Способ построения системы охлаждения в процессорных блоках персональных компьютеров различных типов и конструкций, обеспечивающий применение системы шумопонижения в сочетании с эффективным охлаждением термонагруженных компонентов, снижением общего температурного фона, уровня шума и вибраций при работе процессорного блока в различных режимах эксплуатации

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам охлаждения и шумопонижения процессорных блоков. Техническим результатом изобретения является обеспечение адресного поступления холодного воздуха к наиболее термонагруженным компонентам с последующим его отводом наружу, за счет чего повышена эффективность системы охлаждения и снижение уровня шума и вибрации. Способ содержит систему охлаждения термонагруженных компонентов процессорного блока, выполненную в виде, по меньшей мере, одной ветви принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к термонагруженным компонентам и в процессорный блок в составе вентиляционного отверстия забора внешнего холодного воздуха, устройства гашения шумов, воздуховода, вентиляционной установки и, по меньшей мере, одной ветви принудительного удаления нагретого воздуха в составе вентиляционной установки, воздуховода, устройства гашения шумов и вентиляционного отверстия удаления воздуха, при этом ветви подачи и удаления воздуха могут иметь в своем составе неразветвленный воздуховод, обслуживающий один термонагруженный компонент, или разветвленный воздуховод, обслуживающий n термонагруженных компонентов, согласование производительности ветвей обеспечивается настройкой рабочего режима системы терморегулирования вентиляционных установок, система шумопонижения предусматривает выполнение сплошного противовибрационного и шумопоглощающего покрытия на внутренних поверхностях корпуса процессорного блока, в котором количество отверстий снижено минимум до двух. 5 ил., 1 табл.

 

Заявленный способ относится к конструированию систем охлаждения и шумопонижения цифровых электронно-вычислительных машин. Область применения относится к разработке систем охлаждения и шумопонижения процессорных блоков персональных компьютеров и модернизации аналогичных систем в существующих процессорных блоках.

Известно, что в существующих процессорных блоках персональных компьютеров (ПК) различных типов и конструкций система охлаждения состоит из устройств охлаждения термонагруженных компонентов и устройств проветривания процессорного блока, произвольным образом размещаемых в необходимых местах корпуса процессорного блока, а также корпуса процессорного блока.

Устройства охлаждения термонагруженных компонентов представляют собой радиаторы воздушного охлаждения из наиболее теплопроводных материалов (с вентиляционными установками для усиления охлаждения или без них).

Устройства проветривания процессорного блока представляют собой вентиляционные отверстия во внешних стенках корпуса процессорного блока (с вентиляционными установками для усиления проветривания или без них).

Корпус процессорного блока представляет собой закрытый ящик, имеющий в своих внешних стенках вентиляционные отверстия устройств проветривания.

Описание современных типов устройств охлаждения термонагруженных компонентов, корпусов процессорных блоков ПК приведены в "Hard'n'Soft" № 3 - 2003 г., с.66-77, № 11 - 2005 г., с.48-71, ООО "Издательский дом "Золотая коллекция".

Охлаждение большинства термонагруженных компонентов процессорного блока производится воздухом из замкнутого пространства его корпуса, нагреваемый при этом воздух используется в процессе охлаждения многократно. Замещение нагретого внутри процессорного блока воздуха на холодный внешний воздух организовано по схеме, не обеспечивающей его адресное поступление к наиболее термонагруженным компонентам, что создает неблагоприятные условия для их охлаждения и приводит к росту температуры самих компонентов и температурного фона в процессорном блоке ("Мир ПК" №3 - 2004 г., с.42, ЗАО "Издательство "Открытые системы"), необходимости применения более мощных и многочисленных устройств охлаждения и проветривания.

В высокопроизводительных персональных компьютерах уровень выделяемого тепла уже превысил 100 Вт для центрального и 60 Вт для графического процессоров. Прочие устройства процессорного блока также выделяют в виде тепла около 60-100 Вт ("Мир ПК" № 3 - 2004 г., с.18; "Потребитель. Экспертизы и тесты. Компьютеры и программы" № 32 - 2004 г., с.140-143, ООО "Редакционно-издательский центр Потребитель").

К наиболее термонагруженным компонентам процессорного блока (критичным к температурному режиму элементов) относятся: центральный процессор, графический процессор видеокарты, главная микросхема материнской платы, преобразователь материнской платы, преобразователь блока питания, накопитель на жестких дисках, микросхемы запоминающих устройств.

Оборудование корпуса процессорного блока множеством вентиляционных отверстий большой суммарной площади делает неэффективным использование доступных способов вибро-шумоизоляции, имеющих отрицательное влияние на теплообмен. По этой причине в существующих конструкциях процессорных блоков ПК система шумопонижения не используется.

