МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОЦЕССОРНОГО БЛОКА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА С ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ПОНИЖЕНИЯ ШУМОВ

Заявленная полезная модель относится к конструкции, применяемой в цифровых электронно-вычислительных машинах. Область применения относится к разработке систем охлаждения и понижения шумов процессорных блоков персональных компьютеров и модернизации аналогичных систем в существующих процессорных блоках.
Известно, что при работе существующих процессорных блоков персональных компьютеров (ПК) различных типов и конструкций их внутренними компонентами выделяется тепло. С целью исключения их перегрева процессорные блоки ПК оборудуются системами охлаждения, работающими по принципу отвода тепла от внутренних компонентов процессорного блока во внешнюю среду.
Наибольшее распространение получил тип систем охлаждения построенный из устройств охлаждения термонагруженных компонентов, устройств проветривания процессорного блока, корпуса процессорного блока. Он основывается на применении воздуха в качестве теплоносителя, радиаторов воздушного охлаждения в качестве устройств охлаждения термонагруженных компонентов, конвекции и принудительной циркуляции воздуха с помощью вентиляционных установок в качестве способов перемещения теплоносителя в устройствах охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания процессорного блока.
Выделяемое во время работы термонагруженных компонентов тепло передается с помощью их устройств охлаждения к теплоносителю (воздуху) и отводится за пределы процессорного блока
устройствами проветривания, небольшая часть тепла отводится за пределы процессорного блока стенками корпуса блока за счет теплопередачи и теплового излучения во внешнюю среду.
Термин «термонагруженные компоненты» относится к целому ряду компонентов процессорного блока ПК, отличающихся повышенным энергопотреблением и тепловыделением при небольших геометрических размерах и работающих в напряженном тепловом режиме, исключающем перегрев выше определенного для них техническими спецификациями уровня, и требующих непрерывного усиленного охлаждения для сохранения работоспособного состояния.
В настоящее время наиболее термонагруженными компонентами процессорного блока ПК являются центральный процессор, графический процессор видеокарты, силовые транзисторы блока питания и преобразователя напряжений материнской платы, главная микросхема материнской платы, накопитель на жестких дисках.
Радиаторы воздушного охлаждения, применяемые в качестве устройств охлаждения термонагруженных компонентов, изготавливаются из наиболее теплопроводных материалов (медь, алюминий) и, могут оснащаться вентиляционными установками для принудительной циркуляции воздуха (активные устройства охлаждения термонагруженных компонентов) или не оснащаться и обеспечивать циркуляцию воздуха за счет его конвекции (пассивные устройства охлаждения термонагруженных компонентов).
Описание современных типов устройств охлаждения термонагруженных компонентов приведены в «Hard'n'Soft» №3-2003 г., с.66-77, ООО «Издательский дом «Золотая коллекция». Устройства проветривания процессорного блока представляют собой вентиляционные отверстия во внешних стенках корпуса процессорного блока и, могут оснащаться вентиляционными установками для принудительной циркуляции воздуха (активные устройства проветривания процессорного блока), или не оснащаться и обеспечивать циркуляцию воздуха за счет его
конвекции (пассивные устройства проветривания процессорного блока).
В реальных условиях пассивные устройства охлаждения и проветривания, размещаясь в одном корпусе с активными устройствами, находятся под косвенным воздействием их вентиляционных установок, и циркуляция воздуха в них происходит обоими способами.
Функционально устройства проветривания подразделяются на устройства, работающие на подачу воздуха внутрь процессорного блока, и устройства, работающие на отвод его за пределы процессорного блока, конструктивно расположенные, соответственно, в нижней и верхней половине корпуса процессорного блока.
Корпус процессорного блока представляет собой закрытый ящик, имеющий в своих внешних стенках вентиляционные отверстия для циркуляции воздуха. Форма и размеры корпуса в основном определяются стандартами на аналогичные параметры составных частей и систем ПК, а также потребительскими свойствами.
Отрицательными свойствами данного типа систем охлаждения являются:
1) для непосредственного охлаждения большинства термонагруженных компонентов используется не внешний, имеющий более низкую температуру, воздух, а смесь внешнего и уже нагретого внутренними компонентами процессорного блока воздуха;
2) непосредственный отвод нагретого термонагруженными компонентами воздуха в большинстве случаев производится не за пределы, а внутрь корпуса процессорного блока - из-за чего происходит его повторное использование для охлаждения. Причина этого в схеме проветривания процессорного блока, в которой реализован способ подмешивания внешнего более холодного воздуха, поступающего через устройства проветривания расположенные в нижней половине корпуса, к нагретому хаотически циркулирующему внутри блока воздуху и последующего удаления нагретого воздуха через верхнюю половину корпуса,
расположенными там устройствами проветривания. Хаотическую циркуляцию воздуха вызывают разнонаправленные воздушные потоки от вентиляционных установок устройств охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания процессорного блока, а также механические преграды из внутренних компонентов процессорного блока стоящие на пути воздушных потоков.
