Как при высокой производительности уменьшить шум кулера. Как снизить шум вентилятора и выяснить причины неполадки

Всем привет в эту чудесную субботу последнего месяца лета! Я уже совсем пьяный и сейчас собрался писать новый пост… да шучу Просто настроение хорошее В прошлой статье мы разобрались как проверить скорость своего интернета , а сегодня я буду говорить о кулерах, т.е. вентиляторах установленных в компьютере, которые частенько шумят. К счастью, есть замечательная программа для управления кулерами .

В этой статье я расскажу как регулировать обороты вентиляторов с помощью специальной программы, а в конце покажу на видео более подробно весь процесс.

Почему вентиляторы шумят и какие есть способы это исправить

За исключением особых безвентиляторных модификаций, в каждом компьютере установлено два и более вентилятора: в блоке питания, на процессоре, на видеокарте, в корпусе и другие. И каждый по-своему шумит, и это плохая новость. Многие просто привыкли к шуму своего системника и считают что так и должно быть. Может быть и должно, но необязательно! В 99% случаев шум от компьютер можно уменьшить на 10%-90%, и это хорошая новость.

Итак, чтобы уменьшить обороты вращения кулера можно использовать один из вариантов:

  1. Программа для управления оборотов кулеров
  2. «Интеллектуальная» система управления оборотами зашитая в BIOS
  3. Использовать специальное устройство - реобас
  4. Искусственно занизить напряжение питания вентилятора

У кого нормально работает управление из BIOS могут дальше не читать. Но частенько BIOS лишь поверхностно регулирует обороты, не занижая их до бесшумных и при этом всё ещё приемлемых значений. Разберём самый оптимальный - первый способ.

Это многофункциональная и полностью бесплатная программа. Наверное сразу немного огорчу, сказав что эта программа работает не на всех ноутбуках, но можно пробовать, и не будет регулировать обороты тех вентиляторов, которыми не умеет управлять материнская плата из BIOS. Например, из моего BIOS можно включить функцию управления кулером SmartFan только для центрального процессора. Хотя смотреть текущие обороты можно ещё для двух.

Внимание: перед использованием программы отключите управление кулерами из BIOS!

Иначе может произойти следующая ситуация. В момент загрузки программы SpeedFan считываются текущие обороты и принимаются за максимальные. Соответственно, если к этому времени BIOS не раскрутит вентилятор до максимальных оборотов, то и программа не сможет это сделать. У меня так один раз случилось, что в момент загрузки программы кулер на процессоре крутился со скоростью 1100 об/мин, и SpeedFan не мог установить бОльшее значение. В итоге процессор нагрелся до 86 градусов! А заметил я это случайно, когда в момент большой нагрузки не дождался шума от вентилятора. Благо ничего не сгорело, а ведь компьютер мог больше не включиться…

Запуск и внешний вид программы

При первом запуске возникнет обычное окошко с предложением помощи по функциям программы. Можете поставить галочку, чтобы оно больше не появлялось и закрывайте его. Далее SpeedFan считает параметры микросхем на материнской плате и значения датчиков. Признаком успешного выполнения будет список с текущими значениями оборотов вентиляторов и температур компонентов. Сразу перейдите в «Configure -> Options» и поменяйте язык на «Russian».

(картинка кликабельна)

Как видим, здесь также показана загрузка процессора и информация с датчиков напряжения.

В блоке «1» располагается список обнаруженных датчиков скорости вращения кулеров с названиями Fan1, Fan2…, причём их количество может быть больше, чем есть на самом деле (как на картинке). Обращаем внимание на значения, например Fan2 и второй Fan1 имеют реальные показатели 2837 и 3358 RPM (оборотов в минуту), а остальные по нулям или с мусором (на картинке 12 RPM это мусор). Лишние мы потом уберём.

В блоке «2» показываются обнаруженные датчики температур. GPU - это графический чипсет, HD0 - жёсткий диск, CPU - центральный процессор (вместо CPU на картинке Temp3), а остальное мусор (не может быть 17 или 127 градусов). В этом недостаток программы, что нужно угадывать где что (но потом мы сами переименуем датчики как нужно). Правда, на сайте можно скачать известные конфигурации, но процедура не из простых и усложнена английским языком.

Если непонятно какой параметр за что отвечает, то можно посмотреть значения в какой-нибудь другой программе, например AIDA64 и сравнить с теми что определила программа SpeedFan, чтобы точно знать где какие показания скорости и температуры (на видео под статьёй всё покажу). А в этой статье я подробно рассказал как и где посмотреть параметры компьютера и датчиков.

И в блоке «3» у нас регулировки скоростей Speed01, Speed02…, с помощью которых можно задавать скорость вращения в процентах (может показываться как Pwm1, Pwm2…, подробнее смотрите на видео). Пока что нам надо определить какой Speed01-06 на какие FanX влияет. Для этого меняем значения каждого со 100% до 80-50% и смотрим изменилась ли скорость какого-нибудь Fan. Запоминаем какой Speed на какой Fan повлиял.

Повторю, что не все вентиляторы будут регулироваться, а только те, которыми умеет управлять материнская плата из BIOS.

Настройка SpeedFan

Вот и добрались до настроек. Нажимаем кнопку «Конфигурация» и первым делом поназываем все датчики понятными именами. На своём примере я буду программно управлять кулером процессора.

На вкладке «Температуры» находим определённый на предыдущем шаге датчик температуры процессора (у меня Temp3) и кликаем на него сначала один раз, а потом через секунду ещё раз - теперь можно вписать любое имя, например «CPU Temp». В настройках ниже вписываем желаемую температуру, которую будет поддерживать программа с минимально-возможной скоростью вращения кулера, и температуру тревоги, при которой включаются максимальные обороты.

Я устанавливаю 55 и 65 градусов соответственно, но для каждого это индивидуально, поэкспериментируйте. При сильно низкой температуре вентиляторы будут крутиться всегда на максимальных оборотах.

Далее разворачиваем ветку и снимаем все галочки, кроме той Speed0X, которая регулирует FanX процессора (это мы уже определили ранее). В моём примере это Speed04. И также снимаем галочки со всех остальных температур, которые мы не хотим видеть в главном окне программы.

На вкладке вентиляторы просто находим нужные вентиляторы, называем их как хочется, а ненужные отключаем.

Идём дальше на вкладку «Скорости». Становимся на тот Speed0X, который отвечает за нужный кулер, переименовываем его (например в CPU Speed) и выставляем параметры: Минимум - минимальный процент от максимальных оборотов, который программа сможет установить, Максимум - соответственно максимальный процент. У меня минимум стоит 55%, а максимум 80%. Ничего страшного, что программа управления для кулера не сможет установить значение на 100%, ведь на вкладке «Температуры», мы задали пороговое значение тревоги, при котором принудительно будет 100% оборотов. Также для автоматического регулирования не забываем поставить галочку «Автоизменение».

В принципе это всё. Теперь переходим в главное окно SpeedFan и ставим галочку «Автоскорость вент-ров» и наслаждаемся автоматической регулировкой скорости вращения Оптимально настроить под себя получится не с первого раза, поэкспериментируйте и оставьте подходящие параметры, оно того стоит!

Дополнительные параметры

Программка SpeedFan для управления кулерами имеет ещё кучу функций и параметров, но я не буду в них углубляться, т.к. это тема отдельной статьи. Давайте поставим ешё несколько нужных галочек на вкладке «Конфигурация -> Опции»

Запуск свёрнуто - чтобы SpeedFan запускался сразу в свёрнутом виде. Если не поставить, то при запуске Windows главное окно программы будет висеть на рабочем столе. Если программа не запускается вместе с Windows, то просто добавьте её ярлык в автозагрузку.

Static icon - предпочитаю установить, чтобы в системном трее вместо цифр отображался просто значок программы

Сворачивать при закрытии - установите чтобы при нажатии на «крестик» программа не закрывалась, а сворачивалась в системный трей (возле часиков)

Полная скорость вентиляторов при выходе - если не установить, то после выхода из программы обороты кулеров останутся в том состоянии, в котором были на момент закрытия. А так как управлять ими больше будет некому, то возможен перегрев компьютера.

Ну как, всё получилось? Программа работает? Обороты регулируются автоматически? Или может вы используете другие способы?

Если ваш компьютер издаёт какие-то непонятные шумы, шорохи и стуки, то их источников может быть два. Первый - это кулер, а второй - жёсткий диск. Во втором случае, к сожалению для вашего кошелька и нервов, проблема решается чаще всего только заменой харда. Ну а в случае, если шумит кулер, можно обойтись и подручными средствами и сделать всё самому.