Имеет место применение корпусов процессорных блоков ПК с утолщенным материалом стенок для снижения резонансных явлений.

В совокупности это приводит к значительному повышению уровня шума и вибраций, возникающих при работе устройств охлаждения. Применение других специальных мер по замене вентиляционных установок на менее шумные жидкостные системы охлаждения, электронные системы охлаждения на элементах Пелтье, пассивные устройства охлаждения (без применения вентиляторов) с передачей тепла по трубкам с легкокипящей жидкостью не всегда оправдано с точки зрения соотношения цена/эффективность ("Компьютер-Пресс" № 9 - 2004 г., с.4-6, № 11 - 2005 г., с.130-131, ООО "Издательство "Компьютер-Пресс").

В системах охлаждения широко используются вентиляционные установки с малым уровнем шума и вибраций:

1) вентиляционные установки с увеличенным диаметром крыльчатки и уменьшенным числом оборотов, что позволяет снизить уровень шума и вибраций при сохранении требуемой производительности;

2) вентиляционные установки, оборудованные системами термоконтроля (с автоматической регулировкой числа оборотов вентилятора в зависимости от температуры охлаждаемого объекта), что позволяет временно снизить уровень шума и вибраций в условиях низкого тепловыделения в сочетании со снижением производительности.

Один из наилучших результатов применения существующего способа построения системы охлаждения процессорного блока высокопроизводительного персонального компьютера и выбранного в качестве прототипа получен в ПК "Team Office b712:Silent Edition" на базе процессора Pentium 4 с частотой 2,66 ГГц от фирмы "Team computers" (Россия, www.team.ru, тел. [phone], "Мир ПК" № 11 - 2003 г., с.35) и показан на фиг.1. В данном ПК в качестве устройств проветривания корпуса процессорного блока (поз.1) используются две малошумные вентиляционные установки (поз.2, поз.3) с диаметром крыльчатки 80 и 120 мм, расположенные на вентиляционных отверстиях корпуса в передней и задней его части, и вентиляционные отверстия в верхней и нижней части корпуса (поз.4) без применения вентиляционных установок; а в качестве устройств охлаждения термонагруженных компонентов используются: для охлаждения видеокарты - пассивное устройство охлаждения (поз.5) в виде радиатора воздушного охлаждения без применения вентилятора с передачей тепла по трубке с легкокипящей жидкостью; для охлаждения блока питания - устройство охлаждения (поз.6) в виде двух радиаторов воздушного охлаждения, оборудованных вентиляционной установкой с системой термоконтроля; для охлаждения центрального процессора - устройство охлаждения (поз.7) в виде радиатора воздушного охлаждения, оборудованного вентиляционной установкой с системой термоконтроля и отводом с помощью дефлектора нагретого воздуха в сторону вентиляционной установки проветривания, расположенной на задней стенке корпуса процессорного блока; для охлаждения главной микросхемы материнской платы - пассивное устройство охлаждения (поз.8) в виде радиатора воздушного охлаждения без применения вентилятора; для охлаждения накопителя на жестких дисках - устройство охлаждения (поз.9) в виде радиатора воздушного охлаждения, использующего для обдува вентиляционную установку проветривания, расположенную на передней стенке корпуса процессорного блока. Направления движения потоков воздуха обозначены графическим знаком "←" (поз.10).

Для улучшения циркуляции воздуха внутри корпуса вместо плоских IDE-шлейфов использованы кабели круглого сечения. В целом это позволило снизить уровень шума до 27 дБ(А) при фоне 24 дБ(А) и температуру термонагруженных компонентов до 40°С.

Вместе с тем в библиографических данных прототипа не приводятся значения температуры и уровня шума для различных степеней загрузки центрального процессора и можно предположить, что в режиме длительной полной загрузки они будут выше. Основанием для такого предположения служит тот факт, что примененное в прототипе устройство охлаждения центрального процессора "Zalman CNPS5700D-Cu" в режиме максимальной производительности имеет заявленный производителем уровень шума 34 дБ(А), а температура процессора с данным типом устройства охлаждения достигает 61°С в режиме длительной полной загрузки центрального процессора ("Мир ПК" № 3 - 2004 г., с.38, 39, 41).

