Дипломна работа: Настройка на охлаждането на компютърни системи. Избор на метод на охлаждане Задача за самоподготовка

При избора на метод за охлаждане на EA се вземат предвид неговият режим на работа, дизайн, количеството разсейвана мощност, обектът на инсталиране и околната среда.

Режимът на работа на оборудването може да бъде дългосрочен, краткотраен, краткотраен, повтарящ се и се характеризира с продължителността на включените и изключените състояния. Дългосрочният режим е характерен за стационарно оборудване, което е включено в продължение на много часове, краткотраен е бордовият, чието време на работа е кратко и се изчислява за няколко минути или часове. С голяма вероятност може да се твърди, че при проектирането на сложно оборудване с дълго време на работа ще има нужда от разработване на система за принудително охлаждане (CO). За оборудване за еднократна употреба с краткосрочен режим на работа е възможно да се направи без принудителен CO. Решението за разработване на CRM за оборудване с краткотраен повтарящ се режим на работа се взема само след анализ на продължителността на включено-изключено състояние и естеството на неговото прегряване и охлаждане.

Преносимият EA, поради ниското разсейване на мощността, не се доставя с принудителен CO. При сложно оборудване е необходимо да се използва принудителен въздух или вода-въздух CO. SS вода-въздух се доставя, например, със запечатани компютри.

Термичният анализ на ЕА дава възможност за получаване на предварителни данни за разработения CRM. За да направите това, за всеки модул от първо ниво се съставя списък на горивните компоненти, задава се разсейваната мощност и максимално допустимите температури. Въз основа на тези данни се идентифицират компоненти, критични за прегряване, както и компоненти, инсталирани на радиатори. След това се изчисляват специфичните повърхностни и/или обемни топлинни потоци на модули от по-високи нива. За да направите това, трябва да изчислите мощността, разсейвана в модулите от компонентите, външната повърхност или обема на модулите. Според плътността на топлинния поток qsИ qvв първото приближение се избира охладителната система (Таблица 4.10) според допустимото прегряване от 40 ° C.

Таблица 4.10.Плътност на топлинния поток на оборудването

След това за всички модули, като се започне от модулите на първите нива, се съставя списък на компонентите или модулите на по-ниските нива, те се поставят според критерия за минимално прегряване и потокът на хладилния агент се определя от уравнението на топлинния баланс . Ако въздухът трябва да се използва като хладилен агент, тогава е необходимо да зададете неговото количество, максималната възможна температура на входа на CO, да проверите съдържанието на прах и наличието на агресивни примеси в него. Наличието на прах във въздуха налага поставянето на прахови филтри. Наличието на агресивни газове във въздуха, като серен диоксид, който причинява интензивна корозия на метални конструкции, ще изисква използването на специални филтри.

Въздухът на входа на CO може да се окаже топъл, в CO е предвиден климатик, който да го охлади до необходимата температура. При липса на въздух в съоръжението в необходимото количество или с необходимите параметри може да се използва течен хладилен агент (вода, гориво) по схемата за охлаждане вода-въздух. Температурата на течния хладилен агент може да се понижи чрез топлообменници.

Липсата на достатъчно количество въздух или течност върху обекта принуждава проектанта да предвиди отвеждане на топлината към студените масивни елементи на носещите конструкции чрез кондукция. Ако в съоръжението няма източници на захранване с необходимите напрежения и мощности, става необходимо да се въведе CO в конструкцията на източниците на енергия, което несъмнено ще влоши основните конструктивни параметри на охладения EA.

Министерство на образованието на Република Беларус

Образователна институция „Беларуски държавен университет

информатика и радиоелектроника"

Отдел ВЕИ

РЕЗЮМЕ

по темата за:

„Избор на метод за охлаждане на ранен етап на проектиране“

Минск, 2008 г

Методът на охлаждане до голяма степен определя дизайна, следователно още на ранен етап на проектиране (техническо предложение и проект на проект). Необходимо е да изберете метод на охлаждане и едва след това да продължите с разработката. На ранен етап проектантът има на разположение техническо задание, което съдържа информация за характера на топлинния режим, за избор на метод на охлаждане са необходими следните данни:

Разсейвана мощност в блока;

Диапазон на възможни промени в температурата на околната среда, ;

Граници на изменение на околното налягане, ;

Време на непрекъсната работа;

Температура на най-малко топлоустойчивия елемент;

Преди да продължите с изчислението, е необходимо да изчислите коефициента на запълване по обем:

където е обемът на i-тия елемент;

Брой елементи;

Обемът, зает от електронната система.

Коефициентът на запълване по обем характеризира степента на полезно използване на обема, обикновено се посочва в техническото задание.

Когато се изчислява времето на непрекъсната работа, то трябва да е дълго, тъй като описаният метод не може да се приложи за краткосрочни или периодични режими. Топлинните характеристики се влияят от налягане, особено ниско налягане. Площта на корпуса на електронната система и коефициентът на запълване по обем се използват за определяне на условната стойност на топлообменната повърхност, която се определя от:

където са геометричните размери на корпуса на апарата.

В случай, че методът на охлаждане е избран за голям елемент, тогава размерът на топлообменната повърхност се определя от съответните чертежи според геометричните размери на повърхността в пряк контакт с охлаждащата течност. Стойността на плътността на топлинния поток, преминаващ през топлообменната повърхност, се приема като основен показател, който определя областите на целесъобразно приложение на метода на охлаждане. Тази стойност се определя, както следва:

където е коефициент, който отчита атмосферното налягане. Определя се според таблиците (например Dulnik G.M. „Пренос на топлина и маса в REA“).

При нормално атмосферно налягане.

Вторият индикатор може да бъде минимално допустимото прегряване на елемента, което се определя, както следва:

където е допустимата телесна температура на най-малко топлоустойчивия елемент, т.е. това е минималната стойност на температурата на елемента, а за големите елементи това е допустимата температура на охлажданата повърхност.

Средна температура; за естествено въздушно охлаждане, т.е. отговаря на максималната температура, която е посочена в техническото задание; за принудително въздушно охлаждане, т.е. съответства на температурата на въздуха (течността) на входа на електронната система.

Фигура 1 показва областите на разумно приложение на различни методи за охлаждане.

Горните криви съответстват, те обикновено се използват за избор на метод за охлаждане на големи елементи, долните криви - блокове, стелажи и др.

Тук 1 е естествено въздушно охлаждане; 2 - възможно е да се използва естествено и принудително въздушно охлаждане; 3 - принудително въздушно охлаждане; 4 - принудително въздушно и течно охлаждане; 5 - принудително течно охлаждане; 6 - принудително течно и естествено изпарително охлаждане; 7 - принудително течно принудително и естествено изпарително охлаждане; 8 - принудително и естествено изпарително охлаждане; 9 - принудително изпарително охлаждане.

Проблемът с избора на метод на охлаждане е най-пълно разгледан за райони 1 и 2.

Да разгледаме например процедурата за избор на метод за охлаждане, когато индикаторите и попадат в зона 2, като за целта са построени допълнителни графики (фиг. 2-5).

Пример: електронна система с индикатори, с естествено въздушно охлаждане в запечатан корпус, вероятността за осигуряване на топлинен режим и с вътрешно смесване на въздух с определен дебит, вероятността за осигуряване.

На фиг. 5, за разлика от предходните, е въведен още един показател - масовият въздушен поток за единица мощност, разсейвана от електронната система. Консумацията на въздух за охлаждане трябва да бъде посочена в техническото задание или можете да използвате приетите приблизителни оценки:

При рационално проектиране може да се осигури топлинен режим на електронната система при определен въздушен поток

В стационарни електронни системи, където няма толкова строги ограничения за размери, тегло и консумация на енергия.

Увеличаването на въздушния поток има смисъл, ако повишава надеждността на електронната система.

Нека разгледаме по-подробно значението на вероятностните оценки, показани на фиг. 2-5. При проектирането на електронна система е необходимо да се гарантира, че са изпълнени много различни изисквания, най-важните от които са:

Електрически изисквания;

Висока надеждност (време до отказ, работа без отказ);

Намаляване на масата и обема;

Създаване на нормален топлинен режим;

Защита от удар и вибрации, акустичен шум;

Намаляване на разходите;

Подобряване на технологичността и др.

С оглед на горното процесът на проектиране се превръща в трудна задача за формулиране.

При избора на метод за охлаждане трябва да се спазват следните правила:

Ако точка с дадени параметри на една от графиките (фиг. 2-5) попадне в областта на вероятността, тогава можете да спрете на този метод на охлаждане.

Ако, тогава този метод на охлаждане може да бъде избран, но при проектирането на осигуряването на топлинни условия е необходимо да се обърне повече внимание, толкова по-малка е вероятността;

Ако, тогава не се препоръчва да изберете този метод на охлаждане, в противен случай е необходимо да се обърне специално внимание на осигуряването на топлинния режим, което предполага възможността за увеличаване на размерите, теглото и други конструктивни решения;

Ако, тогава е изключително рядко да се осигури нормален топлинен режим, а при - почти невъзможно.

Пример: да предположим, че съгласно техническото задание е необходимо да се определи методът за охлаждане на нехерметична електронна система със следните първоначални данни: , режимът е дълъг, налягането извън блока е нормално.

Да предположим, че трябва да осигурим нормален топлинен режим с вероятност. Нека използваме графиките на фиг. 5 от които определяме какво е откъде, следователно, ако се ръководим от препоръките, посочени по-горе, тогава можем да спрем на този метод на охлаждане.

Известно е, че намаляването на налягането допринася за влошаване на условията за пренос на топлина, тъй като температурата на елементите започва да се повишава, въпреки че мощността, разсейвана в блока, остава непроменена. Следователно, когато се изчислява, е необходимо да се вземе предвид коефициентът, който е избран от таблицата (справочници). Често за електронни системи се използва херметизация на корпуси на херметични блокове.

Проблем: да предположим, че е необходимо да се избере метод за охлаждане на електронен системен блок, работещ в непрекъснат режим в нехерметизирано отделение на самолет под налягане. Данни за начален блок: .

От таблицата определяме какво, след което получаваме:

Според кривите (фиг. 1) определяме, че параметрите на блока лежат на границата на области 2 и 3, следователно е препоръчително да изберете принудително въздушно охлаждане. Въпреки това ще проверим възможността за използване на естествено въздушно охлаждане, за това ще използваме графики 2-5. Съгласно график 2 ще проверим възможността за използване на кутия под налягане без налягане и с налягане. От графиката се вижда, че вероятността е прибл. Въз основа на препоръките не трябва да се избира този метод на охлаждане. Използването на усилване няма да доведе до значително подобрение, тъй като (таблица) и вероятността е приблизително.

Като проверите вътрешното смесване със скорости и вземете предвид, които, съответно, можете да се уверите, че вероятността за осигуряване на топлинен режим ще се увеличи леко и, съответно, този метод на охлаждане може да се използва, но може да се наложи херметизиране, за да се гарантира необходимата вътрешна скорост на смесване на въздуха. Ето защо е необходимо да се изчислят режимите на вентилатора за вътрешно смесване на въздуха в блока при понижено налягане.

Съгласно фиг. 3, когато проверяваме възможността за използване на външен въздушен поток, тогава вероятността, следователно, този метод на охлаждане може да бъде възприет.

Ако блокът се охлажда чрез продухване със студен въздух, тогава от фиг. 5 следва, че при определен въздушен поток с вероятност може да се осигури топлинният режим на блока.

Ако използваме перфорирано тяло, то от фиг. 4 можете да получите тази вероятност за блокиране.

Общи изводи

1. Ако според условията на работа уредът трябва да бъде направен в запечатан корпус, тогава е необходимо да се избере принудително въздушно охлаждане с вътрешно смесване на въздуха или с външен въздушен поток. Ако не е възможно да се осъществи принудително охлаждане, тогава за да се осъществи естествено охлаждане при наличие на въздушен поток, е необходимо или да се увеличат геометричните размери на уреда, или да се намали разсейването на мощността, или да се понижи температурата на околната среда.

2. Ако според условията на работа уредът не може да бъде направен в запечатан корпус, тогава с голяма вероятност е възможно да се осигурят нормални топлинни условия с принудително охлаждане със студен въздух. Този метод е най-предпочитан.

ЛИТЕРАТУРА

1. Достанко А.П., Пикул М.И., Хмил А.А. Компютърна производствена технология. - Минск: Висшето училище, 2004.

2. Технология за повърхностен монтаж: Proc. помощ / Кундас С.П., Достанко А.П., Ануфриев Л.П. и др. - Минск: "Армита - Маркетинг, Мениджмънт", 2000г.

3. Технология на радиоелектронни устройства и автоматизация на производството: Учебник / A.P. Достанко, В.Л. Ланин, А.А. Хмил, Л.П. Ануфриев; Под общо изд. А.П. Достанко. – Мн.: Виш. училище, 2002г

4. Гусков Г.Я., Блинов Г.А., Газаров А.А. Монтаж на микроелектронно оборудване М.: Радио и комуникация, 2005.-176s.

5. Гъвкаво автоматизирано производство. Управление на производителността на REA / A.M. Voichinsky, N.I. Didenko, V.P. Luzin.-M .: Радио и комуникация, 2007.-272 p.

Методът на охлаждане до голяма степен определя дизайна на електронното оборудване (REA), следователно дори на ранен етап на проектиране, тоест на етапа на техническо предложение или проект на проект, е необходимо да се избере система за охлаждане REA. За предварителна оценка и избор на метод за охлаждане е необходимо да се определят два основни показателя /1, стр.119/.

Първият индикатор е прегряване спрямо околната среда Tc на корпуса на най-малко топлоустойчивия елемент, за който допустимата температура има минимална стойност. Този показател се определя по формулата

υс = Ti min - Tc (2.1)

където Ti min - допустимата телесна температура на най-малко топлоустойчивия елемент;

Тс - температура на околната среда (посочена в техническите спецификации).

Тъй като всички елементи са еднакви според заданието, но са им разпределени различни мощности, третият транзистор ще има най-голямо отделяне на топлина. За тези елементи минималната стойност на допустимата температура е T min = 373 K.

Замествайки стойността Tc = 323 K и избраната минимална стойност на допустимата температура T min = 373 K във формула (2.1), получаваме

υс = 373 - 323 = 50 К

Вторият показател q е равен на плътността на топлинния поток, преминаващ през условната повърхност на топлопреминаване Ap

q = Фkн1/Ап (2.2)

където F е общата мощност, разсейвана в блока;

kn1 - коефициент, отчитащ налягането на въздуха;

Ap - условна площ на топлообменната повърхност.

Условната площ на топлообменната повърхност Ap се определя по следната формула

An = 2 (2,3)

където L1, L2, L3 са посочените в заданието хоризонтални и вертикални размери на блока, в метри;

Kz - коефициент на запълване.

В този случай имаме следните стойности: L1 = 0,34 m, L2 = 0,17 m, L3 = 0,1 m, Kz = 0,31.

Замествайки тези стойности във формула (2.3), получаваме

Ap \u003d 2H \u003d 0,15 m2

Знаейки, че мощността е F = 34 W, kn1 = 1,2 при H1 = 0,05 MPa и Ap = 0,15 m2, изчисляваме втория показател по формула (2.2) и получаваме

q \u003d 34 × 1,2 / 0,15 \u003d 272 W / m2

log q = 2,4 (2,4)

Получените в резултат на изчисленията показатели υс = 50 K и lg q = 2,4 са координатите на точката.