При обнаружении лишних звуков из компьютера, его необходимо выключить. Затем нужно снять боковую крышку системного блока. Перед этим рекомендуется провести по ней металлическим предметом для того, что бы разрядить Когда крышка снята, включите компьютер и прислушайтесь. На данном этапе ваша задача - определить, какой именно кулер издаёт лишний звук, и он ли вообще в этом повинен. Как правило, вентиляторы установлены на процессоре, блоке и жёстком диске. Слушайте именно там.

Когда точно определено, что шумит кулер, и где именно он расположен, переходим к устранению неполадки. Есть два способа:

  • Если при взгляде на включенный вентилятор вы видите, что он крутится ровно и нормально, то вам нужно только смазать его. Для этого возьмите медицинский шприц (без катетера), наберите в него литол (машинное масло) и капните немного под наклейку в центре кулера. Если образовались излишки смазывающего масла, то протрите их салфеткой. Затем следует приклеить скотч на то место, где раньше была наклейка (чтобы пыль не попала).
  • Если шумит кулер, его можно заменить. Этот способ более гарантированный. Стоит он недорого. Цена изменяется в зависимости от того, на какое устройство пойдёт вентилятор, какова его мощность. Покупая новый кулер, имейте в виду, что чем он мощнее, тем больше от него шума. Но насколько бы мощным он ни был, звуков он будет издавать меньше, чем ваш нынешний, неисправный.

Замена кулера является весьма сложной и ответственной задачей, и её лучше доверить специалисту. Однако если у вас сделать всё самому, то читайте дальше.

Если шумит кулер на видеокарте, жёстком диске или блоке питания, то удобнее всего вытащить эти детали из компьютера и «оперировать» их, расположив удобно на столе. С придётся помучиться и заменять его непосредственно в системном блоке.

Сначала снимите неисправный кулер. Для этого открутите аккуратно четыре винта, которые его держат, и отсоедините провода, питающие его электричеством (иногда питание нужно отпаивать). В случае с процессором и видеокартой, нужно стереть салфеткой термопасту с микросхемы, над которой был кулер. В блоке питания и на жёстком диске, как правило, с этим дела иметь не приходится.

Затем на новом кулере снимите защитный слой, под которым окажется термопаста, и установите его на место старого. Прикрутите все винты. Во время монтажа не делайте резких движений и старайтесь не касаться лопастей, так как центровка вентилятора настолько точная и тонкая, что её легко нарушить. Когда кулер установлен, присоединяйте (или припаивайте) провода питания. Если приходится припаивать, то соблюдайте полярность, чтобы вентилятор крутился в нужную сторону. В ином случае вы можете подвергнуть опасности перегрева хрупкую компонентную часть компьютера. На этом процесс завершён, можно включать и проверять.

Если сильно шумит кулер, то, скорее всего, придётся воспользоваться именно вторым способом и заменить деталь. Помните, что комплектующие могут стоить дорого, и неправильная замена, повлекшая за собой другие неисправности, может сильно ударить по вашему кошельку, особенно если речь идёт о мощном компьютере. Когда шумит кулер, следует сразу обратить на это внимание и не запускать проблему, так как чем дольше остаётся неполадка, тем вы ближе к «трансплантации».

Noise Reduction Methods for Axial Fans

S. V. Karadzhi , N.E. Bauman Moscow State Technical University
Yu. G. Moskovko , LLC “INNOVENT”

Keywords : ventilation system, aerodynamic noise, harmonic, fan rotor

Noise is an important parameters of the majority of technical facilities, affecting their operating properties, environmental efficiency and competitive ability. The main noise sources in ventilation and air conditioning systems are fans. The article offers various methods for reduction of fan noise.

Описание:

Шум является важным параметром большинст ва технических объекто в, влияющим на их эксплуатационные свойст ва, экологичность и конкурентоспособность . В системах вентиляции и кондициониро вания осно вными источниками шума являются вентиляторы . В статье предложены различные способы снижения шума вентиляторо в.

Способы снижения шума осевых вентиляторов

С. В. Караджи , МГТУ им. Н.Э. Баумана, otvet@сайт

Ю. Г. Московко , ООО «ИННОВЕНТ»

Шум является важным параметром большинства технических объектов, влияющим на их эксплуатационные свойства, экологичность и конкурентоспособность. В системах вентиляции и кондиционирования основными источниками шума являются вентиляторы. Часто ограничения, накладываемые на уровни их шума, являются решающим фактором, определяющим технические характеристики объекта в целом, поэтому снижению аэродинамического шума вентиляторов уделяется большое внимание. Что на настоящий момент предлагает наука и что реализовано в конструкциях? Ответ на эти вопросы читатель найдет в предлагаемой статье.

Для минимизации шума вентиляционной системы (без использования звукопоглощающих устройств) должны быть выполнены несколько условий. Во-первых, вентиляционная система должна быть выполнена таким образом, чтобы иметь минимальные аэродинамические потери. Во-вторых, необходимо выбрать тип вентилятора (радиальный, осевой) и затем грамотно подобрать на расчетный режим, собственно, сам вентилятор. И наконец, должны быть соблюдены рекомендации по оптимальной компоновке вентилятора в системе, обеспечивающие равномерный профиль скорости на входе/выходе из вентилятора. Желательно при этом, чтобы вентилятор был малошумный. В настоящей статье приведен краткий обзор работ по способам снижения аэродинамического шума в осевых вентиляторах и ряд конструкций существующих малошумных вентиляторов.

Аэродинамические шумы могут быть вызваны различными типами источников (монопольными, дипольными, квадрупольными). Эти источники имеют разное происхождение, но их можно разделить на две большие группы: источники, вызывающие широкополосный шум (в котором все частоты равно представлены), и источники, вызывающие дискретный (тональный) шум (излучение сосредоточено только на некоторых частотах).

К источникам, вызывающим широкополосный шум осевого вентилятора, относятся шум турбулентного пограничного слоя на лопатках; вихревой шум, связанный со следами за лопатками. К источникам дискретного шума относятся шум вращения (шум нагрузки и вытеснения), связанный с вращением лопаток рабочего колеса; шум взаимодействия, связанный со взаимодействием рабочего колеса с неподвижными элементами проточной части. Большую долю в шуме вентилятора может составлять шум, связанный с дисбалансом рабочего колеса, но так как он не является аэродинамическим, то в настоящей статье не рассматривается.

Снижение турбулентного и вихревого шума является весьма сложной задачей ввиду того, что шум этого типа связан с обтеканием лопаток рабочего колеса. Для его снижения необходима оптимизация формы лопаток рабочего колеса, с целью обеспечения безотрывного обтекания по всей длине лопатки. Однако таким образом можно достичь снижения шума в той или иной мере главным образом на расчетном режиме работы вентилятора.

В ряде случаев, например если лопатки имеют неоптимальную аэродинамическую форму, шум пограничного слоя может иметь дискретные составляющие . В этом случае для снижения шума используют лопатки с зубчатой формой выходной кромки (рис. 1). Интересно отметить, что существуют также и вентиляторы с лопатками, имеющими пилообразные входные кромки, которые в рекламных материалах также преподносятся как малошумные.

Одним из методов снижения широкополосного шума может быть проектирование вентилятора на минимально возможную частоту вращения. Известно, что турбулентный шум является источником квадрупольного типа, и его звуковая мощность пропорциональна ~u 8 , а вихревой шум является источником дипольного типа, и его звуковая мощность ~u 6 , где u – окружная скорость. При уменьшении частоты вращения также снижается и шум вращения, который имеет дипольную (шум нагрузки) и монопольную (шум вытеснения) природу, и их звуковая мощность пропорциональна ~u 6 и ~u 4 соответственно.

Существуют методики, позволяющие проектировать осевые вентиляторы на меньшие частоты вращения за счет увеличения аэродинамической нагрузки на лопатки . Так, например, за счет ряда мероприятий, включая и уменьшение расчетной частоты вращения, шум одного из вентиляторов системы жизнеобеспечения МКС «Альфа» был снижен на 8 дБА . Так как в этом случае изменяются уровни и распределение давления на лопатках рабочего колеса и, соответственно, широкополосный шум, этот способ не всегда приводит к ожидаемому результату.

Дискретные составляющие акустического спектра, связанные с шумом вращения и взаимодействия, как правило, имеют на 15–20 дБ более высокие уровни, чем широкополосный турбулентный и вихревой шумы. Поэтому дискретный шум оказывает наиболее раздражающее влияние на людей.

