Cfm вентилятора что это

http://www.compress.ru/article.aspx?id=21911&iid=1000
Итак, начнем. Самая главная характеристика вентилятора — это его размер. Выбор вентилятора обычно начинается с его размера, поскольку все корпуса допускают установку вентиляторов только определенного размера.

По типоразмеру наиболее распространены вентиляторы 80×80, 92×92 и 120×120 мм. Однако встречаются и другие размеры: 140×140, 200×200 мм и даже больше.

Понятно, что чем больше размер вентилятора, тем выше его производительность. То есть если сравнить, к примеру, 120- и 80-миллиметровый вентиляторы, то при равной скорости вращения производительность 120-миллиметрового вентилятора будет выше.

Впрочем, не будем забегать вперед и сначала попробуем разобраться, что такое производительность вентилятора.

Под производительностью вентилятора понимают создаваемый им воздушный поток (Air Flow), то есть объем воздуха, прокачиваемый вентилятором в единицу времени. Производительность вентилятора принято выражать в кубических футах в минуту (Cubic Feet per minute, CFM). Это одна из важнейших характеристик вентилятора, которая всегда указывается производителем. Именно воздушный поток, создаваемый вентилятором, определяет, какое количество рассеиваемого тепла можно будет отводить из корпуса в единицу времени.

Действительно, предположим, что суммарная рассеиваемая всеми устройствами внутри корпуса компьютера тепловая мощность составляет W, а разность температур внутри и снаружи корпуса — ?T = Tin – Tout.

Пусть воздух массой m, поступающий в системный блок, нагревается на ?T за время t. Тогда за это время ему передается количество теплоты, равное Wt = mcp ?T, где сp — теплоемкость воздуха при неизменном давлении.

Выразив массу воздуха через его плотность и объем, получим:

Учитывая, что объем воздуха, прокачиваемый через корпус в единицу времени, равен:

требуемый для отвода тепловой мощности W воздушный поток составит:

Подставляя в данную формулу плотность и удельную теплоемкость воздуха, а также преобразовав воздушный поток в CFM, получим:

Как видно, для того чтобы обеспечить определенную разницу температур внутри и снаружи корпуса, необходимо создать воздушный поток, прямо пропорциональный рассеиваемой тепловой мощности. Например, если все устройства внутри корпуса рассеивают максимальную тепловую мощность 300 Вт, температура снаружи корпуса 25 °С, а внутри корпуса должна составлять 45 °С, то необходимый для этого воздушный поток должен быть равен 26,4 СFM. Казалось бы, воздушный поток в 26,4 CFM — это не слишком много, такой воздушный поток способен обеспечить даже тихий, маломощный вентилятор. Однако нужно иметь в виду, что воздушный поток, создаваемый вентилятором, и воздушный поток, прокачиваемый через корпус системного блока, — это не одно и то же. То есть если вентилятор устанавливается в корпус системного блока, то его производительность уже будет отличаться от заявленной в технической документации.

Дело в том, что указываемая в документации производительность вентилятора рассчитывается в идеальных условиях отсутствия сопротивления создаваемому им воздушному потоку. В реальных условиях на пути воздушного потока, формируемого вентилятором, всегда существуют препятствия, которые приводят к уменьшению объема воздуха, прокачиваемого через вентилятор в единицу времени, и увеличению разницы между давлением воздушного потока, формируемого вентилятором, и давлением в окружающей среде (атмосферным давлением).

Рассмотрим простой пример. Пусть вентилятор установлен на входе в герметичную камеру и нагнетает туда воздух. Понятно, что через некоторое время воздушный поток, создаваемый вентилятором, станет равен нулю, а давление в самой камере увеличится. То есть через некоторое время вентилятор перестанет нагнетать в камеру воздух и будет лишь поддерживать разницу давлений внутри и снаружи.

То есть если, например, вентилятор расположить в трубе вплотную к стене, то стена будет препятствием для прохождения формируемого воздушного потока (воздушный поток вообще не будет проходить через стену). В то же время воздушное давление между стеной и вентилятором будет выше, чем окружающее атмосферное давление.

Для того чтобы учесть разницу между воздушным потоком, создаваемым кулером в идеальных и реальных условиях, вводят понятие характеристической кривой или расходной характеристики вентилятора, а также статическое давление, создаваемое вентилятором.