Полное исключение хаотической циркуляции воздуха внутри процессорного блока и замена его упорядоченным перемещением воздуха от одной стороны корпуса процессорного блока до другой способно уменьшить подмешивание нагретого воздуха к холодному, но практически это трудно выполнимо.
С ростом вычислительной мощности процессорных блоков ПК растет их энергопотребление и тепловыделение.
В высокопроизводительных ПК уровень выделяемого тепла уже превысил 100 Вт для центрального процессора, 60 Вт для графического процессора видеокарты, 60 Вт для прочих устройств системного блока и имеет тенденцию к дальнейшему увеличению («Мир ПК» №3-2004 г., с.18, ЗАО «Издательство «Открытые системы»; «Потребитель. Экспертизы и тесты. Компьютеры и программы» №32-2004 г., с.141, ООО «Редакционно-издательский центр Потребитель»).
Расположение термонагруженных компонентов в закрытом корпусе процессорного блока создает неблагоприятные условия для их охлаждения и приводит к росту температуры самих компонентов и температурного фона в процессорном блоке («Мир ПК» №3-2004 г., с.42).
При использовании рассматриваемого типа систем охлаждения в процессорном блоке высокопроизводительного ПК для обеспечения его функционирования в оптимальном температурном режиме необходимо применение более мощных и многочисленных устройств охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания процессорного блока, что приводит к увеличению числа и мощности источников шума. Из требуемых условий применения мощных устройств проветривания вытекает необходимость оборудования стенок корпуса процессорного блока ПК
многочисленными вентиляционными отверстиями большой суммарной площади для усиления циркуляции воздуха, что приводит к увеличению мест беспрепятственного проникновения шумов за пределы процессорного блока.
Наличие в стенках корпуса процессорного блока ПК большого количества мест, через которые шумы беспрепятственно проникают за его пределы, делает неэффективным и затруднительным применение доступных способов понижения шумов, ухудшающих не только теплообмен, но и циркуляцию воздуха за счет перекрытия вентиляционных отверстий звукопоглощающими покрытиями.
По этой причине производители процессорных блоков ПК с рассматриваемым типом систем охлаждения не предусматривают применение систем и устройств понижения шумов.
В данных процессорных блоках имеет место применение корпусов с утолщенным материалом стенок для снижения механических резонансных явлений и широкое использование в их системах охлаждения вентиляционных установок с малым уровнем шума:
1) вентиляционных установок с увеличенным диаметром крыльчатки и уменьшенным числом оборотов, что позволяет снизить уровень шума при прочих равных условиях;
2) вентиляционных установок, оборудованных устройствами терморегулирования (с автоматической регулировкой числа оборотов вентилятора в зависимости от температуры охлаждаемого компонента), что позволяет временно снизить уровень шума в сочетании со снижением их производительности.
Один из наилучших результатов в применении рассматриваемого типа систем охлаждения процессорных блоков, реализован в высокопроизводительном ПК «Team Office b712:Silent Edition» на базе процессора Intel Pentium 4 с частотой 2,66 ГГц от фирмы «Team computers» («Мир ПК» №11 - 2003 г., с.35) и показан на фигуре №1.
В данном ПК для проветривания корпуса процессорного блока (обозначен позицией №1) используются активные и пассивные устройства.
Активные устройства проветривания - две малошумные вентиляционные установки с диаметром крыльчатки до 110 мм и устройствами терморегулирования, одна из которых работает на подачу воздуха внутрь процессорного блока (позиция №2), другая - на отвод воздуха за пределы процессорного блока (позиция №3).
Пассивные устройства проветривания - вентиляционные отверстия в нижней и верхней половине боковых стенок корпуса процессорного блока (позиция №4).
Для охлаждения термонагруженных компонентов используются активные и пассивные устройства.
Для графического процессора видеокарты применяется пассивное устройство охлаждения (позиция №5) - два радиатора воздушного охлаждения из алюминия с передачей тепла между ними по тепловой трубке.
Для силовых транзисторов блока питания применяется активное устройство охлаждения (позиция №6) - 2 радиатора воздушного охлаждения из алюминия с размещенной сбоку от них вентиляционной установкой с устройством терморегулирования, работающей на отвод нагретого воздуха за пределы процессорного блока.
Для центрального процессора применяется активное устройство охлаждения (позиция №7) - радиатор воздушного охлаждения из меди оборудованный вентиляционной установкой с устройством терморегулирования и устройством направления потока нагретого воздуха в сторону вентиляционной установки, работающей на отвод нагретого воздуха за пределы процессорного блока.
Для главной микросхемы материнской платы применяется пассивное устройство охлаждения (позиция №8) - радиатор воздушного охлаждения из меди.