Одним из направлений по снижению шума вращения, интенсивно развивающимся в настоящее время, является применение лопаток рабочего колеса с искривленной осью совмещения профилей. На рис. 2 показана лопатка и сигналы шума вращения от ее различных сечений (имеющие различную фазу из-за пространственной формы лопатки). Справа показана векторная диаграмма суммы сигналов, из которой видно, что при правильном сочетании фаз и амплитуд сигналов шум вращения может быть сильно снижен. Идея формирования сдвига фаз акустических волн от различных сечений лопаток рабочего колеса за счет изменения формы оси совмещения профилей представлена в . В качестве примера на рис. 3 изображено колесо вентилятора с искривленной по направлению вращения осью совмещения профилей.

Этот эффект широко используется в осевых вентиляторах выносных конденсаторных блоков сплит-систем, у которых на периферии входные кромки лопаток имеют ярко выраженную клювообразную форму.

В вентиляторах, выполненных по схеме «колесо (К) плюс спрямляющий аппарат (СА)», вследствие взаимодействия лопаточных венцов друг с другом пространственная форма лопаток СА оказывает большое влияние на уровень шума вентилятора. Так, в работах и приводятся результаты исследований по влиянию наклона лопаток СА, при определенном наклоне лопаток отмечено снижение шума. Следует отметить, что в настоящее время имеются противоречивые данные о влиянии пространственной формы оси совмещения профилей на шум осевых вентиляторов , поэтому вид искривленных лопаток не всегда свидетельствует о том, что вентилятор действительно является малошумным, как об этом заявляют в рекламных материалах.

Используется также способ уменьшения шума вращения за счет установки лопаток с неравномерным шагом . При неравномерном шаге от каждой из лопаток будет излучаться последовательность импульсов звукового давления через неравномерные промежутки времени, что приводит к снижению и «размыванию» дискретных составляющих (рис. 4). Эффект снижается при увеличении количества лопаток рабочего колеса. Наиболее широкое применение колеса такого типа нашли в автомобилестроении.

В вентиляторах с входным направляющим аппаратом (ВНА) имеет место шум взаимодействия, который возникает при взаимодействии следов или других элементов проточной части, стоящих перед колесом, с вращающимися лопатками рабочего колеса. Стоит отметить, что имеет место также и обратное влияние, то есть рабочее колесо влияет на ВНА, аналогично и спрямляющий аппарат (СА) влияет на рабочее колесо, так как такого рода взаимодействия распространяются вверх по потоку.

Большое значение имеет соотношение между числом лопаток в ВНА или СА и колесом. Для минимизации шума взаимодействия на определенных гармониках при различных частотах вращения в соответствии с должно соблюдаться условие

(1)

где M u = u k /c 0 ;
M ca = c a /c 0 ;
u k – окружная скорость концов лопаток;
c a – осевая скорость;
к m – волновой параметр;
m = │iz PK + kz АП │;
k – коэффициент, пробегающий значения всех целых чисел;
i – номер гармоники.

В этой же работе даны номограммы для выбора благоприятного соотношения чисел лопаток колеса и аппаратов.

В книге предлагается упрощенное выражение для выбора соотношения количества лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата:

(2)

где n – частота вращения;
D – диаметр рабочего колеса;
с – скорость распространения импульсов давления.

Необходимо отметить, что при выборе соотношения числа лопаток в аппаратах и колесе невозможно обеспечить снижение уровня шума на всех гармониках лопаточной частоты.

Конструктивные элементы вентилятора: стойки крепления двигателя, сам электродвигатель (если он установлен перед колесом) и др. – также оказывают сильное влияние на шумообразование. Так же, как и ВНА или СА, они создают вихревые следы и турбулизируют поток до или после рабочего колеса, что может привести к увеличению уровня шума. На уровень шума влияют расположение конструктивных элементов относительно колеса, соотношение числа стоек крепления и числа лопаток, расстояние до лопаток колеса и т.д. На тему ротор-статор-взаимодействия проведено много расчетных и экспериментальных исследований , из которых следует, что полной ясности в этом вопросе нет.

Заключение

а) у вентилятора схемы К:

  • на входе перед колесом на расстоянии менее хорды лопатки расположена сетка, стойки крепления электродвигателя;
  • число стоек крепления электродвигателя равно или кратно числу лопаток; стойки крепления электродвигателя расположены от колеса на расстоянии менее чем 0,5 хорды лопатки колеса;

б) у вентилятора с аппаратами ВНА или СА:

  • число лопаток аппаратов совпадает с числом лопаток колеса или же кратно им;
  • лопатки аппаратов расположены от колеса на расстоянии менее чем 0,5 хорды лопатки колеса.

Литература

  1. Аэродинамический шум в технике // под ред. Р. Хиклинга, 1977. 332 с.
  2. Jay Patel, Kingston, N. Y., United States Patent, 4,089,618, May 16, 1978.
  3. Митрофович В.В. Определение предельных расчетных параметров осевых вентиляторов с высоким статическим КПД // Промышленная аэродинамика. М. : Машиностроение, 1991. Вып. 4 (36). С. 260–280.
  4. Сустин С. А., Митрофович В.В., Исакович С.А. Разработка экспериментального малошумного вентилятора // Тезисы XIII всероссийской научно-технической конференции «Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели», МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008 г.
  5. Мунин А. Г., Самохин В.Ф., Шипов Р.А. и др. Авиационная акустика: в 2 ч. Ч. 1. Шум на местности дозвуковых пассажирских самолетов и вертолетов. М. : Машиностроение, 1986. 248 с.
  6. Harvey H. Hubbard. Aeroacoustics of flight vehicles, Volume 1, Noise sources // NASA Reference publication 1258, vol. 1, WRDC Technical report 90–3052, 1991. 592 p.
  7. Belamri T., Kouidri S., Fedala D. and Rey R. Comparative study of the aeroacoustic behavior of two axial flow fans with different sweep angles // Paper FEDSM2005–77242, Proceedings of ASME FEDSM’05, 2005 ASME Fluid Engineering Summer Conference Houston, TX, USA, June 16–23, 2005.
  8. Jifu Lu Xinli Wei, Yang Li. Research on aerodynamics and exit flow field of skewed fan-rotors // Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), 2010 Asia-Pacific. Рp. 1–4.
  9. Bamberberger Konrad, Carolus Thomas. Optimization of axial fans with highly swept blades with respect to losses and noise reduction // Fan 2012, Senlis (France), 18–20 April 2012, 12 p.
  10. Хорошев Г. А., Петров Ю.И., Егоров Н.Ф. Борьба с шумом вентиляторов. М. : Энергоиздат, 1981. 143 с.
  11. Брусиловский И.В. Аэродинамика и акустика осевых вентиляторов // Труды ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского. Вып. 2650. М., 2004. 275 с.
  12. Lee, J. and Nam, K. Development of Low-Noise Cooling Fan Using Uneven Fan Blade Spacing, SAE Technical Paper 2008–01–0569, 2008.
  13. Lu H. Z., Lixi Huanga, R. M.C. So and J. Wang. A computational study of the interaction noise from a small axial-flow fan // J. Acoust. Soc. Am., Vol. 122, No. 3, September 2007. Рp. 1404–1415.
  14. Sawyer S., Nallasamy M., Hixon R., Dyson R.W., Koch L.D. Computational Aeroacoustic Prediction of Discrete-Frequency Noise Generated by a Rotor-Stator Interaction // 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference and Exhibit 2003. 18 p.
  15. Woodward, R. P., Elliott, D. M., Hughes, C. E., and Berton, J.J. Benefits of Swept and Leaned Stators for Fan Noise Reduction // AIAA-99–0479, 1999. 12 p.

В течение последних двух лет мы наблюдаем технологический прорыв в области производства радиаторов процессорных кулеров: широкое распространение получили экструзионные радиаторы с коэффициентом консоли 18 и выше, стали обыденными технологии вакуумной пайки, bonded/fabricated fins и folded fins , считавшиеся ранее почти что экзотическими. Однако базовый принцип, на котором зиждется функционирование кулеров, остается прежним – воздушное охлаждение на основе вынужденной конвекции. И как раз в части этой пресловутой вынужденной конвекции уже давно ничего кардинально нового не появляется: производители идут по проторенному пути увеличения геометрических размеров вентиляторов, количества лопастей и скорости вращения крыльчатки. В результате, кулер, оборудованный мощным вентилятором типоразмера 60х60х25 мм со скоростью вращения крыльчатки более 6000 RPM, становится наиглавнейшим источником шума в компьютере, начисто заглушая остальные весьма "громкоголосые" устройства, будь то вентиляторы в блоках питания, корпусные вентиляторы, жесткие диски и т.п. Несомненно, такое положение дел настойчиво требует от нас проведения не только тщательных температурных тестов, но и объективного анализа шумовых характеристик кулеров.

