Воздушный поток относится к объёму воздуха, который выталкивает вентилятор, и обычно измеряется в кубических метрах в минуту (м³/мин).
Статическое давление
Статическое давление – это сила воздуха, создаваемого вентилятором, а не объём.
Обычно измеряется в миллиметрах водяного столба (мм водяного столба, какое давление оказывает столб воды высотой 1 мм), но также может измеряться в паскалях (Па) или дюймах водяного столба.
Импеданс
Как воздушный поток, так и статическое давление напрямую связаны с импедансом: эффективным сопротивлением воздушному потоку внутри корпуса ПК.
Это сопротивление может проявляться в тесных (или плохо вентилируемых) корпусах, громоздком оборудовании или даже в плохой прокладке кабелей.
Если ваш компьютер подвержен факторам, которые увеличивают импеданс внутри вашего корпуса, вам потребуется либо больший приток воздуха, либо (если ваше пространство ограничено) вентиляторы с более высоким статическим давлением.
Потребление против вывода
Воздушный поток должен быть направлен таким образом, чтобы холодный воздух генерировался и направлялся к аппаратным компонентам (положительное давление), а горячий воздух, циркулирующий вокруг радиаторов, быстро удалялся из корпуса (отрицательное давление).
Для этого вам понадобятся как приточные вентиляторы (которые создают воздушный поток), так и вытяжные вентиляторы (используемые в качестве вытяжных).
Каждый корпусной вентилятор имеет две стороны, и в зависимости от того, какой стороной он установлен, может быть как вытяжным, так и всасывающим.
Для корпусов ПК впускные вентиляторы размещаются на передней и нижней панелях корпуса, а вытяжные вентиляторы размещаются на верхней и задней панелях корпуса. Таким образом, холодный воздух достигает всех важных компонентов ПК и удаляется через верхние и задние выпускные отверстия.
В некоторых корпусах может быть только задний выпуск или переднее крепление вентилятора, поэтому конфигурация вашего вентилятора, в конечном итоге, будет зависеть от корпуса вашего ПК.
Размеры корпусного вентилятора
Размер корпусного вентилятора измеряется как его диаметром, так и толщиной – оба значения измеряются в миллиметрах.
Корпусные вентиляторы бывают разных размеров: от 40 мм до 200 мм.
Толщина также может составлять от 15 мм для тонких вентиляторов до 25 мм для обычных вентиляторов.
Как правило, более крупные вентиляторы генерируют больший поток воздуха, а меньшие вентиляторы создают более высокое статическое давление.
Наиболее популярными вариантами корпусных вентиляторов являются размеры 120 мм и 140 мм, так как они подходят для большинства корпусов и обеспечивают хороший баланс между потоком воздуха и статическим давлением.
Спецификации корпуса вашего ПК покажут вам, какие размеры вентиляторов можно установить.
Например, в некоторых случаях вам придётся выбирать между установкой трёх 120-мм вентиляторов или двух 140-мм вентиляторов.
В корпусах меньшего размера можно установить только 80-мм вентиляторы, поэтому выбор для этих конфигураций может быть немного ограничен.
Скорость вращения вентилятора
В зависимости от размера вентилятора число оборотов в минуту (об/мин) будет варьироваться.
Меньшие вентиляторы будут вращаться быстрее, чем большие.
200-мм вентилятор обычно вращается со скоростью около 800 об/мин, а 80-мм вентилятор может вращаться со скоростью до 7000 об/мин.
Более высокие скорости вращения связаны с более шумной работой и более высоким статическим давлением, в то время как более низкие скорости приводят к большему потоку воздуха и более низкому уровню шума.
ШИМ-управление вентилятора
Чтобы контролировать уровень шума и экономить энергию, большинство корпусных вентиляторов оснащены элементами управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
Это позволяет автоматически контролировать показатель оборотов вентилятора: увеличивать или уменьшать в зависимости от температуры системы.
Вентиляторами также можно управлять (автоматически или вручную) с помощью программного обеспечения, прилагаемого к материнской плате, или с помощью элементов управления PWM другого аппаратного компонента.