Причины, препятствующие получению требуемого технического результата в прототипе:

1) отсутствие действенных способов перераспределения воздушных потоков внутри процессорного блока ПК для обеспечения адресного поступления холодного воздуха к наиболее термонагруженным компонентам и отвода от них нагретого воздуха снижает эффективность их устройств охлаждения, что приводит к необходимости увеличения количества и мощности вентиляционных установок, применяемых для охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания процессорного блока, к повышению уровня шума и вибраций;

2) наличие повышенного температурного фона внутри процессорного блока ПК в зоне расположения наиболее термонагруженных компонентов снижает эффективность их устройств охлаждения, что делает необходимым повышение мощности вентиляционных установок, применяемых для охлаждения термонагруженных компонентов;

3) высокий температурный фон внутри процессорного блока ПК, напряженный режим работы термонагруженных компонентов затрудняет возможность применения обычных пассивных устройств охлаждения (без применения вентиляторов и трубок с легкокипящей жидкостью);

4) наличие в корпусе процессорного блока ПК вентиляционных отверстий большой суммарной площади, необходимых для работы мощных устройств охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания процессорного блока, приводит к усилению беспрепятственного проникновения шумов наружу блока;

5) наличие мест беспрепятственного проникновения шумов наружу процессорного блока ПК делает неэффективным применение внутренних вибро-шумопоглощающих покрытий;

6) наличие большого количества вентиляционных отверстий со всех сторон процессорного блока ПК делает затруднительным применение на них устройств гашения шумов;

7) отсутствие возможности применения технически менее сложных и, соответственно, менее дорогостоящих устройств охлаждения для обеспечения низкого уровня шума и вибраций от работы процессорного блока ПК.

Признаками, общими с заявленным способом, являются:

1) применение устройств охлаждения термонагруженных компонентов с использованием или без вентиляционных установок с малым уровнем шума и вибраций, произвольным образом размещаемых в необходимых местах корпуса процессорного блока;

2) применение корпуса процессорного блока, имеющего в своих внешних стенках вентиляционные отверстия.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявленного способа при прочих равных с прототипом условиях:

1) снижение температуры термонагруженных компонентов в процессорном блоке;

2) снижение общего температурного фона в процессорном блоке;

3) снижение уровня шума и вибраций при работе процессорного блока.

Способ не предусматривает ухудшения прочих технических характеристик и потребительских свойств ПК.

Это достигнуто на основе разработки нового способа построения системы охлаждения процессорного блока ПК, характеристики и свойства которого делают возможным применение менее мощных и шумных устройств охлаждения, меньшего количества вентиляционных установок, обычных пассивных устройств охлаждения, системы шумопонижения на базе многоуровневой вибро-шумоизоляции корпуса процессорного блока.

Во-первых, способ основывается на применении устройств охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания процессорного блока ПК, выполненных в виде устройств под названием "ветви", двух типов:

1) "ветвей" принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к термонагруженным компонентам и затем в процессорный блок;

2) "ветвей" принудительного удаления нагретого воздуха из процессорного блока и от термонагруженных компонентов.

"Ветвь" принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к термонагруженным компонентам и затем в процессорный блок (поз.2) включает:

1) вентиляционное отверстие забора внешнего холодного воздуха (поз.2.1);

2) устройство гашения шумов (поз.2.2);

3) вентиляционную установку принудительной подачи воздуха и охлаждения термонагруженных компонентов (поз.2.3);

4) воздуховод (поз.2.4);

5) устройство охлаждения термонагруженного компонента (поз.2.5). Дополнительно может включать другие интегрированные в нее устройства.

"Ветвь" принудительного удаления нагретого воздуха из процессорного блока и от термонагруженных компонентов (поз.3) включает:

1) устройство охлаждения термонагруженного компонента (поз.3.1);

2) воздуховод (поз.3.2)

3) вентиляционную установку принудительного удаления воздуха и охлаждения термонагруженных компонентов (поз.3.3);

4) устройство гашения шумов (поз.3.4);

5) вентиляционное отверстие удаления нагретого воздуха (поз.3.5).

Дополнительно может включать другие интегрированные в нее устройства.

Кроме того, способ предусматривает применение ветвей различной структуры и состава:

1) "ветвей" разветвленной структуры (поз.3) - с разветвленным воздуховодом, обслуживающих количество n термонагруженных компонентов;

2) "ветвей" неразветвленной структуры (поз.2) - с неразветвленным воздуховодом, обслуживающих один термонагруженный компонент;

3) "ветвей" параллельной структуры, состоящих из нескольких независимых ветвей одного типа, когда объединение их в одну структуру нецелесообразно или технически трудновыполнимо;

4) "ветвей" расширенного состава, включающих в себя дополнительные устройства, необходимые для решения более широких задач;

5) "ветвей" сокращенного состава, включающих в себя лишь отдельные устройства, присущие ее типу;

6) "ветвей" объединенного состава (поз.1) - объединяющих "ветви" обоих типов и выполняющих функцию принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к термонагруженным компонентам и удаления нагретого воздуха наружу процессорного блока, которые включают в себя:

1) вентиляционное отверстие забора внешнего холодного воздуха (поз.1.1);

2) устройство гашения шумов (поз.1.2);

3) вентиляционную установку принудительной подачи воздуха и охлаждения термонагруженных компонентов (поз.1.3);

4) воздуховод (поз.1.4);

5) устройство охлаждения термонагруженного компонента (поз.1.5);

6) воздуховод (поз.1.6);

7) устройство гашения шумов (поз.1.7);

8) вентиляционное отверстие удаления нагретого воздуха (поз.1.8).

