Бесшумный персональный компьютер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Тихий персональный компьютер — это полностью бесшумный или производящий мало шума компьютер. Такие компьютеры используются как в профессиональной деятельности (работа со звуком или видео), так и для личного использования (музыкальные центры, офисные компьютеры), особенно людьми, которых раздражает шум.

Источники шума[править | править исходный текст]

Вентиляторы[править | править исходный текст]

Большинство современных компьютеров требует активного охлаждения, для которого обычно используются вентиляторы. Вентиляторы как правило ставятся на блок питания, процессор и, в последнее время как правило, на видеокарты. Шум от вентиляторов может усиливаться по мере нагрева охлаждаемых элементов или менять частоту в процессе резонанса между частотами издаваемого звука нескольких вентиляторов.

Шум вентилятора состоит из нескольких составляющих:

  • Шум подшипников
  • Аэродинамический шум

Жесткие диски[править | править исходный текст]

Шум жестких дисков является наиболее трудно устраняемой составляющей шума.

Оптические приводы[править | править исходный текст]

Так как в большинстве случаев использования компьютера оптический привод не является постоянно работающим устройством, особых мер для снижения шумности привода не принимается. Но на студиях звукозаписи применяют физические выключатели питания приводов и используют программы, подобные Nero Drivespeed, для замедления скорости вращения шпинделя CD/DVD-привода.

Способы снижения шума[править | править исходный текст]

Для уменьшения шума могут быть приняты следующие меры:

Вентиляторы[править | править исходный текст]

Вентилятор диаметром 120 мм с переменной частотой вращения

Крепление вентиляторов на вибропоглощающих шайбах или вибропоглощающих прокладках позволяет снизить передачу вибрации на корпус.

Уменьшение напряжения на вентиляторах — эффективный и дешевый метод снижения их шума. На разъёмах определённых конструкций это делается простой установкой в свободные контакты резисторов. Современные материнские платы также допускают регулирование скорости вращения через BIOS или программные утилиты. Следует заметить, что увлекаться замедлением вентиляторов стоит при наличии опыта, и при этом нужно тщательно контролировать температуру многих внутренних узлов: жёсткого диска, микросхем чипсета и полевых транзисторов, расположенных около процессора, особенно, когда они не имеют радиаторов. Регулировать скорость вращения можно путем использования специального импульсного контроллера. Если для управления не использовать сигнал с тахометра или датчик температуры, то из-за трения, вследствие накопившейся в нём пыли или из-за износа подшипников, частота вращения будет падать, возможно, до полной его остановки.

Уменьшение скорости вращения вентиляторов позволяет снизить шум от вентилятора, когда от него не требуется максимальная производительность. Управление может осуществляться вручную, например, с помощью регулятора частоты вращения или автоматически, с использованием дополнительных устройств или возможностей материнской платы компьютера. В последнем случае могут использоваться как встроенные функции BIOS’а, так и дополнительные программы при наличии соответствующего API.

Основным недостатком большинства систем управления вентиляторами, встроенных в BIOS, является отсутствие возможности полного отключения вентиляторов, когда температура не превышает заданный уровень. Поэтому в компьютерах, которые используют в студиях звукозаписи, устанавливают отдельные контролеры. Например, контролер «SCYTHE kaze server» управляет вентиляторами на основании значений температуры на отдельных датчиках для каждого вентилятора и позволяет полностью отключать вентиляторы.[1][2]

Существуют несколько типов подшипников, используемых в компьютерных вентиляторах:

  • подшипник скольжения — характеризуется средним уровнем шума, но имеет низкий срок службы до 30 000 часов. Самый дешёвый тип подшипника.
  • подшипник качения — характеризуется средним уровнем шума, имеет большой срок службы 50 000—100 000 часов.
  • гидродинамический подшипник — характеризуется низким уровнем шума и долгим сроком службы до 150 000 часов. Один из самых экзотических типов, встречается в вентиляторах фирм Noctua, Sony и в некоторых моделях фирм Scythe и Glacial Tech. При его преимуществах отличается самой высокой ценой.
  • магнитный подшипник — характеризуется отсутствием подшипникового узла как такового, по заявлению производителя Sunon — «трение есть только о воздух».[3]

Блок питания[править | править исходный текст]

На шум блока питания влияют несколько факторов: вентилятор и его контроллер, управляющий скоростью, КПД всего устройства, площадь теплообменников, сопротивление проходящему потоку воздуха.