Под статическим давлением ?p понимается разница между давлением воздушного потока, формируемого вентилятором, и атмосферным давлением. Статическое давление вентилятора принято измерять в миллиметрах водяного столба (мм H2O). Максимальное статическое давление вентилятора также является очень важной характеристикой и указывается вместе с воздушным потоком.

Понятно, что между воздушным потоком, создаваемым вентилятором, и статическим давлением существует взаимосвязь. В частности, максимальное статическое давление формируется вентилятором в герметичной камере (как в рассмотренном выше примере), то есть когда воздушный поток равен нулю, а максимальный воздушный поток (то есть поток, создаваемый вентилятором в идеальных условиях отсутствия препятствий) достигается только при нулевом статическом давлении. Это, что называется, два крайних случая. В общем же случае можно сказать, что статическое давление является функцией производительности вентилятора: ?p = f(Q). Эта функция носит название характеристической кривой или расходной характеристики вентилятора. Характеристические кривые получаются в результате лабораторных исследований вентиляторов в специальных камерах (flow bench) в соответствии со строго определенной методикой Air Movement and Control Association (AMCA) Standard 210-99.

Пример характеристической кривой вентилятора показан на рис. 1.

Рис. 1. Пример характеристической кривой вентилятора

Характеристические кривые вентиляторов могут приводиться в их паспортных данных, однако стоит отметить, что это скорее исключение из правил, нежели общепринятая практика.

Кроме таких параметров, как воздушный поток и статическое давление, вентиляторы принято характеризовать скоростью вращения и уровнем создаваемого шума.

Скорость вращения вентилятора измеряется в оборотах в минуту (Rotations Per Minute, RPM). Естественно, производитель всегда указывает максимальную скорость вращения, а статическое давление и воздушный поток приводятся именно для максимальной скорости вращения. Дело в том, что скорость вращения вентилятора может изменяться. Существует два основных способа управления скоростью вращения вентиляторов: путем изменения напряжения питания и посредством широтноимпульсной модуляции (PWM) напряжения питания.

С изменением напряжения питания всё очевидно: чем выше напряжение, тем больше скорость вращения. Отметим лишь, что максимальное напряжение питания вентиляторов составляет 12 В, а минимальное зависит от конкретной модели вентилятора. То есть существуют вентиляторы, которые начинают вращаться уже при напряжении питания 3 В, а некоторым моделям требуется минимальное напряжение в 5 В.

Отметим, что данный способ изменения скорости вращения поддерживают все вентиляторы. В то же время есть модели, которые наряду с указанным способом поддерживают и управление скоростью вращения посредством широтноимпульсной модуляции напряжения питания (Pulse Wide Modulation, PWM).

Идея этого способа довольно проста: вместо того чтобы изменять амплитуду напряжения питания, напряжение подают на вентилятор импульсами определенной длительности. Амплитуда импульсов напряжения и частота их следования неизменны, меняется только их длительность. Фактически вентилятор периодически включают и выключают. Подобрав частоту следования импульсов и их длительность, можно управлять скоростью вращения вентилятора.

Отношение промежутка времени Ton, в течение которого напряжение имеет высокое значение, к периоду следования импульсов напряжения (Ton + Toff), измеряемому в процентах, называется скважностью PWM-импульсов. Если, к примеру, скважность равна 30%, то время, в течение которого на вентилятор подается напряжение, составляет 30% от периода импульса.

Отметим, что вентиляторы, поддерживающие PWM-управление, должны быть четырехконтактными. Вообще, вентиляторы могут быть двух-, трех- и четырехконтактными. Если вентиляторы двухконтактные, то они подключаются к MOLEX-разъему блока питания и не поддерживают возможности изменения скорости вращения. Собственно, два контакта в данном случае — это контакт 12 В и «земля».

Если вентилятор трехконтактный, то третьим контактом является сигнал тахометра, формируемый самим вентилятором и необходимый для определения текущей скорости вращения. Дело в том, что вентиляторы с сигналом тахометра за каждый оборот крыльчатки формируют два прямоугольных импульса (собственно, эти импульсы и представляют собой сигнал тахометра). Зная частоту следования импульсов сигнала тахометра, можно рассчитать скорость вращения вентилятора. Так, если частота импульсов составляет F(Гц), то скорость вращения вентилятора рассчитывается по формуле V (RPM) = 30xF(Гц).