Способ предусматривает меры по согласованию производительности "ветвей" системы охлаждения, снижению в них аэродинамического сопротивления потоку воздуха за счет увеличения площади проходных сечений на всем протяжении "ветвей", исключения мест сужений и резкого изменения направлений, использования в деталях и узлах "ветвей" обтекаемой формы, благодаря чему возможно применение вентиляторов меньшей мощности.

С целью снижения общего количества применяемых вентиляционных установок способ предусматривает использование в качестве вентиляционных установок "ветвей" как индивидуальных вентиляторов на устройствах охлаждения термонагруженных компонентов, так и вентиляторов общего назначения или их различную комбинацию.

С целью уменьшения уровня шума и вибраций от работы устройств системы охлаждения способ предусматривает применение вентиляционных установок с малым уровнем шума и вибраций.

Полученная в способе высокая эффективность системы охлаждения позволяет обойтись без использования теплоотводящих свойств стенок корпуса процессорного блока и отверстий для пассивной вентиляции в нем, являющихся местами беспрепятственного проникновения шумов наружу блока.

Во-вторых, способ основывается на применении системы шумопонижения процессорного блока персонального компьютера, выполненной на базе многоуровневой вибро-шумоизоляции в составе:

1) сплошных противовибрационных и шумопоглощающих покрытий на внутренних и промежуточных поверхностях корпуса процессорного блока персонального компьютера;

2) устройств гашения шумов, проникающих наружу через вентиляционные отверстия в корпусе процессорного блока персонального компьютера.

