Курсовая работа
по дисциплине: Эксплуатация объектов сетевой инфраструктуры
Тема: «Модернизация системы охлаждения настольного компьютера»
Выполнил студент группы Д-КС-31
В. Н. Решетников _______________
(ФИО, подпись студента)
«__» ____________ 201___г.
Руководитель __________________
Откидач Наталья Викторовна
(ФИО, подпись руководителя)
Курсовая работа защищена
с оценкой ____________________
Дата защиты «___» ________ 201__ г.
Ярославль 2017
Содержание
| Введение | |
| Актуальность курсового проекта | |
| Цель курсового проекта | |
| Задачи курсового проекта | |
| 1. Аналитический сбор по теме «Система охлаждения персонального компьютера» | |
| 1.1. Система воздушного охлаждения | |
| 1.1.1. Пассивная | |
| 1.1.2. Активная | |
| 1.2. Система жидкостного охлаждения | |
| 1.3. Фреоновые установки | |
| 1.4. Ватерчиллеры | |
| 1.5. Системы открытого испарения | |
| 1.6. Системы каскадного охлаждения | |
| 1.7. Системы с элементами Пельтье | |
| 2. Модернизация системы охлаждения | |
| 2.1. Установка fullcover-водоблока на материнскую плату | |
| 2.2. Установка fullcover-водоблока на процессор | |
| 2.3. Установка fullcover-водоблока на видеокарту | |
| 2.4. Установка радиатора/помпы/ резервуара | |
| 3. Полная сбока СВО | |
| 4. Включение и работа | |
| 5. Расходы | |
| Заключение | |
| Список использованной литературы | |
| Приложение А. Схема циркуляции воздуха в системном блоке ПК | |
| Приложение Б. Схема циркуляции воды в СВО ПК | |
| Приложение В. Схема системы жидкостного охлаждения ПК |
Введение
Одним из важных направлений в работе персонального компьютера является система его охлаждения. Система отвечает за поддержку оптимальной температуры для работы всех компонентов. Иногда, в силу сильной нагрузки или модернизации самого компьютера, стандартного охлаждения не хватает, чтобы охлаждать компоненты до нужной температуры, для этого ставится дополнительное охлаждение или оно модернизируется.
При сборке мощных персональных компьютеров используются множество кулеров для активного охлаждения или устанавливаются дополнительные медные радиаторы для пассивного охлаждения, в некоторых случаях и этого мало, на эти случаи существует жидкая система охлаждения, использующая в качестве хладагента воду, азот или сухой лёд.
Актуальность курсового проекта
Данная курсовая работа является актуальной, так как сама проблема охлаждения компьютера становится всё более актуальной с ростом его производительности, ведь большая производительность означает потребление большой мощности, что естественно приводит к увеличению температуры его компонентов. Основные потребители энергии, а значит и источники тепла в компьютере это центральный процессор, графический процессор и блок питания. Именно они и требуют собственных систем охлаждения.
Цель курсового проекта
Конечной целью данной работы является исследование и установка дополнительного водяного охлаждения настольного компьютера, для выхода накопившегося в нем тепла и предотвращения перегрева компонентов, таких как: ЦПУ, Видеокарта и Материнская плата.
Задачи курсового проекта
1.Дать общее понятие о различных системах охлаждения.
2.Описать основные принципы их работы.
3.Установить на настольный компьютер систему водяного охлаждения.
Аналитический сбор по теме «Система охлаждения персонального компьютера»
Система охлаждения компьютера — набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов.
Тепло в конечном итоге может утилизироваться:
· В атмосферу (радиаторные системы охлаждения):
1. Пассивное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением тепла и естественной конвекцией)
2. Активное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением [радиацией] тепла и принудительной конвекцией [обдув вентиляторами])
· Вместе с теплоносителем (системы жидкостного охлаждения)
· За счет фазового перехода теплоносителя (системы открытого испарения)
По способу отвода тепла от нагревающихся элементов системы охлаждения делятся на:
· Системы воздушного (аэрогенного) охлаждения
· Системы жидкостного охлаждения
· Фреоновая установка
· Системы открытого испарения
Также существуют комбинированные системы охлаждения, сочетающие элементы систем различных типов:
· Ватерчиллер
· Системы с использованием элементов Пельтье
Системы воздушного охлаждения
Пассивная
Пассивные системы были первыми охлаждающими устройствами в эволюции холодильного оборудования для компьютеров. Свое название они получили из-за отсутствия движущихся механизмов и источников питания.
Обычный радиатор (рис.1) – самая распространенная пассивная система охлаждения, работающая на принципах теплообмена с окружающим воздухом и естественной конвекции воздушных потоков (горячий воздух поднимается, холодный - опускается). Эффективность работы радиатора зависит от двух факторов: площади поверхности и материала изготовления.
Рис. 1. Радиатор
Чем больше площадь поверхности ребер радиатора – тем большее количество тепла он способен рассеять в окружающую среду. Но температуры компонентов росли, рос и радиатор, грозя заполнить собой весь внутренний объем системного блока и превратить компьютер в обогреватель. Именно в тот момент стали появляться радиаторы с волнообразной формой ребер, с многоярусными ребрами, игольчатые радиаторы и т.п.
Материалом изготовления первых радиаторов стал простой в обработке, дешевый и довольно теплопроводный алюминий. Но во времена «всемирного потепления процессоров» оказалось, что способности алюминия рассеивать тепло недостаточно. И тогда в ход пошла более дорогая, но более теплопроводная медь. Сначала из нее изготавливали только сердечники радиаторов с напрессованными алюминиевыми ребрами, а потом и вовсе стали изготавливать радиаторы целиком из меди.