Фигура 2 - Области на целесъобразно приложение на различни методи за охлаждане.

Където 1 - свободен въздух; 2 - свободен и принудителен въздух; 3 - принудителен въздух; 4 - принудителен въздух и течност; 5 - принудително изпаряване; 6 - принудителна течност и свободно изпарение; 7 - принудителна течност, свободно и принудително изпарение; 8 - свободно принудително и свободно изпарение; 9 - свободно и принудително изпарение.

От фигура 2 откриваме, че тази точка попада на границата на зони 1 и 2. По този начин е възможно да се използва както свободно, така и принудително охлаждане. Нека се спрем на избора на свободно въздушно охлаждане.

Фигура 3 - Вероятностни криви за REA в перфориран корпус със свободно въздушно охлаждане

От фигура 3 намираме вероятността за нормално охлаждане за избрания метод на охлаждане. От графиката намираме, че вероятността p=0,8. Следователно може да се избере подобен метод на охлаждане, но трябва да се обърне внимание на анализа на топлинния режим в бъдеще.

Обяснителна бележка към дипломния проект: 18 рисунки, 20 таблици, 24 източника, 3 листа чертежи формат А1.

Обект на изследване: регулиране на охлаждането на компютърни системи.

Предмет на обучение: системи за охлаждане на компютърни системи.

Първият раздел разглежда общите принципи на охлаждане и работата на различни типове и типове охлаждане за компютърни системи.

Във втория раздел е отделено специално внимание на различните видове охладителни системи по отношение на тяхното усъвършенстване, направен е оптимален избор на охладителна система, по различни критерии.

В третия раздел беше извършено предпроектно проучване на обекта за разработка, беше извършено предпроектно проучване на различни системи за охлаждане.

В четвъртия раздел се извършват изчисления на отопление, вентилация, естествено и изкуствено осветление, получените стойности се сравняват с нормативните.

ВЕНТИЛАТОР, ВОДНО ОХЛАЖДАНЕ, ВЪЗДУШНО ОХЛАЖДАНЕ, КОМПЮТЪРНА СИСТЕМА, АЗОТНО ОХЛАЖДАНЕ, ПАСИВНО ОХЛАЖДАНЕ, ЕЛЕМЕНТ ПЕЛТИЕ

Въведение

1.3 Охлаждане на твърдия диск

2.1.1 Дизайн на вентилатора

2.2 Пасивно охлаждане

2.4 Икономично охлаждане

4. Охрана на труда

4.1.2 Осветление

4.1.3 Параметри на микроклимата

4.1.4 Шум и вибрации

4.3 Работно време

4.4 Изчисляване на осветеността

4.5 Изчисляване на вентилацията

4.6 Изчисляване на шума

Списък с връзки

Списък на символи, символи, единици, съкращения и термини

ADC - аналогово-цифров преобразувател

CMOS - комплементарна логика на транзистори метал-оксид-полупроводник

LSM - метод на най-малките квадрати

MPS - микропроцесорна система

CPU - централен процесор

ШИМ - широчинно-импулсна модулация

Въведение

Темата на дипломната работа е "Регулиране на охлаждането на компютърни системи", която ще бъде обект на изследване.

Целта на работата е да се проучи регулирането на охлаждането на компютърни системи и обхвата.

Целите на изследването са да се идентифицират и изберат най-ефективните средства за охлаждане на компютърни системи.

Работата е разделена на етапи:

1. Изучаване на принципите на охлаждане (видове и видове).

2. Проучване на нови прогресивни системи за охлаждане.

3. Сравнение на технически и икономически показатели на различни видове охлаждане.

Уместността на тази тема е много голяма, т.к. Общата производителност на цялата компютърна система - нейната производителност и издръжливост - зависи от ефективността на охлаждащите свойства на системата.

Високата скорост на съвременните компютри има своята цена: те консумират огромно количество енергия, която се разсейва под формата на топлина. Основните части на компютъра - централният процесор, графичният процесор - изискват собствени системи за охлаждане; отминаха дните, когато тези микросхеми се задоволяваха с малък радиатор. Новият системен блок е оборудван с няколко вентилатора: поне един в захранването, един охлажда процесора, сериозна видеокарта е оборудвана със собствен вентилатор. В корпуса на компютъра са инсталирани няколко вентилатора, има дори дънни платки с активно охлаждане на чипсет чипове. Някои съвременни твърди дискове също се нагряват до забележими температури.

Повечето компютри са оборудвани с охлаждане според принципа за минимизиране на разходите: инсталирани са един или два шумни вентилатора, процесорът е оборудван със стандартна охладителна система. Охлаждането е достатъчно, евтино, но много шумно.

Има и друг изход - сложни технически решения: течно (обикновено водно) охлаждане, фреоново охлаждане, специален алуминиев компютърен корпус, който разсейва топлината по цялата си повърхност (всъщност работи като радиатор). За някои задачи е необходимо да се използват такива решения: например за звукозаписно студио, където компютърът трябва да е напълно безшумен. За типична домашна и офисна употреба тези специализирани системи са непосилно скъпи, започвайки от стотици долари и нагоре. Такива опции днес са много екзотични.

1. Охлаждане на компютърни системи

1.1 Принципи на охлаждане (видове и видове)

Студеният въздух е тежък и следователно се спуска, докато горещият въздух, напротив, е лек и следователно има тенденция да се издига. Тази проста теорема играе ключова роля в организирането на компетентно охлаждане. Следователно въздухът трябва да бъде осигурен поне в долната предна част на системния модул и да излиза в горната му задна част. Освен това не е необходимо да поставяте вентилатора на вентилатора. Ако системата не е много гореща, обикновена дупка на входа за въздух ще бъде достатъчна.

Изчислете необходимия капацитет на системата за охлаждане на кутията. За изчисления използваме следната формула:

Q \u003d 1,76 * P / (Ti - To), (1,1)

където P е общата топлинна мощност на компютърната система;

Ti - температура на въздуха в корпуса на системата;

To - температура на пресния въздух, засмукан в системния блок от околната среда;

Q - производителност (дебит) на системата за охлаждане на кутията.

Общата топлинна мощност (P) се намира чрез сумиране на топлинните мощности на всички компоненти. Те включват процесор, дънна платка, RAM, разширителни карти, твърди дискове, ROM / RW устройства, PSU. Като цяло, какво е инсталирано вътре в системния модул.

За температурата в системата (Ti) трябва да вземем желаната температура вътре в системния модул. Например - 35 o C.

За да вземете максималната температура, която обикновено се случва през най-горещото време на годината в нашата климатична зона. Да вземем 25 o C.

Когато получим всички необходими данни, ги заместваме във формулата. Например, ако P=300 W, тогава изчисленията ще изглеждат така:

Q \u003d 1,76 * 300 / (35-25) \u003d 52,8 CFM

Това означава, че средно общият брой обороти на всички вентилатори на кутията, включително вентилатора в захранването, трябва да бъде поне 53 CFM. Ако витлата се въртят по-бавно, това е изпълнено с изгаряне на всеки компонент на системата и нейната повреда.

Също така в теорията на охлаждането има такова нещо като системен импеданс. Той изразява съпротивлението, оказвано от въздушния поток, движещ се вътре в кутията. Това съпротивление може да се окаже всичко, което не е този поток: разширителни платки, кабели и проводници, крепежни елементи на кутията и т.н. Ето защо е желателно да завържете цялото окабеляване със скоби и да го поставите в някакъв ъгъл на въздуха, така че да не се превърне в пречка за въздушния поток.

Сега, след като взехме решение за общата мощност на шкафа CO, нека помислим точно колко вентилатора ни трябва и къде да ги поставим. Не забравяйте, че един, но разумно инсталиран вентилатор ще донесе повече ползи от два, но неграмотно инсталирани. Ако при изчисляване на P получихме не повече от 115 W, тогава без специална нужда няма смисъл да инсталираме допълнителни вентилатори на кутията, достатъчен е един вентилатор в PSU. Ако системата генерира повече от 115 вата топлина, ще трябва да добавите вентилатори към кутията, за да я поддържате жива за години напред. Най-малко трябва да поставите един издухващ вентилатор на гърба на системния модул в допълнение към вентилатора в захранването.

Известно е, че вентилаторите са шумни. Ако шумът е особено досаден, можете да прибегнете до този метод за решаване на проблема: вместо един бърз и шумен, поставете два по-бавни и по-бавни. Споделете товара, така да се каже. Например, вместо един 80 мм с 3000 об. завийте два еднакви (или дори 120 мм) на 1500 оборота всеки. За предпочитане е да смените един по-малък диаметър с два по-големи диаметъра, защото голямото работно колело ще задвижва повече кубчета въздух на минута, отколкото малките перки. В някои случаи можете дори да се ограничите до просто да замените един по-малък вентилатор с един по-голям.

Охлаждането може да бъде пасивно или активно.

Пасивът е просто радиатор, облегнат на повърхността на матрицата и прикрепен към "гнездо" или "слот". Отдавна не се използва за охлаждане на повечето процесори, понякога се инсталира на графичния процесор и се използва активно за охлаждане на RAM модули, видео памет и чипсети. Такова охлаждане се основава на естествена въздушна конвекция. За предпочитане е радиаторът да е меден (отвежда топлината по-добре от алуминий) и игловиден (без точки в края на иглите). Важното е общата му повърхност. Колкото по-голям е, толкова по-ефективен е радиаторът. Подметката на радиатора трябва да е гладка, в противен случай контактът с чипа (и съответно преносът на топлина) ще бъде нарушен. Всички радиатори се характеризират с такава характеристика като термична устойчивост. Той показва колко ще се промени температурата на процесора, когато консумираната от него мощност се увеличи с 1 ват. Колкото по-ниско е това съпротивление, толкова по-добре. Радиаторите се монтират към чипа със специална закопчалка (към цокъла на процесора) или се залепват с горещо лепило (на чипове памет, чипсет). В първия случай първо трябва да нанесете тънък слой термична паста върху повърхността на процесора (създайте термичен интерфейс). Най-често срещаните термични пасти са KPT-8 и AlSil.

Активно охлаждане. Тя може да бъде въздушна, водна, криогенна и азотна.

Фигура 1.1 - Въздушно охлаждане

Въздух. Нарича се още аерогенен. Това е пасивно охлаждане + охладител, тоест радиатор с вентилатор, монтиран отгоре. Охладителят, както знаете, е вентилатор, инсталиран на чип, например на процесор или на графично ядро. Абсолютно всички фенове имат много характеристики, по които можете да оцените тяхната пригодност:

Размери на вентилатора. Изразено като височина x ширина x височина. Например 80x80x20. Всички стойности са изразени в mm (милиметри). Има разлика между размера на корпуса на вентилатора (размера на охладителя, изписан като дължина x ширина) и размера на реалния квадрат, в който е вписана обиколката на работното колело (размер на вентилатора, дължина x ширина). Размерът на охладителя във всички отношения е с няколко милиметра по-висок от размера на вентилатора. Обикновено размерите на охладителя не са 80x80x20, а просто 80x80 (осемдесет на осемдесет). Охладителите се предлагат в размери 40x40, 50x50, 60x60, 70x70, 80x80 и 120x120. Най-често срещаните са 40x40, 80x80 и 120x120.

Тип лагер. Работното колело на вентилатора се върти или от втулков лагер (втулка), или от търкалящ лагер (сачма). И двете имат своите предимства и недостатъци.

Плъзгащ лагер. Устройството му е следното: в ръкава, смазан с грес, се вкарва ротор. Вентилатор с такъв лагер просто е обрасъл с недостатъци, които включват: нисък експлоатационен живот в сравнение с търкалящ лагер, който също се намалява, когато вентилатор с такъв лагер е близо до температура над 50 ° C; дисбаланс на работното колело - по време на триене на ротора с втулката, последната се износва не равномерно (т.е. не по всички обиколки), а само от двете страни, в резултат на което в напречно сечение с течение на времето става не кръг, овал. Поради това има биене на ротора и в резултат на това шум. Освен това с течение на времето смазката започва да изтича от пролуката между втулката и ротора, което очевидно не помага да се спре биенето. Предимствата на охладителите с плъзгащи лагери са само две - много са евтини спрямо съчмените си братя и са по-тихи до износване на втулката или свършване на смазката. Последното се решава с разглобяване на мотора и смяна на смазката.

Фрикционен лагер. Устройството е малко по-различно: вместо смазване, между втулката и ротора се поставят топки, по които роторът се върти. Маншонът е затворен от двете страни със специални халки, което предпазва топчетата от изливане. Недостатъците на такива охладители са противоположни на предимствата на ръкавните охладители - топковите охладители са по-скъпи и по-шумни от ръкавните охладители. В плюсовете - устойчивост на високи температури, предавани от радиатора, и по-голяма издръжливост.

Има и комбинирано решение:

Вентилатор, който се върти както от ръкавен, така и от сачмен лагер. В този случай вторият увеличава издръжливостта и намалява нивата на шума. Има и вентилатори с плъзгащ лагер, но на техния ротор е нарязана резба, която при въртене предотвратява изтичането на смазката на дъното, поради което тя непрекъснато циркулира вътре в ръкава.

Броят обороти в минута. Скорост на въртене на работното колело на вентилатора. Този параметър се измерва в RPM (обороти в минута) и колкото по-голяма е тази стойност, толкова по-добре. По правило тя е от 1500 до ... трудно е да се каже колко, тъй като стойността на оборотите постоянно се увеличава от производителите. Колкото по-бързо се върти вентилаторът, толкова по-силен е шумът. Тук трябва да изберете: или скорост, студ и шум, или тишина и високи температури. Работата на всеки вентилатор може да се забави чрез намаляване на напрежението, подавано към двигателя. Това може да стане чрез свързване към канал 7 или дори 5 V вместо 12 V или чрез запояване на резистор 10-70 Ohm в прекъсването на захранващия проводник на вентилатора. Но когато се приложи твърде ниско напрежение (под 6 V), вентилаторът може просто да няма достатъчно мощност и няма да започне да се върти и няма да осигури правилно охлаждане.

Обем на въздуха за минута. Нарича се още ефективност. Измерено в CFM (кубични футове в минута). Колкото по-висок е CFM, толкова по-силен е шумът от вентилатора.

Ниво на шум. Измерено в dB. Зависи от стойността на двата предишни параметъра. Шумът може да бъде механичен или аеродинамичен. Механичният шум се влияе от RPM и CFM. Аеродинамиката зависи от ъгъла на огъване на работното колело. Колкото по-високо е, толкова по-силен е въздухът да бие лопатките и толкова по-силен е тътенът.

Метод на захранване. PC Plug (директно към PSU) или Molex (към дънната платка).

Следващият тип охлаждане е водното. Състои се от воден блок, радиатор, резервоар с вода или хладилен агент, помпа и свързващи маркучи. Водният блок с два конектора (фитинги) за входния и изходящия маркуч е монтиран на процесора. Охладената вода (хладилен агент) се изпомпва от помпата към радиатора през входния маркуч, преминава през него и се движи през изходящия маркуч, като се нагрява от топлината на процесора, към втория радиатор (на който е монтиран вентилаторът) до отделят топлината, взета от процесора.