Способ построения и функционирования системы охлаждения в прототипе	Заявленный способ построения и функционирования системы охлаждения
1. Система охлаждения состоит из устройств охлаждения термонагруженных компонентов и устройств проветривания процессорного блока, произвольным образом размещаемых в необходимых местах корпуса процессорного блока, а также корпуса процессорного блока.	1. Система охлаждения состоит из "ветвей", произвольным образом размещаемых в необходимых местах корпуса процессорного блока, а также корпуса процессорного блока.
1.1. Внешний воздух поступает в корпус процессорного блока (поз.1):	1.1. Внешний воздух поступает в корпус процессорного блока (поз.4):
1) через отверстие принудительной вентиляции корпуса с помощью нагнетающей вентиляционной установки, размещаемой на передней конструкционной панели корпуса (поз.2); 2) предполагается через отверстия для пассивной вентиляции в нижней части боковых стенок корпуса (поз.4) за счет конвекции.	1) по "ветви" принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к термонагруженным компонентам и затем в процессорный блок (поз.2) через вентиляционное отверстие забора внешнего холодного воздуха (поз.2.1), устройство гашения шумов (поз.2.2), воздуховод (поз.2.4), устройство охлаждения термонагруженного компонента (поз.2.5) и затем в процессорный блок с помощью вентиляционной установки принудительной подачи воздуха и охлаждения термонагруженных компонентов (поз.2.3), то есть "ветвь" совмещает функции проветривания корпуса процессорного блока с охлаждением термонагруженных компонентов.
1.2. Охлаждение термонагруженных	1.2. Охлаждение термонагруженных
компонентов производится индивидуальными устройствами охлаждения воздухом из замкнутого пространства процессорного блока, нагреваемый при этом воздух используется в процессе охлаждения многократно: 1) центральный процессор (поз.7) с помощью массивного радиатора с размещенной на нем вентиляционной установкой, работающей на обдув (применяется чаще) или на отвод воздуха (в ПК "Team Office b712:Silent Edition"); 2) центральная микросхема материнской платы ПК (поз.8) с помощью радиатора с размещенной на нем вентиляционной установкой (применяется чаще) или массивного радиатора (в ПК "Team Office b712:Silent Edition"); 3) графический процессор и микросхемы запоминающего устройства видеокарты (поз.5) с помощью радиатора с размещенной на нем вентиляционной установкой (применяется чаще) или массивного радиатора с передачей тепла по трубке с легкокипящей жидкостью (в ПК "Team Office b712:Silent Edition"); 4) накопитель на жестких дисках охлаждается индивидуальным устройством (поз.9), состоящим из массивного радиатора и вентиляционной	компонентов производится вентиляционными установками "ветвей" различных типов, структуры и состава, совмещающих функции проветривания корпуса процессорного блока с охлаждением термонагруженных компонентов путем непосредственной подачи к ним холодного воздуха и отвода нагретого воздуха наружу: 1) наиболее термонагруженный компонент (поз.1.5) с помощью "ветви" объединенного состава (поз.1), принудительно подающей холодный воздух непосредственно к термонагруженным компонентам и удаляющей нагретый воздух наружу процессорного блока следующим образом. Воздух, поступающий через вентиляционное отверстие забора внешнего холодного воздуха (поз.1.1), устройство гашения шумов (поз.1.2), воздуховод (поз.1.4), с помощью вентиляционной установки принудительной подачи воздуха и охлаждения термонагруженных компонентов (поз.1.3) охлаждает термонагруженный компонент (поз.1.5), затем нагретый воздух удаляется наружу через воздуховод (поз.1.6), устройство гашения шумов (поз.1.7), вентиляционное отверстие удаления нагретого воздуха (поз.1.8); 2) термонагруженные компоненты
установки (поз.2), работающей на обдув (чаще применяется в виде дополнительной опции, в ПК "Team Office b712: Silent Edition" применяется штатно); 5) прочие компоненты процессорного блока охлаждаются воздухом, находящимся внутри него, по пассивной схеме. При необходимости на них размещаются индивидуальные устройства охлаждения с применением вентиляционных установок или без.	(поз.2.5, поз.6) с помощью "ветви" принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к термонагруженным компонентам и затем в процессорный блок (поз.2) способом, описанным в п.1.1.; 3) термонагруженные компоненты (поз.3.1) с помощью "ветви" принудительного удаления нагретого воздуха из процессорного блока и от термонагруженных компонентов (поз.3) воздухом, поступившим в процессорный блок по п.1.1. с последующим удалением его наружу.
1.3. Удаление нагретого воздуха из корпуса процессорного блока производится:	1.3. Удаление нагретого воздуха из корпуса процессорного блока производится:
1) вентиляционной установкой блока питания (поз.6); 2) вентиляционной установкой удаления нагретого воздуха, закрепленной на задней стенке корпуса процессорного блока (поз.3); 3) предполагается через отверстия для пассивной вентиляции в верхней части боковых стенок корпуса (поз.4) за счет конвекции.	1) с помощью "ветви" принудительного удаления нагретого воздуха из процессорного блока и от термонагруженных компонентов через воздуховоды (поз.3.2), устройство гашения шумов (поз.3.4), вентиляционное отверстие удаления нагретого воздуха (поз.3.5) с помощью вентиляционной установки принудительного удаления воздуха и охлаждения термонагруженных компонентов (поз.3.3).
1.4. Снижение шумов и вибраций от работы системы охлаждения решается применением вентиляционных установок с малым уровнем шума и вибраций.	1.4. Снижение шумов и вибраций от работы системы охлаждения решается применением вентиляционных установок с малым уровнем шума и вибраций.
2. Способ построения и функционирования системы шумопонижения в прототипе	2. Заявленный способ построения и функционирования системы шумопонижения
Система шумопонижения отсутствует.	Система шумопонижения выполнена на базе многоуровневой
Имеет место применение корпусов процессорных блоков ПК с утолщенным материалом стенок для снижения резонансных явлений (в ПК "Team Office b712:Silent Edition"). Шумы свободно проникают наружу корпуса процессорного блока через отверстия для пассивной вентиляции в стенках корпуса (поз.4), входное и выходные отверстия принудительной вентиляции корпуса (поз.2, 3, 6) и в ослабленном виде через стенки корпуса (поз.1).	вибро-шумоизоляции в составе: 1) сплошные противовибрационные и шумопоглощающие покрытия на внутренних и промежуточных поверхностях корпуса процессорного блока (поз.5) значительно ослабляют проникновение шумов и вибраций наружу корпуса; 2) устройства гашения шумов, оборудованные на входных и выходных отверстиях забора-удаления воздуха (поз.1.1, 1.8, 2.1, 3.5), значительно ослабляют проникновение шумов наружу корпуса. Других отверстий в корпусе нет.

Таким образом, заявленному способу построения системы охлаждения и связанной с ней системой шумопонижения процессорного блока ПК компьютера присущи черты, отличающие его от прототипа:

1. Реализован действенный способ повышения эффективности системы охлаждения процессорного блока ПК за счет перераспределения воздушных потоков внутри процессорного блока с целью обеспечения адресного поступления холодного воздуха к наиболее термонагруженным компонентам и отвода от них нагретого воздуха наружу блока с помощью нового вида устройств - "ветвей", различающихся по типу, структуре, составу, соединяющих в себе устройства охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания процессорного блока ПК и предусматривающих меры по согласованию производительности "ветвей" системы охлаждения, снижению в них аэродинамического сопротивления потоку воздуха за счет увеличения площади проходных сечений на всем протяжении "ветвей", исключения мест сужений и резкого изменения направлений, использования в деталях и узлах "ветвей" обтекаемой формы, благодаря чему возможно применение минимального количества вентиляционных установок меньшей мощности, технически менее сложных и, соответственно, менее дорогостоящих устройств охлаждения термонагруженных компонентов, а также снижение уровня шума и вибраций от работы процессорного блока ПК;

