Бесшумные и малошумные персональные компьютеры.

Введение

Тип персонального компьютера

Бесшумный, тихий или компьютер без вентилятора – это персональный компьютер, который производит очень мало шума или вообще не производит. Тихие ПК обычно используются для видеомонтажа, сведения звука и домашних кинотеатров, но методы снижения шума также могут быть применены для значительного уменьшения шума от серверов. В настоящее время не существует стандартного определения "тихого ПК", и этот термин обычно не используется в деловой среде, а применяется отдельными пользователями и компаниями, ориентированными на них. Предлагаемое общее определение гласит, что уровень звука, излучаемого такими ПК, не должен превышать 30 дБА, однако помимо среднего уровня звукового давления, для определения того, будет ли звук компьютера заметен, важны частотный спектр и динамика звука. Звуки с ровным частотным спектром (без ощутимых тональных пиков) и небольшими временными колебаниями менее заметны. Характер и интенсивность окружающего шума также влияют на то, насколько звук будет замечен или заглушен, поэтому компьютер может быть тихим относительно конкретной среды или группы пользователей. Развитие технологий позволило системам потреблять ровно столько энергии, сколько необходимо в данный момент, что способствовало снижению энергопотребления. Подобным образом, первые маломощные и энергосберегающие процессоры были разработаны для ноутбуков, но могут использоваться в любом компьютере для снижения энергопотребления и, как следствие, уровня шума.

Измерение шума

Хотя стандарты измерения и предоставления данных о звуковой мощности, производимой такими компонентами, как компьютерные, существуют, они часто игнорируются. Многие производители не указывают значения звуковой мощности. Некоторые предоставляют измерения звукового давления, но часто не уточняют, как именно были проведены эти измерения. Даже такая базовая информация, как расстояние измерения, редко сообщается. Без понимания методики измерения невозможно проверить достоверность заявленных данных, а сравнение таких измерений (например, при выборе продукта) не имеет смысла. Более полезны сравнительные обзоры, в которых несколько устройств тестируются в одинаковых условиях, но даже в этом случае средний уровень звукового давления – лишь один из факторов, определяющих, какие компоненты будут восприниматься как более тихие. Это означает, что даже небольшое снижение напряжения может существенно повлиять на энергопотребление. Понижение напряжения (undervolting) и частоты (underclocking) также применимы к чипсетам и графическим процессорам. Активируйте Cool'n'Quiet для процессоров AMD или SpeedStep (также известный как EIST) на процессорах Intel. Уменьшите скорость вращения вентиляторов. В новых компьютерах скорость вентиляторов может регулироваться автоматически в зависимости от температуры компонентов. Снижение напряжения питания вентилятора постоянного тока уменьшит его скорость, сделает его тише и снизит объем прокачиваемого воздуха. Произвольное изменение напряжения может привести к перегреву компонентов, поэтому при работе с аппаратным обеспечением рекомендуется контролировать температуру системных компонентов. Вентиляторы с разъемами Molex легко модифицируются. Для 3-контактных вентиляторов можно использовать фиксированные встроенные резисторы или диоды, либо коммерческие контроллеры вентиляторов, такие как Zalman Fanmate. Программное обеспечение, например speedfan или Argus Monitor, может позволить управлять скоростью вращения вентиляторов. Многие современные материнские платы поддерживают широтно-импульсную модуляцию (PWM), позволяющую настраивать скорость вентилятора в BIOS или с помощью программного обеспечения. Установите вентиляторы на антивибрационные крепления. Удалите ограничительные решетки вентиляторов для улучшения воздушного потока или замените шумные решетки на более тихие. Используйте программное обеспечение, такое как Nero DriveSpeed или RimhillEx, для снижения скорости оптических приводов. Изолируйте шум жесткого диска, используя антивибрационные крепления (обычно резиновые или силиконовые амортизаторы) или подвесив жесткий диск для полной развязки от корпуса компьютера, установив его в 5,25-дюймовый отсек с вискоэластичными полимерными креплениями. Установите для жесткого диска минимальное значение AAM. Это снизит шум, производимый при поиске данных, но незначительно уменьшит производительность. Настройте операционную систему на отключение жестких дисков после короткого периода бездействия. Это может сократить срок службы диска и часто конфликтует с работой ОС и программ, хотя может быть полезно для дисков, используемых только для хранения данных. Дефрагментируйте жесткие диски, чтобы уменьшить необходимость поиска данных на всей поверхности. Это также может повысить производительность. Расположите компоненты и кабели таким образом, чтобы улучшить воздушный поток. Провода, свисающие внутри корпуса, могут блокировать воздушный поток и повышать температуру. Их можно легко переместить к стенке корпуса, чтобы обеспечить более свободный проход воздуха. Удалите пыль изнутри компьютера. Пыль на компонентах удерживает тепло. Вентиляторы затягивают пыль вместе с наружным воздухом, и она быстро накапливается внутри корпуса. Пыль можно удалить пылесосом, баллончиком со сжатым воздухом или компрессором. Однако для предотвращения электростатического разряда (ESD) следует использовать специальные антистатические пылесосы. В идеале, эту процедуру следует проводить достаточно часто, чтобы не допускать значительного накопления пыли. Частота очистки зависит от условий эксплуатации компьютера. В некоторых случаях приемлемым решением может быть перемещение слишком шумного компьютера за пределы рабочей зоны и доступ к нему через длинные кабели HDMI/USB/DVI или с помощью программного обеспечения удаленного рабочего стола с тихого тонкого клиента, например, на базе Raspberry Pi – миниатюрного компьютера, который даже не использует радиатор.

