Система на Ryzen Threadripper 3970X. Корпус Be quiet Dark Base 900 — оценка эффективности охлаждения на «лабораторном стенде»

В предыдущей части  мы все основательно посчитали, и предварительный вывод был таким: закупленные вентиляторы способны прокачать нужный нам объем воздуха. 

Из-за отсутствия материнской платы проверить выкладки на реальной системе мы пока не можем. Поэтому попробуем сделать импровизированный лабораторный стенд. 

По сути нам надо не так уж и много:

Источник тепла, мощностью ~700Вт, который мы сможем поместить внутрь корпуса; 

Импровизированные преграды, которые будут создавать сопротивление воздушному потоку. Желательно, чтобы эти преграды были похожи на реально установленные: видеокарту, кулер процессора, жесткие диски, CD-ROM.

В качестве источника тепла возьмем старый фен. Он как раз на первом уровне мощности потребляет 700Вт. 

Корзину для дисков забьем старыми дисками — у меня их в реальности будет 3 шт. 

В качестве видеокарты будет эмулятор из картона. :) В качестве кулера процессора также кусок картона. Блок питания установим настоящий, благо есть в хозяйстве. Эмулятор  CD-ROM сделаем из коробки с диском Windows 7. :)

Наша главная задача - создать сопротивление потокам воздуха. Картонки и коробки вполне с этим справятся. 

Вот так это примерно выглядит: 

Пробовал, ради чистоты эксперимента, ставить реальную видеокарту. Ничего не поменялось. На фото нет, но во время эксперимента, на место процессора ставил коробку, размером примерно как кулер. Ну и дырявил её немного.

Собираем стенд, закрываем боковые стенки, замеряем температуру окружающего воздуха — входную температуру. В моем случае она была 25гр. Подключаем термопару к тестеру, ставим термопару на выхлоп. Включаем вентиляторы на максимум, включаем фен. Ждем минут 5-10.

Первые результаты измерений мне показались предельно странными. 

Прямо идеально совпало с желаемым?! Не, не верю!
После разбора и обдумывания ситуации пришел к выводу, что замерять температуру в одной точке не корректно. Вентиляторов в корпусе 4шт, потоки распределяются неравномерно (мощность отводится неравномерно), но все вентиляторы в той или иной степени вносят свой вклад в охлаждение. Получается, что первоначально я измерил температуру в очень удачной точке. :) Подогнал результат под ответ. Так не пойдет!

Будем измерять выходную температуру около каждого вентилятора, потом усреднять по четырём точкам, и далее, из графика (или по формуле) высчитывать реальный объем воздуха, прокачиваемый вентиляторами. Фактически — прокачиваемый объем это и есть отводимая мощность. Плюсом, в результате экспериментов выяснилось, что выходные температуры очень сильно зависят от того, как направлен фен внутри корпуса. Поэтому сделал для него рассеиватель потока, чтобы было более похоже на то, как потоки выходят от видеокарты — то есть по площади.

Точки измерений температуры выглядят следующим образом (замер максимально близко к выхлопу, термопарой):

Проделал несколько измерений в разных вариациях. Вот что у меня получилось: 

Если не оговорено иное, то температура входящего воздуха 25гр.

Замер №1. Всё установлено в том виде, как и будет работать. Т.е установлены все фильтры, передняя дверца корпуса закрыта.

Было произведено 2 замера. Перегрев зависит от положения рассеивателя фена. В случае с высокими температурами (замер №2) он был расположен так, что заметно перекрывал поток входящего воздуха. Как видно из измерений, в «полной выкладке», доработанный корпус сможет отвести 700Вт на максимуме работы вентиляторов. Я конечно ожидал другого, но что есть, то и будем есть. Проделаем ряд дополнительных измерений, чтобы выяснить: есть ли запас.  

Замер №2. Убираем нижний фильтр. Передняя дверца закрыта. 

Без нижнего фильтра расход увеличился, но не значительно, по сравнению с предыдущим лучшим замером. 

Замер №3. Без нижнего фильтра и открытой передней дверцей (передний фильтр остается):

Объем прокачиваемого воздуха увеличился, температура нагретого воздуха снизилась, что и логично.

Замер №4. Полностью без фильтров, передняя дверца открыта: 

И только в варианте «все открыто и без фильтров» мы смогли приблизиться к расчетным значениям. Расчетная производительность была 5,214 куб. м/мин. Измеренная 4,86 куб. м/мин.

Из измерений видно, что вклад вентилятора в точке 4 в общую работу мал. Первой идеей было избавиться от «лишнего» вентилятора. Демонтировал его из корпуса, а место заклеил малярным скотчем, чтобы не было подсоса воздуха. 

Измеряем! Все фильтры установлены, передняя дверца закрыта. Вентилятор в точке 4 демонтирован.

