Сколько вентиляторов нужно установить в корпус: важно учесть рабочие нагрузки и другие факторы

Чтобы обеспечить максимальную производительность всех компонентов вашего персонального компьютера, необходимо поддерживать их работу при оптимальной температуре.

Это также означает, что в вашей системе должно быть достаточное количество корпусных вентиляторов для эффективного охлаждения. Однако, как определить, сколько вентиляторов требуется?

Ответ на этот вопрос зависит от множества факторов. Важными критериями являются размер корпуса, типы рабочих нагрузок, которые вы планируете запускать, а также модель корпусных вентиляторов, которую 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 другой элемент аппаратного обеспечения, производительность корпусного вентилятора зависит от нескольких факторов.

У каждого производителя есть свои сильные и слабые стороны.

Понимая, какие характеристики наиболее важны для вашего корпуса, вы сможете максимально эффективно использовать вентиляторы, которые в 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

Воздушный поток и статическое давление тесно связаны с импедансом — эффективным сопротивлением, которое воздух встречает внутри корпуса компьютера.

Это сопротивление может быть вызвано различными факторами: тесным корпусом (или плохой вентиляцией), громоздким оборудованием или даже неправильным расположением кабелей.

Если ваш компьютер подвержен влиянию факторов, которые увеличивают импеданс внутри корпуса, вам необходимо либо увеличить приток воздуха, либо, если пространство ограничено, установить вентиляторы с более высоким статическим давлением.

Потребление против вывода

Воздушный поток должен быть направлен таким образом, чтобы холодный воздух поступал к компонентам оборудования (создавая положительное давление), а горячий воздух, который циркулирует вокруг радиаторов, быстро удалялся из корпуса (обеспечивая отрицательное давление).

Для этого вам потребуются как приточные вентиляторы, которые создают воздушный поток, так и вытяжные вентиляторы, которые будут удалять горячий воздух.

Каждый вентилятор, предназначенный для корпуса компьютера, имеет две стороны. В зависимости от того, как он установлен, он может выполнять как вытяжную, так и всасывающую функцию.

В большинстве корпусов для персональных компьютеров (ПК) впускные вентиляторы устанавливаются на передней и нижней панелях, а вытяжные — на верхней и задней. Это позволяет холодному воздуху поступать ко всем важным компонентам ПК и эффективно выводиться через верхние и задние выпускные отверстия.

Однако стоит отметить, что в некоторых корпусах может быть предусмотрен только задний выпуск или переднее крепление вентилятора. В таких случаях конфигурация вашего вентилятора будет зависеть от особенностей корпуса вашего ПК.

Размеры корпусного вентилятора

Размер корпусного вентилятора определяется как его диаметром, так и толщиной, оба параметра измеряются в миллиметрах.

Корпусные вентиляторы выпускаются в широком диапазоне размеров: от 40 мм до 200 мм в диаметре.

Толщина вентилятора может варьироваться от 15 мм для тонких моделей до 25 мм для стандартных вентиляторов.

Как правило, более крупные вентиляторы обеспечивают более мощный поток воздуха, в то время как меньшие создают более высокое статическое давление.

Самыми популярными вариантами корпусных вентиляторов являются модели диаметром 120 мм и 140 мм. Они хорошо подходят для большинства корпусов и обеспечивают оптимальный 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, создаваемый корпусом компьютера, часто остаётся незамеченным, он может оказывать как раздражающее, так и разрушительное воздействие.

Это особенно важно для тех, кто строит рабочую станцию для создания музыки или редактирования аудио, где низкий уровень шума имеет первостепенное значение.

В спецификациях корпусных вентиляторов, предоставленных производителем, можно найти информацию об уровне шума, выраженном в децибелах (дБА), что соответствует шкале А. Эти показатели могут варьироваться от 20 дБА, которые едва слышны на расстоянии одного метра, до уровня громкости холодильника (~50 дБА).

Однако следует отметить, что уровни шума, указанные в технических характеристиках вентиляторов, обычно значительно ниже их реальных значений.

Громкость корпусного вентилятора зависит от нескольких факторов: скорости вращения, способа крепления к корпусу (вибрации и резонанс с корпусом) и его конструкции. Наиболее важным элементом конструкции с точки зрения шума являются 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 читать спецификации корпусных вентиляторов, давайте приступим к первому шагу в определении необходимого количества корпусных вентиляторов (а также их качества и разнообразия) для вашей конкретной сборки.

Чтобы сделать это, нам нужно понять, насколько ваш компьютер склонен к повышению внутренней температуры и требуется ли вам значительный 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.

При выполнении сложных задач, таких как рендеринг анимации, пакетная обработка изображений, моделирование частиц или игры, ваш процессор и графический процессор могут работать на полную мощность в течение длительного времени, используя все свои ядра.

В таких случаях компоненты и их системы охлаждения не имеют возможности остыть. Они нагреваются и часто достигают максимальной температуры в течение длительного периода.

Как вы, вероятно, догадались, для кратковременных нагрузок потребуется меньше корпусных вентиляторов, чем для длительных.

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.

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

При взрывных рабочих нагрузках, которые возникают очень быстро (в миллисекундном диапазоне), температура процессора может резко меняться. В один момент процессор может простаивать с загрузкой около 5%, а в следующий — достичь 100% на одном ядре.

Система охлаждения, состоящая из нескольких компонентов: охлаждающей пластины процессора, тепловых трубок, радиатора, вентилятора и корпусных вентиляторов, — не всегда успевает быстро реагировать на такие изменения.

Тепло от процессора должно передаваться к радиатору, вентиляторы должны быть разогнаны — всё это требует времени. Часто тепловой всплеск уже заканчивается, прежде чем система охлаждения сможет полностью адаптироваться.