Для накопителя на жестких дисках применяется активное устройство охлаждения (позиция №9) - радиатор воздушного охлаждения из алюминия использующий для принудительной циркуляции воздушный поток от вентиляционной установки, работающей на подачу воздуха внутрь процессорного блока.
Тип устройства охлаждения для силовых транзисторов преобразователя напряжений материнской платы в библиографических данных прототипа не приводятся, в большинстве случаев производители материнских плат применяют для их охлаждения пассивные устройства в виде радиаторов воздушного охлаждения.
Направления движения потоков воздуха (позиция №10) обозначены графическим знаком «←».
Хаотический характер циркуляции воздуха внутри корпуса процессорного блока снижен за счет ориентации в одну сторону воздушных потоков от вентиляционных установок и уменьшения механических преград на их пути за счет применения внутренних соединительных кабелей меньшего сечения, что несколько повысило эффективность работы устройств проветривания процессорного блока и улучшило условия охлаждения термонагруженных компонентов.
В целом это позволило снизить уровень шума до 27 дБ(А) при фоне 24 дБ(А) и температуру внутри процессорного блока до 30-40°С. Специальные устройства понижения шумов в данном ПК не используются.
Вместе с тем в библиографических данных прототипа не приводятся значения температуры и уровня шума для различных степеней загрузки центрального процессора и можно предположить, что в режиме длительной полной загрузки они будут выше. Основанием для такого предположения служит тот факт, что примененное в прототипе устройство охлаждения центрального процессора «Zaiman CNPS5700D-Cu» в режиме максимальной производительности имеет заявленный производителем уровень шума 34±10% дБ(А)(«Мир ПК» №3 - 2004 г., с.38-39), а температура процессора с данным типом устройства охлаждения достигает 61°С в режиме длительной полной загрузки центрального процессора («Мир ПК» №3 - 2004 г., с.41).
Сущность заявленной модели заключается:
1) в конструктивном и функциональном объединении устройств охлаждения термонагруженных компонентов с устройствами проветривания процессорного блока в единые устройства охлаждения и проветривания с помощью воздуховодов с целью осуществления непосредственной подачи внешнего более холодного воздуха и отвода нагретого воздуха за пределы процессорного блока при охлаждении термонагруженных компонентов расположенных внутри процессорного блока ПК;
2) в аэродинамической проработке путей протекания воздуха в единых устройствах охлаждения и проветривания с целью снижения потерь от аэродинамического сопротивления потоку воздуха с вытекающей возможностью использования вентиляционных установок меньшей мощности, обладающих более низким уровнем шума;
3) в ограничении численного состава и суммарной площади вентиляционных отверстий во внешних стенках корпуса процессорного блока ПК путем отказа от применения пассивных устройств проветривания, оптимальном группировании и размещении всех прочих вентиляционных отверстий в местах обеспечивающих исключительное их использование едиными устройствами охлаждения и проветривания;
4) в оборудовании единых устройств охлаждения и проветривания, корпуса процессорного блока ПК интегрированными устройствами понижения шумов.
Создание заявленной модели имеет целью:
1) обеспечить возможность наращивания вычислительной мощности ПК и его компонентов в условиях связанного с этим повышения энергопотребления и тепловыделения;
2) обеспечить возможность продолжительного времени работы ПК с максимальной вычислительной нагрузкой в условиях связанного с этим длительного повышенного энергопотребления и тепловыделения;
3) обеспечить снижение уровня шума при длительной работе ПК с максимальной вычислительной нагрузкой и связанного с этим повышения комфортных условий работы на ПК;
4) не допустить ухудшения прочих технических характеристик и потребительских свойств ПК.
Задачи, решаемые заявленной моделью:
1) создание системы охлаждения процессорного блока ПК конструктивно максимально унифицированной с прототипом, способной обеспечить более эффективный отвод тепла от термонагруженных компонентов за пределы процессорного блока при использовании вентиляционных установок меньшей мощности;
2) создание интегрированной в систему охлаждения системы понижения шумов, способной обеспечить эффективное снижение уровня шума возникающего при работе вентиляционных установок и не оказывающей отрицательного влияния на эффективность работы системы охлаждения.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявленной модели в прочих равных с прототипом условиях:
1) снижение температуры термонагруженных компонентов процессорного блока ПК;
2) снижение общего температурного фона внутри процессорного блока ПК;
3) применение вентиляционных установок меньшей мощности;
4) снижение уровня шума при работе процессорного блока ПК.
Причины, препятствующие получению требуемого технического результата в прототипе:
1. Отсутствие в конструкции системы охлаждения решений, позволяющих осуществить непосредственную подачу внешнего более холодного воздуха и отвод нагретого воздуха за пределы процессорного блока при охлаждении термонагруженных компонентов расположенных внутри процессорного блока ПК, создает для них неблагоприятные условия охлаждения, приводит к необходимости увеличения количества и мощности используемых устройств охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания процессорного блока, и как следствие, к увеличению числа и мощности источников шума.