Методы снижения шума:

  • Использование тихих вентиляторов
  • Установка безвентиляторного блока питания. Такие блоки обладают меньшей мощностью и большим КПД.[4]
  • Обеспечение свободного доступа холодного воздуха к блоку питания. Такое обеспечивается в корпусах с нижним расположением блока питания и сегментированных корпусах, в отличие от типичных конструкций, где воздух проходит сначала через внутренние компоненты и встречает несколько препятствий на своем пути.

Процессор[править | править исходный текст]

Большой медный радиатор и высокоскоростной вентилятор образуют мощную систему охлаждения (СО) для Pentium 4 Northwood

Уровень шума значительно снижается при использовании охлаждающих модулей с тихими вентиляторами или вообще без них. Алюминиевые и особенно более дорогостоящие медные лучше справляются с рассеиванием тепла, Кроме типа материала не меньшее значение имеет площадь радиатора. Это означает, как правило, что более крупные охлаждающие модули имеют более высокую эффективность.

Применение теплопроводящих трубок, объединяющих СО процессора и чипсета и отводящих тепло от них, ещё более улучшает этот параметр (в последнее время подобная система стала широко использоватся в высококлассных платах). В студиях звукозаписи используют безвентиляторные радиаторы с элементами Пельтье.[5]

Для уменьшения тепловыделения процессоров применяют следующие методы:

  • Снижение напряжения питания на процессоре. Многие современные ЦПУ способны стабильно работать в таких условиях на своей обычной и даже на повышенной частоте, при этом выделяя меньше тепла.
  • Снижение тактовой частоты процессора. Этот метод не столь эффективен и снижает быстродействие.

Варьирование частоты и напряжения питания также может быть использовано и в графических картах и у чипсетов.

Жёсткие диски[править | править исходный текст]

Силиконовые шайбы для крепления жестких дисков. Уменьшают вибрацию и шум.

Уровень шума, который производит механика накопителя при его работе, указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Радикальное решение для полного устранения шума от жестких дисков — использование SSD-накопителей. Такие накопители обладают большей скоростью доступа, меньшим энергопотреблением, не содержат движущихся частей и теоретически обладают большей надёжностью. При этом они совершенно бесшумны. Но пока они очень дороги и не всегда доступны. К тому же, они обладают определённым ограничением на количество обращений к каждому сектору данных, после чего данные перестают читаться и записываться. Тем не менее, существуют карты с повышенным числом обращений к данным, и отказы легко заметить на ранних стадиях (в отличие от жёсткого диска, который нередко отказывает целиком).

Как правило, хорошие результаты даёт замена жёстких дисков на диски форм-фактора 2,5", которые применяются в ноутбуках. Диски размером в 2,5 дюйма создают меньше вибрации и шума и потребляют меньше электроэнергии, но имеют меньшую ёмкость и скорость, и большую удельную стоимость данных. Существуют также тихие диски стандартного форм-фактора 3,5".

Для снижения шума от жестких дисков применяют следующие методы:

  • Программный, с помощью настройки, встроенной в большинство современных дисков, системы AAM. Переключение жёсткого диска в малошумный режим приводит к снижению производительности в среднем на 5-25 %, но делает шум при работе практически неслышным.
  • Использование шумопоглощающих устройств[6], закрепления дисков на резиновых или силиконовых шайбах или даже полная замена крепления на гибкую подвеску.

Официально возможность программного управления акустическим шумом жесткого диска — AAM появилась в стандарте ATA/ATAPI-6, хотя некоторые производители делали экспериментальные реализации и в более младших версиях этого стандарта. Согласно стандарту, управление осуществляется путем изменения значения в диапазоне от 128 до 254, что позволяет регулировать шум, производительность, температуру, потребление электроэнергии и срок эксплуатации жесткого диска. Практически в любом современном жестком диске можно включить/выключить тихий режим с помощью утилит MHDD или Victoria. В операционной системе Linux это можно сделать с помощью утилиты hdparm.

Также применяется настройка жёстких дисков на снижение скорости вращения в случае бездействия. Хотя это может уменьшить их срок действия и мешать работе операционной системы, всё же такой приём может быть полезным для дисков, содержащих лишь данные пользователя (не содержащие ОС).

