Система охлаждения персонального компьютера по принципу теплообменных камер

Заявляемая полезная модель относится к области электроники, а именно к конструкции системы охлаждения греющихся элементов персональных компьютеров. Технические результаты заключаются в повышении эффективности охлаждения стандартных элементов ПК, увеличивается срок службы работы за счет герметизации корпуса и предотвращения попадания в него пыли и влаги, при этом система является компактной не превышает размеров стандартных корпусов компьютера и позволяет использовать стандартные комплектующие для ПК без внесения дополнительных изменений в их конструкцию. Система воздушного охлаждения по принципу теплообменных камер содержит герметичный корпус с охлаждением внутри расположенных элементов компьютера, с циркуляцией воздуха в замкнутом контуре, с охлаждением внешнего радиатора с помощью внешней среды. Теплообмен происходит с помощью воздушного охлаждения. Замкнутый контур включает в себя компрессор, соединенный посредством трубок с внешним радиатором, обдуваемым блоком вентиляторов, которые расположены во внешней вентиляционной шахте. Внешний радиатор соединен посредством трубок с расширителем, сам расширитель соединен посредством трубок с внутренним радиатором, который расположен во внутренней вентиляционной шахте. Внутренний радиатор забирает тепло, охлаждая воздух внутри герметичного корпуса, который соединен посредством трубок с компрессором. Корпус имеет стандартные крепления и разъемы для размещения внутри стандартных комплектующих для ПК. Внешние стенки корпуса теплоизолированные, для вывода проводов из корпуса имеются специальные герметичные отверстия.
Известна модель системы охлаждения процессорного блока персонального компьютера с интегрированной системой понижения шумов основана на применении технических решений, позволяющих обеспечить более эффективный отвод тепла от внутренних компонентов процессорного блока при использовании вентиляционных установок меньшей мощности, эффективное снижение уровня шума от работы систем и устройств процессорного блока ПК [1. Патент РФ на полезную модель №500 16. МПК G06F 1/00 Опубл.: 10.12.2005].
В модели используются воздух в качестве теплоносителя, радиаторы воздушного охлаждения из наиболее теплопроводных материалов в качестве устройств охлаждения термонагруженных компонентов для передачи тепла от термонагруженных компонентов к теплоносителю, конвекция и принудительная циркуляция воздуха в качестве способов перемещения теплоносителя, вентиляционные установки с малым уровнем шума в качестве устройств перемещения теплоносителя и одного из способов снижения уровня шума, корпус процессорного блока в виде закрытого ящика, имеющего в своих внешних стенках вентиляционные отверстия для циркуляции теплоносителя.
В результате негерметичности системного блока и разомкнутой системы циркуляции воздуха данная система охлаждения имеет следующие недостатки, такие как попадание пыли внутрь корпуса, что приводит к выходу из нормального теплового обмена радиаторов и соответственно приводит к перегреву элементов компьютера. Температура охлаждающего воздуха - не менее температуры окружающей среды, следовательно, выше 20°С, что не всегда достаточно для охлаждения элементов ПК.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является система жидкостного охлаждения, обеспечивающая эффективность охлаждения тепловыделяющих элементов компьютера и надежности системы жидкостного охлаждения без увеличения габаритных размеров компьютера и значительного понижения уровня шумов, образуемых в процессе работы компьютера [2. Патент РФ на полезную модель №137 444. МПК H05K 7/20, G06F 1/20 Опубл.: 10.02.2014. Бюл. №4.].
Система жидкостного охлаждения содержит соединенные посредством трубок с образованием замкнутого контура радиатор, теплосъемные элементы и контейнер, в котором размещены насосы и блоки питания. Контейнер выполнен в виде герметичного корпуса (резервуара), в котором выполнены отверстия для подвода и отвода жидкого хладагента, в которых закреплены соединительные трубки. Отверстие для отвода жидкого хладагента соединено посредством трубок с каждым насосом, а отверстие для подвода жидкого хладагента соединено с одним концом дополнительно введенного распределительного трубопровода, другой конец которого предназначен для подвода жидкого хладагента непосредственно к каждому блоку питания. В верхней стенке контейнера выполнено заливочное отверстие и закреплено приспособление для поддержания атмосферного давления, обращенное внутрь контейнера.