В недавнем продукции Thermaltake мы уже кратко коснулись этой темы и привели результаты наших измерений, не вдаваясь, однако, в методические детали. Теперь же мы подробно рассмотрим все основные моменты, относящиеся к акустическим свойствам кулеров, и дадим ответ на три сакраментальных вопроса:

  • Чем измерять?
  • Как измерять?
  • Как получить достоверный результат?

Что ж, приступим!

Исходные предпосылки

А начнем мы, пожалуй, с выяснения причин возникновения шума (нежелательного звука ) при функционировании вентиляторов, установленных в компьютерных системах (в составе процессорных кулеров или же отдельно в компьютерном корпусе). Существует всего два основных механизма возникновения шума вентиляторов, и соответственно этот шум принято разделять на две категории:

  • аэродинамический шум
  • механический шум

Аэродинамический шум . Если основная причина возникновения аэродинамического шума, скажем так, тривиальна (вращение крыльчатки вентилятора), то физика этого явления достаточно сложна. Поэтому я не буду особенно вдаваться в детали, а лишь отмечу, что источником шума в этом случае являются вихри в турбулентном пограничном слое , возникающем на поверхности лопастей крыльчатки. Интенсивность шума здесь зависит от угла атаки и скорости вращения крыльчатки (чем больше угол атаки и выше скорость вращения, тем больше оказывается интенсивность аэродинамического шума). Спектр аэродинамического шума вентиляторов является непрерывным (широкополосный шум) и, как правило, имеет максимальную интенсивность на частоте:

F max = K*(V b /d*cosα) ,

где K – коэффициент, определяемый конфигурацией вентилятора; V b – линейная скорость лопасти (м/с); d – максимальная толщина лопасти; α – угол атаки.

Дополнительным источником аэродинамического шума являются препятствия на входе и, особенно, на выходе вентилятора. В частности, таким "препятствием" является радиатор кулера. Основная причина шума в этом случае – те же самые вихри в турбулентном пограничном слое, только теперь пограничный слой образуется уже на поверхности ребер радиатора. Интенсивность шума зависит здесь от скорости воздушного потока и конфигурации препятствий.

Механический шум . Как следует из названия, источником такого шума являются подшипники вентиляторов. Среди пользователей бытует мнение, что механический шум возникает только вследствие износа или конструктивных дефектов подшипников и должен практически отсутствовать у исправных вентиляторов. В реальной жизни все обстоит иначе: идеальных подшипников, конечно же, не бывает! :)

Если взять в рассмотрение стандартный подшипник скольжения, то и на поверхности вала, и на внутренней поверхности втулки обязательно присутствуют микроскопические трещины, раковины и т.п. Очевидно, что при этом в паре вал-втулка возникает трение, и без шума тут уже не обойтись. Определенный шумовой вклад вносят и стопорные шайбы, которые вращаются (точнее говоря, проворачиваются) вместе с валом.

Что же касается конструктивных дефектов подшипника, то они могут серьезно усугубить ситуацию и значительно увеличить интенсивность шума. Наиболее существенным из них в случае подшипника скольжения является дисбаланс ротора (крыльчатки), который обычно приводит к так называемой эллипсности втулки (на поперечном срезе внутренняя поверхность втулки имеет форму эллипса вместо окружности). Такой дефект является причиной появления четко выраженных тонов в низко- и среднечастотной области спектра шума подшипника. Интенсивность шума при этом увеличивается, и в субъективном ощущении он становится весьма раздражающим. Также очень неблагоприятно влияют на акустические свойства вентилятора на подшипнике скольжения некачественная смазка (или ее недостаточность) и большой зазор между валом и втулкой.

Если обратиться теперь к подшипникам качения, то сама их конструкция предрасполагает к шуму. Ведь это целый комплекс трущихся деталей: внутреннее и внешнее кольцо (обоймы), тела качения (шарики), сепаратор. Более того, подшипники качения, в отличие от подшипников скольжения, очень восприимчивы к внешним механическим воздействиям (удары, падения и т.п.). И, как следствие, имеют богатый "букет" дефектов, что обычно приводит к более высокой интенсивности шума. Поэтому нет ничего удивительного в том, что вентиляторы на подшипниках качения даже в нормальном (исправном) состоянии обычно на 2-3 дБА шумнее своих "близнецов" на подшипниках скольжения.

Сейчас же мы займемся рассмотрением нашего первого сакраментального вопроса и определим, какое средство измерений можно использовать в нашей исследовательской практике.

Его Величество Шумомер

Международные стандарты, определяющие средства и методы измерения шума, появились относительно недавно – в конце 60-х. Но они стали результатом кропотливого долголетнего труда многих и многих исследователей, сложивших свои головы (в переносном смысле, конечно) во славу торжества науки. А ведь потрудиться было над чем!

Главной проблемой на пути получения корректных количественных оценок стал, так сказать, человеческий фактор, ведь шум (да и звук вообще) – явление скорее психофизиологическое, чем чисто физическое. Поэтому для количественной оценки шума нужно было принять во внимание не только физические свойства самого явления, но и его восприятие человеком и влияние на организм. Действительно, человеческое ухо, в терминах электроники, является нелинейным преобразователем звуковых колебаний и играет роль сложного полосового фильтра (даже целого комплекса фильтров): громкость низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных тональных звуков с одинаковым уровнем звукового давления в субъективном восприятии будет различна (тон средней частоты кажется громче тонов низкой и высокой частот). Совершенно естественно, что ответ на вопрос, как учесть психофизику шума в его количественных оценках, можно было получить только опытным путем.

В начале 30-х годов группой американских ученых были проведены важнейшие практические исследования зависимости субъективной громкости звука от его частоты. Результатом этих исследований стало семейство кривых, показывающих различие уровней интенсивности звука для чистых тонов, кажущихся одинаково громкими. В дальнейшем эти кривые получили название контуров громкости (второе название – кривые Флетчера-Мэнсона).

Рис. 1. Контуры одинаковой громкости

На основе контуров одинаковой громкости (точнее, контуров, отвечающих уровням 40, 70 и 100 дБ) было предложено ввести в исследовательскую практику три методики частотной корректировки уровней звукового давления для учета особенностей восприятия звука человеком и получения простой одно-числовой характеристики вместо полного частотного анализа шума (в октавных или третьоктавных полосах частот) или же дополнительно к нему. Сейчас эти три методики именуются частотными характеристиками коррекции (взвешивания) A, B и C .

Рис. 2. Частотные характеристики корректирующих схем A, B и C

Надо заметить, что стандартом де-факто стала характеристика А, и результаты измерений уровней звука, скорректированных именно по этой характеристике, фигурируют в подавляющем большинстве нормативных и технических документов. Что касается характеристик B и С, то первая канула в лету, вторая же все еще находит применение в некоторых отраслях (в частности, при исследовании шума реактивных двигателей и военной техники).

Итак, первое требование к нашему шумомеру определено: наличие в нем хотя бы корректирующей схемы А. Ну, с этим проблем не будет, поскольку такая "примочка" есть практически во всех шумомерах (реализовать ее в "железе" не составляет особого труда). Далее, достаточно ли нам будет ограничиться только уровнем звука L A , скорректированным по характеристике A, и отказаться от проведения частотного анализа шума? В общем-то, достаточно, если мы хотим лишь ориентировочно подтвердить (или опровергнуть) соответствие конкретного кулера установленным гигиеническим нормам (почему мы имеем право в большинстве случаев "подменять" шум всей системы в целом шумом одного только кулера, я расскажу чуть позже). Но наша цель состоит не только в этом. Более важной задачей для нас является объективное сравнение шумовых характеристик различных кулеров, и в этом случае без проведения частотного анализа шума (в октавных или же третьоктавных полосах частот) о таком сравнении даже и заикнуться-то нельзя. Поэтому частотный анализ просто обязан быть неотъемлемой частью нашего эксперимента.