Системный блок[править | править исходный текст]

Корпус Antec P180, поделенный на отсеки для лучшего охлаждения компонентов

Внутренняя часть корпуса может быть выстлана звукопоглощающим материалом, например пенопластом или волокнистыми материалами. Это даёт следующие преимущества:

  • смягчение вибрации;
  • уменьшение амплитуды вибрации за счёт увеличения массы корпуса;
  • поглощения шума, создаваемого воздушными потоками.

Некоторые корпусы высокого класса имеют такую шумоизоляцию изначально. Выпускаются также специальные звукопоглощающие маты, которыми можно обклеить любой корпус. Такая доработка может уменьшать дрожание корпуса и поглощать верхние звуковые частоты. Также отмечаются случаи уменьшения шума в некоторых корпусах с большим количеством отверстий.

Системный блок нельзя ставить в шкаф или располагать вплотную к мебели.

Улучшение аэродинамических характеристик[править | править исходный текст]

Определённое значение имеют также решётки, через которые воздух попадает внутрь корпуса. Они не должны препятствовать потоку воздуха или создавать завихрения. В «тихих» корпусах применяют ячеистые решётки или ещё более эффективные «проволочные», которые гораздо лучше устаревших штампованных. Такие корпусы, к тому же, поставляются с уже тихими вентиляторами и источниками питания.

  • Продуманная установка направляющих перегородок или воздуховодов и закрывание неподходящих отверстий корпуса могут существенно улучшить охлаждение компьютера, а следовательно, уменьшить обороты или количество вентиляторов. Существуют корпусы с изначально хорошо продуманной схемой воздушных потоков.
  • Закрепление и упорядочение кабелей внутри корпуса, если они блокируют поток воздуха. Например, можно переместить их из центра корпуса ближе к стенкам.
  • Замена штатных защитных решёток вентиляторов на проволочные позволяет снизить турбулентные завихрения воздуха и производимый шум.

Жидкостное охлаждение[править | править исходный текст]

Жидкостное охлаждение бывает оптимизированным либо для максимально тихой работы, либо для максимального охлаждения, но не одновременно. Из-за наличия вентилятора и насоса такие системы могут быть намного более шумными, чем традиционное охлаждение, но недавние технологические успехи позволили им быть одновременно и эффективными, и тихими. Тем не менее, такой вид охлаждения требует бо́льших знаний и бо́льших затрат, и несмотря на последние технологические достижения не решает проблему шумоподавления. Кроме того, использование подобных устройств сопряжено с повышенной опасностью: неизбежные через несколько лет протечки могут привести к отказу системы от перегрева, а повышенная влажность внутри корпусам может привести к конденсату, и, в результате, или отказу оборудования или даже к короткому замыканию/пожароопасности. Из тихих популярны системы Zalman Reserator, однако самостоятельно собранная пользователем конструкция может быть ничем не хуже, и лишь ненамного громче. Из-за своей сложности, сомнительной эффективности и высокой цены такие системы охлаждения не распространены среди обычных пользователей и больше являются увлечением для энтузиастов.

Масляное охлаждение[править | править исходный текст]

Производятся эксперименты (в том числе компанией Intel) с масляным охлаждением, когда компьютер помещается в масляную среду целиком (машинное масло является диэлектриком), однако о массовом применения данной технологии в промышленных масштабах пока говорить не приходится, применение же данных методов охлаждения в домашних условиях сопряжено с технологическими, эстетическими и практическими трудностями.

Материнские платы[править | править исходный текст]

«Северный мост», охлаждаемый с помощью пассивного радиатора

На современные материнские платы устанавливают, как правило, электронные контроллеры вентиляторов. Избыточное тепло выделяется на них микросхемами «северного моста». Для его охлаждения устанавливается небольшой, но шумный вентилятор, например, как в чипсете nForce4. Некоторые производители вместо этого используют большие пассивные рассеиватели тепла, что избавляет от шума, но требует хорошего охлаждения пространства внутри корпуса.

Пыль[править | править исходный текст]

Пыль плохо проводит тепло и тормозит воздушный поток, препятствуя охлаждению. При очистке следует помнить о возможности пробоя электростатическим зарядом, поэтому не следует использовать для этого пылесос. Очистку производят резиновой грушей или щеткой. Стоит проводить эту операцию приблизительно раз в полгода.