Фигура 1.2 - Водно охлаждане

След това водата се връща обратно в помпата и цикълът на изпомпване се повтаря. Водният CO има само два параметъра: обем на резервоара и мощност на помпата. Първият се измерва в l (литри), а мощността е в l / h. Колкото по-висока е мощността, толкова по-висок е шумът, произвеждан от помпата. Водното охлаждане има предимство пред въздушното, тъй като използваната охлаждаща течност има много по-висок топлинен капацитет от въздуха и следователно отвежда топлината от нагревателните елементи по-ефективно. Но, въпреки всичко, водното охлаждане не е много разпространено поради високата му цена спрямо въздушното охлаждане и опасността от късо съединение в случай на разхерметизиране и изтичане.

криогенно охлаждане. CO, който охлажда чипа със специален газ - фреон. Състои се от компресор, кондензатор, филтър, капиляр, изпарител и смукателна тръба. Работи по следния начин: газообразният фреон влиза в компресора и се изпомпва там. Освен това газът под налягане влиза в кондензатора, където се превръща в течност и освобождава енергия под формата на топлина. Тази енергия се разсейва от кондензатора в околната среда. Освен това фреонът, който вече е течност, се влива във филтъра, където се почиства от случайни отломки, които могат да влязат в капиляра и, запушвайки го, да деактивират охладителната система. През капиляра течният фреон навлиза в изпарителя, където под въздействието на топлината, предадена от изпарителя, започва да кипи, активно абсорбира топлинната енергия, получена от процесора, и се връща през смукателната тръба към компресора и цикъла повтаря.

Фигура 1.3 - Криогенно охлаждане

Не се среща често поради високата си цена и необходимостта от допълване на фреон, тъй като той изчезва с времето и трябва да се добави към охладителната система. Той е ефективен и при овърклок, тъй като е в състояние да създаде температури под нулата.

азотно охлаждане. Цялата охладителна система се състои от средно голям контейнер, пълен с течен азот. Нищо и никъде не трябва да се оставя надолу, да не се отклонява. При нагряване от процесора течният азот се изпарява и достигайки "тавана" на контейнера става течен и отново пада на дъното и отново се изпарява. Азотното охлаждане, както и охлаждането с фреон, е в състояние да осигури температури под нулата (приблизително -196 ° C). Неудобството е, че течният азот, както и фреонът, имат способността да изкипят и трябва да го добавяте в големи количества. Освен това охлаждането с азот е доста скъпо.

Фигура 1.4 - Азотно охлаждане

Принципът на действие на елемента на Пелтие се основава на работата на полупроводници тип p и n.

Друго охлаждащо устройство, състоящо се от две полупроводникови пластини. Когато през тях премине електрически ток, една плоча започва да замръзва, а другата, напротив, излъчва топлина. Освен това температурният интервал между температурите на двете плочи е винаги еднакъв. Елементът на Пелтие се използва по следния начин: "замразяващата" страна е прикрепена към процесора.

Фигура 1.5 - Елемент на Пелтие

Опасността от използването му се дължи на факта, че ако елементът е монтиран неправилно, има възможност за кондензация, което ще доведе до повреда на оборудването. Така че, когато използвате елемента на Пелтие, трябва да бъдете изключително внимателни.

1.2 Охлаждане на процесори и видео карти

Централният и графичният процесор са най-мощните източници на топлина в съвременния компютър. Разработени са много различни дизайни на охладителни системи за тези компоненти, разнообразието от дизайнерски решения е невероятно.

По правило съществен ограничаващ фактор при избора на охладител за процесор и видеокарта е цената: високоефективните и тихи охладителни системи са много скъпи. От казаното в раздела за принципите на охлаждане (раздел 1.1) следва, че е по-добре да се използват охладителни системи с възможно най-големи радиатори, за предпочитане медни. Поради високата цена на медта често се използва комбинирана схема: медна сърцевина, пресована в алуминиев радиатор; медта помага за по-ефективното разпределение на топлината. По-добре е да използвате охлаждащи вентилатори с ниска скорост: те са по-тихи. За поддържане на приемлива производителност се използват вентилатори с големи размери (до x120 mm). Така например изглежда процесорният охладител Zalman CNPS7700-AlCu.

Често за изграждане на голям радиатор се използват топлинни тръби - херметически затворени и специално подредени метални тръби (обикновено медни). Те пренасят топлината много ефективно от единия край до другия: по този начин дори най-отдалечените перки на голям радиатор работят ефективно при охлаждане. Така например е подреден популярният охладител Scythe Ninja

За охлаждане на съвременните високопроизводителни графични процесори се използват същите методи: големи радиатори, охладителни системи с медно ядро ​​или изцяло медни радиатори, топлинни тръби за пренос на топлина към допълнителни радиатори.

Препоръките за избор тук са същите: използвайте бавни и големи вентилатори, възможно най-големите радиатори. Така например популярните охладителни системи за видеокарти Zalman VF700 и Zalman VF900 изглеждат така.

Обикновено феновете на системите за охлаждане на видеокарти смесват само въздуха вътре в системния блок, което не е много ефективно по отношение на охлаждането на целия компютър.

Съвсем наскоро охладителните системи бяха използвани за охлаждане на видеокарти, които извеждат горещия въздух от корпуса: първите бяха Arctic Cooling Silencer и подобен дизайн, IceQ от марката HIS.

Подобни системи за охлаждане са инсталирани на най-мощните съвременни видеокарти (nVidia GeForce 8800, ATI x1800XT и по-стари). Такъв дизайн често е по-оправдан от гледна точка на правилната организация на въздушните потоци вътре в кутията на компютъра, отколкото традиционните схеми.

1.3 Охлаждане на твърдия диск

Както всеки друг компонент на компютъра, твърдият диск има тенденция да се нагрява по време на работа. И въпреки че въпросът за охлаждането на този компонент не е особено остър, обаче, при силно прегряване животът на устройството значително намалява. В допълнение, много потребители се сблъскват с проблема с шума и вибрациите на HDD. И ако на пазара има огромен избор от подходящи охладители за организиране на охлаждане на процесора и видеокартата с минимално ниво на шум, тогава няма списък с охладителни системи от този клас за твърди дискове.

Типичният HDD охладител е плоча с вентилатор (или два), който се завинтва от дъното на устройството. Тези охладители са най-евтините и най-ефективни. Разбира се, шумът от допълнителни вентилатори в системния блок се увеличава.

За борба с горния проблем, както и за допълнително охлаждане на твърдите дискове, Scythe произвежда два модела CO - Himuro и Quite Drive. С право можем да кажем, че тези устройства се открояват на фона на подобни системи. Техният дизайн е подобен - корпус на радиатора, вътре в който е монтирано задвижването. Корпусът потиска вибрациите и шума и комбинирайки тези характеристики, тези модели са може би най-успешните на пазара. И ако Quite Drive вече е успял да спечели признанието на потребителите, тогава Himuro е сравнително нов модел.

Ако измерваме нагряването по време на тежка работа, тогава температурата на модерен HDD може да достигне 50-60 градуса по Целзий. За електрическата част това, разбира се, не е много страшно, въпреки че експлоатационният му живот също е намален - модерните микросхеми имат ясен температурен режим. Да, и производителят трябва да помисли за отстраняването на топлината от елементите (особено от драйвера на двигателя) по време на проектирането. Но плочите в HDA са много чувствителни към повишени температури. Това се изразява в пряка пропорция на броя часове време до отказ от работен режим. Ако тези режими не съответстват на номиналните, тогава експлоатационният живот може да намалее няколко пъти. Рискуваме да загубим не само устройството, но и данните, съхранявани в него. Освен това повишената температура води до появата на "лоши" сектори върху плочите и възстановяването на информация в такива случаи може да стане невъзможно.

Най-важното е оптималната работна температура на твърдия диск. Разглеждайки таблица 1.1, всичко веднага ще стане ясно.

Таблица 1.1 - Работа на твърдия диск в зависимост от температурата

Температура, °С	Степен на отпадане	Температурен коефициент на намаляване на MTBF	Коригиран MTBF

1.4 Охлаждане на системния блок

Съвременните стандарти за проектиране на компютърни кутии, наред с други неща, регулират начина на изграждане на охладителната система. Започвайки от системи, базирани на Intel Pentium II, чието пускане стартира през 1997 г., се въвежда технологията за охлаждане на компютър с въздушен поток, насочен от предната стена на кутията към гърба (допълнителен въздух за охлаждане се засмуква през лявата стена) (Фигура 1.11).

В захранването на компютъра е инсталиран поне един вентилатор (много съвременни модели имат два вентилатора, което може значително да намали скоростта на въртене на всеки от тях и следователно шума по време на работа). Допълнителни вентилатори могат да бъдат инсталирани навсякъде в корпуса на компютъра, за да се увеличи въздушният поток. Не забравяйте да спазвате правилото: на предната и лявата странична стена въздухът се нагнетява в кутията, на задната стена се изхвърля горещ въздух. Също така трябва да се уверите, че потокът горещ въздух от задната стена на компютъра не попада директно във въздухозаборника на лявата стена на компютъра (това се случва в определени позиции на системния модул спрямо стените на стая и мебели). Кои вентилатори да инсталирате зависи преди всичко от наличието на подходящи стойки в стените на корпуса. Шумът на вентилатора се определя главно от скоростта на вентилатора, така че се препоръчват модели с бавни (тихи) вентилатори. При равни инсталационни размери и скорост на въртене, вентилаторите на задната стена на корпуса са субективно по-шумни от предните: първо, те са по-далеч от потребителя, и второ, в задната част на корпуса има почти прозрачни решетки, докато отпред са разположени различни декоративни елементи. Често шумът се създава от въздушния поток около елементите на предния панел: ако количеството пренесен въздушен поток надвиши определена граница, върху предния панел на корпуса на компютъра се образуват вихрови турбулентни потоци, които създават характерен шум (наподобява съскане на прахосмукачка, но много по-тихо).

2. Регулиране на охлаждането на компютърни системи

2.1 Въздушно охлаждане на компютърни системи

Вентилаторите се използват за движение на въздуха в охладителните системи.

2.1.1 Дизайн на вентилатора

Вентилаторът се състои от корпус (обикновено под формата на рамка), електрически двигател и работно колело, монтирано с лагери на същата ос като двигателя (Фигура 2.1).

Фигура 2.1 - Вентилатор (разглобен)

Надеждността на вентилатора зависи от вида на монтираните лагери. Производителите заявяват този типичен MTBF (брой години въз основа на работа 24/7) (Таблица 2.1).

Като се има предвид остаряването на компютърната техника (за домашна и офис употреба е 2-3 години), вентилаторите със сачмени лагери могат да се считат за "вечни": животът им е не по-малък от типичния живот на компютъра. За по-сериозни приложения, където компютърът трябва да работи денонощно в продължение на много години, си струва да изберете по-надеждни вентилатори.

Таблица 2.1 - Зависимост на работата на вентилатора от марката на лагера

Мнозина са се натъквали на стари вентилатори, в които плъзгащите лагери са изхабени: валът на работното колело трака и вибрира по време на работа, издавайки характерен ръмжащ звук. По принцип такъв лагер може да бъде ремонтиран чрез смазване с твърда смазка - но колко ще се съгласят да ремонтират вентилатор, който струва само няколко долара?

2.1.2 Спецификации на вентилатора

Вентилаторите се различават по размер и дебелина: често срещаните в компютрите са 40x40x10 mm за охлаждане на графични карти и джобове за твърди дискове, както и 80x80x25, 92x92x25, 120x120x25 mm за охлаждане на корпуса. Също така вентилаторите се различават по вида и дизайна на инсталираните електродвигатели: те консумират различен ток и осигуряват различни скорости на въртене на работното колело. Размерът на вентилатора и скоростта на въртене на лопатките на работното колело определят производителността: генерираното статично налягане и максималния обем пренесен въздух.

Обемът на въздуха, пренасян от вентилатора (дебит), се измерва в кубични метри в минута или кубични футове в минута. Производителността на вентилатора, посочена в характеристиките, е измерена при нулево налягане: вентилаторът работи на открито. Вътре в кутията на компютъра вентилаторът духа в системния модул с определен размер, така че създава излишно налягане в обслужвания обем. Естествено, обемната ефективност ще бъде приблизително обратно пропорционална на генерираното налягане. Конкретният тип характеристика на потока зависи от формата на използваното работно колело и други параметри на конкретен модел. Например, съответната графика за вентилатора GlacialTech SilentBlade GT80252BDL (Фигура 2.2).

Фигура 2.2 - Производителност на вентилатора SilentBlade GT80252BDL

Общият изглед на вентилатора SilentBlade II GT80252-BDLA1 е показан на фигура 2.3, а неговите спецификации са по-долу.

Фигура 2.3 - Общ изглед на вентилатора SilentBlade II GT80252-BDLA1

Спецификации на вентилатора SilentBlade II GT80252-BDLA1

Вентилатор за охлаждане на корпуса на компютъра

Нисък шум

Захранващо напрежение 12 V

Лагер 2 x търкалящ

Скорост на въртене 1700 (± 10%) об./мин.

Въздушен поток 26,3 CFM

Размери 80 х 80 х 25 мм

Конектор за захранване 3-пинов + 4-пинов конектор

Черен цвят

Простият извод от това следва: колкото по-интензивно работят вентилаторите в задната част на кутията на компютъра, толкова повече въздух може да се изпомпва през цялата система и охлаждането ще бъде по-ефективно.

Нивото на шума, генериран от вентилатора по време на работа, зависи от различните му характеристики. Лесно е да се установи връзката между производителността и шума на вентилатора. На уебсайта на голям производител на популярни охладителни системи Titan, в раздела за вентилатори на корпуса, виждаме, че много вентилатори с еднакъв размер са оборудвани с различни електрически двигатели, които са проектирани за различни скорости на въртене. Тъй като се използва едно и също работно колело, получаваме данните, които ни интересуват: характеристиките на един и същ вентилатор при различни скорости на въртене. Съставяме таблица за трите най-често срещани размера: дебелина 25 mm, 80 × 80 × 25 mm, 92 × 92 × 25 mm и 120 × 120 × 25 mm (Таблици 2.2).

Таблица 2.2 - Ниво на шум на различни вентилатори Titan

Удебеленият шрифт показва най-популярните видове вентилатори.

След като изчислихме коефициента на пропорционалност на въздушния поток и нивото на шума спрямо скоростта, виждаме почти пълно съответствие. За да изчистим съвестта си, разглеждаме отклонения от средната стойност: по-малко от 5%. Така получихме три линейни зависимости по 5 точки всяка. Смятаме хипотезата за потвърдена.

Обемната ефективност на вентилатора е пропорционална на броя обороти на перката, същото важи и за нивото на шума.

Използвайки получената хипотеза, можем да екстраполираме получените резултати с помощта на метода на най-малките квадрати (LSM): в таблицата тези стойности са отбелязани с курсив. Трябва обаче да се помни, че обхватът на този модел е ограничен. Изследваната зависимост е линейна в определен диапазон от скорости на въртене; логично е да се предположи, че линейният характер на зависимостта ще остане в някаква близост на този диапазон; но при много високи и много ниски скорости картината може да се промени значително.