В четырехконтактных вентиляторах, кроме трех описанных выше контактов, добавляется еще один — для передачи управляющих PWM-импульсов. Эти управляющие импульсы используются для периодического отключения двигателя вентилятора от линии питания 12 В.

Ну и еще одной важной характеристикой вентилятора является уровень создаваемого им шума.

Уровень шума вентиляторов выражается в децибелах по фильтру A (дБА) (фильтр A учитывает особенность восприятия звука человеческим ухом на разных частотах). Отметим, что для человека уровень шума в 30 дБА воспринимается как полная тишина, именно поэтому у многих шумомеров шкала измерения начинается с 30 дБА.

Как правило, если в технических характеристиках вентилятора указывается диапазон изменения скорости, то заявляемый уровень шума соответствует минимальной скорости вращения.

Очевидно, что статическое давление, создаваемое вентилятором, формируемый им воздушный поток и уровень шума вентилятора зависят от таких характеристик, как скорость вращения и диаметр вентилятора. Законы, связывающие эти величины друг с другом, называются законами вентилятора.

При увеличении скорости вращения вентилятора от значения N1 до N2 формируемый им воздушный поток увеличивается от значения Q1 до Q2, статическое давление возрастает от p1 до p2, а уровень шума (Noise Level, NL) — от значения NL1 до NL2 , причем:

Предположим, требуется увеличить воздушный поток на 10%. Для этого нужно просто повысить скорость вращения вентилятора на 10%. При этом статическое давление, создаваемое вентилятором, увеличится на 21%. Кроме того, на 2 дБ вырастет и уровень шума, создаваемого вентилятором.

Если же рассмотреть вентиляторы разного диаметра, но на базе одного и того же электродвигателя и при одинаковой форме крыльчатки, то при равной скорости вращения увеличение диаметра крыльчатки от значения D1 до D2 приведет к изменению воздушного потока и статического давления в соответствии со следующим законом:

То есть при замене 92-миллиметрового вентилятора на аналогичный по форме 120-миллиметровый вентилятор воздушный поток увеличится в 2,2 раза, а статическое давление — в 1,7 раза.

Ну и последняя техническая характеристика, которая почти всегда указывается, — это тип используемого подшипника. Классическими вариантами подшипников являются подшипники скольжения (Sleeve Bearings) и качения (Ball Bearings). Подшипники скольжения — это самые дешевые и простые подшипники. В случае с вентиляторами такой подшипник представляют собой смазанные цилиндры с большой толщиной стенок, в которые вставляется вращающаяся ось (вал ротора). Подшипники скольжения имеют не очень большую продолжительность жизни, и со временем их характеристики ухудшаются. Связано это с тем, что при работе постепенно изменяются свойства смазывающего вещества (смазка начинает густеть и высыхать).

Подшипник качения (Ball Bearings) устроен более сложно, а следовательно, он более дорогой. Он состоит из внешнего корпуса и внутренней втулки, которые соединены между собой небольшими металлическими шариками. Подшипник качения, применяемый в вентиляторах, представляет собой неразборную деталь, и смазочный материал, используемый внутри него, не загрязняется, а свойства ухудшаются гораздо медленнее, чем у подшипников скольжения. Это заметно увеличивает срок службы вентилятора. Кроме того, такие подшипники малошумные.

Кроме классических вариантов подшипников скольжения и качения существуют другие различные их варианты.

Так, используются гидродинамические (Fluid Dynamic Bearings), магнитные (Magnetic Bearings), керамические подшипники (Ceramic Bearings) и подшипники скольжения с винтовой нарезкой (Rifle Bearings).

Гидродинамические подшипники (Fluid Dynamic Bearings) представляют собой модифицированную версию подшипника скольжения. В таких подшипниках вал ротора не касается твердых поверхностей, а вращается внутри небольшой масляной ванны, вследствие чего повышается надежность и уменьшается шум.

Магнитные подшипники (Magnetic Bearings) — это новый тип подшипников, который пока еще редко встречается. В таких подшипниках вообще нет ни смазки, ни соприкасающихся частей. Вал вращающегося ротора удерживается магнитным полем. Такие подшипники самые тихие и долговечные.

Керамические подшипники (Ceramic Bearings) — это подшипники качения, в которых вместо металлических шариков используются керамические.