Когда даже полностью медные радиаторы достигли внушительных размеров и веса, для отвода от горячих компонентов стали применять так называемые теплоотводные трубки. Они представляют собой закрытую металлическую трубку (в качестве материалов трубки чаще всего используется все та же медь) с откачанным воздухом, внутри которой находится некоторое количество жидкости и капиллярная система. Жидкость, испаряясь на горячем конце трубки, мгновенно переносит тепло, распределяя его равномерно по всей длине трубки, и конденсируется на холодном конце, возвращаясь в исходное жидкое состояние. Эффективность тепловых трубок во много раз выше, чем у металлического прутка того же диаметра, но для непосредственного охлаждения они не подходят. Тепловые трубки используют только для отвода тепла в более просторную и холодную часть корпуса компьютера, где возможно установить массивный радиатор, рассеивающий принесенное трубкой тепло. На последних моделях экстремальных материнских плат радиаторы тепловых трубок, охлаждающие чипсет, расположены так, чтобы контактировать с воздухом вне компьютерного корпуса.
В современных компьютерах из-за высокого тепловыделения компонентов охлаждение только с помощью пассивных систем невозможно. Поэтому пассивные системы охлаждения являются неизменными спутниками активных систем и в качестве автономного кулера выступают только в наименее горячих местах.
Достоинства: экономность, надежная работа, безопасность, отсутствие шума
Недостатки: низкая эффективность для современного оборудования
Активная
Воздушное охлаждение (рис. 2) до сих пор остается самым популярным способом борьбы с температурными излишками. Суть этого метода сводится к организации правильного воздушного потока - горячий воздух должен эффективно выводиться за пределы системного блока. Обычно устанавливают один или несколько вентиляторов, которые обеспечивают циркуляцию воздушного потока от передней стенки корпуса к задней. В непродуманной системе воздушного охлаждения может происходить застой воздуха или миграция горячего воздуха от одной комплектующей к другой, а это значит, что система охлаждения превращается в систему нагревания.
Рис. 2. Воздушное охлаждение компьютера
Правило эффективности воздушного охлаждения очень простое: чем интенсивнее поток воздуха, тем лучше отводится тепло от греющихся узлов. Для повышения качества обдува можно использовать один или несколько методов:
- увеличение количества вентиляторов;
- увеличение скорости вращения крыльчатки;
- установка вентиляторов большего диаметра;
- увеличение количества лопастей, а также изменение их формы (т.е. замена существующих вентиляторов на более «продвинутые» модели);
- разработка более эффективной схемы движения воздушных масс;
- устранение препятствий на пути отвода воздуха.
Очень часто эффективность работы вентилятора повышают путем добавления радиатора (пассивной системы охлаждения).
Достоинства: низкая стоимость; простота в установке и обслуживании
Недостатки: основной источник шума в компьютере; скромные, в сравнении с другими активными системами, показатели эффективности; небольшой потенциал для покрытия постоянно возрастающих потребностей в охлаждении.
Системы жидкостного охлаждения
Следующим этапом развития охладительных систем стало использование жидкости для «понижения температуры горячих точек» в системном блоке. В качестве жидкости в таких системах чаще всего применяют дистиллированную воду с добавлением спирта (для борьбы с образованием «зелени») или антифриз. В экстремальных системах охлаждения воду или антифриз заменяют жидким азотом. Жидкостная система охлаждения (рис. 3) состоит из трех компонентов – теплообменника, радиатора и помпы, соединенных при помощи трубок в один замкнутый контур. Теплообменник, он же ватерблок, передает тепло от греющегося элемента потоку жидкости, помпа обеспечивает циркуляцию потока, а в радиаторе происходит охлаждение жидкости. Далее, с другими элементами весь процесс повторяется.
Рис. 3. Жидкостное охлаждение компьютера
Также существуют беспомповые системы водяного охлаждения, работа которых базируется на принципе испарения.
Качество жидкостной системы определяют два ключевых фактора: скорость циркуляции жидкости и эффективность охлаждающей работы радиатора (читай – размеры радиатора).
Достоинства СВО: почти бесшумная работа; высокая эффективность охлаждения, отсутствие передачи тепла от одного узла к другому (как в случае с воздушным охлаждением)
Недостатки СВО: высокая стоимость; сложность установки, большой размер системы, высокая вероятность повреждения ряда ключевых компьютерных компонентов при разгерметизации системы или выходе из строя помпы.
Несмотря на все недостатки подобных систем, они получают все более широкое распространение в связи с перманентным ростом требований к охлаждению новых компьютеров.
Фреоновые установки
Холодильная установка (рис. 4), испаритель которой установлен непосредственно на охлаждаемый компонент. Такие системы позволяют получить отрицательные температуры на охлаждаемом компоненте при непрерывной работе, что необходимо для экстремального разгона процессоров.
Рис. 4. Фреоновая установка
Недостатки:
· Необходимость теплоизоляции холодной части системы и борьбы с конденсатом (это общая проблема систем охлаждения, работающих при температурах ниже температуры окружающей среды);
· Трудности охлаждения нескольких компонентов;
· Повышенное электропотребление;
· Сложность и дороговизна.
Ватерчиллеры
Системы, совмещающие системы жидкостного охлаждения и фреоновые установки (рис. 5).
Рис. 5. Ватерчиллер
В таких системах антифриз, циркулирующий в системе жидкостного охлаждения, охлаждается с помощью фреоновой установки в специальном теплообменнике. Данные системы позволяют использовать отрицательные температуры, достижимые с помощью фреоновых установок для охлаждения нескольких компонентов (в обычных фреонках охлаждение нескольких компонентов затруднено). К недостаткам таких систем относится большая их сложность и стоимость, а также необходимость теплоизоляции всей системы жидкостного охлаждения.