Системы водяного охлаждения – блеф, миф, бизнес?на страницах сайта www.electrosad.ru | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Вода давно применяется в системах охлаждения (СВО). Сейчас бизнес настойчиво внедряет в среду продвинутых пользователей ПК мнение, об огромных преимуществах систем водяного охлаждения одновременно расширяя модельный ряд систем водяного охлаждения для ПК, в просторечии «водянок». Попробуем разобраться в их эффективности с минимумом формул. Обращаю ваше внимание, что приведенная здесь формула не может служить для расчета СВО, но позволяет сделать приблизительную оценку и сравнение эффективности систем. Не удивительно, что СВО имеют высокий потенциал. Сравним физические свойства воды и воздуха. Значения удельной теплоёмкости
Значения удельного веса
Видим, что у воды вчетверо большая теплоемкость и самое главное удельный вес воды в 830 раз больше воздуха. Это значит, что 1 л воды может отвести при нагреве, на одинаковую температуру, более чем в 3300 раз большую мощность, чем аналогичный объем воздуха.
Обратите внимание! 1л воздуха и 1л воды! Но для прокачки 1 л воды надо затратить почти в 800 большую энергию.
Другими словами объемная эффективность отвода тепла в 3300 раз больше у воды по отношению к воздуху при прочих равных условиях. Это понятно из формулы описывающей процесс теплообмена:
W = Lпр (tух - tпр) ρпр С (Вт)
Где: W – отводимые избытки тепла Вт, tух – температура теплоносителя на выходе охлаждаемого объема, tпр –температура теплоносителя на входе в охлаждаемый, ρпр – удельный вес теплоносителя на входе в систему в кг/м3, С – теплоемкость теплоносителя в Дж/кг град, Lпр – объем поступающего теплоносителя м3/сек.
Обратите внимание для получения данного преимущества нужно обеспечить прокачку одинакового объема теплоносителя!
НО!
Для прокачки воздуха с объемным расходом 0,1 м3/сек достаточно мощности привода около 7 Вт, но для прокачки воды, с аналогичным расходом, уже более 5000 Вт. Не стоит забывать, что уровень шума пропорционален мощности привода.
В стационарных промышленных установках мощность это не проблема. Да и нужен ли такой расход воды в системах охлаждения ПК? Конечно, нет!
Не вдаваясь в тонкости, для примера попробуем прикинуть, какой выигрыш дает применение воды по сравнению с воздухом применительно к реальным цифрам расходов. Из формулы: W = Lпр (tух - tпр) ρпр С (Вт)
находим, для разности температур выходящего и входящего теплоносителя Δt=10 град.С:
В рассмотренном случае мощность помпы имеет мощность соизмеримую с мощностью привода вентилятора.
Вот теперь получена реальная цифра - согласно расчетам - получен выигрыш почти в 3,5 раза. это уже совсем не 3300 раз, как при равных объемных расходах. Нельзя сказать, что это многократный выигрыш. Нельзя сказать, и что это соизмеримые значения. Но это не порядок, два - которые заставят всех стройными рядами броситься переходить на СВО. На мой взгляд это тот необходимый запас, который может быть потеряны, если при сборке нарушается технология или режим работы системы. Да это же подтверждается и множеством тестирований, согласно которым эффективность современных СВО идет примерно наравне с качественными кулерами на тепловых трубках, а иногда и отстает.
Одним из критичных узлов СВО является помпа Поскольку трубопроводы имеют достаточно большое гидравлическое сопротивление, помпа должна создавать избыточное давление для его преодоления. Поэтому применение помп где такого параметра как избыточное давление просто нет в характеристиках – я бы не рекомендовал. Нельзя забывать, что добавление в воду (теплоноситель) ПАВ (для повышения текучести) и антисептиков (для защиты от микрофлоры) снижает теплосъем за счет снижения плотности и теплоемкости раствора. Примерно то 10 до 30% (в зависимости от физических свойств и количества этих добавок).
Но можно сделать СВО и без помпы Как мне справедливо указал Александр (приславший критический отзыв об этой статье), СВО могут работать и без помпы. Да конечно это вполне реально! Но каков будет результат? А результат соотносится примерно так же как радиатор воздушного охлаждения с естественной вентиляцией и аналогичный радиатор с принудительной вентиляцией. 1. Разница в теплосъеме будет полностью определяться расходом теплоносителя и может составлять от 2 до 10 раз. 2. Но при этом, для обеспечения эффективной работы системы с естественной циркуляцией теплоносителя требуется температурный перепад (холодный - горячий теплоноситель больше 30 -:- 50°С) и как результат мы будем иметь более высокую температуру тепловыделяющего узла. Обычно она превышает 50°С. Все это вместе взятое лишит СВО со свободной циркуляцией вообще каких либо преимуществ по сравнению с системами воздушного охлаждения.
Есть еще одна сторона водяного охлаждения Как в воздушных, так и водяных системах охлаждения конечным теплоносителем является воздух. Т.е. СВО является только транспортировщиком тепла от источника к внешней среде. Снятая с помощью (СВО) водяной системе охлаждения тепловая мощность, в конечном итоге все равно отводится в атмосферный воздух с помощью теплообменника, который охлаждается внешним воздухом, нагнетаемым вентилятором. Его характеристики (мощность, расход) равны аналогичными в воздушных системах охлаждения. А уровень шума одного вентилятора, заменяющего несколько меньшей производительности, всегда больше суммарного уровня шума нескольких вентиляторов с суммарной производительностью равной ему. Еще раз обращаю Ваше внимание! Система водяного охлаждения является промежуточным узлом, транспортирующим тепло от источника тепла к внешнему теплообменнику. И как у всяких подобных узлов существует коэффициент полезного действия (КПД), который всегда меньше единицы. Дальше тепло отводится в атмосферный воздух способом аналогичным воздушным системам охлаждения.
Многим кажется, что применение СВО позволяет отодвинуть внешний теплообменник от компьютера, но любое удлинение шлангов для транспортировки воды требует для сохранения заданного расхода воды - увеличения напора помпы.
Так что же такое вода для СВО ПК?
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:
/Неизвестный
процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Copyright © Sorokin A.D. | 2002-2020 |