2. Реализован действенный способ эффективного применения системы шумопонижения на базе многоуровневой вибро-шумоизоляции за счет снижения суммарной площади и количества вентиляционных отверстий во внешних стенках корпуса процессорного блока ПК путем ликвидации отверстий для пассивной вентиляции и применения сплошных противовибрационных и шумопоглощающих покрытий на внутренних и промежуточных поверхностях корпуса процессорного блока ПК, а также применения на оставшихся вентиляционных отверстиях устройств гашения шумов, благодаря чему устраняются места беспрепятственного проникновения шумов и вибраций наружу процессорного блока, снижается уровень шума и вибраций от работы процессорного блока ПК.

Перечень фигур:

1) фиг.1 - устройство и функционирование прототипа системы охлаждения процессорного блока ПК, построенного в соответствии с существующим способом (схема);

2) фиг.2 - устройство и функционирование системы охлаждения процессорного блока ПК с применением системы шумопонижения, построенной в соответствии с заявленным способом (схема);

3) фиг.3 - устройство и функционирование рабочего макета системы охлаждения процессорного блока с интегрированной системой шумопонижения, построенной в соответствии с заявленным способом (схема);

4) фиг.4 - в рабочем макете: устройство и функционирование части "ветви" принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к накопителю на жестких дисках, центральному процессору, главной микросхеме материнской платы, видеокарте и затем в процессорный блок (без вентиляционного отверстия забора внешнего холодного воздуха и устройства гашения шумов), (схема, вид с левой стороны устройства относительно изображенного на фиг.3);

5) фиг.5 - в рабочем макете: устройство и функционирование "ветви" принудительного удаления нагретого воздуха из процессорного блока и от видеокарты (схема, вид с левой стороны устройства относительно изображенного на фиг.3).

Примечания:

1) с целью упрощения схем на фиг.2, 3, 4, 5 не показаны особенности конструкции устройств;

2) с целью удобства чтения схем рабочего макета, изображенного на фиг.3-5, применена единая система нумерации позиций для одних и тех же элементов.

Система охлаждения процессорного блока ПК с применением системы шумопонижения, построенная в соответствии с заявленным способом, включает (показана на фиг.2):

1) корпус процессорного блока (поз.4) со сплошными противовибрационными и шумопоглощающими покрытиями на внутренних поверхностях корпуса процессорного блока ПК (поз.5);

2) размещенные внутри корпуса отдельные устройства охлаждения термонагруженных компонентов (поз.6);

3) размещенные внутри корпуса "ветви":

"ветвь" объединенного состава (поз.1);

"ветвь" принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к термонагруженным компонентам и затем в процессорный блок (поз.2);

"ветвь" принудительного удаления нагретого воздуха из процессорного блока и от термонагруженных компонентов (поз.3).

Кроме вышеуказанных устройств на фиг.2 обозначены направления движения потоков воздуха графическим знаком "←" (поз.7).

Автором заявленный способ практически осуществлен в рабочем макете на базе процессорного блока следующей конфигурации:

1) корпус процессорного блока - модель "MT-GA Castle ATX" типа "башня" с активными (два корпусных вентилятора размерами 80×80×25 мм с числом оборотов 2600 об/мин и уровнем шума 35 дБ(А)) и пассивными устройствами проветривания процессорного блока (два ряда вентиляционных отверстий в нижней и верхней части боковых стенок корпуса);

2) центральный процессор - модель "Athlon XP 2100+" (уровень выделяемого тепла до 72 Вт);

3) устройство охлаждения центрального процессора - модель "Slim Volcano 10", выполненная в виде радиатора воздушного охлаждения из меди, оборудованного вентилятором размером 60×60×10 мм с числом оборотов 4500 об/мин и уровнем шума 38 дБ(А);

4) материнская плата - модель "K7S5A" с пассивным устройством охлаждения главной микросхемы материнской платы, выполненным в виде радиатора воздушного охлаждения из алюминия;

5) модуль запоминающего устройства объемом 256 Мб, типа РС133;

6) видеокарта - модель ATI Radeon 9550 с устройством охлаждения графического процессора, выполненным в виде радиатора воздушного охлаждения из алюминия, оборудованным вентилятором размером 40×40×10 мм с числом оборотов 5400 об/мин и уровнем шума 36 дБ(А);

7) звуковая карта - модель "Audigy ES SB0162";

8) накопитель на жестких дисках - модель "ST340810A";

9) DVD±RW(±R) привод - модель ND-1300A;

10) накопитель на гибких дисках - 3,5-дюймовый дисковод;