2. Отсутствие в конструкции системы охлаждения решений, позволяющих значительно сократить численный состав и суммарную
площадь вентиляционных отверстий во внешних стенках корпуса процессорного блока ПК необходимых для циркуляции воздуха, приводит к увеличению количества мест, через которые шумы беспрепятственно проникают за пределы корпуса, и как следствие, делает неэффективным и затруднительным применение устройств понижения шумов.
Признаками, общими для прототипа и заявленного технического решения, являются:
1. Применение воздуха в качестве теплоносителя.
2. Применение радиаторов воздушного охлаждения из наиболее теплопроводных материалов в качестве устройств охлаждения термонагруженных компонентов для передачи тепла от термонагруженных компонентов к теплоносителю.
3. Применение конвекции и принудительной циркуляции воздуха в качестве способов перемещения теплоносителя.
4. Применение вентиляционных установок с малым уровнем шума в качестве устройств перемещения теплоносителя и одного из способов снижения уровня шума.
5. Применение корпуса процессорного блока в виде закрытого ящика, имеющего в своих внешних стенках вентиляционные отверстия для циркуляции теплоносителя.
Признаками, отличающими прототип и заявленное техническое решение, являются:
1. Применение нового типа устройств - единых устройств охлаждения и проветривания, объединяющих конструктивно и функционально с помощью воздуховодов устройства охлаждения термонагруженных компонентов с устройствами проветривания процессорного блока в единое целое, повышающее эффективность работы системы охлаждения.
2. Применение в единых устройствах охлаждения и проветривания вентиляционных установок меньшей мощности обладающих более низким уровнем шума, не имеющее отрицательного влияния на эффективность работы системы охлаждения.
3. Применение в единых устройствах охлаждения и проветривания интегрированных устройств понижения шумов, не имеющее
отрицательного влияния на эффективность работы системы охлаждения и ликвидирующее беспрепятственное проникновение шумов за пределы процессорного блока через вентиляционные отверстия.
4. Применение в корпусе процессорного блока интегрированного устройства понижения шумов, не имеющее отрицательного влияния на эффективность работы системы охлаждения и ликвидирующее беспрепятственное проникновение шумов за пределы процессорного блока через стенки его корпуса.
Перечень фигур:
1. Фигура 1 - устройство и функционирование прототипа системы охлаждения процессорного блока ПК (схема).
2. Фигура 2 - устройство и функционирование заявленной модели системы охлаждения процессорного блока ПК с интегрированной системой понижения шумов (схема).
3. Фигура 3 - устройство и функционирование рабочего макета системы охлаждения процессорного блока ПК с интегрированной системой понижения шумов (схема).
4. Фигура 4 - в рабочем макете: часть устройства подачи холодного воздуха к накопителю на жестких дисках, центральному процессору, главной микросхеме материнской платы, видеокарте с последующим отводом воздуха внутрь процессорного блока без вентиляционного отверстия забора воздуха и входного воздуховода, функционирование устройства (схема, вид с левой стороны устройства относительно изображенного на фиг.3).
5. Фигура 5 - в рабочем макете: устройство отвода нагретого воздуха за пределы процессорного блока и охлаждения видеокарты, функционирование устройства (схема, вид с левой стороны устройства относительно изображенного на фиг.3).
Примечания: 1) с целью упрощения схемы на фиг.2 не показаны изгибы формы воздуховодов, затрудняющие прямолинейное распространение звука внутри них;
2) с целью удобства чтения схем рабочего макета, изображенного на фиг.3-5, применена единая система нумерации позиций для одних и тех же элементов.
Заявленная модель системы охлаждения процессорного блока персонального компьютера с интегрированной системой понижения шумов представляет собой конструкцию (показана на фигуре №2), включающую:
1) корпус процессорного блока (позиция №4) с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №5);
2) размещенные внутри корпуса отдельные устройства охлаждения термонагруженных компонентов (позиция №6);
3) размещенные внутри корпуса единые устройства охлаждения и проветривания (позиции №1, 2, 3) в составе:
устройств подачи холодного воздуха к термонагруженным компонентам с последующим отводом нагретого воздуха за пределы процессорного блока (позиция №1);
устройств подачи холодного воздуха к термонагруженным компонентам с последующим отводом воздуха внутрь процессорного блока (позиция №2);
устройств отвода нагретого воздуха за пределы процессорного блока и охлаждения менее термонагруженных компонентов (позиция №3).
Кроме вышеуказанных устройств, на фигуре №2 обозначены направления движения потоков воздуха (позиция №7) графическим знаком «←».
Устройство подачи холодного воздуха к термонагруженным компонентам с последующим отводом нагретого воздуха за пределы процессорного блока (сокращенно «УПХВ+ПОНВ») состоит из соединенных последовательно элементов:
1) вентиляционного отверстия забора воздуха (позиция №1.1);
2) входного воздуховода с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №1.2);
3) вентиляционной установки (позиция №1.3);
4) промежуточного воздуховода с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №1.4);
5) устройства охлаждения термонагруженного компонента (позиция №1.5);
6) выходного воздуховода с интегрированным устройством
понижения шумов (позиция №1.6);
7) вентиляционного отверстия удаления воздуха (позиция №1.7).