Уровень шума и срок службы
Хотя шум, исходящий от корпуса ПК, часто упускают из виду, он может варьироваться от раздражающего до разрушительного.
Это особенно актуально для тех, кто хочет построить рабочую станцию для создания музыки или редактирования аудио, где уровень шума должен быть минимальным.
В спецификациях корпусного вентилятора, предоставленных производителем, вы можете найти измерение его уровня шума в дБА (децибелах, по шкале А).
Эти показатели могут варьироваться от 20 дБА, которые едва слышны на расстоянии метра, до уровня громкости холодильника (~50 дБА).
Важно отметить, что уровни шума, указанные в технических характеристиках вентиляторов, обычно намного ниже их реальных значений.
Громкость корпусного вентилятора, в конечном итоге, будет зависеть от того, насколько быстро он будет вращаться, как он прикреплен к корпусу (вибрации и резонанс с корпусом) и как он устроен.
Наиболее важным фактором конструкции вентилятора с точки зрения шума являются его подшипники.
Типы подшипников корпусных вентиляторов
Подшипники, установленные на корпусных вентиляторах, будут определять как их уровень шума, так и срок их службы… в определенной степени.
Не вдаваясь слишком глубоко в особенности технологии подшипников вентилятора, гидродинамические подшипники и магнитные подшипники являются наиболее эффективными из доступных подшипников. Они сочетают в себе низкий уровень шума и долговечность, но за это приходится платить.
Подшипники скольжения и шарикоподшипники дешевле, но обычно громче – и служат почти вдвое дольше – чем гидродинамические или магнитные подшипники.
Насколько горячим будет ваш компьютер
Теперь, когда мы знаем, как расшифровать спецификации корпусных вентиляторов, давайте сделаем первый шаг к определению того, сколько корпусных вентиляторов (и какого качества и разнообразия) вам потребуется приобрести для вашей конкретной установки.
Для этого мы должны выяснить, насколько ваш ПК будет склонен к повышению внутренней температуры, и нужен ли вам высокий тепловой запас для ваших рабочих нагрузок.
Какие рабочие нагрузки вы выполняете?
Хотя существует множество различных видов рабочих нагрузок, их можно условно разделить на две группы:
- Взрывные рабочие нагрузки, которые зависят от коротких всплесков производительности
- «Устойчивые» рабочие нагрузки, требующие высокой устойчивой производительности в течение длительного времени
Взрывные рабочие нагрузки
То, что мы называем «взрывными рабочими нагрузками», – это рабочие нагрузки, при которых вы активно взаимодействуете с программным обеспечением, но не выполняете постоянную обработку.
Представьте себе создание изображения в фотошопе, использование кистей, нажатие кнопок, доступ к меню.
Или моделирование и анимация в 3D. Перемещение вершин, добавление деформаторов, настройка текстур и ригов. Обработка текстов, просмотр, создание иллюстраций – вот ещё несколько примеров взрывных рабочих нагрузок.
Такие рабочие нагрузки зависят от коротких всплесков производительности, обычно одного ядра ЦП.
Это означает, что ЦП и ГП могут нагреваться в течение коротких периодов, но у них есть достаточно времени, чтобы остыть, прежде чем будут достигнуты какие-либо устойчивые пределы.
Устойчивые рабочие нагрузки
Что касается «устойчивых рабочих нагрузок», то здесь ваши компоненты испытывают постоянную нагрузку при обработке в течение более длительных периодов времени.
Рендеринг анимации, пакетная обработка изображений, моделирование частиц, игры – всё, что использует все ядра вашего процессора или всю мощность вашего графического процессора дольше, чем несколько секунд.
В этом случае эти компоненты и их охладители не имеют возможности вернуться к более низким температурам. Они становятся горячими и часто достигают предельной температуры в течение более длительного времени.
Вы, вероятно, догадываетесь, что для взрывных рабочих нагрузок потребуется меньше корпусных вентиляторов, чем для длительных рабочих нагрузок.
Стабильные температуры при длительных рабочих нагрузках
Устойчивые рабочие нагрузки лучше всего работают при высоких базовых тактовых частотах на многоядерных процессорах.