Сега помислете за линията вентилатори от друг производител: GlacialTech SilentBlade 80x80x25mm, 92x92x25mm и 120x120x25mm. Нека направим подобна таблица 2.3.

Таблица 2.3 - Ниво на шум на различни вентилатори GlacialTech

Изчислените данни са маркирани в курсив.

Общ изглед на вентилаторите от тази серия е показан на фигура 2.4.

Фигура 2.4 - Общ изглед на вентилаторите GlacialTech

Както бе споменато по-горе, при скорости на вентилатора, които се различават значително от изследваните, линейният модел може да е неправилен. Стойностите, получени чрез екстраполация, трябва да се разбират като груба оценка.

Нека обърнем внимание на две обстоятелства. Първо, вентилаторите на GlacialTech са по-бавни, и второ, те са по-ефективни. Това очевидно е резултат от използването на работно колело с по-сложна форма на лопатките: дори при същата скорост вентилаторът на GlacialTech пренася повече въздух от Titan (вижте колоната за печалба). И нивото на шума при една и съща скорост е приблизително еднакво: пропорцията се спазва дори за вентилатори от различни производители с различни форми на работното колело.

Трябва да се разбере, че реалните шумови характеристики на вентилатора зависят от неговия технически дизайн, генерираното налягане, обема на изпомпвания въздух, от вида и формата на препятствията по пътя на въздушните потоци; тоест от вида на корпуса на компютъра. Тъй като има много различни използвани случаи, невъзможно е директно да се приложат количествените характеристики на вентилаторите, измерени при идеални условия - те могат да се сравняват само помежду си за различни модели вентилатори.

2.1.3 Мониторинг и управление на вентилатори

Повечето съвременни дънни платки ви позволяват да контролирате скоростта на вентилаторите, свързани към някои три- или четири-пинови конектори. Освен това някои от конекторите поддържат софтуерен контрол на скоростта на въртене на свързания вентилатор. Не всички конектори на платката предоставят такива възможности: например популярната платка Asus A8N-E има пет конектора за захранване на вентилатори, само три от тях поддържат контрол на скоростта на въртене (CPU, CHIP, CHA1) и само един контрол на скоростта на вентилатора ( ПРОЦЕСОР); Дънната платка Asus P5B има четири конектора, всичките четири поддържат контрол на скоростта на въртене, контролът на скоростта на въртене има два канала: CPU, CASE1 / 2 (скоростта на два вентилатора на кутията се променя синхронно). Броят на конекторите с възможност за контрол или контрол на скоростта на въртене не зависи от използвания чипсет или южен мост, а от конкретния модел на дънната платка: моделите от различни производители могат да се различават в това отношение. Често дизайнерите на дънни платки умишлено лишават по-евтините модели от възможности за контрол на скоростта на вентилатора. Например дънната платка Asus P4P800 SE за процесори Intel Pentiun 4 може да регулира скоростта на процесорния охладител, докато по-евтината й версия Asus P4P800-X не може. В този случай можете да използвате специални устройства, които могат да контролират скоростта на няколко вентилатора (и обикновено осигуряват свързването на няколко температурни сензора) - има все повече и повече от тях на съвременния пазар.

Скоростите на вентилатора могат да се контролират с помощта на BIOS Setup. Като правило, ако дънната платка поддържа промяна на скоростта на вентилатора, тук в BIOS Setup можете да конфигурирате параметрите на алгоритъма за контрол на скоростта. Наборът от параметри е различен за различните дънни платки; обикновено алгоритъмът използва показанията на термичните сензори, вградени в процесора и дънната платка. Има редица програми за различни операционни системи, които ви позволяват да контролирате и регулирате скоростта на вентилаторите, както и да наблюдавате температурата на различни компоненти вътре в компютъра. Производителите на някои дънни платки обединяват своите продукти със собствени програми за Windows: Asus PC Probe, MSI CoreCenter, Abit µGuru, Gigabyte EasyTune, Foxconn SuperStep и др. Разпространяват се няколко универсални програми, сред които: Hmonitor (shareware, $20-30), MotherBoard Monitor (разпространява се безплатно, не се актуализира от 2004 г.). Най-популярната програма от този клас е SpeedFan (Фигура 2.5).

Фигура 2.5 - Програма SpeedFan

2.2 Пасивно охлаждане

Пасивни системи за охлаждане се наричат ​​тези, които не съдържат вентилатори. Индивидуалните компютърни компоненти могат да се задоволят с пасивно охлаждане, при условие че техните радиатори са поставени в достатъчен въздушен поток, създаден от „чужди“ вентилатори: например, чипсетът често се охлажда от голям радиатор, разположен близо до охладителя на процесора. Пасивните охладителни системи за видеокарти също са популярни, например Zalman ZM80D-HP (Фигура 2.6).

Фигура 2.6 - Пасивно охлаждане на видеокарти

Очевидно, колкото повече радиатори трябва да продуха един вентилатор, толкова повече съпротивление на потока трябва да преодолее; по този начин, с увеличаване на броя на радиаторите, често е необходимо да се увеличи скоростта на въртене на работното колело. По-ефективно е да се използват много нискоскоростни вентилатори с голям диаметър, а пасивните системи за охлаждане за предпочитане се избягват. Въпреки факта, че се произвеждат пасивни радиатори за процесори, видео карти с пасивно охлаждане, дори захранвания без вентилатори (FSP Zen), опитът да се изгради компютър без вентилатори изобщо от всички тези компоненти със сигурност ще доведе до постоянно прегряване. Тъй като съвременният високопроизводителен компютър разсейва твърде много топлина, за да бъде охлаждан само от пасивни системи. Поради ниската топлопроводимост на въздуха е трудно да се организира ефективно пасивно охлаждане на целия компютър, освен да се превърне целия корпус на компютъра в радиатор, както се прави в Zalman TNN 500A (Фигура 2.7).

Може би напълно пасивното охлаждане ще бъде достатъчно за специализирани компютри с ниска мощност (за достъп до интернет, за слушане на музика и гледане на видео и др.)

Фигура 2.7 - Кутия за компютърен радиатор Zalman TNN 500A

2.3 Водно охлаждане на компютърни системи

Най-често срещаният подход за охлаждане на компютърни системи е да се сглоби система, често с дузина вентилатори, всички с оптимизирано работно колело и хидродинамични лагери. Текстолитът на печатните платки трудно може да издържи килограми мед от високопроизводителни радиатори, пробити с топлинни тръби. Резултатът от всички тези фантастични подобрения намалява правопропорционално на мощността на системата, тъй като температурата вътре в кутията се повишава бързо с увеличаване на мощността, а в най-добрите конфигурации изпомпването на въздух през кутията все още причинява значителен шум. Ситуация на задънена улица възниква, когато всеки компонент на системата е доста тих, да речем 18-20 dB, но взети заедно дават 30-35 dB още по-неприятен шум, поради различния спектър и произтичащите от това смущения. Струва си да се отбележи повишената сложност на почистването от прах с подобен дизайн. Ако обикновената система е лесна за почистване веднъж на всеки шест месеца с конвенционална прахосмукачка, тогава е много трудно да се почистят всички тези тънкоребрени дизайни на модерни охладители. По някаква причина производителите не обръщат достатъчно внимание на проблема с праха в кутиите, само някои кутии са оборудвани с много неефективни филтри за прах. В същото време прахът, смачкан от вентилаторите, не само вреди на охлаждането, утаявайки се на повърхността на радиаторите, но също така е много вреден за човешкото здраве, тъй като не се задържа от бронхите и се отстранява от белите дробове за много дълго време. Някои източници смятат, че вредата от финия прах е сравнима с вредата от пасивното пушене. CD / DVD и FDD устройствата страдат много от прах, имаше дори четец на карти, запушен с прах до точката на пълна невъзможност за работа.

Системите за водно охлаждане са заслужено популярни. Принципът на тяхното действие се основава на циркулацията на охлаждащата течност. Компютърните компоненти, които трябва да се охладят, загряват водата, а водата от своя страна се охлажда в радиатора. В този случай радиаторът може да бъде разположен извън корпуса и дори да бъде пасивен (Фигура 2.8).

Фигура 2.8 - Една от най-модерните системи за водно охлаждане

Недостатъкът на водното охлаждане е:

1. шум - колкото по-висока е мощността, толкова по-висок е шумът, издаван от помпата.

2. Въпреки всичко водното охлаждане не е много разпространено поради високата му цена спрямо въздушното охлаждане и опасността от късо съединение при разхерметизиране и теч.

2.4 Икономично охлаждане

Типичен домашен или офис компютър, при липса на задачи, изискващи ресурси, обикновено е само 10% зареден - всеки може да провери това, като стартира Windows Task Manager и гледа хронологията на зареждането на CPU (централния процесор). По този начин, със стария подход, около 90% от времето на процесора отлетя на вятъра: процесорът беше зает да изпълнява команди, от които никой не се нуждаеше. По-новите операционни системи (Windows 2000 и по-нови) действат по-разумно в подобна ситуация: използвайки командата HLT (Halt, stop), процесорът напълно спира за кратко време - това очевидно ви позволява да намалите консумацията на енергия и температурата на процесора в липса на ресурсоемки задачи.

Опитните компютърни маниаци могат да си спомнят редица програми за "софтуерно охлаждане на процесора": когато работят под Windows 95/98/ME, те спират процесора с помощта на HLT, вместо да повтарят безсмислени NOP, което понижава температурата на процесора при липса на изчислителни задачи . Съответно използването на такива програми под Windows 2000 и по-нови операционни системи е безсмислено.

Съвременните процесори консумират толкова много енергия (което означава: те я разсейват под формата на топлина, т.е. загряват), че разработчиците са създали допълнителни технически мерки за борба с възможното прегряване, както и инструменти, които повишават ефективността на спестяващите механизми когато компютърът е неактивен.

2.4.1 Термична защита на процесора

За защита на процесора от прегряване и повреда се използва така нареченото термично дроселиране (обикновено не се превежда: дроселиране). Същността на този механизъм е проста: ако температурата на процесора надвишава допустимата, процесорът се спира принудително от командата HLT, така че кристалът да има възможност да се охлади. В ранните реализации на този механизъм, чрез BIOS Setup, беше възможно да се конфигурира колко време процесорът ще бъде неактивен (CPU Throttling Duty Cycle: xx%); новите реализации "забавят" процесора автоматично, докато температурата на кристала падне до приемливо ниво. Разбира се, потребителят се интересува от факта, че процесорът не се охлажда (буквално!), Но върши полезна работа - за това трябва да използвате доста ефективна система за охлаждане. Можете да проверите дали механизмът за термична защита на процесора (дроселиране) е активиран с помощта на специални помощни програми, като ThrottleWatch (Фигура 2.9).

Фигура 2.9 - Помощни програми на ThrottleWatch

В този случай процесорът не се охлажда задоволително: веднага щом натоварването на процесора се увеличи, се задейства дроселиращият механизъм.

2.4.2 Минимизиране на консумацията на енергия

Почти всички съвременни процесори поддържат специални технологии за намаляване на потреблението на енергия (и съответно отопление). Различните производители наричат ​​такива технологии по различен начин, например: Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), AMD Cool'n'Quiet (CnQ, C&Q) - но те всъщност работят по същия начин. Когато компютърът не работи и процесорът не е натоварен с изчислителни задачи, тактовата честота и напрежението на процесора намаляват. И двете намаляват консумацията на енергия на процесора, което от своя страна намалява разсейването на топлината. Веднага след като натоварването на процесора се увеличи, пълната скорост на процесора се възстановява автоматично: работата на такава схема за пестене на енергия е напълно прозрачна за потребителя и работещите програми. За да активирате такава система, трябва:

Разрешете използването на поддържана технология в BIOS Setup;

Инсталирайте подходящите драйвери в операционната система, която използвате (обикновено това е драйвер за процесор);

В контролния панел на Windows, в раздела Управление на захранването, в раздела Схеми на захранването изберете схемата за минимално управление на захранването от списъка.

Можете да проверите дали честотата на процесора се променя, като използвате всяка програма, която показва тактовата честота на процесора: от специализирани типове CPU-Z до контролния панел на Windows (Контролен панел), раздел Система (Фигура 2.10).

Фигура 2.10 - Контролни панели на Windows

AMD Cool "n" Тишина в действие: Текущата честота на процесора (994 MHz) е по-ниска от номиналната (1,8 GHz).

Често производителите на дънни платки допълнително допълват своите продукти с визуални програми, които ясно демонстрират работата на механизма за промяна на честотата и напрежението на процесора, например Asus Cool&Quiet (Фигура 2.11).

Фигура 2.11 - Панел Asus Cool&Quiet

Честотата на процесора се променя от максимална (при наличие на изчислително натоварване) до някакъв минимум (при липса на натоварване на процесора).

2.4.3 Помощна програма RMClock

По време на разработването на набор от програми за комплексно тестване на процесори CPU RightMark беше създадена помощната програма RMClock (RightMark CPU Clock / Power Utility): тя е предназначена да наблюдава, конфигурира и управлява възможностите за пестене на енергия на съвременните процесори. Помощната програма поддържа всички съвременни процесори и различни системи за управление на консумацията на енергия (честота, напрежение ...) Програмата ви позволява да наблюдавате появата на дроселиране, промени в честотата и напрежението на процесора. Използвайки RMClock, можете да конфигурирате и използвате всичко, което позволяват стандартните инструменти: настройка на BIOS, управление на захранването от операционната система с помощта на драйвера на процесора. Но възможностите на тази помощна програма са много по-широки: с негова помощ можете да конфигурирате редица параметри, които не са достъпни за конфигуриране по стандартен начин. Това е особено важно при използване на овърклокнати системи, когато процесорът работи по-бързо от номиналната честота.

RightMark CPU Clock Utility (RMClock) е малка помощна програма, която следи тактовата честота, дроселиране, натоварване на процесора, напрежение и температура на процесора в реално време. Той също така може да управлява производителността и консумацията на енергия на процесори, които поддържат функции за управление на захранването. В автоматичен режим на управление той постоянно следи нивото на използване на процесора и автоматично променя тактовата си честота, напрежението на ядрото на процесора и / или нивото на дроселиране в съответствие с концепцията за "производителност при поискване".

Фигура 2.12 Помощна програма RightMark CPU Clock (RMClock)

Подобен метод се използва от разработчиците на видеокарти: пълната мощност на GPU е необходима само в 3D режим, а модерен графичен чип може да се справи с работния плот в 2D режим дори при намалена честота. Много съвременни видео карти са настроени така, че графичният чип да обслужва работния плот (2D режим) с намалена честота, консумация на енергия и разсейване на топлината; съответно вентилаторът за охлаждане се върти по-бавно и издава по-малко шум. Видеокартата започва да работи на пълен капацитет само при стартиране на 3D приложения, като компютърни игри. Подобна логика може да се реализира програмно, като се използват различни помощни програми за фина настройка и овърклок на видеокарти. Например, така изглеждат настройките за автоматичен овърклок в програмата ATI Tray Tools за видеокартата HIS X800GTO IceQ II (Фигура 2.13).

Фигура 2.13 - ATI Tray Tools за HIS X800GTO IceQ II видеокарта

Рей Адамс създаде нова помощна програма ATI Tray Tools (Фигура 2.14).