Подшипники скольжения с винтовой нарезкой (Rifle Bearings) — это модификация подшипников скольжения. Они отличаются от классических подшипников скольжения тем, что в них в цилиндре и роторе по спирали нарезаны специальные канавки, в которых постоянно находится смазка. Благодаря более равномерному распределению смазки увеличивается срок службы.

Итак, рассмотрев все основные характеристики вентиляторов и вооружившись багажом знаний, перейдем от теории к практике и рассмотрим модельный ряд вентиляторов компании NZXT.
Модельный ряд вентиляторов NZXT

Модельный ряд вентиляторов NZXT довольно скромный — всего четыре модели: 120-, 140- и два 200-мм вентилятора.

120-мм вентиляторы являются широко распространенными, а вот 140- и 200-мм— это довольно специфические модели, которые можно установить далеко не в каждый корпус.

Все вентиляторы NZXT имеют подшипники типа Rifle Bearing, то есть подшипники скольжения с винтовой нарезкой. Правда, при этом не очень понятно, почему для модели FS 200RB заявлен срок службы 25 тыс. часов, а для модели FN 200RB, конструктивно точно такой же и отличающейся лишь более высокой скоростью, — 40 тыс. часов.

Все вентиляторы NZXT могут иметь либо трех-, либо четырехконтактный разъем.

Максимальная скорость вращения для моделей FN 120RB, FN 140RB и FN 200RB составляет 1300 RPM, а для «тихоходной» модели FS 200RB серии Silent — 800 RPM.

Все характеристики вентиляторов NZXT приведены в таблице. Однако довольно интересно проследить, как выполняются (или не выполняются) законы вентиляторов на примере моделей фирмы NZXT.

Сравним модели FN 120RB и FN 140RB. Конструктивно это абсолютно одинаковые вентиляторы, которые различаются лишь диаметром крыльчатки. Если взять за основу воздушный поток и статическое давление 120-мм вентилятора, то по законам вентилятора для 140-мм модели получим, что воздушный поток должен составлять 75 CFM, а статическое давление — 1,29 мм H2O. Однако для 140-мм вентилятора FN 140RB в технических характеристиках приводятся совсем другие данные. Причем самое удивительное, что заявляемое статическое давление модели у FN 140RB даже меньше, чем у модели FN 120RB.

Если сравнивать 200-мм модели FN 200RB и FS 200RB, то конструктивно они абсолютно одинаковые и различаются лишь скоростью вращения. Если взять за основу воздушный поток и статическое давление модели у FS 200RB, то по законам вентилятора для модели FN 200RB воздушный поток должен составить 145,4 CFM, а статическое давление — 2,59 мм H2O. Тем не менее для модели FN 200RB указываются совсем другие значения.

Вариантов этого объяснения три. Либо модели FN 200RB и FS 200RB различаются не только скоростью вращения, а модели FN 120RB и FN 140RB — не только диаметром крыльчатки (тогда непонятно, в чем их различие), либо в технические характеристики вкрались ошибки, либо есть какието китайские поправки к законам вентиляторов, о которых мы не знаем (компания NZXT считается американской, однако всё ее производство сосредоточено на Тайване и в Китае).

В заключение приведем результаты измерения скорости вращения для трех моделей вентиляторов: FN 140RB, FN 200RB и FS 200RB.

Для измерения скорости вращения мы использовали цифровой осциллограф, с помощью которого контролировался сигнал тахометра. Кроме максимальной скорости вращения, мы измерили диапазон изменения скорости, для чего вентиляторы подключались к панели управления NZXT Sentry LXE, позволяющей изменять напряжение питания вентилятора. Результаты измерений представлены на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость скорости вращения вентиляторов от напряжения питания

Как видите, для модели FN 140RB диапазон изменения скорости составляет от 519 до 1152 RPM, причем минимальная скорость вращения достигается при напряжении 3,63 В. Для модели FN 200RB скорость меняется в диапазоне от 591 до 1275 RPM, а для модели FS 200RB — от 303 до 627 RPM. Во всех трех случаях максимальная скорость вращения немного ниже, чем заявлено в технических характеристиках.

__________________
Ассоциация автомобильных инженеров (ААИ)

Меню пользователя mvg

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от mvg

Что такое CFM: как рассчитывается воздушный поток и в чем измеряется?