Поскольку эти рабочие нагрузки поддерживают постоянный уровень использования оборудования, температура вашего ПК будет высокой, но стабильной.
В зависимости от:
- разогнан ли ваш графический процессор на заводе
- независимо от того, охлаждается ли ваш графический процессор открытым потоком или воздуходувом
- независимо от того, работает ли ваш процессор на штатных частотах или использует технологию повышения производительности
ваша температурная стабильность и температуры, в целом, будут отличаться.
Несмотря на то, что вся система охлаждения ПК довольно вялая (вентиляторы должны разгоняться, тепло должно передаваться от процессора к радиатору, а затем к окружающему воздуху), длительные рабочие нагрузки удерживаются достаточно долго, чтобы охлаждение заработало в полную силу.
Скачки температуры при взрывных нагрузках
Скачки температуры при взрывных рабочих нагрузках происходят очень быстро (в миллисекундном диапазоне). В один момент процессор простаивает с загрузкой около 5%, а в следующий момент он достигает 100% на одном ядре.
Вся система охлаждения (охлаждающая пластина процессора, тепловые трубки, радиатор, вентилятор, корпусные вентиляторы) слишком «вялы», чтобы активно реагировать на такие изменения.
Тепло должно передаваться от процессора к радиатору, вентиляторы должны быть разогнаны, всё это требует времени, и часто тепловой всплеск уже заканчивается, прежде чем система охлаждения от регулирует эффективность.
Это означает две вещи:
- Большинство корпусных вентиляторов не могут адекватно реагировать на скачки температуры при взрывных нагрузках.
- Многие корпусные вентиляторы могут помочь поддерживать первоначальную температуру простоя ваших компонентов на несколько градусов ниже, чтобы при перегреве оставалось больше теплового запаса для заполнения.
Таким образом, даже если может показаться, что взрывные рабочие нагрузки доводят оборудование до более высоких температур, поскольку они очень короткие и обычно происходят только на одном ядре, в целом вам потребуется меньше вентиляторов для охлаждения корпуса.
Аппаратные соображения в отношении охлаждения
Теперь, когда мы увидели, как рабочие нагрузки могут влиять на температуру вашего ПК, давайте взглянем на различные аппаратные конфигурации.
Размеры корпуса
Корпус, в котором будут размещаться компоненты вашего ПК, играет решающую роль в отношении охлаждающего потенциала вашей установки.
В корпусе SFF (Small Form Factor), таком как Silverstone SG06, можно установить только один 120-мм вентилятор, тогда как в корпусе Full Tower, таком как Fractal Define 7 XL, есть место для одиннадцати 120-мм вентиляторов (или девяти 140-мм вентиляторов).
Как правило, меньшие корпуса нагреваются намного сильнее, чем большие. Аппаратное обеспечение более сгруппировано, и тепловые потоки будут передаваться от одного компонента к другому.
Меньшее количество воздуха в корпусе для работы и препятствие воздушному потоку затрудняют хорошее охлаждение небольших корпусов.
Жидкостное охлаждение AIO на процессоре или видеокарте
Наличие компонентов AIO (всё в одном) с жидкостным охлаждением (процессор или даже видеокарта) означает, что в вашем корпусе будет установлен радиатор с вентиляторами. Этот радиатор может быть размещен на передней, верхней или нижней части корпуса.
Радиаторы AIO и их вентиляторы заменяют корпусные вентиляторы. Если у вас есть 240-мм AIO с двумя вентиляторами, установленными в вашем корпусе, эти два вентилятора можно считать двумя корпусными вентиляторами, поскольку их функциональность такая же, как и у корпусных вентиляторов. Они втягивают воздух в корпус или выводят воздух из корпуса.
Что касается охлаждения радиатора, то возможны три конфигурации установленных вентиляторов:
- Push: вентиляторы проталкивают воздух через радиатор.
- Pull: вентиляторы вытягивают горячий воздух из радиатора.
- Push & Pull: установка вентиляторов с обеих сторон радиатора: один толкающий, другой тянущий.