Фигура 2.14 - Нови инструменти на ATI Tray

2.5 Перспективи за развитие на охладителните системи

Исторически, захранващите устройства са били лишени от безшумни охладителни системи. Това до голяма степен се дължи на факта, че те разсейват 15-25% от енергията, консумирана от компютъра. Цялата тази мощност се разпределя към различни активни и пасивни компоненти на захранването. Захранващи диоди и инверторни превключватели, трансформатори и дросели се нагряват... Традиционното оформление на захранването изисква преосмисляне с прехода към външно охлаждане. Захранванията с възможност за свързване към система за водно охлаждане се произвеждат само от една фирма.

Започва производството на компютърни системи с водно охлаждане, за допълнителни компютърни мрежи се използват двуконтурни, триконтурни и многоконтурни охладителни системи.

За тестване на ефективността на охладителната система са използвани две софтуерни конфигурации.

Неработеща - заредена десктоп операционна система Windows Vista Ultimate x64 SP1.

И в двата режима е използвана стандартната система за водно охлаждане Koolance, без свързване към студена вода.

Idle Water и 3D Water - към външния топлообменник се подава студена вода с температура около 17 градуса, вентилаторите на стандартната охладителна система не работят.

Idle Air и 3D Air - използвана е стандартна, еднослотова, охладителна система за видеокартата ATI Radeon HD 3870 и процесорен охладител Neon 775 от GIGABYTE.

Охлаждащата течност в първите четири теста е водата от вътрешния охладителен кръг, а в последните два теста - въздухът вътре в системния блок. За да се получат стабилни резултати, всички тестове бяха извършени в рамките на един час, а максималните температурни показания бяха взети с помощта на програмата HWMonitor.

Проучванията показват, че водното охлаждане е много по-ефективно от въздушното. По-специално, в система с въздушно охлаждане, по време на престой, се записват параметри на нагряване, подобни на тези на натоварена система с водно охлаждане! Системата, охладена с въздух по време на 3D теста, бързо затопли въздуха в системния блок до температура над 45 градуса. Не е изненадващо, че температурата на процесорите се доближи до 80 градуса, а вентилаторите бяха шумни на пълна мощност.

При оценката на икономическия ефект се оказа, че цената на преобразуването на компютър към водно охлаждане се е увеличила само с 1200 UAH, а ефективността се е увеличила със 100%.

За да се пести вода, е възможно да се произведе охладителна система с три кръга, при която топлообменникът е монтиран директно върху магистралната тръба за студена вода, а течността от тази междинна система се изпомпва от отделна помпа. Много интересна възможност е да поставите полупроводников хладилник с ефект на Пелтие между първата и втората верига.

Използването на такива прогресивни решения позволява да се постигне рекордна производителност при липса на шум.

3. Предпроектно проучване на обекта на изследване

3.1 Анализ на различни видове охлаждане

Изследваме техническите и икономическите характеристики на горните видове охлаждане (Таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Технико-икономически характеристики на различните видове охлаждане

охлаждане	Ниво на шум, dB	Цена, UAH	Безопасност	Простота дизайни	Допълнителна информация
Пасивен	отсъстващ			закопчаване допълнителни радиатори
Въздух: вентилатор			частично	инсталиране на допълнителни вентилатори
Въздух:			частично	монтаж на допълнителни охладители	Консумация на електроенергия енергия, повишени нива на шум, периодично смазване на лагерите
охлаждане	Ниво на шум, dB	Цена, UAH	Безопасност	Простота дизайни	Допълнителна информация
Водно охлаждане			Нахлуване на вода в електрически уреди	Сложност на монтаж, водоснабдяване, помпена инсталация	Проникване на влага, постоянна проверка на фитинги, клапани
криогенно охлаждане			Кондензация	Трудност на монтажа	Конденз, постоянно гледане на блокове, зареждане с фреон, минусови температури
Азотно охлаждане	отсъстващ		Образуване на конденз, изтичане на азот	Трудност при инсталиране, стягане	Образуване на конденз, постоянно гледане на блокове, зареждане с азот, минусови температури
Елемент на Пелтие	отсъстващ		Образуване на кондензат.	Трудност на монтажа	Допълнително отопление

След като анализираме таблица 3.1 по цена, заключаваме (Фигура 3.1):

Фигура 3.1 - Анализ на разходите за различни видове охлаждане:

1- пасивно охлаждане; 2- вентилатор; 3 - въздушен охладител; 4 - вода; 5- криогенен; 6- азотен; 7 - елемент на Пелтие.

По отношение на разходите най-евтиният тип охлаждане е пасивното, цената на един радиатор се определя от количеството мед в него и конфигурацията, най-скъпото е водното охлаждане и съдържа много промени в корпуса на компютъра, елементът на Пелтие заема средна позиция по отношение на разходите, но не е рентабилна поради обилната консумация на електрическа енергия и генериране на топлина върху полупроводника, което ще доведе до образуване на конденз; най-изгодната позиция е заета от въздушно охлаждане - лесна инсталация, ниска цена, надеждност на дизайна, ниска консумация на енергия, единственият недостатък на вентилаторите е сравнително високо ниво на шум.

Благоприятно е да се използва смесена система за охлаждане, но когато се използва, ще се появят както положителни, така и отрицателни фактори. Когато се използва например въздушно охлаждане (увеличаване на броя на вентилаторите), не само се повишава нивото на шума на самите вентилатори, но се появява и ефектът на „резонанса“, т.к. вентилаторите са на същото шаси.

Когато инсталирате допълнително въздушно охлаждане, трябва да осигурите и филтърна система, която ще предпази този компютър от прах. Възможно е също така да се разработи система за автоматично изключване на електрическите вентилатори, когато компютърните блокове се охлаждат до предварително зададена стойност, като се използва програма за следене на температурата на блоковете или допълнителни устройства (термични релета, температурни контролери).

Помислете колко ще струва подобряването на охлаждането на компютърните системи с инсталирането на един допълнителен вентилатор.

Основните изходни данни за определяне на цената на проекта са показатели, които се използват в предприятието GPO "MONOLIT" в Харков.

Тези цифри са обобщени в таблица 3.2.

Таблица 3.2 - Данни на предприятието GPO "MONOLIT" Харков.

към 01.01.2010г

Разходи	Условно обозначение		Стойност
Разработване (проектиране) на проектна документация
Тарифната ставка на дизайнера - технолог
Тарифна ставка за обслужващ персонал
Тарифа за електроенергия
Мощността на компютър, модем, принтер и др.
Цена на компютър, принтер, модем за база и нов продукт (IBMPentium/32/200/ SVG)
Амортизационни отчисления
Цената на 1 час работа с компютър
Ставка на допълнителна заплата
Принос към социални събития
Общопроизводствени (режийни) разходи
Разходи за транспорт и доставка
Време за поддръжка на компютърни системи
Норма на амортизация на компютър
Приспадане за задържане и ремонт на компютри

3.2 Изчисляване на разходите на етапа на проектиране (разработване) на проектната документация на нов продукт

а) Сложността на разработването на проектна документация за нов продукт

За да се определи сложността на проектната работа, първо се съставя списък на всички етапи и видове работа, които трябва да бъдат извършени (логично, подредено и последователно). Необходимо е да се определи нивото на квалификация (позици) на изпълнителите.

Разходите за разработване на проектна документация представляват възнаграждението на разработчиците на електрическата схема, дизайнерите и технолозите.

Изчисляването на разходите за проектна документация се получава по метода на изчисляване на разходите, който се основава на интензивността на труда и заплатите на разработчиците.

а) Сложността на разработването на проектна документация за продукт ( T) се изчислява по формулата:

Където T atz- разходи за труд за анализ на техническото задание (ТЗ), човекочас;

T res- разходи за труд за разработване на електрически вериги, човекочас;

T rk

T RT

T okd

T widz- разходи за труд за изработка и тестване на прототип, човекочас.

Таблица 3.3 - Изчисляване на заплатите за разработване на продуктова проектна документация

Заплата за разработване на продукти СЪСсе определя по формулата:

къде е почасовата ставка на разработчика, UAH

Сложността на разработването на проектна документация за продукт (определена в гривни с два знака след десетичната запетая (00,00 UAH)

б) Изчисляване на разходите за материали за разработване на проектна документация

Материални разходи М в, които са необходими за разработване (създаване) на проектната документация, са дадени в таблица 3.4.

Таблица 3.4 - Изчисляване на материалните разходи за разработване на проектна документация

в) Разходи за използване на компютри при разработване на проектна документация (ако има такива).

Разходите за използване на компютри при разработването на проектна документация се изчисляват въз основа на цената на един час компютърна работа по формулата. UAH:

Където В ж- цената на един час на компютъра, UAH.

T res- разходи за труд за разработване на електрически вериги, човекочас;

T rk– разходи за труд за разработване на дизайн, човекочас;

T RT– разходи за труд за разработване на технологии, човекочас;

T okd- разходи за труд за проектиране на проектна документация, хора / час;

В същото време цената на един час компютър (други технически средства - Т.К.) В ж

Където T e / e – разходи за електроенергия, UAH;

до амортизация- стойността на първия час на амортизация на компютъра, UAH;

Z чол– почасова заплата на обслужващия персонал, UAH;

T rem – разходи за ремонт, закупуване на части, UAH;

Цената на един час амортизация до амортизацияопределя се по формулата, UAH:

40 часова работна седмица:

Където В tz- цената на техническите средства, UAH.

На- годишна амортизационна норма (%).

K t- брой седмици в годината (52 седмици/година).

G t- брой работни часове на седмица (40 часа/седмица)

Почасово заплащане на персонала по поддръжката Z чолизчислява се по формулата, UAH:

Където Относно кл- месечна заплата на обслужващия персонал, UAH.

K rg- брой работни часове на месец (160 часа/месец);

H rem- разходи за труд за ремонт на компютър (6% Относно кл).

Разходи за ремонт, покупка на компютърни части T rem

Където В tz- цената на техническите средства, UAH.

H rem- процент на разходите за ремонт, покупка на части (%);

K t- брой седмици в годината (52 седмици/година).

G t- брой работни часове на седмица (36 ¸ 168 часа/седмица)

Разходи за използване на електроенергия от компютри и технически средства T e / eопределя се по формулата, UAH:

, (3.8)

Където В нея– цената на един kWh електроенергия, UAH;

W пот- мощността на компютъра, принтера и скенера (за 1 час), (kW/h.).

По този начин цената на един час работа на компютъра по време на разработването на проектната документация ще бъде (вижте формула 3.4), UAH:

Разходи за използване на компютри в разработката, UAH. (виж формула 3.3):

г) Изчисляване на технологичните разходи за създаване на проектна документация

Изчисляването на технологичните разходи за създаване на проектна документация за продукт се извършва по метода на изчисляване на разходите (таблица 3.5).

Таблица 3.5 - Изчисляване на технологичните разходи за създаване на продуктова проектна документация

Цената на разработената проектна документация C cdизчислено като сбор от точки 1–6.

3.3 Изчисляване на разходите на етапа на производство на продукта

Себестойността на продукта, който се разработва, се изчислява въз основа на нормите на разходите за материали и труд. Сред изходните данни, които се използват за изчисляване на себестойността на продукта, има норми за разход на суровини и основни материали за продукт (таблица 3.6).

Таблица 3.6 - Изчисляване на разходите за суровини и основни материали за един продукт

материали	Разходна норма	Цена на едро UAH/бр.	Действителни разходи
Припой POS - 61 (GOST 21930 - 76), кг
Лак ЕП-9114 (ГОСТ 2785-76), кг
Разходи за транспорт и доставка (4%)

По време на изчисляването на себестойността на продукта като изходни данни се използват спецификациите на материалите, закупените компоненти за продукта и полуфабрикатите, които се използват при производството на един продукт (таблица 3.7).

Таблица 3.7 - Списък на компонентите за подобряване на охлаждането на компютъра

Изчисляваме заплатите на основните производствени работници въз основа на нормите за интензивност на труда по вид работа и почасовите ставки на работниците.Разходите и ценообразуването са изчислени в таблица 3.9.

Таблица 3.9 - Изчисляване на себестойността и определяне на цената на изделието по новата проектна документация

Общата стойност на изготвянето на проектна документация и модернизацията на охлаждането е 346,58 UAH.

4. Охрана на труда

Научно-техническият прогрес направи сериозни промени в условията на производствена дейност на работниците на знанието. Работата им е станала по-интензивна, напрегната, изискваща значителен разход на умствена, емоционална и физическа енергия. Това изисква цялостно решаване на проблемите на ергономията, хигиената и организацията на труда, регулирането на режимите на труд и почивка.

В момента компютърните технологии се използват широко във всички области на човешката дейност. При работа с компютър човек е изложен на редица опасни и вредни производствени фактори: електромагнитни полета (радиочестотен диапазон: HF, UHF и SHF), инфрачервено и йонизиращо лъчение, шум и вибрации, статично електричество и др.

Работата с компютър се характеризира със значителен психически стрес и нервно-емоционален стрес за операторите, висока интензивност на зрителната работа и доста голямо натоварване на мускулите на ръцете при работа с компютърна клавиатура. От голямо значение е рационалното проектиране и разположение на елементите на работното място, което е важно за поддържане на оптимална работна поза на човека-оператор.

В процеса на работа с компютър е необходимо да се спазва правилният режим на работа и почивка. В противен случай персоналът има значително натоварване на зрителния апарат с появата на оплаквания от неудовлетвореност от работата, главоболие, раздразнителност, нарушения на съня, умора и болки в очите, кръста, шията и ръцете.

4.1 Изисквания към производствените съоръжения

4.1.1 Оцветяване и отражение

Оцветяването на стаите и мебелите трябва да допринесе за създаването на благоприятни условия за визуално възприятие, добро настроение.

Източници на светлина като лампи и прозорци, които се отразяват от повърхността на екрана, значително влошават точността на знаците и причиняват физиологични смущения, които могат да доведат до значителен стрес, особено при продължителна употреба. Отражението, включително отражението от вторични източници на светлина, трябва да бъде сведено до минимум.

Завеси и паравани могат да се използват за защита от прекомерна яркост на прозорците.

прозорците са ориентирани на юг: - стените са зеленикаво-сини или светлосини; етаж - зелен;

прозорците са ориентирани на север: - стените са светло оранжеви или оранжево-жълти; под - червеникаво-оранжев;

прозорците са ориентирани на изток: - жълто-зелени стени; подът е зелен или червеникаво-оранжев;

прозорците са ориентирани на запад: - стените са жълто-зелени или синкаво-зелени; подът е зелен или червеникаво-оранжев.

В помещенията, където се намира компютърът, е необходимо да се осигурят следните стойности на коефициента на отражение: за тавана: 60-70%, за стените: 40-50%, за пода: около 30%. За други повърхности и работни мебели: 30-40%.

4.1.2 Осветление

Правилно проектираното и внедрено промишлено осветление подобрява визуалните условия на труд, намалява умората, повишава производителността на труда, има благоприятен ефект върху работната среда, има положително психологическо въздействие върху работещия, повишава безопасността на труда и намалява травмите.

Недостатъчното осветление води до напрежение на очите, отслабва вниманието, води до преждевременна умора. Прекалено яркото осветление причинява заслепяване, дразнене и болка в очите.