Здравствуйте, дорогие читатели! Воздушный поток CFM — это важная характеристика кулера, которая отражает его эффективность. В этом посте давайте рассмотрим, что это такое, в чем измеряется, какой он должен быть у хороших вентиляторов и как рассчитать рекомендуемый коэффициент.

Что такое CFM

CFM — не метрическая единица измерения объема, кубический фут в минуту. Используется эта единица потому, что футы повсеместно применяются в США, а именно эта страна остается передовым разработчиком компьютерных технологий.

В кубических метрах, как правило, в характеристиках кулера этот параметр указывается редко. Впрочем, несложно сделать расчет в более привычных для европейца единицах: 1 куб. м = 35, 31 CFM.

Характеристика зависит от трех параметров кулера:

Формы лопастей;
Скорости их вращения;
Диаметра вентилятора.

Например, при равной скорости больший воздушный поток создаст вентилятор, диаметр которого больше. Соответственно, при одинаковом диаметре эффективнее кулер, лопасти которого вращаются быстрее.

Что значит это в практическом плане? Зная рекомендуемый CFM для компьютерного корпуса, несложно рассчитать вид вентиляторов и количество, которые надо использовать для максимального охлаждения.

Какое охлаждение нужно в зависимости от типа корпуса

В зависимости от типоразмера шасси следует выбрать суммарно создаваемый пропеллерами воздушный поток:

Mini Tower — 30-35;
Middle Tower — 45-55;
Big Tower — 70-110.

В ноутбуках из-за компактных размеров, даже 20 CFM оказывается достаточно. Конечно, это не означает, что если «переборщить» с количеством кулеров, это негативно повлияет на работу компьютера.

Просто большее количество пропеллеров будет создавать лишний шум. Рекомендую отдать предпочтение одной мощной модели, создающей достаточный воздушный поток, перед несколькими небольшими, но шумными. С топом кулеров для процессора вы можете ознакомиться здесь.

Замечено, что вентиляторы разного диаметра при работе создают приблизительно одинаковый уровень шума. Исключения — устройства с пониженной шумностью. Работают они тихо, но при этом нагнетают тот же по объему поток воздуха.

Также учитывайте, что чем больше вентиляторов установлено на всасывание воздуха, тем больше пыли будет поглощать компьютер. А значит, что и чистить его придется чаще, если вы хотите нормальной работоспособности девайса.

И не забывайте, что даже самые мощные крыльчатки будут неэффективны для охлаждения ПК, если разместить их неправильно. При грамотной компоновке, количество подаваемого воздуха соответствует количеству выдуваемого, а поток, огибая компоненты компьютера, не встречает на пути значимых препятствий.

Для вас будут полезны публикации «Как часто надо менять термопасту на процессоре» и «Термопрокладка или термопаста — что лучше для процессора». Буду признателен, если вы поделитесь этим постом в одной из социальных сетей. До скорой встречи!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.

Как использовать размер вентилятора для расчета CFM?

Размер вентилятора выражается в кубических футах в минуту и определяется путем деления площади комнаты на количество минут в час, необходимых для замены объема воздуха. CFM означает кубические футы в минуту и указывает объем циркуляции, необходимый для правильной вентиляции комнаты.

Правильная вентиляция необходима для предотвращения накопления влаги и влаги, которое приводит к появлению плесени и грибка. Различные помещения имеют разные требования к вентиляции и размеру вентиляторов. Например, вентилятор в ванной обычно должен заменять воздух восемь раз в час или каждые 7,5 минут, в то время как вентилятор теплицы или камеры выращивания может нуждаться в замене воздуха каждую минуту. Разделив площадь комнаты или зоны выращивания на коэффициент замещения воздуха, вы получите мощность или размер вентилятора, необходимого для правильной вентиляции помещения.

Это упрощенная модель, в которой не учтены некоторые практические аспекты. На практике такие факторы, как длина и количество складок в воздуховоде, использование фильтров и приток свежего воздуха, влияют на фактическую производительность CFM и размер вентилятора.

Выбор корпусных вентиляторов

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей.