В идеале вам нужно, чтобы вентиляторы вытягивали воздух из радиатора, а не пытались проталкивать воздух через него. Проталкивание воздуха через радиатор вызовет турбулентность, что означает, что вы, в конечном итоге, теряете энергию в процессе.
С другой стороны, поскольку воздух внутри радиатора находится в относительном покое, гораздо проще направить его из радиатора и поддерживать ламинарный поток.
Двухвентиляторный метод охлаждения радиатора с двумя вентиляторами является лучшим вариантом (тепловым), но он требует большого зазора и может быть дорогим.
Установка с передней стороны
Если вы устанавливаете радиатор на передней части корпуса (трубками вниз), лучше всего, чтобы горячий воздух вытягивался из радиатора и направлялся к выхлопным патрубкам.
Обратите внимание, что хотя технически эти вентиляторы являются воздухозаборными, вырабатываемый воздух будет горячим.
Для каждого вентилятора радиатора лучше всего иметь соответствующий вытяжной вентилятор, чтобы горячий воздух (от радиатора и корпуса в целом) вытягивался как можно быстрее.
Также рекомендуется добавить дополнительные вентиляторы корпуса в нижней части корпуса (в качестве воздухозаборников), чтобы увеличить воздушный поток.
Установка с верхней стороны
Если вы устанавливаете радиатор сверху корпуса, лучше всего (с точки зрения потока воздуха) установить вентиляторы над радиатором, чтобы они могли работать как вытяжные.
Если вы поместите их на нижнюю сторону, они будут эффективно вытягивать горячий воздух из корпуса и проталкивать его через радиатор, что определенно не идеально.
Для каждого вентилятора радиатора оптимально иметь хотя бы один соответствующий впускной вентилятор.
Решения для воздушного охлаждения видеокарты
Вентиляторы корпуса могут стать более важными, в зависимости от типа видеокарты, которую вы планируете установить.
Видеокарты могут иметь либо решение открытого воздушного охлаждения (обычно используемое в потребительских или «игровых» графических процессорах), либо решение для охлаждения нагнетательным вентилятором (обычно используемое в профессиональных графических процессорах).
Видеокарта с воздуходувом
Наличие одного вентилятора может быть недостаточно для охлаждения графического процессора, видеопамяти и МОП-транзисторов, но весь горячий воздух, проходящий через графический процессор, быстро направляется из корпуса через вентиляционные отверстия.
Внутренняя часть вашего корпуса не будет так сильно нагреваться графическим процессором.
Графический процессор с воздуходувом не потребует увеличения количества корпусных вентиляторов.
Открытое охлаждение видеокарты
С другой стороны, графический процессор с открытым охлаждением будет выдувать горячий воздух прямо в корпус. Этот горячий воздух необходимо каким-то образом вывести за пределы корпуса, прежде чем другие компоненты слишком сильно нагреются. Делается это через корпусные вентиляторы.
Следовательно, для этой установки потребуются как впускные (спереди и/или снизу), так и более мощные вытяжные (сверху и/или сзади) корпусные вентиляторы.
Термическая эффективность внутренних компонентов ПК
Если ваши компоненты склонны к перегреву, температура может подняться до небезопасного уровня, что приведёт к троттлингу, сбоям системы и повреждению оборудования.
Основными источниками тепла внутри корпуса ПК являются (в порядке нагрева):
- Выделенная(ые) видеокарта(ы)
- Процессор
- Накопители (NVMe, SSD, HDD)
- Чипсет материнской платы и VRM
Более мощные компоненты, которые потребляют больше энергии, также выделяют больше тепла. Поэтому, если вы собираете высокопроизводительный ПК или рабочую станцию для сложной работы или игр, вам следует склоняться к покупке большего количества корпусных вентиляторов.
Если вы планируете собрать ПК меньшего размера, убедитесь, что приобретаемые компоненты имеют относительно низкую расчетную тепловую мощность (TDP) и максимально эффективны.
