водяного и активного воздушного

Бюджетное образовательное учреждение Чувашской Республики
среднего профессионального образования
«Чебоксарский химико-механический техникум»
Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республик
Исследовательская работа
Сравнительный анализ охлаждений ПК:
водяного и активного воздушного
Работу выполнил студент 2 курса
Специальность 230111 Компьютерные сети
Вернигора Сергей Михайлович
Преподаватель Иванова Ольга Николаевна
Новочебоксарск, 2014
На сегодняшний день эта тема актуальна,
поскольку водяное
охлаждение активно пробивается на рынок, а тепловыделение процессоров
растет в прямой пропорциональности с уменьшением их техпроцесса.
Принцип охлаждения основан на том, чтобы отвести тепло от горячих
объектов к менее горячим, а затем рассеять тепло в воздухе и вывести его за
пределы системного блока. Именно для этого применяется главный принцип
охлаждения ПК для воздушного охлаждения, который заключается том, чтобы
втянуть более холодный воздух с передней стенки системного блока и вывести
горячий воздух через заднюю стенку (см. Приложение 1, рис.1).
Для модуляции воздушных потоков применяются вентиляторы. На
рисунке 2 Приложения 1 продемонстрирована схема боксового кулера Intel, он
состоит из упорной клипсы, фиксаторов, медной сердцевины, алюминиевого
радиатора, крепления вентилятора, подшипника и самого вентилятора.
Стоимость складывается из материалов радиатора и подшипник какого типа
использован в вентиляторе. Основными характеристиками вентиляторов
являются: CFM (cubic feet per minute ), уровень издаваемого шума, и количество
оборотов в минуту
Для более лучшей передачи тепла от процессора к кулеру, либо другим
охлаждающим устройствам используются кремний-органические пасты. Это
применяется не только при передаче тепла от процессора к кулеру, но и в
случае охлаждения видеоадаптера.
Система водяного охлаждения (см.Приложение1, рис.3) — это система
охлаждения, которая для переноса тепла использует воду в качестве
теплоносителя. В отличие от систем воздушного которые передают тепло
напрямую воздуху, система водяного охлаждения сначала передает тепло воде.
Основными характеристиками такой системы являются производительность
помпы.
Самая простейшая система водяного охлаждения состоит из нескольких
элементов таких как: ватерблок крепящийся на охлаждаемую часть, помпы
обычно погружной, радиатора, и резервуара (см.Приложение1, рис.4).
Несмотря на сложность самой системы, водяная система водяного
охлаждения крепится довольно просто, она может крепиться на задней стенке
так, как на рисунке 5 Приложения1 или же вмонтирована в системный блок как
на рисунке 6 Приложения1.
Тестирование воздушного и водяного охлаждений
Проведем наглядное сравнение системы водяного охлаждения и
воздушного охлаждения в 4 режимах работы.
В качестве воздушного охлаждения выступает боксовский куллер Intel, в
качестве системы водяного охлаждения: двухступенчатая система Corsair Hydro
H70.
Рисунок 1 – Сравниваемые модели
В тестах используется один и тот же компьютер со следующими
характеристиками:
 процессор: Intel Core E-970
 материнская плата: Asus P5K-VM
 оперативная память: Corsair smd-II
 жесткие диски: SSD Crusial SV-462228 (128GB)
SSD Crusial SF-165451 (512GB)
Тесты проводятся со следующими наименованиями систем охлаждения:
 Активное:Arctic Cooling Alpine 11 GT Rev 2
 Водяное: Thermaltake Water 3.0 Extreme
Программа для выставления нагрузки процессора: Hot CPU Tester pro 4
(см.рис.2). Программа для снятия показаний температуры SpeedFan
Рисунок 2 - Hot CPU Tester pro 4 и SpeedFan
Продолжительность каждого теста 5 минут. Снятие показаний каждые
15 секунд.
1.
Тест холостого прогона. В данном тесте показано, как ведет себя
температура процессора при отсутствии какой либо нагрузки на процессор. В
качестве охлаждения использовался штатный стандартный куллер Intel.
Температура в таком режиме работы составляет 34-36 градусов, температура
держится стабильно на этом уровне. Система работает стабильно, сбоев и
ошибок не наблюдалось. Уровень шума 60 db Результаты теста показаны на
рисунке 3.
Воздушное охлаждение
36,5
36
Водяное охлаждение
45
40
35
35
34,5
температура
34
33,5
30
25
Температура
20
15
10
5
30
0
27
0
24
0
21
0
18
0
15
0
90
Время
12
0
0
60
0
30
0
27
0
24
0
21
0
18
0
15
0
90
12
0
60
30
0
33
30
Температура
35,5
время
Рисунок 3 - Тест холодного прогона
.
Первоначальный скачок температуры до отметки в 40 градусов
происходит из-за спящего режима системы охлаждения, что является
особенностью
данной
системы
охлаждения,
система
является
программируемой, термодатчик установлен непосредственно в водоблоке в
полном контакте с жидкостью. Водоблок сделан из меди. В универсальном
корпусе подходящим к большинству типоразмерам процессоров. В качестве
жидкости используется дистиллированная вода. После достижения 40 градусов
включается водяная помпа начинающая гонять воду от водоблока к радиатору.
После чего следует снижение температуры до 28 градусов. Уровень шума с
работающей помпой 35 db.
2.
Тест половинной нагрузки. В тесте была применена программа CPU
Burn In. С помощью которой можно задать нагрузку на процессор и установить
время в течение которого будет держаться данная нагрузка. На время теста
была задана нагрузка 50%. Тест проводился 5 минут.
По результатам теста было выяснено что, воздушное охлаждение
держало температуру порядка 50 градусов.