Устройство подачи холодного воздуха к термонагруженным компонентам с последующим отводом воздуха внутрь процессорного блока (сокращенно «УПХВ») состоит из соединенных последовательно элементов:
1) вентиляционного отверстия забора воздуха (позиция №2.1);
2) входного воздуховода с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №2.2);
3) вентиляционной установки (позиция №2.3);
4) выходного воздуховода с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №2.4);
5) устройства охлаждения термонагруженного компонента (позиция №2.5);
Устройство отвода нагретого воздуха за пределы процессорного блока и охлаждения менее термонагруженных компонентов (сокращенно «УОНВ») состоит из соединенных последовательно элементов:
1) устройства охлаждения термонагруженного компонента (позиция №3.1);
2) входного воздуховода с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №3.2);
3) вентиляционной установки (позиция №3.3);
4) выходного воздуховода с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №3.4);
5) вентиляционного отверстия удаления воздуха (позиция №3.5);
Дополнительные сведения по устройству, формам, связям, используемым конструкционным элементам и материалам, параметрам и другим характеристикам элементов заявленной модели:
1) конструкция единого устройства охлаждения и проветривания, ее составные части должны оказывать минимально возможное аэродинамическое сопротивление протекающему в них потоку воздуха за счет оптимального значения площади проходных
сечений, обтекаемой формы и гладкой поверхности, исключения мест сужений и резкого изменения направлений путей протекания воздуха на всем их протяжении (площадь проходного сечения единого устройства охлаждения и проветривания считается оптимальной, если площади проходных сечений составных элементов равны ей и друг другу при последовательном их соединении и равна сумме площадей проходных сечений составных элементов при параллельном их соединении; форма устройств и их деталей считается обтекаемой, а поверхность гладкой, если они выполнены на уровне, соответствующем уровню, примененному в устройствах охлаждения прототипа);
2) взаимная интеграция, количественный, функциональный состав единых устройств охлаждения и проветривания, и элементов внутри них могут быть различными, в зависимости от требуемого технического результата;
3) производительность единых устройств охлаждения и проветривания, работающих на подачу воздуха внутрь процессорного блока, должна согласовываться с производительностью единых устройств охлаждения и проветривания, работающих на отвод его за пределы процессорного блока, путем согласования производительности их вентиляционных установок;
4) вентиляционная установка представляет собой изделие промышленного производства, изготовленное для этих целей, соответствующее своей производительностью поддержанию необходимого температурного режима термонагруженных компонентов определяемого их техническими спецификациями; допускаются к применению вентиляционные установки, геометрические размеры которых соответствуют габаритам мест их применения, и лучшим соотношением производительности и уровня шума; количество вентиляционных установок, входящих в состав каждого из единых устройств охлаждения и проветривания может быть различным, в зависимости от требуемого технического результата;
5) устройство охлаждения термонагруженного компонента
представляет собой изделие промышленного производства, изготовленное для этих целей, соответствующее по своим теплоотводящим и конструкционным характеристикам сопрягаемому с ним термонагруженному компоненту; особенности конструкции устройства заключаются в продольном расположении ребер охлаждения относительно потока воздуха, в соответствии площади проходного сечения путей протекания воздуха в нем аналогичному параметру в сопрягаемых с ним элементов, в предпочтительном использовании меди в качестве материала для изготовления; количество устройств охлаждения термонагруженных компонентов, входящих в состав каждого из единых устройств охлаждения и проветривания может быть различным, в зависимости от требуемого технического результата;
6) воздуховод представляет собой конструкцию открытой с обеих сторон трубы, форма и площадь сечения которой определяются аналогичными параметрами сопрягаемых с ней элементов, с возможным плавным изменением формы сечения по всей ее длине, с исключением в ней мест сужений и резкого изменения направлений путей протекания воздуха; особенности конструкции: форма воздуховода должна иметь плавные изгибы, определяемые местом установки и необходимостью затруднить прямолинейное распространение звука внутри него, с этой же целью воздуховод может иметь встроенную продольную перегородку в виде симметрично скрученной по центральной оси фигуре, не изменяющей площади его проходного сечения, в использовании эластичного материала с высокими звукопоглощающими свойствами и гладкой поверхностью для его изготовления; количество воздуховодов, входящих в состав каждого из единых устройств охлаждения и проветривания может быть различным, в зависимости от требуемого технического результата.