От правильного выбора корпусных вентиляторов зависит не только эффективность охлаждения внутренностей корпуса, но и (что часто даже более важно) уровень шума. Особенно большой простор для творчества при самостоятельной врезке вентилятора в корпус или их установке в навороченных корпусах, в которых есть место под 5-6 вентиляторов. Общий принцип их установки достаточно прост (см. мою статью «Вентиляция корпусов — мифы и реальность»). Если есть несколько вентиляторов и нужно с их помощью получить максимальный воздухообмен, они все должны работать в одну сторону (для корпусов типа тауэр, как правило, на выдув), при этом должен быть обеспечен свободный доступ наружного воздуха в корпус (то есть достаточная площадь вентиляционных отверстий, соизмеримая с эффективной площадью вентиляторов). В этой статье я сначала попытаюсь дать краткий FAQ по вентиляторам, затем более подробно опишу методику выбора «с цифрами в руках».

Какие бывают вентиляторы

В корпусах используются вентиляторы диаметром 80, 92 и 120 мм. Каждый размер имеет несколько модификаций по мощности (и, соответственно, по производительности). Для примера дан ассортимент вентиляторов Evercool.

Модель	Диаметр	n об/мин	Шум	Q макс	Мощность	Ток
8025L	80	2000	23	25 CFM	1	0.08
8025M	80	2500	25	32 CFM	1.3	0.11
8025H	80	3000	27	37 CFM	1.9	0.16
9225L	92	1800	24	30 CFM	1.1	0.07
9225M	92	2200	26	38 CFM	1.8	0.15
9225H	92	2600	28	48 CFM	2.5	0.21
12025L	120	1800	29	71 CFM	3	0.25
12025M	120	2000	30	79 CFM	3.36	0.28
12025H	120	2200	32	85 CFM	4	0.33

Мы видим, что для каждого размера есть три модификации (в порядке увеличения оборотов и мощности) — L, M, H. Наиболее распространенной является серия M — она обеспечивает наилучшее соотношение между производительностью и шумом. Нетрудно догадаться, что первые две-три цифры обозначают диаметр, а следующие две высоту. Кстати, диаметр измеряется как размер стороны «квадрата», реальный диаметр крыльчатки на 5-10 мм меньше.

Выбрав нужный вентилятор из таблицы, перед походом в магазин выпишите потребляемый им ток (или мощность), потому что на ценнике продавцы обычно указывают лишь диаметр, ничего не говоря о производительности. А ток или мощность всегда написаны на наклейке вентилятора, поэтому ошибиться будет трудно (особенно если придется покупать вентилятор другой фирмы, у которой своя система обозначений и своя линейка вентиляторов).

Основной характеристикой вентилятора является производительность (расход воздуха) Q, измеряемая в CFM (кубических футах в минуту). Сведения о ней обычно есть на сайте производителя, а иногда и на самом вентиляторе. Однако это максимальная производительность в режиме «настольного вентилятора», при установке в корпус она упадет. Также вентилятор характеризуется создаваемым напором (давлением), скоростью воздушного потока, шумом, потребляемой мощностью, особенностями конструкции и некоторыми другими менее значимыми деталями. Из этих характеристик обычно указывают шум (правда, в каких-то «китайских децибелах», при реальных измерениях он обычно оказывается намного больше), иногда указывают напор, а скорость потока легко вычислить, разделив производительность на эффективную площадь.

Краткий FAQ для тех, кому лень дочитать статью до конца

Тут я дам тезисы и рекомендации общего характера. Некоторые следуют из анализа таблицы характеристик, обоснование остальным будет в конце статьи.

Чем больше напор вентилятора, тем меньше падает его производительность при установке в корпус.
Максимальная производительность и напор прямо пропорциональны оборотам.
Обороты прямо пропорциональны напряжению.
При одинаковой максимальной производительности — напор, скорость потока и мощность будут меньше, а КПД больше:
- у вентилятора большего диаметра по сравнению с более быстроходным меньшего диаметра;
- у нескольких параллельно включенных вентиляторов на пониженных оборотах по сравнению с одним таким же на повышенных;
- у одного вентилятора большого диаметра по сравнению с несколькими параллельно включенными меньшего диаметра;
- у осевого вентилятора по сравнению с центробежным (бловером).
При равной максимальной производительности:
- вентилятор большего диаметра заметно тише, чем быстроходный вентилятор меньшего диаметра;
- два параллельно включенных вентилятора на пониженных оборотах намного тише, чем один такой же на повышенных оборотах;
- два параллельно включенных вентилятора могут быть как тише, так и громче, чем один большего диаметра.