Though standards do exist for measuring and reporting sound power output by such things as computer components, they are often ignored. Many manufacturers do not give sound power measurements. Some report sound pressure measurements, but those that do often do not specify how sound pressure measurements were taken. Even such basic information as measurement distance is rarely reported. Without knowing how it was measured, it is not possible to verify these claims, and comparisons between such measurements (e. g. for product selection) are meaningless. Comparative reviews, which test several devices under the same conditions, are more useful, but even then, an average sound pressure level is only one factor in determining which components will be perceived as quieter. This means that even a small reduction in voltage can have a large effect in power consumption. Undervolting and underclocking can also be used with chipsets and GPUs. Enable Cool'n'Quiet for AMD CPUs or SpeedStep (also known as EIST) on Intel CPUs. Reduce fan speed. For newer computers, the speed of fans can be varied automatically, depending on how hot certain parts of the computer get. Lowering a DC fan motor's supply voltage will reduce its speed while making it quieter and lowering the amount of air the fan moves. Doing this arbitrarily could lead to components overheating; therefore, whenever performing hardware work it is advised to monitor the temperature of system components. Fans with Molex connectors can be modified easily. With 3 pin fans, either fixed inline resistors or diodes, or commercial fan controllers, such as the Zalman Fanmate, can be used. Software like speedfan or Argus Monitor may allow fan speed control. Many newer motherboards support pulse width modulation (PWM) control, allowing the fan speed to be set in the BIOS or with software. Mount fans on anti vibration mounts. Remove restrictive fan grills to allow easier airflow, or replace noisy fan grills with quieter versions. Use software such as Nero DriveSpeed or RimhillEx to reduce the speed of optical drives. Isolate hard disk noise, either by using anti vibration mounts (generally rubber or silicone grommets), or by suspending the hard disk to fully decouple it from the computer chassis by mounting it in a 5.25 inch drive bay with viscoelastic polymer mounts. Set the hard disk's AAM value to its lowest setting. This reduces the seek noise produced by the hard drive, but also reduces performance slightly. Set operating system to spin down hard drives after a short time of inactivity. This may reduce a drive's life span and commonly conflicts with the OS and running programs, though it can still be useful for drives that are only used for data storage. Defragment hard drives to reduce the drive heads' need to search widely for data. This can also improve performance. Arrange components and cables to improve airflow. Wires hanging inside the computer can block the airflow, which can increase the temperature. They can be easily moved to the side of the case so that air can pass through more easily. Remove dust from inside the computer. Dust on computer parts will retain more heat. Fans draw in dust along with outside air; it can build up quickly inside the computer. Dust can be removed with a vacuum cleaner, gas duster, or compressed air. Special anti static vacuum cleaners should be used, however, to prevent electrostatic discharge (ESD). Ideally, this would be done often enough to prevent a significant amount of dust from ever building up. How frequently this would need to be performed would depend entirely on the environment in which the computer is used. In some cases an acceptable solution may be to relocate the too noisy computer outside the immediate working area, and access it either with long distance HDMI/USB/DVI cables or via remote desktop software from a quiet thin client, e. g. based on a Raspberry Pi, a miniature computer that does not even use a heat sink.