7) вентиляционное отверстие представляет собой отверстие во внешней стенке корпуса процессорного блока круглой, прямоугольной или промежуточной формы, с площадью равной площади сечения сопрягаемого с ним воздуховода; особенности конструкции заключаются в применении на отверстиях защитных
решеток создающих минимально возможное сопротивление протекающему через них потоку воздуха; допускаются к применению вентиляционные решетки, изготовленные из проволоки и представляющие собой изделия промышленного производства, изготовленные для этих целей;
8) корпус процессорного блока ПК представляет собой изделие промышленного производства, изготовленное для этих целей; особенности конструкции корпуса заключаются в отсутствии отверстий для пассивной вентиляции во внешних его стенках, в расположении прочих вентиляционных отверстий в местах корпуса, исключающих прямое распространение звука из них на пользователя ПК, обеспечивающих свободное  поступление воздуха за пределы и внутрь корпуса, исключающих повторное поступление нагретого процессорным блоком воздуха внутрь корпуса из расположенных рядом прочих вентиляционных отверстий; в оборудовании внутренних поверхностей внешних стенок корпуса сплошными покрытиями из материала с высокими звукопоглощающими свойствами;
9) в качестве материала для изготовления воздуховодов, интегрированного устройства гашения шумов корпуса процессорного блока допускается вспененный изолон и ему подобные материалы толщиной около 2 мм, имеющие мелкопористую эластичную структуру, мягкие на ощупь, с гладкой внешней поверхностью.
Пояснение к функционированию заявленной модели:
1) внешний более холодный воздух поступает в устройство «УПХВ+ПОНВ» через вентиляционное отверстие забора воздуха и затем во входной воздуховод за счет разрежения создаваемого вентиляционной установкой;
2) форма и устройство воздуховодов с одной стороны исключает прямолинейное распространение звука, с другой - создает минимально возможное аэродинамическое сопротивление потоку воздуха, а звукопоглощающий материал стенок устройств - ослабляет распространение звука за счет его поглощения при многократном отражении от стенок, что приводит к снижению
проникновения шумов за пределы процессорного блока;
3) вентиляционная установка нагнетают холодный воздух в промежуточный воздуховод;
4) воздуховод доставляет холодный воздух на вход устройства охлаждения термонагруженного компонента;
5) воздушный поток, продвигаясь вдоль ребер воздушного радиатора устройства охлаждения термонагруженного компонента, вызывает его охлаждение;
6) на выходе из устройства охлаждения термонагруженного компонента воздушный поток поступает в выходной воздуховод и затем отводится за пределы процессорного блока через вентиляционное отверстие удаления воздуха;
7) внешний более холодный воздух поступает в устройство «УПХВ» аналогично п.1 и далее «УПХВ» функционирует аналогично п.п.2-5;
8) воздушный поток с выхода устройства охлаждения термонагруженного компонента поступает внутрь процессорного блока и используется для охлаждения прочих компонентов процессорного блока расположенных внутри него;
9) под воздействием нагрева, а также создаваемого вентиляционной установкой устройства «УОНВ» разрежения, воздух поднимается в верхнюю часть процессорного блока, в процессе перемещения вызывая охлаждение прочих термонагруженных компонентов процессорного блока;
10) воздух поступает в устройство «УОНВ» через устройство охлаждения термонагруженного компонента, вызывая его охлаждение, и далее во входной воздуховод;
11) вентиляционная установка, размещенная на стыке входного и выходного воздуховодов, выгоняет нагретый воздух за пределы процессорного блока через вентиляционное отверстие удаления воздуха;
12) устройство понижения шумов корпуса процессорного блока, выполненное в виде сплошных звукопоглощающих покрытий на внутренних поверхностях внешних стенок корпуса, ослабляет проникновение шумов через стенки корпуса за его пределы.
Автором заявленная модель практически осуществлена в рабочем макете на базе процессорного блока ПК следующей конфигурации:
1) корпус процессорного блока - модель «MT-GA Castle ATX» типа «башня» с двумя корпусными вентиляторами размерами 80×80×25 мм, числом оборотов  2600 об/мин, уровнем шума 35 дБ(А), для принудительного проветривания процессорного блока и двумя рядами вентиляционных отверстий в нижней и верхней части его боковых стенок;
2) центральный процессор - модель «Athlon XP 2100+» (ядро «Palomino», произведенное по 0,18 мкм техпроцессу, рассеиваемая в виде тепла мощность до 72 Вт) производства фирмы «AMD»;
3) устройство охлаждения центрального процессора - модель «Slim Volcano 10» производства фирмы «Thermaltake», рекомендовано производителем для применения с центральными процессорами тактовой частотой до 3,4 ГГц, с вентилятором размером 60×60×10 мм, числом оборотов 4500 об/мин, уровнем шума 38 дБ(А);
4) материнская плата - модель «K7S5A» производства фирмой «ECS» с главной микросхемой материнской платы SiS735 оборудованной устройством охлаждения с вентилятором размером 40×40×10 мм, числом оборотов 5400об/мин, уровнем шума 36 дБ(А);
5) модуль запоминающего устройства объемом 256 Мб, типа РС133;
6) видеокарта - модель ATI Radeon 9550 с объемом запоминающего устройства 128 Мб, производства фирмы «Sapphire», оборудованная устройством охлаждения с вентилятором размером 40×40×10 мм, числом оборотов 5400об/мин, уровнем шума 36 дБ(А);
7) звуковая карта - модель «Audigy ES SB0162» производства фирмы «Creative»;
8) накопитель на жестких дисках - модель «ST340810A» объемом 40 Гб, 5400 об/мин шпинделя, производства фирмы «Seagate»;
9) пишущий DVD±RW (±R) привод - модель ND-1300A производства фирмы «Nec»;
10) 3,5 дюймовый дисковод - производства фирмы «Теас»;
11) блок питания - модель «СЕ 12В», производства фирмы «Golden
Power», мощностью 300 Вт, оборудованный устройством охлаждения с вентилятором размером 80×80×25 мм, числом оборотов 2600об/мин, уровнем шума 35 дБ(А).