Что же, проясняется еще одно, второе требование к шумомеру: для наших целей обязательно наличие в нем технических средств частотного анализа шума. И вот тут уже могут возникнуть крупные проблемы (в основном, финансового плана):

  1. Наиболее гибко провести частотный анализ шума можно только посредством специализированных анализаторов спектра, которые, как правило, чудовищно дороги (стоимость только программных средств обработки результатов эксперимента может насчитывать не одну тысячу "вечнозеленых").
  2. На практике обычно ограничиваются анализом шума в октавных полосах частот, и большинство современных прецизионных шумомеров имеют встроенные октавные полосовые фильтры, позволяющие проводить такой анализ. Шумомеры со встроенными октавными фильтрами, конечно, дешевле анализаторов спектра. Но и их цена лежит в пределах 5-10 тысяч, которые, как известно, на дороге не валяются.
  3. В некоторых случаях может потребоваться анализ шума в третьоктавных полосах частот. Фильтры, позволяющие проводить такой анализ, есть далеко не во всех шумомерах и зачастую являются опцией, поставляемой по отдельному заказу. Самое интересное, что эта "опция" обычно обходится заказчику в весьма кругленькую сумму и в очень "запущенных" случаях может составлять не менее 70-100% от стоимости самого шумомера!

Ну и, наконец, есть еще одно, уже третье по счету требование к нашему измерительному оборудованию: оно должно быть точным и иметь хорошую стабильность параметров. Здесь также возможно возникновение проблем, поскольку не все (даже относительно дорогие) шумомеры укомплектованы качественными высокочувствительными микрофонами и имеют действительно низкий уровень собственного шума, вносимого измерительным трактом.

Да, проблем масса. Но их все равно нужно было как-то решить. Скажу без лишней скромности: нам удалось это сделать, причем без особых потерь как в качестве, так и в количестве;-)

Мы не стали гнаться за передовой измерительной техникой, а остановили свой выбор на "старичке" Bruel&Kjaer Type 2203, который является надежным аналоговым прибором, успешно "отпахавшим" почти двадцатилетний стаж работы без единого замечания.

Почему именно шумомер Bruel&Kjaer Type 2203? Потому, что данный прибор:

  • попал к нам в руки на наиболее приемлемых условиях;-)
  • соответствует 1 классу точности по ГОСТ 17187-71 и занесен в Государственный реестр средств измерений
  • позволяет проводить оперативную калибровку внутренним источником эталонного напряжения
  • по качеству измерительного тракта не намного уступает самым современным шумомерам от Bruel&Kjaer и Larson Davis

Есть еще один очень важный момент, сыгравший определяющую роль в выборе этого прибора: наш шумомер был частью, так сказать, VIP-комплекта. И попал к нам именно в его составе, включающем, кроме самого шумомера, дополнительные наборы октавных и третьоктавных фильтров – Type 1613 и Type 1616, соответственно.

В итоге, с привлечением прецизионного шумомера Bruel&Kjaer Type 2203 все три вышеуказанных требования, предъявляемые к нашему измерительному оборудованию, были практически полностью удовлетворены.

Конечно, одно только средство измерения (пусть даже самое современное и высокоточное) будет бесполезной игрушкой без хорошо выверенной методики проведения измерений, иными словами, без продуманного и качественно поставленного эксперимента. И, как вы правильно понимаете, речь заходит о том, что пора уже рассмотреть нашу методику измерения шума и ответить на второй сакраментальный вопрос:)

Постановка эксперимента

Процедура корректных измерений шума существенно осложняется тем, что для их проведения требуется строго определенная акустическая обстановка (условия измерений), будь это метод определения уровня звуковой мощности источников шума в свободном звуковом поле или же, наоборот, в диффузном звуковом поле . Единственный метод, который не зависит от внешних условий при проведении измерений – это определение уровня звуковой мощности на основе интенсивности звука . Но для его реализации требуется специализированный шумомер, оборудованный двухмикрофонным интенсиметрическим зондом. Подобного шумомера в нашем распоряжении просто-напросто нет.

Поэтому, исходя из возможностей нашего оборудования (и наших собственных возможностей, которые далеко не всегда совпадают с нашими желаниями:)), при выборе методики эксперимента мы остановились на методе определения шумовых характеристик источников шума в свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью (ГОСТ 12.1.026-80). Почему был выбран именно этот метод? Причин несколько:

Во-первых, данный метод не очень требователен к условиям проведения измерений. Эксперимент может быть поставлен как в полузаглушенных камерах, так и на открытых площадках и в помещениях.

Во-вторых, микрофон нашего шумомера имеет оптимальную (линейную) частотную характеристику именно в условиях свободного звукового поля.

В-третьих, данный метод позволяет ограничиться частотным анализом шума в октавных полосах частот вместо анализа в третьоктавных полосах. Для наших целей в большинстве случаев частотный анализ в третьоктавных полосах будет неоправдан как по затраченному на его проведение времени, так и по добротности результата.

Ну и, наконец, в-четвертых, мы имеем доступ к полузаглушенной камере.

Теперь кратко о самой процедуре измерений (все подробности проведения подобных измерений можно найти в тексте ГОСТа). Эксперимент проводится в полузаглушенной камере (заглушенная камера со звукоотражающим полом) с геометрическими размерами 5х5х4 м. Перед проведением измерений уровня шума кулеров оценивается уровень фонового шума (измеряется в центре и по периметру помещения в четырех точках на расстоянии 1 м от стен, полученные результаты усредняются). Далее кулеры закрепляются в центре помещения на высоте 0,35 м на упругом подвесе, установленном на невысоком штативе. В качестве поверхности измерения выбрана полусфера с радиусом 1,2 м, а количество точек измерения и их расположение на поверхности полусферы соответствуют требованиям ГОСТа. Первоначально производится измерение уровня звука L A в каждой точке. По усредненному результату принимается решение о возможности проведения дальнейших измерений или же о необходимости внесения поправок Δ к измеряемым уровням звука (звукового давления) в соответствии с условиями Таблицы 1.

Таблица 1

Если разность ΔL более 6 дБА, то в каждой точке проводится серия измерений уровней звукового давления в октавных полосах частот и уровня звука L A ; каждое измерение длится 3 минуты и регистрируется среднее значение показаний прибора. Рабочие результаты по всем точкам претерпевают в дальнейшем математическую обработку (анализируются и усредняются) для получения конечного результата исследования – скорректированных и усредненных уровней звукового давления в октавных полосах частот или уровней звука L A . Определение уровней звуковой мощности не производится, но по необходимости эта процедура может быть с легкостью проведена на основе наших конечных результатов исследования.

Итак, похоже, пора заняться рассмотрением методики обработки результатов измерений и ответить на третий сакраментальный вопрос.

Первоначально массив результатов измерений анализируется, и по условиям Таблицы 1 вносятся необходимые коррективы, учитывающие фоновый шум. Далее результаты усредняются по формуле:

Где L m – усредненный уровень звукового давления в октавной полосе (или уровень звука L A); L i – i-й уровень звукового давления в октавной полосе (или уровень звука L A); n – число точек измерений; K – постоянная, учитывающая влияние отраженного звука (экспериментально определенное значение этой постоянной составляет 0,9 дБ, при расчетах округляется до 1 дБ).

Отечественный ГОСТ ограничивается представлением результата измерений только в виде L m . Однако родственный зарубежный стандарт (ISO 3744) настаивает на представлении результата в несколько другой форме:

L d = L m + 1,645*σ r ,

где L d – протокольный результат (конечный результат); σ r – СКО результатов измерений.

Добавка к уровню L m фактически учитывает погрешность измерений (думаю, множитель 1,645 хорошо знаком специалистам-метрологам). Для нашего метода измерений величина параметра σ r , определенная стандартом ISO 3744, составляет 1,5 дБ. Мы проявили некоторую вольность и слегка увеличили значение данного параметра (погрешность измерений иногда лучше немного преувеличить, чем приуменьшить). В результате, соотношение, которое используется для представления результата измерений, выглядит очень просто:

L d = L m + 3 .

Полученные значения L d округляются до ближайшего целого. Итогом обработки результатов является диаграмма, которая и публикуется в обзорах.

Дополнительный анализ

"Ладно, – может возразить самый въедливый и критически настроенный читатель, – все это хорошо. Но на каком основании вы измеряете шум одного только кулера, отдельно от компьютерной системы в целом, и после этого сравниваете полученные результаты с ПДУ, являющимися гигиеническими нормами именно общего шума компьютера, а не отдельных его компонентов?!"

Не исключаю, что подобных критических настроений у наших читателей могло бы и не возникнуть, тем не менее, вопрос правомерности "подмены" шума всей системы в целом шумом только кулера чрезвычайно важен и требует рассмотрения. Что ж, давайте разберемся с этим делом!