Это особенно важно для блока питания, где уровни эффективности могут сильно различаться. Например, блок питания, сертифицированный по стандарту 80 PLUS, имеет КПД 80%, тогда как КПД блока питания 80 Plus Platinum превышает 90%.
Любая энергия, потерянная при преобразовании, непреднамеренно превратится в тепло, которое может быть передано в систему и повысить внутренние термические показатели.
Температура окружающей среды
Повышение температуры окружающей среды прямо пропорционально повышению внутренней температуры вашего ПК.
Тесты показывают нам, как тепловые характеристики процессора и графического процессора увеличиваются примерно на 1 градус Цельсия, когда температура окружающей среды увеличивается на ту же величину.
Поэтому, если вы работаете или живёте в районе с особенно высокой температурой, вам придётся вкладывать больше средств в охлаждение вашего ПК.
Сколько корпусных вентиляторов вам нужно?
Изучив основные факторы, влияющие на температуру вашего ПК, вы теперь должны иметь общее представление об уровне охлаждения, который потребуется вашей системе.
Мы можем ссылаться на такие уровни, как: низкий, типичный, высокий или максимальный.
«Максимум» просто означает покупку столько вентиляторов, сколько может вместить ваш корпус. Это следует делать только в том случае, если вам нужен избыточный тепловой запас или у вас меньший корпус ПК.
Например, для сборок малого форм-фактора особенно важно в полной мере использовать доступные крепления для вентиляторов.
Также рекомендуется использовать вентиляторы с высоким статическим давлением для корпусов SFF, поскольку плотность установки (количество электронных компонентов в корпусе) будет высокой из-за ограниченного внутреннего пространства.
Для других уровней охлаждения, вот пример количества корпусных вентиляторов 120-140 мм, необходимого для достижения достаточной температуры:
- Низкая потребность в воздушном потоке – от 1 до 2 вентиляторов (1 на выходе и/или 1-2 на входе)
- Типичные потребности в воздушном потоке – от 3 до 5 вентиляторов (1-2 на выходе и 2-3 на входе)
- Высокая потребность в воздушном потоке – от 6 до 8 вентиляторов (2-3 на выходе и 4-5 на входе)
Низкий спрос на воздушный поток – это пользователи, которые большую часть времени выполняют пакетные рабочие нагрузки, имеют компоненты с низким TDP и живут в относительно прохладной среде.
Типичные требования присущи пользователям, которые выполняют как импульсные, так и длительные рабочие нагрузки со средними аппаратными компонентами текущего поколения и сталкиваются с более высокими температурами летом.
Высокие требования к воздушному потоку предназначены для пользователей, которые выполняют длительные рабочие нагрузки с компонентами с высоким TDP, несколькими графическими процессорами и могут сталкиваться с более высокими температурами окружающей среды в течение года.
Много меньших вентиляторов или меньше больших вентиляторов?
Теперь возникает новый вопрос: вы должны выбрать много меньших вентиляторов или меньше больших?
Это зависит от того, нужен ли вам больший воздушный поток или большее статическое давление, а также от того, какой уровень шума вы можете выдержать, и от вашего бюджета.
Если ваш процессор использует жидкостное охлаждение AIO, у вас есть хорошая прокладка кабелей и достаточно большой корпус, вам следует выбрать более крупные вентиляторы.
С другой стороны, если у вас есть воздушный кулер процессора (добавленное сопротивление), тесные компоненты или вам просто нужно лучшее воздушное охлаждение, лучше всего купить дополнительные вентиляторы меньшего размера (предпочтительно 120 мм).
Просто имейте в виду, что это добавит дополнительный шум к вашей сборке и потребует большего бюджета.
Вывод
Планирование решения для охлаждения вашего ПК имеет первостепенное значение для обеспечения бесперебойной работы всех ваших компонентов.
Это позволит вам избежать ненужного аппаратного троттлинга и максимизировать потенциальную производительность вашего ПК.
Сколько корпусных вентиляторов вам понадобится, будет зависеть от качества приобретаемых вами вентиляторов, способа их установки, вашего корпуса, внутренней конфигурации оборудования и, конечно же, ваших рабочих нагрузок.