Перемещение компьютера в соседнее звукоизолированное помещение (комнату)[править | править исходный текст]

Современные цифровые интерфейсы для устройств ввода-вывода (HDMI, DVI, USB кабели) позволяют отдалить системный блок, как наиболее шумящий компонент, на расстояние до 5-15 метров (в отдельных случаях до 30), без потери качества изображения, воспроизводимого звука или снижения чувствительности клавиатуры или мыши.

Что позволяет переместить сам компьютер в соседнее, нерабочее или нежилое помещение, пропустив все необходимые кабели в специально просверленное сквозное отверстие в стене, с опциональной звукоизоляцией стен этого отдельного помещения. Шум, производимый компьютером в соседнем помещении, обычно уже не оказывает никакого влияния на звукозаписывающую аппаратуру или слуховой аппарат человека, находящихся в основном (рабочем или жилом) помещении, так как железобетонные или кирпичные конструкции межкомнатных перекрытий являются хорошим звукоизолятором, намного более эффективным, чем, к примеру, поролоновые вставки на стенки системного корпуса.

Данный подход в большинстве случаев позволяет и вовсе обойтись без специализированных компьютерных комплектующих с пониженной генерацией шума, обычно не достаточно эффективных в части шумоподавления, к тому же обладающих пониженной производительностью.

Сопутствующей проблемой в этом подходе, тем не менее, остается вопрос генерации шума встроенными блоками питания в мониторах и периферийных устройствах, остающихся в основных помещениях (если устройство не имеет внешнего блока питания, который также можно перенести в соседнее помещение), а также остаточный шум, производимый внутренними компонентами самих периферийных устройств (магнитными катушками, дросселями, некачественными конденсаторами и т. п.), в том числе фоновый шум, создаваемый звуковоспроизводящей аппаратурой: акустические колонки, находящиеся под напряжением от усилителя, создают шум даже при отсутствии воспроизведения аудиоматериала (что не является существенной проблемой в общем случае, так как качественные звуковые усилители способны автоматически прекращать подачу напряжения на колонки в случае отсутствия воспроизведения звука в течение определенного времени).

Мониторы[править | править исходный текст]

Помимо того, что шум могут создавать блоки питания мониторов, сами LCD мониторы имеют тенденцию производить остаточный шум (гул) при условиях максимальной яркости. Как частное решение данной проблемы обычно помогает понижение яркости до минимально комфортной величины, однако стоит отметить потерю цветопередачи в данном случае. Проблема гула мониторов проявляет себя в условиях идеально звукоизолированной комнаты, в условиях же типовой городской квартиры или офиса шум, производимый на улице многократно перекрывает данный эффект и делает его практически незаметным.

Принтер[править | править исходный текст]

Принтер, как и любое нечасто используемое периферийное устройство можно переместить в отдельное, специально оборудованное помещение (как и сам системный блок). Стоит отметить, что в случае лазерных принтеров данная операция обязательна, так как выделяемый лазерным принтером озон является крайне опасным для здоровья.

Готовые тихие системы[править | править исходный текст]

Тихими считаются многие из компьютеров Apple Inc. В частности, не выпускаемая более модель G4 Cube содержала минимум движущихся частей и становилась очень тихой после замены стандартного жёсткого диска на более новый тихий.

Можно считать тихими ПК, выпущенные компанией Dell, если сравнивать со стандартными моделями, но самодельные тихие компьютеры легко их опережают.

Отдельной темой идут безвентиляторные неттопы без движущихся частей. Как правило, они содержат в себе модуль flash-памяти или SSD-диск, к примеру, LXBOX. Наличие жесткого диска внутри требуют в большинстве случаев активного охлаждения.

Zalman TNN

Компания Zalman предлагает своё решение для тихого компьютера — корпусы серии TNN (totally no noise). С помощью тепловых трубок тепло отводится к боковым стенкам корпуса, которые за счёт своего размера и конструкции могут эффективно рассеивать тепло в окружающую среду. Это позволяет сделать систему охлаждения эффективной и полностью бесшумной.[7]

Примечания[править | править исходный текст]

См. также[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]