УПС!!! Оказывается вклад «лишнего» вентилятора не так уж мал. Видим существенное увеличение температуры перегрева и уменьшение расхода. Так что вентилятор придется вернуть на место.

Выводы.
Выводов из своего «исследования» я сделал довольно много.
Но главный вывод: доработанный корпус, как и планировалось, способен отвести 700Вт тепла, при перегреве 10гр., хотя вентиляторы при этом будут работать на максимуме. Впрочем, окончательно поставить точку в этой эпопее может только тестирование на реальной системе, которое несомненно стоит провести.
Другие выводы:
1. Прикидочная методика расчета сильно не совершенна и больше похожа на искусство. Скорее всего имеет слабую повторяемость и универсальность.
Видно, что довольно сильно ошибся с выбором «коэффициента перекрытия». Измерения показали, что надо было брать не 0,6, а примерно 0,4-0,5. Если будете повторять, то коэффициент перекрытия стоит брать минимум 0,5.
2. Из п.1 следует, что аэродинамическое сопротивления корпуса довольно велико или «задушен» выход воздуха. Проверить гипотезу о «задушенности» выхода не представляется возможным без порчи внешнего вида;
3. У корпуса есть запас. В случае необходимости можно открыть переднюю дверцу, или на время убрать нижний фильтр. Возможно, что проще всего будет убрать декоративные заглушки на кожухе блока питания — пожертвовать красотой в угоду охлаждению.

4. Вклад «лишнего» вентилятора довольно весомый — 2,3гр.
5. Высокая температура в точке 1 говорит о том, что в зоне радиатора процессора температура будет повышенной. Вентилятор в этой точке наименее «задушенный» и работает почти на заявленной производительности, следовательно отводит львиную долю мощности. Нужно подумать, каким образом распределить потоки более равномерно. Пока на ум приходит идея установить менее производительный вентилятор. Либо использовать вариант «перевертыш», когда процессор находится снизу — корпус такое позволяет. Также есть вариант направить вентилятор процессора в сторону противоположную от точки 1. Вариант «перевертыш» кажется более привлекательным, так как нагрев видеокарты не будет оказывать влияния на температуру процессора.
6. За феньшуй надо платить! Всякие красивые кожухи и фильтры перекрывают потоки воздуха, и охлаждение становится хуже. Нужно расставлять приоритеты: или красиво, или холодно. В моем случае удалось выполнить задуманное, но если мощность будет расти, то от «красиво» придется отказаться. После экспериментов на реальной системе можно будет сделать окончательный вывод: красота или высокие температуры. Поскольку я с предубеждением отношусь к «водянкам» и считаю, что «воду» надо использовать только по необходимости, то из воздуха постараюсь выжать все возможное.
7. В статье ничего не написано про шум. Я его не замерял. Оценил только субъективно. В метре от корпуса, днем в зале, работу вентиляторов невозможно различить на общем шумовом фоне. Ночью в тишине слышно, но шум не раздражающий. Тут стоит подчеркнуть, что это на максимуме работы вентиляторов. В реальности такая работа будет редкой. Шум всей системы постараюсь как-то оценить.
8. Дальнейшее снижение температуры перегрева вряд ли возможно без изменения внешнего вида или увеличения уровня шума.
9. Удалось распределить потоки воздуха таким образом, чтобы блок питания большую часть времени охлаждался пассивно. Впрочем, это предстоит проверить в реальной жизни.
10. Тестовый стенд не совершенен. Положение нагревателя влияет на результаты. В идеальном случае надо изготавливать несколько нагревателей по форме и мощности приближенной к реальной. Как минимум, нагреватели надо делать для процессора, видеокарты, дисков. Заморачиваться этим в домашних условиях не хочется. Производители корпусов, судя по всему, тоже таким не заморачиваются.
11. Корпус, в исполнении по умолчанию, сделан красиво, но очень бестолково. Порой даже абсурдно. В варианте по умолчанию, с перегревом 10гр, 700Вт мощности отвести не способен. Но стоит отдать должное — со средней юзерской игровой системой в 400-500Вт справится на ура.
12. К шумоизоляции корпуса можно конечно придираться, но для заводского исполнения вполне прилично. Есть небольшой потенциал для улучшения. Есть претензии к плотности материала на боковых стенках — слишком легкий.
13. Боковые вентиляционные отверстия на корпусе сделаны бестолково.
14. Наметил кой-какие возможности доработки с изменением внешнего вида.
Например:
* автоматически открывающаяся по температуре крышка: либо сверху, для улучшения выхлопа, либо сбоку. Автоматика будет открывать по температуре.
* Просто отверстие на боковой крышке, сделанное таким образом, что шум не выходит за пределы корпуса.
* есть места, где еще можно поработать над шумоизоляцией, но их немного и сильно заметного эффекта не получить.

Предыдущие части: 

Часть 1

Часть 2

Часть 3