Грешната посока на светлината на работното място може да създаде груби сенки, отблясъци и да дезориентира работника. Всички тези причини могат да доведат до злополука или професионални заболявания, така че правилното изчисляване на осветеността е толкова важно.

Има три вида осветление - естествено, изкуствено и комбинирано (естествено и изкуствено заедно).

Естествено осветление - осветяване на помещения с дневна светлина, проникваща през светлинни отвори във външните ограждащи конструкции на помещенията.

Естественото осветление се характеризира с това, че варира в широки граници в зависимост от времето на деня, сезона, характера на района и редица други фактори.

Изкуственото осветление се използва при работа през нощта и през деня, когато не е възможно да се осигурят нормализираните стойности на коефициента на естествена светлина (облачно време, кратък светъл ден).

Осветлението, при което недостатъчното по нормите естествено осветление се допълва от изкуствено, се нарича комбинирано осветление.

Изкуственото осветление се разделя на работно, аварийно, евакуационно, охранително. Работното осветление от своя страна може да бъде общо или комбинирано. Общо - осветление, при което лампите са разположени в горната зона на помещението равномерно или по отношение на разположението на оборудването. Комбинирано - осветление, при което към общото се добавя локално осветление.

Според SNiP II-4-79 е необходимо да се използва комбинирана система за осветление в помещенията на компютърните центрове.

При извършване на работа от категорията на висока визуална точност (най-малкият размер на обекта на разграничение е 0,3 ... ... 1,0 mm) KEO трябва да бъде най-малко 1,0%. Като източници на изкуствено осветление обикновено се използват флуоресцентни лампи от типа LB или DRL, които се комбинират по двойки в лампи, които трябва да бъдат равномерно разположени над работните повърхности.

Изискванията за осветеност в помещенията, където са инсталирани компютри, са следните: при извършване на високопрецизна визуална работа общата осветеност трябва да бъде 300 лукса, а комбинираната - 750 лукса; подобни изисквания при извършване на работа със средна точност - съответно 200 и 300 lx.

Освен това цялото зрително поле трябва да бъде осветено сравнително равномерно - това е основното хигиенно изискване. С други думи, степента на осветеност на помещението и яркостта на екрана на компютъра трябва да са приблизително еднакви, т.к. ярката светлина в областта на периферното зрение значително увеличава напрежението на очите и в резултат на това води до тяхната бърза умора.

4.1.3 Параметри на микроклимата

Параметрите на микроклимата могат да варират в широки граници, докато необходимо условие за човешкия живот е поддържането на постоянна телесна температура поради терморегулацията, т.е. способността на тялото да регулира преноса на топлина към околната среда. Принципът на регулиране на микроклимата е създаването на оптимални условия за топлообмен на човешкото тяло с околната среда.

Компютърната технология е източник на значително генериране на топлина, което може да доведе до повишаване на температурата и намаляване на относителната влажност в помещението. В помещенията, където са инсталирани компютри, трябва да се спазват определени параметри на микроклимата. Санитарните норми SN-245-71 определят стойностите на параметрите на микроклимата, които създават комфортни условия. Тези норми се определят в зависимост от сезона, естеството на трудовия процес и естеството на производствените помещения (виж таблица 4.1).

Таблица 4.1 - Параметри на микроклимата за помещения, в които са инсталирани компютри

Обемът на помещенията, в които се намират служителите на компютърните центрове, не трябва да бъде по-малък от 19,5 m 3 / човек, като се вземе предвид максималния брой едновременно работещи на смяна. Нормите за подаване на чист въздух в помещенията, където се намират компютри, са дадени в табл. 4.2.

Таблица 4.2 - Норми за подаване на чист въздух в помещенията, където се намират компютри

За осигуряване на комфортни условия се използват както организационни методи (рационална организация на работата в зависимост от времето на годината и деня, редуване на работа и почивка), така и технически средства (вентилация, климатизация, отоплителна система).

4.1.4 Шум и вибрации

Шумът влошава условията на труд, оказвайки вредно въздействие върху човешкия организъм. Работещите в условия на продължително излагане на шум изпитват раздразнителност, главоболие, световъртеж, загуба на паметта, повишена умора, загуба на апетит, болки в ушите и др. Такива нарушения в работата на редица органи и системи на човешкото тяло могат да причинят негативни промени в емоционалното състояние на човек до стрес. Под въздействието на шума концентрацията на вниманието намалява, физиологичните функции се нарушават, появява се умора поради повишени енергийни разходи и нервно-психичен стрес, комутацията на речта се влошава. Всичко това намалява работоспособността на човека и неговата производителност, качество и безопасност на труда. Продължителното излагане на силен шум [над 80 dB(A)] върху човешкия слух води до частична или пълна загуба на слуха.

В табл. 4.3 показва максималните нива на звука в зависимост от категорията на тежестта и интензивността на труда, които са безопасни по отношение на поддържането на здравето и работоспособността.

Таблица 4.3 - Гранични нива на звука, dB, на работните места

Нивото на шума на работното място на математици-програмисти и видеооператори не трябва да надвишава 50 dBA, а в помещенията за обработка на информация на компютри - 65 dBA. За да се намали нивото на шума, стените и таваните на помещенията, където са инсталирани компютри, могат да бъдат облицовани със звукопоглъщащи материали. Нивото на вибрации в помещенията на компютърните центрове може да бъде намалено чрез инсталиране на оборудване на специални виброизолатори.

4.1.5 Електромагнитни и йонизиращи лъчения

Повечето учени смятат, че както краткосрочното, така и дългосрочното излагане на всички видове радиация от екрана на монитора не е опасно за здравето на персонала, обслужващ компютрите. Все пак няма изчерпателни данни за опасността от излагане на радиация от монитори за работещите с компютри и изследванията в тази посока продължават.

Допустимите стойности на параметрите на нейонизиращо електромагнитно излъчване от компютърен монитор са представени в таблица. 4.4.

Максималното ниво на рентгеново лъчение на работното място на компютърен оператор обикновено не надвишава 10 microrem / h, а интензитетът на ултравиолетовото и инфрачервеното лъчение от екрана на монитора е в рамките на 10-100 mW / m 2 .

Таблица 4.4 - Допустими стойности за параметрите на нейонизиращо електромагнитно излъчване (в съответствие със SanPiN 2.2.2.542-96)

За да се намали въздействието на тези видове радиация, се препоръчва да се използват монитори с намалено ниво на радиация (MPR-II, TCO-92, TCO-99), да се инсталират защитни екрани, както и да се спазват регламентираните графици за работа и почивка.

4.2 Ергономични изисквания към работното място

Проектирането на работни места, оборудвани с видео терминали, е един от важните проблеми на ергономичния дизайн в областта на компютърните технологии.

Работното място и взаимното разположение на всички негови елементи трябва да отговарят на антропометрични, физически и психологически изисквания. Важно е и естеството на работата. По-специално, при организирането на работното място на програмиста трябва да бъдат изпълнени следните основни условия: оптимално разположение на оборудването, което е част от работното място и достатъчно работно пространство, което позволява всички необходими движения и движения.

Ергономичните аспекти на дизайна на работните станции за видеотерминали, по-специално, са: височината на работната повърхност, размерите на пространството за краката, изискванията за местоположението на документите на работното място (наличието и размерите на стойката за документи, възможността на различно разположение на документи, разстояние от очите на потребителя до екрана, документ, клавиатури и др.), характеристики на работния стол, изисквания към повърхността на работния плот, регулируемост на елементите на работното място.

Основните елементи на работното място на програмиста са маса и фотьойл.

Основната работна позиция е седнало положение.

Седналата поза причинява минимална умора на програмиста.

Рационалното оформление на работното място осигурява ясен ред и последователност в разполагането на предмети, средства на труда и документация. Това, което е необходимо за по-честото извършване на работа, се намира в зоната на лесен достъп на работното пространство.

Моторно поле - пространството на работното място, в което могат да се извършват двигателни действия на човека.

Зоната за максимален обхват на ръката е част от двигателното поле на работното място, ограничена от дъги, описани от най-изпънатите ръце при движението им в раменната става.

Оптималната зона е част от двигателното поле на работното място, ограничено от дъги, описани от предмишниците при движение в лакътните стави с опора в точката на лакътя и с относително неподвижно рамо.

На фиг. 4.1 показва пример за разположението на основните и периферните компоненти на компютъра на работния плот на програмиста.

За удобна работа масата трябва да отговаря на следните условия:

Височината на масата трябва да бъде избрана, като се вземе предвид възможността да седи свободно, в удобна позиция, ако е необходимо, облегнат на подлакътниците;

Долната част на масата трябва да бъде проектирана така, че програмистът да може да седи удобно, без да е принуден да прибира краката си;

Повърхността на масата трябва да има свойства, които изключват появата на отблясъци в зрителното поле на програмиста;

Дизайнът на масата трябва да предвижда наличието на чекмеджета (поне 3 за съхранение на документация, списъци, канцеларски материали);

Височината на повърхността, върху която е инсталирана клавиатурата, трябва да бъде около 650 mm.

Голямо значение се отдава на характеристиките на работния стол. Така че препоръчителната височина на седалката над нивото на пода е в рамките на 420-

550 мм. Повърхността на седалката е мека, предният ръб е заоблен, а ъгълът на облегалката е регулируем.

Фигура 4.1 - Поставяне на основните и периферните компоненти на компютъра на работния плот на програмиста:

1 - скенер, 2 - монитор, 3 - принтер, 4 - повърхност на работния плот, 5 - клавиатура, 6 - мишка.

При проектирането е необходимо да се предвиди възможност за различно разположение на документи: отстрани на видео терминала, между монитора и клавиатурата и др. Освен това, в случаите, когато видеотерминалът има ниско качество на изображението, например трептенето е забележимо, разстоянието от очите до екрана се прави по-голямо (около 700 mm) от разстоянието от окото до документа (300-450 mm ). Като цяло, при високо качество на изображението на видео терминала, разстоянието от очите на потребителя до екрана, документа и клавиатурата може да бъде еднакво.

Позицията на екрана се определя от:

Разстояние за четене (0.6 - 0.7m);

Ъгълът на четене, посоката на гледане 20˚ под хоризонталата към центъра на екрана, като екранът е перпендикулярен на тази посока.

Трябва също така да е възможно да регулирате екрана:

Височина +3 см;

Наклон от -10˚ до +20˚ спрямо вертикалата;

В лява и дясна посока.

Голямо значение се отдава и на правилната работна поза на потребителя.

При неудобна работна позиция може да се появи болка в мускулите, ставите и сухожилията. Изискванията за работната поза на потребителя на видеотерминала са следните:

Главата не трябва да се накланя повече от 20˚,

Раменете трябва да са отпуснати

Лактите - под ъгъл 80˚-100˚,

Предмишниците и ръцете - в хоризонтално положение.

Причината за неправилната стойка на потребителите се дължи на следните фактори: няма добра стойка за документи, клавиатурата е твърде висока, а документите са твърде ниски, няма къде да поставите ръцете и ръцете си, няма достатъчно място за краката.

За да се преодолеят тези недостатъци, се дават общи препоръки: мобилната клавиатура е по-добра; трябва да се предвидят специални устройства за регулиране на височината на масата, клавиатурата и екрана, както и опора за длани.

Размерът на знаците, плътността на тяхното разположение, контрастът и съотношението на яркостта на знаците и фона на екрана са от съществено значение за продуктивната и висококачествена работа на компютър. Ако разстоянието от очите на оператора до екрана на дисплея е 60-80 cm, тогава височината на знака трябва да бъде най-малко 3 mm, оптималното съотношение на ширината и височината на знака е 3:4, а разстоянието между знаците е 15-20% от височината им. Съотношението на яркостта на фона на екрана и знаците е от 1:2 до 1:15.

Когато използвате компютър, лекарите съветват да инсталирате монитор на разстояние 50-60 см от очите. Експертите също смятат, че горната част на видео дисплея трябва да е на нивото на очите или малко по-ниско. Когато човек гледа право напред, очите му се отварят по-широко, отколкото когато гледа надолу. Поради това зрителното поле се увеличава значително, което води до дехидратация на очите. Освен това, ако екранът е поставен високо и очите са широко отворени, функцията за мигане е нарушена. Това означава, че очите не се затварят напълно, не се измиват със слъзна течност, не получават достатъчно влага, което води до бързата им умора.

Създаването на благоприятни условия на труд и правилното естетично оформление на работните места в производството е от голямо значение както за улесняване на труда, така и за повишаване на неговата привлекателност, което влияе положително върху производителността на труда.

4.3 Работно време

Както многократно е отбелязвано, при работа с персонален компютър много важна роля играе спазването на правилния режим на работа и почивка. В противен случай персоналът има значително натоварване на зрителния апарат с появата на оплаквания от неудовлетвореност от работата, главоболие, раздразнителност, нарушения на съня, умора и болки в очите, кръста, шията и ръцете.

В табл. 4.5 предоставя информация за регламентираните почивки, които трябва да се правят при работа на компютър, в зависимост от продължителността на работната смяна, видовете и категориите работа с VDT (терминал за видео дисплей) и компютър (в съответствие със SanNiP 2.2.2 542-96 „Хигиенни изисквания за видеодисплейни терминали, персонални електронни компютри и организация на работа”).

Таблица 4.5 - Време на регламентирани почивки при работа на компютър

Забележка. Времето на почивките се определя при спазване на посочените санитарни правила и норми. Ако действителните условия на труд не отговарят на изискванията на санитарните правила и норми, времето на регламентираните почивки трябва да се увеличи с 30%.

В съответствие със SanNiP 2.2.2 546-96 всички видове трудова дейност, свързана с използването на компютър, са разделени на три групи: група А: работа по четене на информация от екрана на VDT или компютър с предварителна заявка; група Б: работа по въвеждане на информация; група Б: творческа работа в режим на диалог с компютър.

Ефективността на почивките се увеличава, когато се комбинира с индустриална гимнастика или организира специална стая за почивка на персонала с удобна мека мебел, аквариум, зелена площ и др.

4.4 Изчисляване на осветеността

Изчисляването на осветеността на работното място се свежда до избора на осветителна система, определянето на необходимия брой лампи, техния тип и разположение. Въз основа на това изчисляваме параметрите на изкуственото осветление.

4.4.1 Изчисляване на изкуственото осветление

Обикновено изкуственото осветление се осъществява с помощта на два вида електрически източници на светлина: лампи с нажежаема жичка и флуоресцентни лампи. Ще използваме флуоресцентни лампи, които в сравнение с лампите с нажежаема жичка имат редица значителни предимства:

Според спектралния състав на светлината те са близки до дневната светлина, естествената светлина;

Те имат по-висока ефективност (1,5-2 пъти по-висока от ефективността на лампите с нажежаема жичка);

Имат повишена светлинна мощност (3-4 пъти по-висока от тази на лампите с нажежаема жичка);

По-дълъг експлоатационен живот.

Изчисляването на осветлението се прави за стая с площ от 15 м 2, чиято ширина е 5 м, височината е 3 м. Да използваме метода на светлинния поток.