11) блок питания - модель "Golden Power СЕ 12В" мощностью 300 Вт с устройством охлаждения в виде двух радиаторов воздушного охлаждения из алюминия, оборудованных вентилятором размером 80×80×25 мм с числом оборотов 2600 об/мин и уровнем шума 35 дБ(А). Рабочий макет системы охлаждения процессорного блока с интегрированной системой шумопонижения, построенный в соответствии с заявленным способом, включает (показан на фиг.3):

1. "Ветвь" подачи холодного воздуха непосредственно к накопителю на жестких дисках, центральному процессору, главной микросхеме материнской платы, видеокарте (поз.1 на фиг.3, часть устройства показана на фиг.4) в составе:

1.1. Вентиляционное отверстие забора внешнего холодного воздуха (поз.1.1) - отверстие площадью 50 см², оборудованное в нижней части передней декоративной панели корпуса процессорного блока на расстоянии 3 см от поверхности опоры системного блока.

1.2. Устройство гашения шумов (поз.1.2) - тоннель с площадью проходного сечения 50-80 см², образованный вертикальной полостью между передней декоративной панелью и передней конструкционной панелью корпуса процессорного блока. Внутренние поверхности устройства оклеены звукопоглощающим материалом.

1.3. Вентиляционная установка (поз.1.3) - вентилятор размером 92×92×25 мм с числом оборотов 1600 об/мин, установленный в рамке из звукопоглощающего материала.

1.4. Воздуховод (поз.1.4) - труба из звукопоглощающего материала, прямоугольного сечения площадью 50-60 см², с формой, обеспечивающей ее сопряжение с вентиляционной установкой под углом 0° к нормали, устройством охлаждения центрального процессора под углом 0° к нормали, плавные развороты воздушного потока на углы до 90° в горизонтальной и вертикальной плоскости на всем ее протяжении.

1.5. Устройство охлаждения центрального процессора (поз.1.5) - модель "Slim Volcano 10", переоборудованная вентилятором размером 70×70×12 мм с числом оборотов 2300 об/мин, выполненная в виде радиатора воздушного охлаждения из меди с ребрами, ориентированными в одну сторону, площадью проходного сечения путей протекания воздуха 35 см².

1.6. Устройство охлаждения главной микросхемы материнской платы (поз.1.6) - радиатор воздушного охлаждения из алюминия.

1.7. Накопитель на жестких дисках (поз.1.7) - без применения радиаторов воздушного охлаждения, установленный в штатном нижнем месте крепления накопителей процессорного блока.

2. "Ветвь" принудительного удаления нагретого воздуха из процессорного блока и охлаждения блока питания (поз.2 на фиг.3) в составе:

2.1. Две вентиляционные установки отвода нагретого воздуха из верхней части процессорного блока - вентиляторы размером 80×80×25 мм с числом оборотов 1600 об/мин, один установлен в воздуховоде (поз.2.1), другой - на корпусе блока питания со стороны видеокарты (поз.2.3).

2.2. Воздуховод (поз.2.2) - труба из звукопоглощающего материала, прямоугольного сечения площадью 50-65 см², с формой, обеспечивающей ее сопряжение с вентиляционной установкой под углом 0° к нормали, вентиляционными отверстиями на задней стенке блока питания процессорного блока под углом 0° к нормали, плавные развороты воздушного потока на углы до 90° в горизонтальной и вертикальной плоскости на всем ее протяжении.

2.3. Устройства охлаждения термонагруженных компонентов блока питания (поз.2.4) - два радиатора воздушного охлаждения из алюминия, установленные производителем блока питания.

2.5. Устройство гашения шумов (поз.2.5) - корпус блока питания с наклеенным на внутренние поверхности его стенок звукопоглощающим материалом.

2.6. Вентиляционное отверстие удаления нагретого воздуха (поз.2.6) - внешнее вентиляционное отверстие блока питания площадью 50 см² с проволочной решеткой.

3. "Ветвь" принудительного удаления нагретого воздуха из процессорного блока и охлаждения видеокарты (поз.3 на фиг.3, вид с левой стороны устройства показан на фиг.5) в составе:

3.1. Устройство охлаждения графического процессора видеокарты (поз.3.1) - переоборудовано радиатором воздушного охлаждения из алюминия "Zalman ZM80C", прямоугольной формы, с ребрами, ориентированными в одну сторону, и площадью проходного сечения путей протекания воздуха 15 см².

3.2. Воздуховод (поз.3.2) - прямая труба из звукопоглощающего материала, прямоугольного сечения площадью 60-65 см², с формой, обеспечивающей его сопряжение с устройством охлаждения видеокарты, вентиляционной установкой, обеспечивающей протекание воздуха вдоль ребер радиатора устройства охлаждения.