Расчет вентиляции корпуса

Сначала рассчитываем необходимый объем воздуха, который нужно прокачать через корпус. Исходной формулой служит уравнение теплового баланса при условии, что теплопередачей через стенки пренебрегаем:

N -мощность системы (если вентилятор БП работает на вдув, сюда надо прибавить порядка 50Вт тепловыделения в нем); Q — расход; C — теплоемкость воздуха; P — плотность воздуха; T — температура (внутренняя и наружная соответственно).

Отсюда после подстановки значений С, P и перевода Q из кубометров в секунду в CFM получаем формулу для практического использования:

Q=1,8N/(Твнутр-Тнар)

Эта формула приближенная, поскольку теплоемкость и плотность воздуха зависят от давления и температуры, а они нам точно неизвестны.

Мощность системы получают либо суммированием мощности компонентов, либо просто оценкой. Для средней современной системы эта мощность будет 150-200 Вт, для «навороченной» и разогнанной — порядка 250 Вт. Основной «печкой» является процессор, данные по его мощности можно найти на сайтах производителей или в многочисленных обзорных статьях. При разгоне с поднятием напряжения считаем, что мощность пропорциональна квадрату напряжения (например, при увеличении напряжения с 1,6 до 1,75В мощность увеличится на 20% при той же частоте).

Надо иметь в виду, что в формулу входит «средняя температура по больнице», то есть температура при условии идеального перемешивания воздуха по всему объему. На самом деле такого не бывает, в зависимости от направления потоков и тепловыделения конкретных устройств где-то температура будет выше, а где-то ниже средней. Причем локальное повышение температуры будет как раз вблизи самых горячих элементов, ради которых мы, собственно, эту вентиляцию и затеяли. Поэтому весьма эффективно применение воздуховодов, соединяющих вход кулера (например, процессорного) непосредственно с внешней средой либо его выход с вытяжным вентилятором. В первом случае температура процессора не будет зависеть от температуры в корпусе, во втором температура в корпусе не будет зависеть от тепловыделения процессора.

Рабочая характеристика вентилятора

Рабочая (расходная, напорная) характеристика вентилятора — это зависимость расхода от напора. Чем больше напор (противодавление в корпусе или местные потери, например в воздуховоде), тем меньше будет расход. Много таких характеристик есть, например, на сайте www.evercool.com (поэтому я и взял для примера вентиляторы именно этой фирмы). Подобную характеристику можно построить и для корпуса, только там все наоборот — чем больше давление, тем больше будет расход через вентиляционные отверстия. Наложив одну характеристику на другую, в точке их пересечения получаем рабочую точку вентилятора, показывающую реальный расход при установке вентилятора в данный корпус.

На этом рисунке представлены характеристики 120-мм вентиляторов, также для сравнения дана характеристика самого мощного из 92-мм вентиляторов (кстати, по шуму он примерно равен самому слабому из 120-мм агрегатов). Зеленым цветом показаны расчетные характеристики корпусов: светлая — характеристика «среднего» корпуса без переделок (но с заглушенным отверстием под дополнительный вентилятор на задней стенке, если он там не установлен), темная — характеристика этого корпуса с увеличенной вдвое площадью вентиляционных отверстий (как этого добиться, см. статью «Вентиляция корпусов — мифы и реальность»).

Допустим, корпус охлаждается только одним вентилятором БП, и нужно выбрать, какой вентилятор для этого лучше подходит (это вполне жизненная задача для владельцев десктопов и тауэров с боковым расположением БП). Мы видим, что максимальная производительность у 120-мм вентиляторов высокая, но она быстро падает с ростом напора, и в определенный момент вперед вырывается 92-мм вентилятор. В стандартном корпусе он лишь чуть-чуть уступает самому мощному из 120-мм (точки 1 и 2), заметно опережая два других (точки 3,4). По сравнению с равношумным 12025L 92-мм вентилятор обеспечивает на четверть большую производительность (27 CFM против 22 CFM), а по сравнению с близким по производительности 12025H «малыш» на 4 дБА (в полтора раза) тише. Очевидно, что в данном случае 92-мм вентилятор выглядит предпочтительнее, чем любой из 120-мм.