Отдельные компоненты в тихом ПК

Ниже приведены заметки об отдельных компонентах в тихих компьютерах. Материнская плата, процессор и видеокарта – основные потребители энергии в компьютере. Компоненты, потребляющие меньше энергии, легче охладить бесшумно. Тихий блок питания выбирается с учетом эффективности и достаточной мощности для компьютера.

Электроснабжение

Блок питания (PSU) становится тише за счет повышения эффективности (что снижает тепловыделение и потребность в воздушном потоке), использования более тихих вентиляторов, более интеллектуальных контроллеров вентиляторов (с более сложной, чем линейная, зависимостью между температурой и скоростью вращения), более эффективных радиаторов и конструкций, обеспечивающих меньшее сопротивление воздушному потоку. Для заданного размера блока питания более эффективные модели, такие как сертифицированные 80 Plus, выделяют меньше тепла. Использование блока питания подходящей мощности для компьютера важно для достижения высокой эффективности и минимизации тепловыделения. Блоки питания обычно менее эффективны при малой или большой нагрузке. Высокомощные блоки питания, как правило, менее эффективны при малой нагрузке, например, когда компьютер находится в режиме простоя или сна. Большинство настольных компьютеров большую часть времени работают с малой нагрузкой. Например, большинство настольных ПК потребляют менее 250 Вт при полной нагрузке, а типичное значение составляет 200 Вт или меньше. Блоки питания с терморегулируемыми вентиляторами можно сделать тише, обеспечив более холодный и/или менее заблокированный приток воздуха, а также доступны бесшумные блоки питания, либо с большими пассивными радиаторами, либо использующие конвекцию или воздушный поток корпуса для рассеивания тепла. Также можно использовать бесшумные блоки питания постоянного тока, работающие по принципу ноутбуков, с внешним адаптером для подачи постоянного тока, который затем преобразуется в необходимые напряжения и регулируется для использования компьютером. Обычно такие блоки питания имеют меньшую мощность. Электрические катушки в блоках питания могут создавать слышимый электромагнитный шум, который может быть заметен в тихом ПК. Установка на PSU кабеля питания с ферритовым кольцом иногда может помочь уменьшить гудение от блока питания.

Дело

В корпусах, разработанных для снижения шума, обычно используются тихие вентиляторы, и они часто комплектуются тихим блоком питания. Некоторые модели оснащены радиаторами для пассивного охлаждения компонентов. Более крупные корпуса предоставляют больше пространства для воздушного потока, более мощные системы охлаждения и радиаторы, а также звукопоглощающие материалы.

Поток воздуха

В корпусах, оптимизированных для снижения шума, часто используются воздуховоды и перегородки для оптимизации воздушного потока и теплоизоляции компонентов. Вентиляционные отверстия и воздуховоды можно легко добавить в обычные корпуса. Корпуса, разработанные для тихой работы, обычно оснащаются проволочными или сотовыми решетками вентиляторов. Обе они значительно превосходят устаревшие штампованные решетки. Функции, облегчающие аккуратную прокладку кабелей, такие как крепления и пространство для кабелей за материнской платой, способствуют повышению эффективности охлаждения. Воздушные фильтры помогают предотвратить оседание пыли на радиаторах и поверхностях, поскольку пыль ухудшает теплопередачу, заставляя вентиляторы работать на более высоких оборотах. Однако сам фильтр может создавать дополнительный шум, если он слишком сильно ограничивает воздушный поток или не поддерживается в чистоте, что требует использования более мощного или быстрого вентилятора для компенсации перепада давления за фильтром.

Утеплитель

Большие радиаторы, разработанные для эффективной работы при минимальном воздушном потоке, часто используются в бесшумных компьютерах. Для более эффективного распределения тепла к радиатору часто применяют тепловые трубки.