Из этого следует два важных вывода:

• Большинство корпусных вентиляторов не способны адекватно реагировать на резкие 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 свободного пространства для охлаждения.

Таким образом, даже если взрывные рабочие нагрузки могут привести к повышению температуры оборудования, они обычно кратковременны и обычно затрагивают только одно ядро. В целом, для охлаждения корпуса вам потребуется меньшее количество вентиляторов.

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 (All-in-One) с жидкостным охлаждением, таких как процессор или даже видеокарта, означает, что в вашем корпусе будет установлен радиатор с вентиляторами. Этот радиатор может располагаться в передней, верхней или нижней части корпуса.

Радиаторы AIO и их вентиляторы берут на себя функции корпусных вентиляторов. Например, если у вас есть 240-миллиметровый AIO с двумя вентиляторами, установленными в корпусе, то эти два вентилятора можно рассматривать как два корпусных, поскольку их работа аналогична: они впускают воздух внутрь корпуса или выдувают его наружу.

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, вентиляторы должны вытягивать воздух из радиатора, а не пытаться его проталкивать. Если же воздух принудительно проходит через радиатор, то возникает турбулентность, что приводит к потере энергии.

С другой стороны, поскольку воздух внутри радиатора находится в относительном покое, гораздо проще направить его наружу и обеспечить ламинарный поток.

Метод охлаждения радиатора с помощью двух вентиляторов считается самым эффективным (с точки зрения теплоотдачи), однако он требует значительного пространства и может быть дорогостоящим.

Установка с передней стороны

Если вы монтируете радиатор в передней части корпуса, расположив трубки вниз, важно обеспечить эффективный отвод горячего воздуха от радиатора к выхлопным патрубкам.

Важно отметить, что, хотя эти вентиляторы и предназначены для забора воздуха, в результате их работы воздух будет горячим.

Рекомендуется установить отдельный вытяжной вентилятор для каждого вентилятора радиатора, чтобы ускорить процесс отвода горячего воздуха как от радиатора, так и от всего корпуса в целом.

Кроме того, для увеличения воздушного потока и повышения эффективности охлаждения, стоит рассмотреть возможность установки дополнительных корпусных вентиляторов в нижней части корпуса, которые будут служить воздухозаборниками.

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

Одного вентилятора может быть недостаточно для эффективного охлаждения графического процессора, видеопамяти и МОП-транзисторов. Однако, благодаря специальным вентиляционным отверстиям, весь горячий воздух, проходя через графический процессор, быстро выводится из корпуса.

Таким образом, внутренняя часть вашего корпуса не будет перегреваться от работы графического процессора.

Использование графического процессора с воздуходувкой позволит избежать необходимости увеличивать количество корпусных вентиляторов.

Открытое охлаждение видеокарты

С другой стороны, графический процессор с открытым охлаждением будет выделять горячий воздух непосредственно в корпус. Этот горячий воздух необходимо каким-то образом вывести из корпуса, прежде чем другие компоненты перегреются. Это осуществляется с помощью корпусных вентиляторов.

Таким образом, для данной установки понадобятся 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, потребляющие больше энергии, также выделяют больше тепла. Поэтому, если вы собираете высокопроизводительный ПК или рабочую станцию для сложных задач или игр, рекомендуется приобрести большее количество корпусных вентиляторов.

Если же вы хотите собрать ПК меньшего размера, обратите внимание на компоненты с относительно низкой расчетной тепловой мощностью (TDP) и максимальной эффективностью.

Это особенно важно для блока питания, поскольку уровни его эффективности могут сильно различаться. Например, блок питания, сертифицированный по стандарту 80 Plus, имеет КПД 80%, в то время как блок питания 80 Plus Platinum достигает более 90%.

Любая энергия, потерянная при преобразовании, превращается в тепло, которое может быть передано в систему и повысить её внутренние температуры.

Температура окружающей среды

Когда температура окружающей среды поднимается, температура внутри вашего компьютера также растёт.

Тесты показывают, что тепловыделение процессора и графического процессора увеличивается примерно на один градус Цельсия при повышении температуры на такой же уровень.

Поэтому, если вы живёте или работаете в месте с особенно жарким климатом, вам придётся потратить больше средств на охлаждение вашего компьютера.

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: стоит ли выбрать множество небольших вентиляторов или меньшее количество более крупных?

Ответ на этот вопрос зависит от нескольких факторов:

• Требуемый воздушный поток или статическое давление;
• Уровень шума, который вы готовы терпеть;
• Бюджет, выделенный на покупку вентиляторов.

Если ваш процессор оснащён жидкостным охлаждением AIO, у вас хорошая система прокладки кабелей и достаточно просторный корпус, то вам следует рассмотреть вариант с более крупными вентиляторами.

Однако, если у вас уже есть воздушный кулер процессора, который создаёт дополнительное сопротивление, если компоненты в вашей системе расположены близко друг к другу или если вам просто необходимо улучшить воздушное охлаждение, то лучшим решением будет приобрести дополнительные вентиляторы меньшего размера (предпочтительно 120 мм).

Важно помнить, что установка дополнительных вентиляторов может добавить шум к вашей системе и потребовать более значительного бюджета.

Вывод

Планирование системы охлаждения для вашего персонального компьютера (ПК) имеет огромное значение для поддержания стабильной работы всех его компонентов. Это поможет избежать нежелательного снижения производительности, вызванного перегревом оборудования, и в полной мере раскрыть потенциал вашего ПК.

Количество необходимых корпусных вентиляторов будет зависеть от нескольких факторов:

• качества самих вентиляторов, которые вы выберете;
• способа их установки;
• конструкции вашего корпуса;
• внутренней конфигурации вашего оборудования;
• и, конечно же, от ваших рабочих нагрузок.