За да определим броя на осветителните тела, ние определяме светлинния поток, падащ върху повърхността, съгласно формулата:

F = E∙S∙Z∙К / n, (4.1)

където F е изчисленият светлинен поток, Lm;

E - нормализирана минимална осветеност, Lux (определена съгласно таблицата). Работата на програмист, в съответствие с тази таблица, може да се класифицира като прецизна работа, следователно минималната осветеност ще бъде E = 300 Lx;

S е площта на осветената стая (в нашия случай S = 15m 2);

Z е съотношението на средната осветеност към минимума (обикновено се приема равно на 1,1-1,15, нека Z = 1,1);

K е коефициент на безопасност, който отчита намаляването на светлинния поток на лампата в резултат на замърсяване на лампата по време на работа (стойността му зависи от вида на помещението и естеството на работата, извършвана в него, а в нашия случай К = 1,5);

n - коефициент на използване, (изразен като съотношението на светлинния поток, падащ върху изчислената повърхност, към общия поток на всички лампи и се изчислява в части от единица; зависи от характеристиките на лампата, размера на помещението, цвета на стените и тавана, характеризиращ се с коефициентите на отражение от стените (RS) и тавана (RP)), стойностите на коефициентите RS и RP са посочени по-горе: RS=40%, RP=60%. Стойността на n се определя от таблицата с коефициенти за използване на различни лампи.

За да направите това, изчислете индекса на стаята, като използвате формулата:

I = A∙B / h (A+B), (4.2)

където h е изчислената височина на окачване, h = 2,92 m;

A - ширина на помещението, A = 3 m;

B е дължината на стаята, B = 5 m.

Замествайки стойностите, които получаваме:

Познавайки индекса на помещението I, съгласно таблица 7 намираме n = 0,22.

Заместваме всички стойности във формула (4.1), за да определим светлинния поток F, получаваме F = 33750 Lm.

За осветление избираме флуоресцентни лампи от типа LB40-1, чийто светлинен поток е F l \u003d 4320 Lm.

Изчисляваме необходимия брой лампи по формулата:

N \u003d F / F l, (4.3)

където N е броят на лампите, които трябва да се определят;

F - светлинен поток, F = 33750 Lm;

F l - светлинен поток на лампата, F l \u003d 4320 Lm.

При избора на осветителни тела използваме тела тип OD. Всяко осветително тяло се доставя с две лампи.

Това означава, че за стая с площ \u200b\u200bS \u003d 15 m 2 са необходими четири лампи от типа OD.

4.4.2 Изчисляване на естественото осветление на помещенията

Организирането на правилното осветление на работните места, производствените зони и промишлените помещения е от голямо санитарно-хигиенно значение, спомага за повишаване на производителността на труда, намаляване на нараняванията и подобряване на качеството на продуктите. Обратно, недостатъчното осветление затруднява изпълнението на технологичния процес и може да бъде причина за злополука и заболявания на органите на зрението.

Осветлението трябва да отговаря на следните основни изисквания:

Бъдете еднакви и доста здрави;

Не създавайте различни сенки на работните места, контрасти между осветеното работно място и околната среда;

Не създавайте ненужна яркост и блясък в зрителното поле на работещите;

Дайте правилната посока на светлинния поток;

Всички производствени съоръжения трябва да имат осветителни тела, които осигуряват достатъчно естествено осветление. Без естествено осветление може да има конферентни зали, изложбени зали, съблекални, санитарни помещения, чакални за медицински заведения, стаи за лична хигиена, коридори и пътеки.

Коефициентът на естествено осветление в съответствие с DNB B 25.28.2006 г. за нашата трета зона на светлинния климат е 1,5.

Въз основа на това ще изчислим необходимата площ на отворите на прозорците.

Изчисляването на площта на прозорците със странично осветление се определя по формулата:

S o \u003d (L n * K z. * N 0 * S n * K сграда) / (100 * T 0 * r1) (4.4)

където: L n – нормализирана стойност на КЕО

K z - коефициент на безопасност (равен на 1,2)

N 0 - светлинна характеристика на прозорците

S n - площ с достатъчно естествена светлина

Към зд. - коефициент, отчитащ засенчването на прозорците от срещуположни сгради

r1 - коефициент, отчитащ увеличението на KEO със странично осветление

T 0 - общ коефициент на пропускливост на светлина, който се изчислява по формулата:

T 0 = T 1 * T 2 * T 3 * T 4 * T 5, (4.5)

където T 1 е коефициентът на пропускливост на светлината на материала;

T 2 - коефициент, отчитащ загубата на светлина в връзките на светлинния отвор;

T 3 - коефициент, отчитащ загубите на светлина в носещи конструкции;

T 4 - коефициент, отчитащ загубата на светлина в слънцезащитни устройства;

T 5 - коефициентът, който отчита загубата на светлина в защитната решетка, монтирана под фенерите, се приема равен на 1;

Сега трябва да изчислите страничното осветление за зоната, прилежаща към външната стена. Според категорията визуална работа е необходимо да се определи стойността на KEO. KEO \u003d 1,5, нормализираната стойност на KEO, като се вземе предвид лекият климат, трябва да се изчисли по формулата:

L n \u003d l * m * c, (4.6)

където l – стойност на КЕО (l=1,5);

m – коефициент на светлинен климат (m=1);

c – климатичен коефициент на слънчево греене (c=1)

Сега трябва да определите съотношението на дължината на стаята L n към дълбочината на стаята B:

Ln/B=3/5=0.6;

Съотношението на дълбочината на помещението B към височината от нивото на условната работна повърхност до горната част на прозореца h 1 (в този случай h 1 = 1,8):

B / h 1 \u003d 5 / 1,8 \u003d 2,77.

Светлинна характеристика на светлинни отвори N 0 =9.

Стойността на T 0 =0.8*0.7*1*1*1=0.56.

L n за 4-та категория зрителна работа е 1,5 при миене на прозорци два пъти годишно.

Определяме r1, r1=1,5.

Сега трябва да определите стойността на S p:

S p \u003d L n * B \u003d 3 * 10 \u003d 30 m 2.

S o \u003d (1,5 * 1,2 * 9 * 30 * 1) / (100 * 0,56 * 1,5) \u003d 486/84 \u003d 5,78 m 2;

Приемаме брой прозорци 1 брой:

S 1 \u003d 5,78 m 2 площ на един прозорец

Височината на единия прозорец е 2,4м, ширината е 2,4м.

4.5 Изчисляване на вентилацията

В зависимост от начина на движение на въздуха вентилацията може да бъде естествена и принудителна.

Параметрите на въздуха, постъпващ през всмукателните отвори и отворите на локалните изпускатели на технологични и други устройства, разположени в работната зона, трябва да се вземат в съответствие с GOST 12.1.005-76. При размер на помещението 3 на 5 метра и височина 3 метра обемът му е 45 кубични метра. Следователно вентилацията трябва да осигурява дебит на въздуха от 90 кубически метра на час. През лятото е необходимо да се предвиди инсталирането на климатик, за да се избегне превишаване на температурата в помещението за стабилна работа на оборудването. Необходимо е да се обърне необходимото внимание на количеството прах във въздуха, тъй като това пряко влияе върху надеждността и експлоатационния живот на компютъра.

Мощността (по-точно охлаждащата мощност) на климатика е неговата основна характеристика, зависи от това за какъв обем от помещението е предназначен. За приблизителни изчисления се приема 1 kW на 10 m 2 с височина на тавана 2,8 - 3 m (съгласно SNiP 2.04.05-86 "Отопление, вентилация и климатизация").

За изчисляване на топлинните потоци на тази стая е използван опростен метод:

където: Q - Топлинни печалби

S - Площ на стаята

h - Височина на помещението

q - Коефициент, равен на 30-40 W / m 3 (в този случай 35 W / m 3)

За стая от 15 m 2 и височина 3 m топлинните потоци ще бъдат:

Q=15 3 35=1575 W

Освен това трябва да се вземе предвид разсейването на топлината от офис оборудване и хора, счита се (в съответствие със SNiP 2.04.05-86 "Отопление, вентилация и климатизация"), че в спокойно състояние човек отделя 0,1 kW топлина , компютър или копирна машина 0,3 kW, Чрез добавяне на тези стойности към общите вложени топлинни мощности може да се получи необходимата мощност на охлаждане.

Q add \u003d (H S opera) + (С S comp) + (P S print) (4.9)

където: Q add - Сумата от допълнителните притоци на топлина

C - Разсейване на топлината на компютъра

H - Разсейване на топлината на оператора

D - Разсейване на топлината на принтера

S comp - Брой работни станции

S print - Брой принтери

S operas - Брой оператори

Допълнителните топлинни притоци на помещението ще бъдат:

Q add1 \u003d (0,1 2) + (0,3 2) + (0,3 1) \u003d 1,1 (kW)

Общата сума на топлинните печалби е равна на:

Q total1 \u003d 1575 + 1100 \u003d 2675 (W)

В съответствие с тези изчисления е необходимо да се избере подходящата мощност и брой климатици.

За помещението, за което се извършва изчислението, трябва да се използват климатици с номинална мощност 3,0 kW.

4.6 Изчисляване на шума

Един от неблагоприятните фактори на производствената среда в информационно-изчислителния център е високото ниво на шум, генериран от печатащи устройства, климатични съоръжения, вентилатори на охладителни системи в самите компютри.

За да се отговори на въпроси относно необходимостта и осъществимостта на намаляване на шума, е необходимо да се знаят нивата на шум на работното място на оператора.

Нивото на шума, произтичащ от няколко некохерентни източника, работещи едновременно, се изчислява въз основа на принципа на енергийното сумиране на излъчване от отделни източници:

∑L = 10 lg (Li∙n), (4.10)

където Li е нивото на звуково налягане на i-тия източник на шум;

n е броят на източниците на шум.

Получените резултати от изчисленията се сравняват с допустимата стойност на нивото на шума за дадено работно място. Ако резултатите от изчислението са над допустимото ниво на шум, тогава са необходими специални мерки за намаляване на шума. Те включват: облицоване на стените и тавана на халето със звукопоглъщащи материали, намаляване на шума при източника, правилно разположение на оборудването и рационална организация на работното място на оператора.

Нивата на звуково налягане на източниците на шум, действащи върху оператора на работното му място, са представени в табл. 4.6.

Таблица 4.6 - Нива на звуково налягане от различни източници

Обикновено работното място на оператора е оборудвано със следното оборудване: твърд диск в системния блок, вентилатор(и) на системи за охлаждане на компютъра, монитор, клавиатура, принтер и скенер.

Замествайки стойностите на нивото на звуково налягане за всеки тип оборудване във формула (4.4), получаваме:

∑L=10 lg(104+104.5+101.7+101+104.5+104.2)=49.5 dB

Получената стойност не надвишава допустимото ниво на шум за работното място на оператора, равно на 65 dB (ГОСТ 12.1.003-83). И ако смятате, че е малко вероятно такива периферни устройства като скенер и принтер да се използват едновременно, тогава тази цифра ще бъде още по-ниска. Освен това, когато принтерът работи, не е необходимо прякото присъствие на оператора, т.к. Принтерът е оборудван с автоматично листоподаващо устройство.

Статията се занимава с актуална тема - регулиране на охлаждането на компютърни системи.

В хода на работата бяха разгледани теоретични въпроси на охлаждането на компютърните системи, движението на въздушните потоци в различни системи за охлаждане и сравнително описание на използването на активни и пасивни системи за охлаждане.

Производителността на компютърните системи се увеличава, което означава, че нагряването на елементите на веригата на компютърните системи също се увеличава и в резултат на това се повишава температурата вътре в компютъра. С повишаване на температурата започват и повреди на някои елементи.

Статията разглежда различни видове охлаждане на компютърни системи, вариращи от най-простите - пасивни и завършващи с най-скъпите видове охлаждане, използващи елементи на Пелтие.

Въздушното охлаждане на компютъра на настоящия етап е най-приемливо за обикновения потребител. Но въздушното охлаждане има редица недостатъци. Първият е нивото на шума. Колкото повече вентилатори добавим към системата, толкова по-високо е нивото на шума. Вторият недостатък е нахлуването на външен прах.

На настоящия етап се използват водно, криогенно и азотно охлаждане. Но всеки тип охлаждане има редица предимства и недостатъци. След като проведохме проучване за осъществимост на различни видове охлаждане, решихме да добавим вентилатор към компютърната система и изчислихме разходите за инсталиране на допълнителен вентилатор и термопревключвател, който изключва вентилатора, когато температурата вътре в компютъра спадне.

Общите разходи за разработване на проектна документация и монтаж на вентилатора възлизат на 346,58 UAH.

В последния раздел на работата се разглеждат въпросите за защитата на труда.

Списък с връзки

1. Соломенчук В., Соломенчук П. Iron PK 2010 - Петербург, 2010, 448 с.

2. Ейдън, Фибелман, Крамер. PC хардуер. Енциклопедия на хардуерните ресурси на персоналните компютри. "BHV-SPB", Санкт Петербург, 2006 г.

3. Мушкетов Р. Преглед на възможните неизправности на компютъра (2010) - К., 2010, 248s.

4. Стивън Симрин. Библията на DOS, "Импулс софтуер".

5. Михаил Гук. IBM PC хардуер. Енциклопедия. "Питер", СП-Б - М., Харков, Минск, 2000 г.

6. Скот Мюлер. Модернизация и ремонт на персонални компютри. "БИНОМ", М., 2010.- 414s.

7. Пономарев В.. NETBOOK: избор, работа, модернизация - BHV-Петербург, 2009 - 432p.

8. Костов А., Костов В. Железо П.К. Наръчник на потребителя - М, Мартин, 2010, 475с.

9. А. Пилигрим. Персонален компютър. Книга 2. Модернизация и ремонт. BHV, Дюселдорф, Киев, М., Санкт Петербург, 1999 г.

10. Персонален компютър. Книга 3. "Peter Press", Дюселдорф, Киев, М., Санкт Петербург, 1999 г.

11. В. П. Леонтиев. Най-новата енциклопедия на персоналния компютър 2003 г. "ОЛМА-ПРЕС, М., 2003 г.

12. Ю.М. Платонов, Ю. Г. Уткин. Диагностика, ремонт и профилактика на персонални компютри. М., "Гореща линия-Телеком", 2009 г.

13. Л. Н. Кечиев, Е. Д. Пожидаев "Защита на електронни устройства от въздействието на статично електричество" - М .: Издателство "Технологии", 2005 г.

14. Жидецки В.Ц., Джигирей В.С., Мелников А.В. Основи на защитата на труда: Учебник - Лвов, Плакат, 2008 - 351s.

15. Денисенко Г.Ф. Безопасност на труда: Учебник - М., Висше училище, 1989 - 319s.

16. Самгин Е.Б. Осветление на работното място. – М.: МИРЕА, 1989. – 186с.

17. Справочник за проектиране на електрическо осветление. / Ед. G.B. Норинг. - Л .: Енергия, 1976.

18. Борбата с шума в производството: Наръчник / E.Ya. Юдин, Л.А. Борисов;

Под общо изд. Е.Я. Юдина - М .: Машиностроение, 1985. - 400 с., ил.

19. Зинченко В.П. Основи на ергономията. – М.: МГУ, 1979. – 179с.

20. Методически изложения до завършване на дипломна работа за студенти от специалност „Оператор на компютърен набор; оператор на компютърно оформление "/ Поръчка: D.O. Дяченко, К.О. Измалкова, О.Г. Меркулов. - Северодонецк: SVPU, 2007. - 40 с.