Недостатки рассмотренного прототипа системы охлаждения заключаются в том, что при эксплуатации данной системы охлаждения возможна утечка охлаждающей жидкости, неудобство при замене комплектующих ПК и несовместимость со стандартными комплектующими для ПК, рассчитанными на активное охлаждение в воздушной среде.
Основной технической задачей является повышение эффективности охлаждения тепловыделяющих элементов персонального компьютера за счет снижения температуры охлаждающего воздуха ниже комнатной температуры, предотвращение попадания пыли внутрь корпуса путем герметизации внутренней части корпуса, а также позволит использовать стандартные комплектующие для ПК без дополнительных вмешательств в их стандартный конструктив и обеспечит нормальный режим их работы в воздушной среде. Система охлаждения ПК по принципу теплообменных камер создается для более комфортных условий работы электроники, это позволит увеличить производительность и продлить срок службы персонального компьютера.
На фиг. 1 приведено конструктивное расположение основных частей системы охлаждения ПК по принципу теплообменных камер.
Стабилизация температуры внутри корпуса, будет осуществляться так же, как в холодильных установках или кондиционерах по принципу теплообменных камер.
Система охлаждения ПК содержит герметичный корпус, покрытый теплоизолятором (1), представляет собой модернизированный корпус системного блока персонального компьютера, который защищает от пыли и влаги, а также теплоизолирует от внешней среды. Внутри корпуса располагаются источник питания (2), плата управления (3), имеются крепления для размещения материнской платы (4) стандартных размеров, плата управления может подключаться к материнской плате через интерфейс USB (5) и взаимодействует с операционной системой, плата управления считывает значения температуры с датчиков температуры (6) и передает данные на ПК, а также управляет расположенным внутри корпуса компрессором (7) и вентиляторами (8), подключенными к плате управления. Основным рабочим элементом, отвечающим за охлаждение, является компрессор, который обеспечивает перекачку хладагента по теплообменной системе, состоящей из двух радиаторов (9), расширителя (10) и соединительных трубок (11). Сжатый газ (хладагент), проходя через расширитель, меняет свое состояние (в результате расширения), становится разреженным и холодным, тем самым забирает тепло, проходя через внутренний радиатор (9.1). Датчики температуры (6.1, 6.2) измеряют температуру хладагента на входе и выходе радиатора (9.1). Затем, проходя через компрессор, газ сжимается, становится горячим и жидким и при прохождении через внешний радиатор (9.2) отдает тепло во внешней вентиляционной шахте (12.1). Датчики температуры (6.3, 6.4) измеряют температуру хладагента на входе и выходе радиатора (9.2). Датчик (6.5) измеряет температуру воздуха, попадающего во внешнюю вентиляционную шахту. Датчик (6.6) измеряет температуру воздуха внутри герметизированного корпуса. Датчик (6.7) измеряет температуру воздуха во внутренней вентиляционной шахте (12.2). Воздух, нагретый теплом, выделяющимся в результате работы ПК, продувается вентиляторами (8.1, 8.2) через внутреннюю вентиляционную шахту внутри шахты расположен внутренний радиатор, за счет этого воздух охлаждается. Внешняя вентиляционная шахта (12.1) захватывает внешний воздух комнатной температуры и охлаждает внутренний радиатор. Блок вентиляторов (8.3) позволяет регулировать поток воздуха для охлаждения внешнего радиатора. Стрелками (13.1) обозначена циркуляция воздуха, стрелки (13.2) показывают направление движения хладагента. При установке материнской платы в корпусе имеется герметичный выход (14.1) для подключения необходимых проводов к материнской плате. При установке видеокарты (15) на материнскую плату в корпусе предусмотрены герметичные выводы (14.2) для проводов от видеокарты. Для расположения жестких дисков (16) и DVD-ROM (17) внутри корпуса имеются стандартные крепления.