Естественно, для конечного пользователя было бы интересно, каким будет уровень шума в его конкретной системе при установке какого-то конкретного кулера. Но дать такую информацию (причем объективную и точную) не представляется возможным. Покопаемся немного в прайсах контор розничной торговли комплектующими. И что мы там увидим? Не менее тысячи наименований различных материнских плат, жестких дисков, видеокарт, корпусов ATX, наконец! А ведь все эти компоненты оказывают самое непосредственное влияние на общий уровень шума системы, и при замене, скажем, жесткого диска или корпусного БП уровень этого шума может ощутимо измениться. Охватить весь спектр возможных конфигураций просто нереально – провести подобные измерения не решился бы даже Сизиф! ;-)

Есть, конечно, методологический принцип наихудшего варианта: выбираем предварительно самую шумную компьютерную систему и проводим измерения уже на ее основе. Полученный при этом результат будет показывать самый высокий уровень шума из всех возможных и может считаться вполне объективной точкой отсчета для дальнейших оценок шума более "спокойных" систем. Но как выбрать этот пресловутый самый наихудший (в акустическом смысле) вариант из всего многообразия конфигураций? Ответа на такой вопрос нет, поскольку шумность системы зависит не только от самой этой системы, но и от кулера, установленного в ней. Речь здесь идет о структурной вибрации , упомянутой в начале статьи. Дело в том, что кулер является не только источником шума, но и источником вибрации. Вибрационные колебания (которые, как правило, лежат в диапазоне от 10 до 500 Гц) передаются на корпус через жесткие сочленения (крепеж кулера, крепеж материнской платы) и являются причиной дополнительного шума с частотами вплоть до 4 кГц и выше, в зависимости от конструкции корпуса (вследствие, так сказать, гармонического размножения колебаний). Поэтому вполне вероятно, что достаточно тихая система может серьезно подкачать в акустическом смысле при установке какого-то другого кулера с более высоким уровнем вибрации.

Ситуация, конечно, непростая. Но выход из нее был найден! Мы не стали жестко упираться в методологические принципы, а провели дополнительные исследования, выбрав несколько систем в четырех различных корпусах (два брэндовых и два кооперативно-китайских) и два относительно "виброактивных" кулера – GlobalWin FOP38 и Thermaltake Mini Copper Orb.

Результаты исследования оказались достаточно любопытными:

  1. Уровень звука L A системы без кулера (вместо него использовался медный радиатор Thermalright SK-6) не превышал 43-45 дБА (даже в корпусе Asustek FK600).
  2. При установке кулера Thermaltake Mini Copper Orb уровень звука всей системы составил 49-52 дБА (в зависимости от корпуса), т.е. увеличился относительно шума кулера в чистом виде всего на 1-4 дБА.
  3. При установке кулера GlobalWin FOP38 уровень звука составил 54-56 дБА, т.е. уменьшился относительно шума кулера на 1-3 дБА!

На основании результатов дополнительного частотного анализа шума, проведенного для каждого случая, мы пришли к следующим выводам:

  1. Хотя большинство пользователей полагает, что компьютерные корпуса являются своего рода резонаторами, увеличивающими шум, такое положение дел действительно не во всех случаях: для кулеров с чрезмерно высоким уровнем шума (более 55 дБА) наблюдается его ослабление!
  2. Корпуса склонны проявлять свойства полосового фильтра (скорее, фильтра нижних частот) – уровни звукового давления в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 5000 Гц и выше (а для "толстостенных" брэндовых корпусов – и от 3150 Гц) оказались ниже соответствующих уровней для "просто" кулера минимум на 1-2 дБ.
  3. Уровни в самых нижних частотах, наоборот, оказались "подтянутыми" максимум на 5-6 дБ. Этот эффект в значительной мере проявил себя именно в брэндовых корпусах.
  4. На средних частотах ситуация была неоднозначной: китайские корпуса поднимали уровни звукового давления примерно на 3-6 дБ, брэндовые же оставляли их практически без изменения (повышение в пределах 1 дБ) или даже понижали.

Итак, что же мы имеем в итоге?

Во-первых, уровень звука L A компьютерных систем, начиненных кулерами с высокопроизводительными вентиляторами, практически не отличается от уровня звука L A собственно самих этих кулеров (в пределах погрешности измерений, указанной в разделе Обработка и анализ результатов измерений)! Поэтому мы имеем полное право сравнивать наши результаты с гигиеническими нормами шума (правда, сравнение это является только ориентировочным ).

Во-вторых, при установке кулеров в корпуса меняется спектральный состав шума: наблюдается его сосредоточение в низкочастотной и среднечастотной областях.

Наконец, в-третьих, "толстостенные" брэндовые корпуса в субъективном отношении оказываются предпочтительней, чем кооперативно-китайские: у систем в "левых" корпусах шум смещен и усилен в среднечастотной области акустического спектра, соответственно, кажется более раздражающим, чем преимущественно низкочастотный шум систем в брэндовых корпусах, несмотря на почти что одинаковый в некоторых случаях уровень звука L A .

Ну что же, ответы на три сакраментальных вопроса, сформулированных в начале статьи, даны. Можно с более или менее спокойной совестью делать окончательные выводы;-)

Выводы

Наш метод практически полностью соответствует требованиям ГОСТ 12.1.026-80. Благодаря этому, мы получаем достоверные и воспроизводимые результаты измерений шума, позволяющие проводить объективный сравнительный анализ кулеров по их шумовым характеристикам. Более того, на основе наших результатов можно давать ориентировочные оценки шума и всей компьютерной системы в целом в случае использования кулеров, оборудованных высокопроизводительными вентиляторами. Что же касается конструктивной критики в адрес нашей методики, то она, как всегда, только приветствуется! ;-)

При подготовке статьи были использованы материалы книги " " / Ed. Barry Truax, Second Edition, Cambridge Street Publishing, 1999