21. Сергей Симонович, Георги Евсеев Компютър и грижи за него - К., Узгода, 2008 г. - 452с.

22. Орлов V.S. Дънна платка - М., НАУКА, 2008 - 352s.

23. Как да овърклокнете процесора (Видео курс) - 2010 г., 37,52 Mb [Видео]

24. Скот Мюлер PC надстройки и ремонти. 16-то изд., - М., Уилямс, 2010 - 669s.

Хладилниците приемат две системи за охлаждане: директно охлаждане на помещението с кипящ хладилен агент и индиректно охлаждане с междинен охладител.

Най-предпочитано е използването на директно охлаждане. Тъй като използването на междинна охлаждаща течност води до допълнителни загуби на студ и освен това трябва да създадем принудително движение на въздуха в камерите за вентилация, следователно, от методите на охлаждане, охлаждането с помощта на въздушни охладители е най-обещаващо. В зависимост от работния флуид, подаван към въздухоохладителите, те се разделят на директно охлаждане и разсол.

Избираме таванни въздухоохладители тип VOP с по-ниско подаване на хладилен агент. Предназначени са за охлаждане на въздуха в камерите за съхранение на храни. Въздухоохладителите се състоят от охлаждаща намотка, вентилатор, тава за събиране на размразена вода и облицовка.

При охлаждане на камерите с помощта на въздушни охладители се ускорява процесът на отделяне на топлина от продукта и се постига равномерно разпределение на температурата в целия обем на камерата.

Като хладилен агент се използва амоняк. Амоняк R717 (NH3). Безцветен газ с остра миризма, точката на кипене на NH3 при барометрично налягане е минус 33,3 0 C. Има добри термодинамични свойства и голям обемен капацитет на охлаждане.

Амонякът е практически неразтворим в масло и се абсорбира много силно от водата. Изтичането на амоняк от студена система се открива лесно по миризма или с помощта на лакмусова хартия. С черни метали (стомана, чугун) амонякът не реагира, но в присъствието на влага корозира цинк, мед и медни сплави.

Има вредно действие върху човека - дразни лигавицата на очите, стомаха, дихателните пътища, причинява изгаряния на кожата и спазми на дихателните органи. Притежавайки остра миризма, амонякът се разпознава от човешките органи за докосване в концентрация от 0,0005%. Ако съдържанието на амоняк във въздуха е повече от 0,5%, е възможно отравяне на хора. При концентрация във въздуха (16-27)% R717 (амоняк) образува експлозивна смес.

Амонякът е евтин хладилен агент с много добри термодинамични характеристики. Използва се в средни и големи хладилни машини с бутални и винтови компресори. Хладилниците, работещи с R717, работят при точка на кипене на хладилния агент до минус 70 0 C. В малките хладилници NH3 не се използва поради неговата токсичност и експлозивност.

Схемата на хладилната инсталация трябва да отговаря на следните изисквания:

Осигурете надеждно поддържане на зададения режим в охлажданите обекти и бъдете гъвкави в работата;

Да бъде възможно най-опростен и евтин за изпълнението му;

Бъдете визуални и лесни за поддръжка, насърчавайте внедряването бързо;

Безпроблемно превключване и други действия на обслужващия персонал;

Осигурете безопасността на обслужващия персонал и издръжливостта на инсталираното оборудване.

Използването на средства за автоматизация значително улеснява изпълнението на всички тези изисквания.

Проблемът за създаване на рационални схеми за директно охлаждане до голяма степен се концентрира в правилното решение на схемата на блока за подаване на хладилен агент към изпарителната система. Тук са концентрирани както основните трудности, възникващи при работата на инсталациите за директно охлаждане, така и основните недостатъци на тази система.

Схемите на блока за захранване с хладилен агент трябва да осигуряват:

Надеждна защита срещу мокра работа на компресора (т.е. работата му на сухо) и пълна безопасност на инсталациите от хидравлични удари, тъй като по-голямата част от аварийните ситуации в хладилните инсталации възникват в резултат на хидравлични удари, които се появяват главно когато хладилният агент не се подава към правилно изпарителната система, с резки колебания в топлинното натоварване в охлажданите обекти, с кипене на хладилния агент в апарата поради рязко намаляване на налягането в тях;

Правилно разпределение на течния хладилен агент през охладителните устройства на охлажданите обекти в съответствие с променящото се топлинно натоварване върху тях;

Възможност за поддържане на температурата в охлажданите обекти в зададените граници;

Елиминиране на влиянието на хидростатичния стълб на течния хладилен агент;

Нисък хладилен капацитет на системата, тъй като голямото количество хладилен агент, съдържащо се в изпарителната система, не само увеличава първоначалните и оперативните разходи, но също така създава повишен риск от експлоатация на такава инсталация;

Възможен е по-голям интензитет на пренос на топлина от повърхността на охладителните устройства към кипящия в тях хладилен агент, което може да се постигне чрез достатъчно пълнене на охладителните устройства и освобождаване на мокра пара от тях;

Възможност за удобно и бързо отстраняване на масло и мръсотия от вътрешната повърхност на охладителните устройства, както и скреж (снежно покритие) от външната им повърхност.

Схемите на блока за подаване на хладилен агент към охладителни устройства се отличават преди всичко от метода на захранване, т.е. под действието на каква разлика в налягането се подава хладилният агент към охладителните устройства.

Можете да посочите три начина на доставка:

Под влияние на разликата в налягането между кондензация и кипене;

Под въздействието на разликата в налягането, създадена от течния стълб;

Под въздействието на разликата в налягането, създадена от помпата.

Схемите за подаване на течен хладилен агент за изпарители също се отличават с посоката на движение на течността в охлаждащото устройство: може да има схеми с долно подаване и горно подаване, при които хладилният агент влиза в батерията отгоре и получената пара се отстранява от По-долу.

Схемата за изпомпване има значителни предимства пред първите два метода. Използването на помпа значително подобрява циркулацията на течността, тъй като капацитетът на помпата е избран така, че скоростта на циркулация да е най-малко 3 - 6 по време на периода на проектно натоварване. Това увеличава ефекта от саморегулирането на подаването и практически елиминира необходимостта от намеса в разпределението на течността върху обекти, а също така подобрява преноса на топлина в охладителните устройства. При такава циркулация на течността значително се намалява влиянието на променливото пълнене на охладителните устройства и изхвърлянето на течността при рязка промяна на термичното натоварване; което създава по-безопасна работна среда за системата.

Схемите без помпа са относително прости и доста надеждни, особено за малки и средни инсталации. В големи инсталации с голям брой охлаждани обекти, използването на такива схеми изисква голям брой автоматични устройства за управление, които се нуждаят от поддръжка и ремонт. Следователно за такива големи инсталации в повечето случаи помпените схеми са по-подходящи.

За хладилници, в които се съхраняват извара, заквасена сметана и други продукти, както и за промишлени хладилници, е предвидена помпено-циркулационна охладителна система. За всички потребители на студ се използва горно захранване с амоняк (с комбинирано източване на течност и изсмукване на пари) в охладителни устройства, обикновено монтирани високо под тавана на камерите.

За технологичните устройства на производствените цехове (резервоари, охладители на плочи и др.) Директното охлаждане не е проектирано, те се осигуряват със студ чрез саламура и ледена вода.

За разпределяне на хладилния агент към студените консуматори е предвидена централизирана или децентрализирана разпределителна станция (с колектори за течност, смукателни, размразяващи и дренажни колектори).

С централизирана станция значително се увеличава обемът на монтажните работи на тръбопроводи, чиято дължина е много голяма, тъй като е необходимо да се положат течностни и смукателни тръби от помещението за оборудване до всяка камера и до всеки консуматор на студ. С децентрализирани разпределителни станции за хладилни и технологични цехове, разположени на платформи или мецанини в близост до студени потребители, общата дължина на тръбопроводите за разпределение на амоняк може да бъде намалена няколко пъти.

В автоматизирани системи, за да се спре подаването на течен амоняк към охладителните устройства и да се възобнови подаването, когато температурата се повиши, е достатъчно да се осигури един електромагнитен клапан CBM на общата течна линия на камерата. В случай на отделно подаване на течност към таванни и стенни батерии или няколко групи окачени въздушни охладители, е необходимо да се осигури във веригите възможност за контролиране на разпределението на течността върху това оборудване с помощта на ръчни контролни клапани, оставяйки един SVM включен линията за течност на камерата за цялата камера. Този принцип трябва да се запази за универсалните камери. Превключването им от един режим (минус 20 ° C) в друг (0 ° C) се постига чрез спирателни вентили.

Охлаждането на ледената вода се извършва в отворени панелни изпарители.

При проектирането на помпено-циркулационни охладителни системи за градски млечни заводи се използват циркулационни приемници от вертикален тип, които се монтират в хардуерните отдели на компресорните цехове. Капацитетът на тези приемници обикновено е малък, но може да бъде намален чрез възприемане на въздушно охлаждане за всички камери на хладилника.

За панелни изпарители, използвани за водно охлаждане, се осигурява безпомпено захранване с амоняк. Панелният изпарител за водно охлаждане работи при температура на кипене минус 3°C с подаване на течен амоняк с помощта на ниворегулатор. Схемата е изградена по такъв начин, че всеки температурен режим на изпарение се обслужва от отделна група компресори.

За размразяване на въздушните охладители те проектират подаването на горещи амонячни пари към тях и електрическо отопление с нагревателни елементи, а за размразяване на батериите се използват само горещи пари.

При височина на камерите на едноетажен хладилник на млекопреработвателно предприятие 6 м чисти и нивото на пода на машинното отделение е минус 1000, т.е. 1,0 m под нивото на пода на хладилника (+ 0,000), нивата на пода на оборудването и компресорните отделения се приемат за еднакви. Това е удобно при работа и позволява използването на вертикални циркулационни приемници с глава на течната колона над оста на амонячната помпа в размер до 2,45 m, което е достатъчно за нейната стабилна работа.

Въпреки това, през последните години са широко разпространени така наречените комбинирани схеми, при които циркулационни приемници, работещи при по-високо налягане на кипене, се използват едновременно като междинни съдове за етапи, работещи при по-ниско налягане. Като се има предвид разнообразието от изпълнявани функции, този приемник обикновено се нарича комбиниран.

Термодинамично комбинираната схема е еквивалентна на многостепенна компресионна схема с пълно междинно охлаждане, междинен съд без намотка и междинни температури, съвпадащи с температурите на кипене, поддържани в охлажданите обекти.

Използването на комбинирани схеми позволява да се изоставят междинните съдове, които създават определен риск от хидравличен удар за компресора с високо налягане, както и да се използват компресори с едностепенна компресия, което опростява системата за автоматично управление и я прави по-надеждна .

Предимствата на комбинираната хладилна инсталация са опростяването на схемата, намаляването на броя на устройствата (промишлени съдове), намаляването на дължината на тръбопроводите, броя на фитингите, устройствата за автоматизация, възможността за използване на същия тип компресори, а оттам и еднотипни резервни части, консумативи.

Кондензаторът служи за пренос на топлината на хладилния агент към охлаждащата среда или "източник на топлина". Като цяло, прегрятите пари на хладилния агент в кондензатора се охлаждат до температура на насищане, кондензират и се охлаждат до няколко градуса под температурата на кондензация.

Хоризонталните кожухотръбни кондензатори се използват широко за амонячни и фреонови хладилни машини в широк диапазон на производителност.

Когато машината работи с хладилни агенти, които разтварят смазочното масло в ограничена степен, последното се отвежда от компресора в системата, отлага се по стените на топлообменните тръби на апарата и нарушава тяхната работа. За отстраняване на маслото от системата в машини, работещи с хладилни агенти като R717, се използват маслени сепаратори и маслени колектори. Хидроциклоните са маслени сепаратори от инерционен тип, предназначени да отделят смазочното масло от течен хладилен агент с ограничена разтворимост.

Поради наличието на некондензиращи газове в системата, енергийната ефективност на хладилната машина се влошава, тъй като коефициентите на топлопреминаване в апарата намаляват, кондензационното налягане се увеличава и консумацията на енергия за компресиране на парите на хладилния агент в компресора се увеличава. . Монтиран е въздушен сепаратор за отстраняване на въздуха, постъпващ в хладилната система.

По предписание приемниците се разделят на линейни, циркулационни и дренажни. Целта на линейния приемник е да освободи кондензатора от течния хладилен агент и да осигури равномерното му подаване към контролната станция. Изборът на типа линеен приемник не е от съществено значение. Използват се само приемници от проходен тип на хоризонталното изпълнение на промишления съд. Линейният приемник е общ елемент за хладилна инсталация и трябва да бъде сведен до минимум.

Циркулационните приемници се използват в помпени, циркулационни вериги за подаване на хладилен агент към изпарителната система. Този приемник осигурява стабилна работа на амонячните помпи. Устройството за циркулационен приемник може да има няколко версии: хоризонтален циркулационен приемник, който не изпълнява функцията за разделяне на течности, той се допълва от сепаратор за течности, монтиран над него; вертикален циркулационен приемник, изпълняващ функцията на течен сепаратор; хоризонтален циркулационен приемник, който съчетава функциите на сепаратор за течности.

Дренажните приемници са предназначени да освобождават течен хладилен агент в тях при ремонт на основното устройство и размразяване на снежна покривка от батерии с директно изпаряване.

Съставният приемник може да изпълнява функциите на линеен, циркулационен и дренажен приемник, технологични съдове и сепаратор за течности.

Предназначението на инсталацията определя избора на вида на хладилното захранване (централизирано, децентрализирано), метода на охлаждане (директно, индиректно), вида на компресорния агрегат (бутален, винтов, амоняк, фреон, с автоматично променлив или постоянен капацитет).

Проектният режим на работа на хладилния агрегат (температури на изпарение и кондензация на хладилния агент, охлаждаща вода, хладилен агент на изхода на изпарителя; изпарително, кондензационно, междинно налягане) определя избора на марка на агрегата (високо, средно - и нискотемпературни, едно- и двустепенни) и вида на монтажната схема (традиционна, комбинирана). За граница на използване на едностъпални агрегати се счита съотношението на налягането на кондензация и кипене p=5?7. за предпочитане е да се избере съставна схема за условия, които изискват компактност и високо ниво на автоматизация и надеждност /9, стр.80/.

Както следва от горното, комбинираните хладилни агрегати имат определени предимства в сравнение с традиционните многостепенни схеми. Но не всички потенциални възможности могат да бъдат реализирани. Така че последователното многократно дроселиране на хладилния агент с междинно извличане на пара, изглежда, трябва да даде определен ефект, но по време на изпълнението възникват практически трудности. Разликата в налягането между най-близките изобари може да е малка, което няма да осигури необходимата доставка на течен хладилен агент, работата на електромагнитния клапан в линията на течния хладилен агент и ефективната работа на компресора. Липсата на линейни и дренажни приемници в инсталацията не изключва факта, че техните функции трябва да се изпълняват от друго устройство и неговият капацитет се увеличава въз основа на комбинацията от функции. Междинните температури, съвпадащи с точките на кипене, не винаги са оптимални, осигурявайки минимален разход на ресурс по време на многоетапно компресиране.

По този начин, за проектиране, ние приемаме съставна схема с две връзки на хладилен агрегат за четири температури на кипене.