Рабочий макет системы охлаждения процессорного блока ПК с интегрированной системой понижения шумов включает (показан на фигуре №3):
1. Устройство подачи холодного воздуха к накопителю на жестких дисках, центральному процессору, главной микросхеме материнской платы, видеокарте (позиция №1 на фигуре №3, часть устройства показана на фигуре №4) в составе:
2
1.1. Вентиляционное отверстие забора воздуха (позиция №1.1) -отверстие площадью 50 см, оборудованное в нижней части передней декоративной панели корпуса процессорного блока. Расстояние между вентиляционным отверстием и находящейся напротив него поверхностью опоры системного блока составляет 3 см.
2
1.2. Входной воздуховод с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №1.2) - тоннель Г-образной формы с площадью проходного сечения 50-80 см, образованный вертикальной полостью между передней декоративной панелью и передней конструкционной панелью корпуса процессорного блока и частью полости образованной между накопителями на гибких и жестких магнитных дисках протяженностью до места крепления вентиляционной установки. Внутренние поверхности воздуховода за исключением корпусов накопителей оклеены звукопоглощающим материалом.
1.3. Вентиляционная установка (позиция №1.3) - вентилятор размером 92×92×25 мм и числом оборотов 1600 об/мин, однотипный с вентиляторами, применяемыми в системах охлаждения процессорных блоков ПК. Вентилятор установлен в полости образованной между накопителями на гибких и жестких магнитных дисках, в рамке из звукопоглощающего материала.
1.4. Выходной воздуховод с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №1.4) - тоннель из звукопоглощающего материала, прямоугольного сечения площадью 50-60 см, с формой
обеспечивающей его сопряжение с вентиляционной установкой под углом 0° к нормали, устройством охлаждения центрального процессора под углом 0° к нормали, плавные развороты воздушного потока на углы до 90° в горизонтальной и вертикальной плоскости на всем протяжении воздуховода.
2
1.5. Устройство охлаждения центрального процессора (позиция №1.5) - радиатор воздушного охлаждения из меди, промышленного производства, модель «Slim Volcano 10» производства фирмы «Thermaltake» (облегченная модель весом 285 г.), с замененным вентилятором размером 70×70×12 мм и числом оборотов 2300 об/мин, с ребрами ориентированными в одну сторону и суммарной площадью проходного сечения каналов протекания воздуха 35 см, установлен на центральный процессор с использованием серебросодержащей термопасты штатным способом крепления.
1.6. Устройство охлаждения главной микросхемы материнской платы (позиция №1.6) - радиатор воздушного охлаждения из алюминия, промышленного производства, установленный производителем материнской платы, с демонтированным вентилятором.
1.7. Накопитель на жестких дисках (позиция №1.7) - без применения радиаторов воздушного охлаждения, установлен в штатном нижнем месте крепления накопителей процессорного блока.
2. Устройство отвода нагретого воздуха за пределы процессорного блока и охлаждения блока питания (позиция №2 на фигуре №3) в составе:
2.1. Вентиляционная установка отвода нагретого воздуха из верхней части процессорного блока (позиция №2.1) - вентилятор размером 80×80×25 мм и числом оборотов 1600об/мин, однотипный с вентиляторами, применяемыми в системах охлаждения процессорных блоков ПК, установлен во входном воздуховоде.
2
2.2. Входной воздуховод с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №2.2) - тоннель из звукопоглощающего материала, прямоугольного сечения площадью 50-65 см, с формой обеспечивающей его сопряжение с вентиляционной установкой и
вентиляционными отверстиями на задней стенке блока питания процессорного блока.
2
2.3. Вентиляционная установка блока питания (позиция №2.3) -вентилятор размером 80×80×25 мм и числом оборотов 1600об/мин, однотипный с вентиляторами, применяемыми в системах охлаждения процессорных блоков ПК, перенесен на крышку блока питания и установлен снаружи ее на отверстии площадью 50 см прямо над устройствами охлаждения термонагруженных компонентов блока питания предусмотренным его конструкцией креплением.