Вентилятор

Если в компьютерах вообще используются вентиляторы, то в тихих моделях обычно применяются более крупные, чем обычно, низкооборотные вентиляторы с тихими двигателями и подшипниками. Наиболее распространенный размер – 120 мм, а 140-миллиметровые вентиляторы используются, когда позволяют размеры корпуса или радиатора. К производителям тихих вентиляторов относятся Nexus, EBM Papst, Yate Loon, Scythe и Noctua. Обширные сравнительные обзоры опубликованы SPCR и MadShrimps. Уровень шума вентилятора часто пропорционален его скорости, поэтому для снижения скорости и точной регулировки можно использовать контроллеры вентиляторов. Контроллеры могут обеспечивать фиксированную скорость вентилятора с помощью встроенного резистора или диода, либо переменную скорость, используя потенциометр для понижения напряжения. Скорость вентилятора также можно снизить более простым способом, подключив его к линии питания 5 вольт вместо 12 вольт (или между ними, чтобы получить разность потенциалов в 7 вольт, хотя это ухудшает определение скорости вращения). Пьезоэлектрические вентиляторы часто тише вращающихся и могут потреблять меньше энергии. Intel, Murata и другие компании в последнее время ведут разработки по использованию пьезоэлектрических вентиляторов в настольных компьютерах.

Водяное охлаждение

Водяное охлаждение — это метод рассеивания тепла, основанный на передаче тепла через проводящий материал, контактирующий с жидкостью, такой как деминерализованная вода с добавкой для предотвращения роста бактерий. Эта вода циркулирует в замкнутом контуре, который обычно включает в себя резервуар, радиатор и насос. Современные 12-вольтовые насосы постоянного тока позволяют создавать чрезвычайно мощные и тихие системы. Эффективно отводя тепло от компонентов на отдельный теплообменник, который может использовать более крупные радиаторы или вентиляторы, водяное охлаждение обеспечивает более тихую работу всей системы. Отдельно водяным охлаждением можно оснащать такие компоненты, как графические процессоры, чипсеты северного и южного мостов, жесткие диски, память, модули стабилизатора напряжения (VRM) и даже блоки питания; в некоторых случаях возможно даже полное погружение ПК в жидкость.

Жесткий диск

В более старых жестких дисках использовались двигатели на шарикоподшипниках, но в более современных настольных жестких дисках применяются более тихие двигатели на жидкостных подшипниках. Жесткие диски форм-фактора 2,5 дюйма, как правило, меньше вибрируют, тише работают и потребляют меньше энергии, чем традиционные 3,5-дюймовые диски, однако часто обладают более низкой производительностью и меньшей емкостью, а также стоят дороже за гигабайт. Чтобы минимизировать передачу и усиление вибраций жесткого диска корпусом, диски можно монтировать на мягких резиновых стойках, подвешивать на эластичных лентах или размещать на мягкой пене или сорботане. Корпуса для жестких дисков также могут помочь снизить уровень шума, но необходимо обеспечить достаточный отвод тепла, при этом температура диска часто отслеживается с помощью программного обеспечения SMART.

Оптический привод

Оптические приводы можно замедлить с помощью программного обеспечения, чтобы снизить уровень шума, например, с помощью Nero DriveSpeed, или эмулировать с помощью программ виртуальных дисков, таких как Daemon Tools, чтобы полностью устранить шум. Можно использовать оптические приводы для ноутбуков, которые обычно тише, однако это может быть связано с тем, что они, как правило, работают медленнее (обычно скорость CD 24x, скорость DVD 8x). Некоторые DVD-приводы имеют функцию, обычно называемую Riplock, которая снижает шум привода, замедляя его во время воспроизведения видео. Для операций воспроизведения требуется только скорость 1x (или реальное время).

Монитор

Монитор на ЭЛТ может издавать шум от катушек, как и внешний блок питания ЖК-монитора или преобразователь напряжения для подсветки монитора. ЖК-мониторы, как правило, производят меньше всего шума (визга) при максимальной яркости. Более того, ограниченное пространство, затрудненный доступ и использование проприетарных компонентов усложняют их шумоподавление.

Без вентиляторов

Однако ряд ноутбуков и нетбуков вообще не используют вентиляторы охлаждения. Портативные компьютеры без вентиляторов (планшеты, субноутбуки, Chromebooks, ультрабуки и ПК 2-в-1), работающие на мобильных процессорах (чаще всего ARM-процессорах) с энергопотреблением до 10–15 Вт, стали популярны после нетбуков, но особенно после выхода первого iPad в 2010 году. Процессор первого iPad, ARM Cortex-A8, стал первой разработкой Cortex, получившей широкое распространение в потребительских устройствах.