3.3. Вентиляционная установка (поз.3.3) - вентилятор размером 80×80×25 мм с числом оборотов 1600 об/мин, установленный над видеокартой на стыке воздуховода и устройства гашения шумов.

3.4. Устройство гашения шумов (поз.3.4) - труба из звукопоглощающего материала, прямоугольного сечения площадью 50-65 см², с формой, обеспечивающей ее сопряжение с вентиляционной установкой, вентиляционным отверстием удаления нагретого воздуха, плавные развороты воздушного потока на углы до 90° в горизонтальной и вертикальной плоскости на всем протяжении устройства.

3.5. Вентиляционное отверстие удаления нагретого воздуха (поз.3.5) - вентиляционное отверстие дополнительного корпусного вентилятора на задней стенке корпуса процессорного блока площадью 50 см² с проволочной решеткой.

4. Корпус процессорного блока (поз.4) с интегрированным устройством шумопонижения (поз.5), выполненным в виде сплошных покрытий из звукопоглощающего материала, наклеенных на внутренние поверхности внешних стенок корпуса. Отверстия для пассивной вентиляции в нем ликвидированы, корпусные вентиляторы демонтированы.

5. Прочие термонагруженные компоненты, расположенные в процессорном блоке отдельно, (поз.6) - преобразователь напряжений материнской платы с установленными радиаторами воздушного охлаждения из алюминия.

Направления движения потоков воздуха обозначены графическим знаком "←" (поз.7).

В качестве звукопоглощающего материала в рабочем макете использован вспененный изолон толщиной около 2 мм, имеющий мелкопористую эластичную структуру, мягкий на ощупь, с гладкой внешней поверхностью.

Уменьшение числа оборотов вентиляционных установок во всех случаях производилось установкой токоограничительных резисторов сопротивлением 30-50 Ом в их цепях питания +12 В.

В результате сравнительного опробования процессорного блока до и после доработки температура центрального процессора в режиме длительной 100% загрузки снизилась с 59°С до 42°С, в режиме 50% загрузки - с 52°С до 38°С, в режиме 0% загрузки - с 45°С до 35°С, а общая температура в средней части процессорного блока - с 37-43°С до 27-30°С, в зависимости от загрузки центрального процессора. Измерения проводились при температуре воздуха в месте расположения процессорного блока 23°С. Показания термодатчиков контролировались по поверенному цифровому термометру.

Уровень шума снизился на 18 дБ (с 41 дБ(А) до 23 дБ(А)) при фоне уровня шума в месте расположения процессорного блока 20 дБ(А).

Измерения проводились поверенным интегрирующим прецизионным шумомером 00 026 (Германия).

Таким образом, рабочий макет системы охлаждения процессорного блока ПК с интегрированной системой шумопонижения, построенный в соответствии с заявленным способом, подтвердил его положительные свойства, полученные отличными от прототипа средствами.

Способ построения системы охлаждения в процессорных блоках персональных компьютеров различных типов и конструкций, обеспечивающий применение системы шумопонижения в сочетании с эффективным охлаждением термонагруженных компонентов, снижением общего температурного фона, уровня шума и вибраций при работе процессорного блока в различных режимах эксплуатации, включающий систему охлаждения процессорного блока, обеспечивающую эффективное охлаждение термонагруженных компонентов со снижением уровня шума, путем образования впускного воздуховода, установки вентиляторов и подачи холодного воздуха к термонагруженным компонентам с последующим выводом нагретого отработанного воздуха через отводной воздуховод, отличающийся тем, что способ включает перераспределение воздушных потоков внутри процессорного блока для обеспечения адресного поступления холодного воздуха к наиболее термонагруженным компонентам и отвод от них нагретого воздуха с помощью системы охлаждения термонагруженных компонентов процессорного блока, выполненной в виде, по меньшей мере, одной ветви принудительной подачи холодного воздуха непосредственно к термонагруженным компонентам и в процессорный блок в составе вентиляционного отверстия забора внешнего холодного воздуха, устройства гашения шумов, воздуховода, вентиляционной установки и, по меньшей мере, одной ветви принудительного удаления нагретого воздуха в составе вентиляционной установки, воздуховода, устройства гашения шумов и вентиляционного отверстия удаления воздуха, при этом ветви подачи и удаления воздуха могут иметь в своем составе неразветвленный воздуховод, обслуживающий один термонагруженный компонент или разветвленный воздуховод, обслуживающий n термонагруженных компонентов, согласование производительности ветвей обеспечиваются настройкой рабочего режима системы терморегулирования вентиляционных установок, количество вентиляционных отверстий в корпусе процессорного блока составляет, как минимум, два, а система шумопонижения предусматривает, наряду с установкой устройств гашения шумов на вентиляционных отверстиях, выполнение сплошного противовибрационного и шумопоглощающего покрытия на внутренних поверхностях корпуса процессорного блока.