2.4. Устройства охлаждения термонагруженных компонентов блока питания (позиция №2.4) - 2 радиатора воздушного охлаждения из алюминия, установленные производителем блока питания на его силовых транзисторах.
2.5. Выходной воздуховод с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №2.5) - корпус блока питания с наклеенным на внутренние поверхности его стенок звукопоглощающим материалом.
2
2.6. Вентиляционное отверстие удаления воздуха (позиция №2.6) - внешнее вентиляционное отверстие блока питания площадью 50 см, служащее для удаления воздуха за пределы процессорного блока. Пластинчатая защитная решетка на нем заменена проволочной решеткой, применяемой в ряде конструкций блоков питания.
3. Устройство отвода нагретого воздуха за пределы процессорного блока и охлаждения видеокарты (обозначено позицией №3 на фигуре №3, вид с левой стороны устройства показан на фигуре №5) в составе:
2
3.1. Устройство охлаждения графического процессора видеокарты (позиция №3.1) - радиатор воздушного охлаждения из алюминия от устройства охлаждения центрального процессора, прямоугольной формы с ребрами ориентированными в одну сторону и суммарной площадью проходного сечения каналов протекания воздуха 15 см, установлен с помощью крепежа от штатного устройства охлаждения видеокарты, с демонтированным вентилятором.
2
3.2. Входной воздуховод с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №3.2) - тоннель из звукопоглощающего материала, прямоугольного сечения площадью 60-65 см, с формой обеспечивающей его сопряжение с устройством охлаждения видеокарты и вентиляционной установкой, и протекание воздуха вдоль ребер радиатора устройства охлаждения.
3.3. Вентиляционная установка (позиция №3.3) - вентилятор размером 80×80×25 мм и числом оборотов 1600об/мин, однотипный с вентиляторами, применяемыми в системах охлаждения процессорных блоков ПК, установлен над видеокартой в стыке двух воздуховодов.
2
3.4. Выходной воздуховод с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №3.4) - тоннель из звукопоглощающего материала, прямоугольного сечения площадью 50-65 см, с формой обеспечивающей его сопряжение с вентиляционной установкой, вентиляционным отверстием удаления воздуха, плавные развороты воздушного потока на углы до 90° в горизонтальной и вертикальной плоскости.
2
3.5. Вентиляционное отверстие удаления воздуха (позиция №3.5) - вентиляционное отверстие дополнительного корпусного вентилятора на задней стенке корпуса процессорного блока площадью 50 см. Пластинчатая защитная решетка на нем заменена проволочной решеткой, применяемой в ряде конструкций блоков питания.
4. Корпус процессорного блока (позиция №4) с интегрированным устройством понижения шумов (позиция №5) выполненным в виде сплошных покрытий из звукопоглощающего материала, наклеенных на внутренние поверхности внешних стенок корпуса. Число вентиляционных отверстий в корпусе процессорного блока ограничено тремя отверстиями, примененными в конструкции единых устройств охлаждения и проветривания, прочие отверстия ликвидированы нанесенными изнутри корпуса шумопоглощающими покрытиями. Корпусные вентиляторы демонтированы.
5. Прочие термонагруженные компоненты расположенные в процессорном блоке отдельно (позиция №6) - силовые транзисторы
преобразователя напряжений материнской платы с установленными на них производителем радиаторами воздушного охлаждения из алюминия.
Направления движения потоков воздуха (позиция №7) обозначены графическим знаком «←».
В качестве звукопоглощающего материала в рабочем макете использован вспененный изолон толщиной около 2 мм, имеющий мелкопористую эластичную структуру, мягкий на ощупь, с гладкой внешней поверхностью.
Уменьшение числа оборотов вентиляционных установок во всех случаях производилось установкой токоограничительных резисторов в их цепях питания +12 В.
В результате сравнительного опробования процессорного блока ПК до и после доработки температура центрального процессора в режиме длительной 100% загрузки снизилась с 59°С до 42°С, в режиме 50% загрузки - с 52°С до 38°С, в режиме 0% загрузки - с 45°С до 35°С, а общая температура в средней части процессорного блока - с 37-43°С до 27-30°С, в зависимости от загрузки центрального процессора. Измерения проводились при температуре воздуха в месте расположения процессорного блока 23°С.
Показания одного из встроенных в материнскую плату ПК термодатчиков контролировались по поверенному цифровому термометру.
Уровень шума снизился на 18 дБ (с 41 дБ (А) до 23 дБ (А)) при фоне уровня шума в месте расположения процессорного блока 20 дБ(А). Измерения проводились поверенным интегрирующим прецизионным шумомером 00 026 (Германия).
Таким образом, рабочий макет системы охлаждения процессорного блока персонального компьютера с интегрированной системой понижения шумов, без ухудшения прочих технических характеристик и потребительских свойств ПК, подтвердил положительные свойства заявленной модели, полученные отличными от прототипа средствами.