Эффективность вентилятора определяется такими показателями как воздушный поток и давление, первый параметр важен как при выборе вентилятора в корпус, так и на радиатор, второе же имеет большее значение при выборе вентилятора на радиатор, так как чем больше плотность оребрения радиатора, то тем мощнее необходимо давление для его продувки.
На данные показатели эффективности влияют обороты, то есть чем они больше, тем и эффективность вентилятора выше, но так же имеет значение:
  • Толщина(глубина) вентилятора.
Сейчас в рознице доступны вентиляторы толщиной в 1,2 см, 2,5 см, 3,8 см и 5,5 см(встречаются и иные). Чем больше толщина вентилятора, тем и его эффективность выше.
  • Форма лопастей.
Лопасти имеющие более широкое строение, как правило, создают более мощное давление.
Всё эти факторы дают лишь оценку эффективности вентилятора, для более верного вывода о его возможностях необходимо ознакомиться с обзорами и сравнениями(в конце FAQ). И не стоит забывать, что чем выше эффективность вентилятора, тем и выше шум от него.
Q: Как меняются характеристики вентилятора при уменьшении \ увеличении оборотов?
Расход изменяется линейно, формула расчета выглядит следующим образом:
  • расход_новый = расход_исходный * (обороты_новые / обороты_исходные)
Зависимость давления от оборотов - квадратичная;
  • давление_новое = давление_исходное * [(обороты_новые / обороты_исходные)в квадрате]
Ну, с шумом как всегда все через… Логарифмическая шкала никуда не девается:
  • шум_новый = шум_исходный + (50 * log (обороты_новые / обороты_исходные))
Надо подчеркнуть, что последняя формула имеет немалую погрешность, т.е. в реальности вентилятор вполне может повести себя по-другому.
Q: От чего зависит уровень шума вентилятора?
На 80% - от оборотов. По этой причине вентилятор не может быть одновременно тихим и высокопроизводительным, как бы того некоторым ни хотелось:). Разница между разными конфигурациями крыльчатки укладывается в оставшиеся 20% - именно в этих рамках и лежит разделение вентиляторов на более шумные и менее шумные. Граница бесшумности в открытом воздухе для большинства моделей - около 700 RPM. Помимо аэродинамического встречаются шумы механической (свист \ хруст подшипников) и электрической (треск \ стрекот мотора) природы - эти без хирургического вмешательства не лечатся, таких вентиляторов надо просто избегать.
Q: 25dBA - это много?
Уровень фонового шума в городской квартире, выходящей окнами в какой-нибудь тихий дворик - 18-20dBA. Любой звук с интенсивностью ниже этого порога измерить не получится: шумомер будет по-прежнему показывать 18dBA. Человеческое ухо, конечно, инструмент более чувствительный (шумомер, к примеру, не различает посторонние призвуки вроде треска мотора), но для большинства ситуаций, думаю, это правило можно вывести в абсолют: граница бесшумности вентилятора для вашего помещения соответствует уровню фонового шума. Из этого вытекают две вещи:
1. Вентилятор с уровнем шума, скажем, 16 dBA ничем не лучше вентилятора с 18dBA - если в комнате 20, оба будут вам одинаково неслышны. А если ваша квартира находится в центре и выходит окнами на оживленную улицу, фоновый шум и 25dBA «съест» - соответственно, нет никакого смысла охотится за экстремально тихими моделями. Впрочем, в обратную сторону это тоже работает: если решите поселиться в тайге, не лишним будет подумать о пассивном охлаждении.
2. Если вспомнить, что эти 18-20dBA у большинства вентиляторов соответствуют примерно 700 RPM - можете догадаться, куда слать людей, заявляющих характеристики вроде 2400RPM \ 16dBA.
Q: Насколько вообще можно верить заявляемым характеристикам?
Смотря кто их заявляет. Не секрет, что из добрых двух десятков фирм, под чьими брендами мы покупаем вентиляторы, собственное производство имеют единицы. Остальные занимаются, так сказать, перераспределением благ: заказывают у производителя крупные партии, добавляют красивую упаковку и перепродают партиями поменьше. И подороже, разумеется. В таких случаях для одного и того же вентилятора можно найти сразу две спецификации: одна на сайте реселлера и одна - у реального производителя. Причем, в большинстве случаев, цифры там существенно различаются:). Кому верить - думаю, это понятно без пояснений: для производителя искажать показатели себе дороже, т.к. типичный оптовый заказчик имеет возможность как проверить их, так и вкатить некислый иск, если что-то пойдет не так. В отличие от нас, простых смертных, имеющих дело с реселлерами. Таким образом, ответ на вопрос будет звучать следующим образом: если цифры приведены производителем, им имеет смысл верить (хотя сравнивать в лоб спецификации от разных производителей я бы поостерегся: за отсутствием единого для всех стандарта могут иметь место различия в тестовых процедурах). Если же заявителем выступает реселлер, в качестве действия по умолчанию рекомендуется игнор. Как понять кто есть кто? Этому посвящен следующий вопрос. Кстати, бывают случаи, что партия сделана по спецзаказу реселлера и от производительской спецификации отличается рабочими оборотами - в этом случае все равно берем производительские данные и пересчитываем по приведенным выше формулам.
Q: Существуют ли другие способы сделать вентилятор более тихим, кроме снижения оборотов?
Да. Для начала стоит избавиться от штампованных корпусных решеток: любой предмет, помещенный в поток близко от вентилятора (не важно, с какой стороны), создает в этом потоке завихрения, а это - лишний шум. Причем шуметь будет даже если сам вентилятор не издает ни звука - просто от прохождения потока сквозь решетку. Отсюда следует интересный вывод: пока в корпусе не вырезаны решетки, пытаться подобрать более тихие и производительные вентиляторы бессмысленно. Любое увеличение расхода воздуха сквозь корпус автоматом увеличит и турбулентность у решеток, а значит общий эффект от замены будет скорее обратным желаемому.
Так как аэродинамический шум от защитной решетки выше и имеет более высокий тон, если вентилятор через эту решетку всасывает воздух. То если вентилятор выталкивает воздух через решетку, то и шум имеет более низкую частоту и меньшую громкость. Посему если кто-то не может по различным соображениям прибегнуть к хирургическим радикальным мерам в отношении решетки, то как вариант можно переместить вентилятор на другую сторону решетки.
Относительно шума от блока питания ситуация хуже: радиаторы и прочие выступающие детали с пути потока не уберешь, поэтому, увы, единственный способ получить бесшумный БП - радикально урезать продувку, завернув вентилятор до 500-600 RPM. Сам вентилятор менять бесполезно: с тем небольшим количеством CFM, которое мы можем прокачать сквозь блок бесшумно, прекрасно справится и штатный - на таких оборотах аэродинамические качества крыльчатки не имеют никакого значения. Таким образом, реальным показанием к замене могут быть только трескучесть или шум от подшипников. Ну и всякие прочие косяки неаэродинамической природы, вроде неспособности заводиться на требуемом напряжении или неспособности юзера спаять регулятор оборотов:).
Еще небольшой довесок в копилку борьбы с турбулентными шумами: у вентиляторов с моторами на четырех стойках можно выломать две из этих четырех - будет на копейку потише.
Второй способ - мягкое крепление вентилятора. Крыльчатка отбалансирована не идеально и при работе вибрирует. Если вентилятор жестко прикручен к корпусу, последний работает резонатором, переводя эту вибрацию в звук. «Прибавка к пенсии» может быть очень солидной, зачастую достаточной, чтобы заставить хозяина забросить на полку казавшийся прежде бесшумным (во время теста в руке) ветродуй. Чтобы не зависеть от балансировки, вентилятор надо «развязать» с корпусом, используя вместо жестких винтов что-нибудь мягкое. Проще всего использовать готовые силиконовые штырьки, к тому же с некоторыми вентиляторами они уже идут в комплекте. Тем же, кому готовые решения недоступны, остается только заниматься рукоделием.
Смазка подшипников НЕ поможет уменьшить шум, а в случае с «шариками» (зачастую их тоже пытаются смазать жидким маслом) даже усилит его.
Q: Какие типы подшипников существуют?
Подшипники можно разделить на две «группы»: скольжения и качения. К скольжения относятся втулки(sleeve), с винтовой нарезкой(rifle, z-axis), гидродинамические(FDB), магнитным центрированием(например, SSO). К качения(шарикоподшипники) относятся подшипники с использованием тел качения(шариков) из металла(ball) и керамики(ceramic).
(анг.).
Q: Какие подшипники предпочтительнее?
С точки зрения тишины: втулка, гидродинамический.
С точки зрения долговечности: шарикоподшипник, гидродинамический.
Соответственно, оптимальный вариант - гидродинамический.
Но не стоит забывать, что разные подшипники даже одного типа могут существенно различаться по качеству. Типичный ресурс в цифрах, если обобщить данные разных производителей, выглядит примерно так (часы непрерывной работы при температуре воздуха 25C, L10):
  • Втулки: 20 000 - 30 000 (если не гонять вентилятор в горизонтальном положении - иначе надо делить на два).
  • Гидродинамики: 40 000 - 60 000, хотя отдельные продвинутые конструкции дотягивают до 80 - 100 000.
  • Шарикоподшипники: 35 000 - 150 000, в зависимости от конструкции и класса точности.
Если производитель \ реселлер заявляет цифры, сильно отличающиеся от приведенных (особенно в плюс) - не верьте. Кстати, самый простой способ узнать, насколько качественные подшипники (будь то шарики или гидродинамик) стоят в интересующем ветродуе - посмотреть на цену. Вентилятор с реальным ресурсом, скажем, 80 000 часов меньше 300р стоить не может никак, поэтому людей, заявляющих 100 000 для 150-рублевой поделки можете смело слать лесом. Впрочем, от других людей, продающих за 400р поделки с никаким ресурсом, эта методика вас, к сожалению, не застрахует.
