Два ореха лучше, чем один?

Изучение нескольких вариантов последовательного включения вентиляторов

В процессе проведения тестовых испытаний вентиляторов типоразмера 120х120х25 мм — участников Массированной инспекции, мы, помимо исследования собственно самих этих вентиляторов, фактически решали еще одну, «побочную» задачу — пытались определить оптимального «спутника» для нашего референсного радиатора (Thermaltake Big Typhoon), а также, если смотреть шире, то и для немаленького класса кулеров-конструкторов, схожих с ним по параметрам оребрения (сравнимый или больший шаг ребра, адаптация под вентиляторы 120х120х25 мм). В принципе, картина прояснилась достаточно четко — на высокоскоростных оборотах (1500-2000 об/мин) наилучшим образом проявили себя вентиляторы Scythe из модельных серий Minebea и S-Flex, показавшие очень высокую эффективность, а на умеренных оборотах хорошо выступили вентиляторы GlacialTech SilentBlade II, продемонстрировавшие рекордное соотношение эффективность-шум. Здесь же надо отметить, что и штатный вентилятор Big Typhoon — Hong Sheng A1225L12S, также добился весьма неплохой результативности.

Но, как известно, иногда хочется большего. А раз так, нам не помешало бы обратиться к теории. Которая, в свою очередь гласит — последовательное включение вентиляторов (образно говоря, бутерброд из вентиляторов) в идеале увеличивает статическое давление вдвое. Соответственно, можно смело предположить, что рабочая точка «бутерброда» вентиляторов сместится в область более высокого расхода, и это благоприятно отразится на повышении эффективности пары «бутерброд-радиатор». Проверим этот тезис на практике, задействовав в тестировании «дуэт» высокопроизводительных вентиляторов Scythe Minebea 12cm High!

Сказано — сделано! Однако скажем прямо, итоговый результат не воодушевляет. Наиболее удручающим выглядит самый высокоскростной дуэт (1900 об/мин) — получаем жалкий градус выигрыша в эффективности, при этом уровень шума возрастает аж на 5 дБА! Единственный плюс тут — значимо улучшенные температурные показатели околосокетных компонентов. Но оно и понятно: поток возрастает, тем не менее, сам радиатор «расходует» его уже неэффективно, фактически достигая своего предела в коэффициентах теплоотдачи. Так что, похоже, в области высоких оборотов (и повышенного шума) нам делать нечего, и это вариант «бутерброда» из рабочего блокнота мы вычеркиваем.

Интереснее смотрится дуэт Minebea на малых оборотах (наши референсные режимы 1000 об/мин и 700 об/мин) — ситуация с шумом тут значимо улучшается, да и в эффективности прогресс становится более осязаемым (особенно на скорости 700 об/мин). Между тем, в соотношении эффективность-шум такой бутерброд по-прежнему проигрывает «одинарной» установке вентилятора.

Как видим, практика на этот раз дает сбой. Ну, коли так, то на помощь, судя по всему, вновь требуется призвать теорию — может быть, копнув матчасть поглубже, все-таки наткнемся на что-то стоящее… Благо, к нашим чаяниям теория равнодушной не остается, и дает менторский ответ: «Зрите в корень, ребята! Пара крыльчаток с контр-вращением — вот истинный символ веры!». Что ж, а почему бы и нет?! Вентилятор с нетрадиционной ориентацией, и даже два, у нас есть — это модели Arctic Cooling Arctic Fan 12 и Arctic Fan 12L (с вращением крыльчатки по часовой стрелке, а не против), значит, дело стоит за малым — подобрать пару. Попробуем в этом качестве, для проверки контр-вращательного дуэта, привлечь «крепышей» Scythe Minebea (теперь только на малых оборотах), а также малошумные вентиляторы GlacialTech SilentBlade II!

Что ж, вот это уже совсем другой коленкор! Во всех случаях наблюдаем возрастание эффективности с сохранением вполне опрятных шумовых характеристик и улучшением соотношения эффективность-шум. Причем, наиболее показательным получается вариант «Scythe Minebea 1000 об/мин + AC Arctic Fan 12» — эффективность на уровне Minebea 1900 об/мин, шум на уровне Arctic Fan 12, и вариант «Scythe Minebea 700 об/мин + AC Arctic Fan 12L 700 об/мин» — эффективность на уровне бутерброда Minebea 1000 об/мин, а шум практически на уровне одиночного Minebea 700 об/мин. Также очень неплохо выглядит комбинация «GlacialTech GT12025-HDLA1 700 об/мин + AC Arctic Fan 12L 700 об/мин», которая демонстрирует достойную результативность и второе по значимости соотношение эффективность-шум.

Итак, вывод сегодняшнего исследования таков — последовательное включение вентиляторов имеет право на существование, но по-настоящему продуктивным решением оказывается только лишь вариант с контр-вращением крыльчатки. Именно такой вариант показывает наилучшую функциональность в применении к радиаторам с высоким импедансом (гидравлическим сопротивлением), и предположительно будет весьма полезен также в сопряжении с радиаторами низкого-среднего импеданса (Scythe Ninja и другие схожие продукты).

В завершение приводим объединенные диаграммы температурных показателей околосокетных компонентов (катушки индуктивности PL24, PL25 и PL26), термического сопротивления и соотношения эффективность-шум для объектов нашего исследования.

Температурные показатели (температура околосокетных компонентов)

Термическое сопротивление

Замечание
Термическое сопротивление θ_ja определяется из соотношения
θ_ja = (T_j — T_a)/P_h, где T_j — температура процессорного ядра, T_a — температура окружающей среды (в нашем случае составляет 25°C), P_h — тепловая мощность процессора (в нашем случае этот параметр составляет 150 Вт).

Рейтинг «Соотношение эффективность/шум»

Замечание
Соотношение эффективность/шум (СЭШ) рассчитывается как:

СЭШ = РМ*(ОП_т/ТО)/(УШ/ОП_ш), где

ОП_тэ — тепловой опорный показатель («эталонное» термическое сопротивление θ_ja системы охлаждения — 0,25°C/Вт), ТП — температура ядра c использованием рассматриваемой системы охлаждения, ОП_ш — шумовой опорный показатель («эталонный» уровень шума — 20 дБА), УШ — уровень шума, производимого системой охлаждения, РМ — размерный множитель (равен 10).

Ну, вот, пожалуй и все на сегодня.