Теперь откроем слоты или увеличим площадь вентиляционных отверстий каким-нибудь другим способом (характеристикой корпуса станет темно-зеленая кривая). Видно, что эта мера для самого слабого 120-мм вентилятора эффективнее (точки 3->5), чем его замена на самый сильный без изменений корпуса (точки 3->2). Несмотря на заметную прибавку (около 60%), производительность 120-мм вентиляторов все равно остается вдвое меньше максимальной, в то время как у их 92-мм коллеги она почти достигла пика (замечу, что и в этом случае он остается производительнее «младших» 120-мм). Теперь уже реально обеспечить расход в 40-45 CFM, чего вполне достаточно для хорошего охлаждения умеренно разогнанной системы. Таким образом, и в этом случае 92-мм «карлсон» остается оптимальным выбором по соотношению производительность/шум, не говоря уже о цене. Использование 120-мм вентилятора оправдано только в том случае, если еще больше увеличить площадь вентиляционных отверстий (например, открыванием свободного 5-дюймового отсека, пунктирная линия на графике).

Параллельное и последовательное включение вентиляторов

При параллельном включении вентиляторов (то есть когда они все работают в одну сторону) их расходы складываются. При последовательном включении (когда один работает на вдув, другой на выдув или они установлены друг за другом, например в некоторых БП) складываются их напоры. Для иллюстрации на рис.3 показаны характеристики вентилятора 9225M (красная линия), двух таких же вентиляторов при последовательном (синяя линия) и параллельном (коричневая линия) включении.

Сформулируем еще одну типовую задачу. Есть стандартный корпус с двумя отверстиями под дополнительные вентиляторы: одно на задней стенке (на выдув), второе на передней (на вдув). В БП установлен вентилятор 9225М, необходимо установкой еще одного такого же обеспечить наибольшее снижение температуры в корпусе.

Сначала найдем расход в исходном корпусе, он равен 24 CFM (точка 1). Добавление переднего (точка 5) вентилятора прибавляет 5 CFM, а заднего (точка 4) 4 CFM. То есть передний вентилятор (редкий случай!) оказывается даже эффективнее заднего, но абсолютная прибавка все равно мизерна. Кстати, если передний вентилятор закрыт развитой декоративной решеткой (что скорее правило, чем исключение), из-за потерь напора в ней он скорее всего уступит заднему.

Теперь откроем слоты в корпусе. Без дополнительного вентилятора прибавка будет 11 CFM (это вдвое больше, чем при установке второго вентилятора в исходный корпус, точка 2), установка переднего вентилятора практически ничего не дает (точка 3), а установка заднего (точка 6) прибавит 22 CFM к исходному. Последний вариант дает самую большую прибавку, фактически удваивая исходный расход. Такая конфигурация оказывается чуть эффективнее и тише на 3 дБА, чем установка самого мощного 120-мм вентилятора «в гордом одиночестве». Возможности для дальнейшего улучшения вентиляции надо искать, как и в первом примере, на пути увеличения площади вентиляционных отверстий.

В заключение посмотрим, что дает любимое развлечение «самоделкиных» — врезка 120-мм вентилятора на вдув в боковую стенку. С точки зрения вентиляции это мероприятие имеет два последствия. Во-первых, добавляется новый последовательно включенный вентилятор, его характеристика (в сумме с имеющейся парой 9225М на выдув) показана на рис.3 коричневой штриховой линией. Во-вторых, в корпусе появляется новая дыра изрядного размера, и теперь корпус уже описывается на том же рисунке штриховой зеленой линией. На их пересечении (точка 10) находим расход- 75 CFM. Подставив это значение в формулу, получим падение температуры — 4-5 градусов. А если этот вентилятор выключить? Тогда мы перемещаемся в точку 9, расход падает на 10%, а температура в корпусе вырастет (о ужас!) аж на полградуса. Иными словами, эффект от дыры тут намного больше, чем от стоящего в ней вентилятора. Правда, вентилятор обычно дует на процессор, снабжая его свежим воздухом, поэтому повышение температуры процессора при выключении вентилятора будет более заметным. Однако для этой цели вполне хватит и самого слабого из 120-мм вентиляторов (особенно если снабдить его хотя бы коротким воздуховодом), свои уши тоже надо поберечь.

Cfm вентилятора что это