Q: Что можно сделать, если вентилятор не хочет запускаться на напряжении, обеспечивающем желаемые обороты?
Спаять стартер на основе конденсатора, например вот так От себя добавлю, что вместо цепочки диодов можно подставить любой другой регулятор оборотов (или даже канал реобаса), а резистор не нужен - конденсатор прекрасно разряжается через мотор вентилятора.
Q: На что обратить внимание при выборе вентилятора для замены в БП?
Помимо уровня оборотов достаточных для охлаждения необходимо акцентировать внимание на стартовом напряжении и типе подшипника.
Для регулировки от самой логики управления оборотами БП нужен вентилятор с низким стартовым напряжением, так как регулировка осуществляется путём повышения/снижения питающего напряжения. При горизонтальном расположении срок службы подшипника расходуется быстрее, поэтому следует выбирать вентилятор с большим сроком службы.
Q: Как расшифровать код модели?
Обычно в буквенно-цифровом коде на наклейке указываются следующие параметры вентилятора:
  • производитель (первая буква \ несколько букв, не обязательно совпадает с названием фирмы).
  • типоразмер
  • рабочее напряжение
  • скоростной класс мотора
  • тип подшипника
Обозначения стандартизированы и расшифровать их большого труда не составляет (меняться может разве что порядок букв\цифр). Цифровые параметры чаще всего цифрами же напрямую и обозначают: к примеру, 121225 в коде Everflow значит 12в, 120х25мм. С буквенными тоже все достаточно просто. Подшипники кодируются следующим образом:
  • S (sleeve) - втулка ака простейший подшипник скольжения.
  • В (ball) или [b]2В (two ball) - два шарикоподшипника.
  • C (combined) - шарикоподшипник + втулка.
Примеры: R121225 S L, GT1225 2B DL, D12BH-12, EC8025H12 C A-CL…
Обозначения для гидродинамиков не стандартизированы, каждый производитель выбирает ту букву, которая ему нравится.
Скоростные классы (у большинства разделение идет по оборотам, у отдельных оригиналов - YateLoon, к примеру - по рабочему току):
  • L (low) - до 2000 RPM
  • M (medium) - 2000-2500 RPM
  • H (high) - 2500 - 4500 RPM
Разделение приблизительное. В плане более оборотистых вентиляторов стандарт молчит, поэтому обозначают, опять же, кто во что горазд. Распространенные варианты: U(UH) - ultra high или E(EH) - extremely high.
Примеры: R121225S L , D12B H -12, FFB0812 EH E, RD M 1225B…
Все вышеперечисленное - заданный стандартом минимум, при этом каждый производитель волен указывать любую дополнительную информацию, которую сочтет нужным - лишь бы хватило места на наклейке. Форма рамки, наличие тахометра или защиты от перегрузки, тип разъема… Правда, чтобы расшифровать такой «хвост» придется прогуляться на сайт производителя - у каждого своя система обозначений.
Также имеет хождение дюймовый стандарт, причем используют его почему-то производители, чья «родная» система исчисления метрическая - NMB и Papst. Все то же самое, только типоразмер указывается в дюймах (4710 вместо 1225), а скоростной класс кодируется цифрами (больше - быстрее). Подробную расшифровку можно посмотреть .
И, наконец, есть производители, которые плевать хотели на стандарты. К примеру, у Delta два шарикоподшипника именуются буквой F, а Sunon обозначает скоростные классы цифрами, при том, что остальная часть кода имеет классический вид. В таких случаях расшифровать код можно только по мануалу с сайта, благо даже самые раскитайские вентиляторостроители оный у себя всегда выкладывают.
Q: Как вычислить истинного производителя вентилятора?
Для этого есть несколько способов:
1. По ОЕМ-коду или номеру UL-сертификата.
Необходимо погуглить по ОЕМ-коду или заглянуть UL-database .
2. Для вентиляторов с гидродинамическим подшипником - по названию гидродинамика.
Гидродинамики - сравнительно недавняя придумка и никаких официальных стандартов их разработки пока нет. Поэтому каждая новая конструкция (пусть даже она отличается от соседской только количеством уплотнительных шайбочек) патентуется производителем под своим собственным названием, каковое реселлер по своему усмотрению изменять не волен. Соответственно, если в графе «тип подшипника» стоит какое-то мудреное слово - забиваем его в поиск и смотрим, куда он нас приведет.
Список известных названий гидродинамиков с привязкой к производителям:
Adda Hypro, FDB
ARX - CeraDyna A \ C
AVC Hydraulic
Coolerwinner aka IceHammer aka PCCooler - Hydraumatic
Delta - Superflo
Evercool Ever Lubricate
Everflow Hydro, EBR
Jamicon - HTLS
Nidec - NBR
NMB-MAT - Hydrowave
Papst - Sintec
Protechnic Electric - Rifle, FDB
Sunon Vapo, MagLev
Silentmatic - UFO
Titan Z-Axis
T&T ALS\ABS
YLTC - Hysint
3. Бывает, что вентилятор не имеет вообще никаких опознавательных знаков. В этом случае производителя можно попытаться определить только по характерным особенностям дизайна рамки \ крыльчатки, причем этот путь довольно скользкий: удачные разработки китайцы тянут друг у друга, ничуть не стесняясь. Чтобы вы знали хотя бы, в какой стороне искать, вот вам уже разведанный список реселлеров со своими ОЕМ"ами (на стопроцентную точность не претендую, т.е. возможно кого-то не указал, а кого-то указал ошибочно):
Aerocool
  • Powercooler
Antec
  • Dynatron \ Dynaenon
Akasa
  • Coolerwinner(?)
  • Everflow(?)
  • Y.S. Tech
Arctic Cooling Coolermaster
  • Bi-Sonic
  • Delta
  • Protechnic Electric
  • Power Logic
  • Silentmatic(?)
Enermax
  • Globe
  • Kolink (?)
Floston Gembird
  • Yate Loon
  • Sunon
Glacialtech
  • Everflow(?)
  • Gale Motor
  • Power Logic
  • SuperRed
Global WIN
  • Foxconn (?)
Hiper
  • Powercooler
Nexus
  • Bi-Sonic
  • Dynatron \ Dynaeon
  • Yate Loon
Noctua
  • Kolink
Thermaltake
  • Everflow(?)
  • Hong Sheng
  • Yate Loon
  • Y.S. Tech
Sharkoon
  • Globe
Scythe
  • NMB-MAT
Sven Zalman
  • Powercooler
  • Xinrulian
Q: Ни одной из перечисленных здесь моделей на данный момент нет в продаже, что мне делать?
1. Подождать, пока появятся. То, что какой-то хороший вентилятор по случайности не попал в список не исключено, но маловероятно.
2. Действовать на свой страх и риск. Изучить доступные прайсы, попробовать найти обзоры того, что там есть. Выбрать несколько подходящих по характеристикам моделей, поискать в ветке отзывы владельцев. Наконец, задать вопрос, если другими путями ничего найти не удалось. Если закупка состоится - зайти и поделиться впечатлениями:).
Q: Купил вентилятор из списка - на максимальных оборотах шумит, на минимальных не дует. Кому бить морду?
Господу Богу:). Как уже упоминалось, не бывает вентиляторов одновременно тихих и производительных - законы физики на кривой козе не объедешь, поэтому приходится выбирать что-нибудь одно. А раз наша задача - получить тихий компьютер, то выбор, собственно, делается автоматом: производительностью придется пожертвовать. Железо перегревается? Вот тут-то мы и подошли к истинной сути шумоизоляции. Подбор вентиляторов - только предварительная стадия, ничего сама по себе не решающая. Реальная задача - так доработать систему охлаждения, чтобы этого «не дует» хватило для обеспечения здорового температурного режима. Это может быть довольно затратно (к примеру, Ninja куда дороже боксового кулера), но другого пути, увы, не существует. Можете перепробовать хоть все модели вентиляторов, доступные на рынке - без комплексного подхода ваш компьютер всегда будет отчетливо слышно. Что из этого следует: если вам не нравится какой-то из ваших вентиляторов, с формулировкой как в сабже, не торопитесь его менять - никто не гарантирует, что другие вам понравятся больше. Вы просто не с того конца подходите к проблеме.
Q: Купил вентилятор, который в обзоре значился как нетрескучий - трещит!
В большинстве случаев это случается при использовании регуляторов обортов, собранных на основе низкочастотного широтно-импульсного преобразователя. Обычно такие можно встретить в цифровых реобасах и схемах термоконтроля материнок и видеокарт. Проверить, повинен ли в неожиданной трескучести регулятор очень просто: подключите вентилятор к любому источнику постоянного напряжению (например, 5в с молекса) и послушайте.
Q: Купил втулочный вентилятор - шуршит втулкой, не развивает максимальных оборотов, такое ощущение, что там вообще нет смазки. Брак?
Первое предположение верно, второе - нет. Всем известно, что уплотнения втулки не отличаются большой эффективностью, по коей причине для втулочных вентиляторов не рекомендуется работа в горизонтальном положении. А вот того, что хранить такие вентиляторы в горизонтальном положении тоже нельзя (по той же самой причине - вытекает смазка) многие не знают. И среди этих многих, к сожалению - кладовщики компьютерных фирм: практически на всех складах, где я успел побывать, вентиляторы складировались в неправильном положении. Так что, как я уже говорил, вы совершенно правы: смазки в вашем вентиляторе нет. Но не потому, что не заправили на заводе, а потому что вытекла где-то в дороге. Часто такой вентилятор можно вычислить уже в процессе покупки: по потекам масла из под наклейки. Впрочем, если их нет, обольщаться все равно не стоит: вентилятор вполне мог лежать на другой стороне и смазка вытекла со стороны крыльчатки. Что делать? То же, что и всегда в таких случаях: разобрать вентилятор, смазать, собрать обратно, пользоваться долго и счастливо. Оverclockers.ru: Ф-Центр: AMD: Tech-labs:
  • 30.07.2010 -
Похожие публикации