В свою очередь, водяное показывало стабильный разогрев до
температуры 40 градусов в последствии чего по настройке сработал вентилятор
на радиаторе, в связи с чем, температура стабильно зафиксировалась на отметке
40-41 градус. Обе системы охлаждения держат температуру в нормальных
пределах (см.рис.4). При этом шум от системы водяного охлаждения составляет
около 25 DB а от воздушного порядка 60D.
Водяное охлаждение
Воздушное охлаждение
42
60
41
40
39
40
температура
Температура
50
30
20
38
37
36
35
34
10
33
30
0
27
0
24
0
21
0
18
0
15
0
90
12
0
60
0
30
0
27
0
24
0
21
0
18
0
15
0
90
12
0
60
30
0
30
32
0
время
Время
Рисунок 4 - Тест половинной нагрузки
Тест полной нагрузки. Процессор посредствам программы Burn In
3.
нагружается на 100% в течение 5 минут
На рисунке 5 показаны диаграммы полной нагрузки.
Воздушное охлаждение
70
Водяное охлаждение
50
60
40
50
30
температура
Температура
60
20
40
30
20
10
10
30
0
27
0
24
0
21
0
18
0
15
0
90
60
30
0
30
0
27
0
24
0
0
12
0
Время
21
0
18
0
15
0
12
0
90
60
30
0
0
время
Рисунок 5 - Тест полной нагрузки
При использовании в тесте водяного охлаждения наблюдается подъем
температуры до включения помпы, это 40 градусов. Далее подъем стабильно
продолжается до 50 градусов после чего на радиаторе системы водяного
охлаждения включается вентилятор который препятствует дальнейшему росту
температуры. Уровень шума при включенном вентиляторе расположенном на
радиаторе около 40db. Ошибок и сбоев не наблюдается.
4.
Аварийный тест. В аварийном тесте будет рассмотрено поведение
компьютера при 100% нагрузке и случайном отключении работы охлаждения
на 2 минуте теста.
Воздушное охлаждение
Водяное охлаждение
80
70
70
60
50
50
температура
Температура
60
40
30
40
30
20
20
10
10
30
0
27
0
24
0
21
0
18
0
15
0
90
12
0
60
0
30
0
27
0
24
0
21
0
18
0
15
0
90
12
0
60
0
30
30
0
0
время
Время
Рисунок 6 – Диаграммы аварийного режима работы
Вентилятор был отключен от питания, после чего последовал резкий
подъем температуры. Пассивное охлаждение, установленное под кулером, не
справлялось с отводом тепла в связи с недостаточным движением воздуха.
Тест закончен после 5 минут, но при продолжении теста происходит
дальнейший рост температуры до критических значений и последующей
перезагрузки системы.
В водяном охлаждении подъем температуры при отключении питания,
но подъем происходит не сразу после того как система обесточена, температура
держится на этих же значениях еще порядка 20 секунд, что может быть
достаточно для отключения компьютера. После чего происходит рост
температуры, температура фиксируется на значении 56-59 градусов. Система
полностью справляется со своей задачей даже без питания.
Система абсолютно бесшумна, поведение системы стабильное. При
тесте наблюдался нагрев трубок водоотвода от водоблока.
Заключение
По проведенным четырем тестам можно сделать следующие выводы:
система водяного охлаждения очень хорошо снижает температуру, под
нагрузкой система выдает минимум шума, в процессе бездействия компьютера
система бесшумна, но в этом случае она не отличается от воздушного
охлаждения, разница между ними в бездействии заключается только в шуме.
В
Таблице
1 показано сравнение между воздушным и водяным
охлаждением под нагрузкой 100 процентов.
Таблица 1 - Сравнение между воздушным и водяным охлаждением
Время, сек.
0
30
60
90
120
150
180
210
240
Воздушное
охлаждение, град.
35
40
45
50
53
55
58
58
60
Водяное
охлаждение, град.
35
40
45
43
42
47
49
50
49
По всему этому можно сказать: если не планируется разгонять
процессор, либо практически круглыми сутками нагружать процессор более
чем на 50% то, покупка системы водяного охлаждения будет лишней тратой
денег.
Идеальную систему охлаждения найти практически невозможно.
Примером тому может служить несколько случаев: система водяного
охлаждения является наиболее тихой на сегодняшнем рынке компьютерной
периферии, но у нее существует серьезный недостаток, который заключается в
стоимости системы, цены на самую слабенькую систему водяного охлаждения
начинаются от 4 тысяч рублей это только за охлаждение одного элемента. Так
же они требуют к себе очень серьезного ухода, так как без него они просто
выйдут из строя. При этом еще нужно обращать внимание на то, что система
водяного охлаждения эффективна лишь тогда, когда компьютер находится хотя
бы под половинной нагрузкой, в противном же случае система водяного
охлаждения справляется с отводом тепла точно так же, как и воздушное
охлаждение, в этом случае выигрыш будет лишь за счет отсутствия шумов
вентилятора.
Воздушное охлаждение в свою очередь менее прихотливо, но так же
требует внимания, его необходимо очищать от пыли, периодически смазывать
подшипники, но из за низкой стоимости воздушные системы стали практически
необслуживаемые, так как любой элемент такой системы дешевле и выгоднее
будет просто заменить на аналогичный.
Приложение 1
Рисунок 1 - Принцип охлаждения
Рисунок 2 - Конструкция кулера
Рисунок 3 - Водяное охлаждение
Рисунок 4 - Устройство и принцип работы системы водяного
охлаждения
Рисунок 5 - Крепление СВО на задней стенке
Рисунок 6 - СВО вмонтирована в системный блок