Вентилятор охлаждения: тянуть или толкать?

Вентилятор охлаждения: тянуть или толкать?

Bill Schweber

EDN

Хотя все мы предпочли бы непринудительное охлаждение с естественной конвекцией, многие конструкции и установки просто не могут должным образом охлаждаться из-за низкого уровня и неопределенности воздушного потока, которые обеспечивает этот недорогой и надежный подход. Поэтому очень часто используют один или несколько вентиляторов, нагнетающих воздух с известным объемом и скоростью через корпус или шасси для необходимой тепловой разгрузки нагревающихся микросхем, резисторов, двигателей и других компонентов.

 

 

 

Таким образом, возникает очевидный вопрос, что лучше: использовать вентилятор для подачи свежего воздуха в охлаждаемый блок, создавая в нем избыточное давление, или поставить вентилятор со стороны выпуска и вытягивать через него нагретый воздух, создавая разрежение давления. Если посмотреть на Рисунок 1, этот вопрос покажется достаточно простым, и ответ на него также должен быть простым.

Неясно, что лучше: нагнетать охлаждающий воздух в корпус или вытягивать из него теплый воздух, и это может не иметь никакого значения.
Рисунок 1. Неясно, что лучше: нагнетать охлаждающий воздух в
корпус или вытягивать из него теплый воздух, и это
может не иметь никакого значения.

Обратите внимание, что ответ не имеет никакого отношения к тому, как избежать очевидных ошибок, таких как расположение впускных или выпускных отверстий для воздушного потока, при котором они могут быть заблокированы столешницей, близко расположенными корпусами или даже стенкой шкафа. Наоборот, мы имеем в виду чистые, незаблокированные порты, как на входе, так и на выходе воздушного потока.

Однозначного ответа нет

Оказывается, на этот скромный вопрос нет однозначного ответа. Вместо этого есть два в чем-то противоречивых утверждения: первое – это действительно не имеет значения, второе – это зависит от обстоятельств. Если этого недостаточно, чтобы сбить с толку разработчика, который просто хочет обеспечить достаточный воздушный поток и хочет быть уверенным, что преимущества добавления вентилятора для принудительного охлаждения не теряются зря, – тогда я и не знаю, что еще тут можно сказать.

Позвольте мне объяснить. Я провел небольшое исследование, касающееся принудительного воздушного охлаждения с использованием вентиляторов, и на удивление не нашел ничего не только в официальных академических журналах, но даже в менее формальных студенческих рефератах и проектах. Это было неожиданно. Все, что я обнаружил – это то, что эту проблему исследовали многие геймеры и оверклокеры.

В этом нет ничего удивительного, поскольку именно они очень сильно нагружают свои системы, увеличивая тактовые частоты и, следовательно, температуру. (И давайте о широко используемым ими жидкостным охлаждении здесь говорить не будем). Их отчеты и блоги варьировались от сложных «предположений» до реальных тестов.

Их вывод: на самом деле это не имеет значения, поскольку разница, если таковая и была, очень незначительна. Конечно, важно иметь в виду, что даже для тех, кто проводил тесты на своем оборудовании, результаты действительны лишь для конкретной физической конфигурации железа и не обязательно должны обобщаться на более широкий круг оборудования.

Почему это может иметь значение? Не из-за пути, по которому идет воздушный поток, и не из-за эффективности, а из-за очень практической причины – скопления пыли на защитной решетке (если она есть) и на лопастях вентилятора. В зависимости от физического расположения вентилятора и пути прохождения воздушного потока, когда воздух нагнетается вентилятором из передней части, пыль в той или иной степени накапливается на решетке и лопастях. В результате поток воздуха уменьшается: от нескольких процентов, если пыль оседает на краях лопастей, до двузначного числа, если забивается решетка.

Напротив, если вентилятор находится в выпускном отверстии блока и вытягивает через него воздух, пыль с большей вероятностью будет накапливаться на внутренних компонентах, и не будет препятствовать потоку воздуха через впускные отверстия. Но, как и в большинстве конструкторских проблем, этот выбор требует компромисса: та же самая пыль может оседать на компонентах, нуждающихся в охлаждении, и образовывать вокруг них изолирующее покрытие. Это увеличивает тепловое сопротивление между компонентом и проходящим воздухом и снижает в этих местах эффективность охлаждения.

Три рекомендации по конструкции

Итак, что лучше: чтобы пыль собиралась на лопастях вентилятора и решетке или на компонентах, которые нуждаются в охлаждении? Следующей моей мыслью было: можно ли смоделировать ситуацию с воздушным потоком: втягивать или вытягивать? Вроде бы, нет причин, по которым этого сделать нельзя, но я не смог найти никого, кто бы это сделал и опубликовал результаты. Даже у поставщиков приложений для теплового моделирования не было ничего, что я мог бы найти по этой теме, что довольно удивительно.

Отсюда можно сделать три вывода:

  • Во-первых, в отношении того, втягивать или вытягивать, делайте все, что вам удобно, если у вас нет убедительных доказательств того, что один подход лучше другого. Поскольку окончательного общего ответа нет.
     
  • Во-вторых, кто-то мог бы преуспеть, ища какие-то гранты для изучения проблемы; должен же где-то быть кто-то, кто поддержал бы такие исследования. Это может быть поставщик САПР теплового моделирования, поставщик вентиляторов или, возможно, Министерство обороны, потому что охлаждение – большая проблема для военных.
     
  • В-третьих, подумайте о том, что делают многие геймеры. Они устанавливают вентиляторы на обоих концах пути воздушного потока, один из которых вытягивает, а другой втягивает. Таким образом, вам не придется беспокоиться о том, сделали ли вы правильный выбор, и одновременно увеличили бы воздушный поток и его охлаждающее действие. Еще лучше то, что суммарный шум от двух вентиляторов не воспринимается вдвое громче, чем шум от одного, так как увеличение составляет всего 3 дБ и лишь едва заметно. Это во многих отношениях беспроигрышное решение.
 
 
 
Оригинал здесь.

Комментарии

Чтобы оставить комментарий, Вам нужно авторизоваться.