Selectarea și justificarea sistemului de răcire și diagrama unității frigorifice. Alegerea unei metode de răcire într-un stadiu incipient de proiectare Justificarea metodei de răcire și alegerea unui sistem de control

Ministerul Educației al Republicii Belarus

Instituție de învățământ „Universitatea de Stat din Belarus”

informatică și electronică radio”

Departamentul RES

ABSTRACT

pe tema:

„Selectarea unei metode de răcire într-un stadiu incipient de proiectare”

Minsk, 2008

Metoda de răcire determină în mare măsură proiectarea, prin urmare deja într-un stadiu incipient de proiectare (propunere tehnică și proiectare preliminară). Este necesar să alegeți o metodă de răcire și abia apoi să începeți dezvoltarea. Într-un stadiu incipient, designerul are la dispoziție o specificație tehnică, care conține informații despre personaje regim termic, pentru a selecta metoda de răcire, sunt necesare următoarele date:

Puterea disipată în bloc;

Gama de posibile modificări ale temperaturii ambiante, ;

Limite pentru modificări ale presiunii ambientale, ;

Timp de funcționare continuă;

Temperatura celui mai puțin rezistent la căldură;

Înainte de a continua cu calculul, este necesar să calculați factorul de umplere în funcție de volum:

unde este volumul elementului i;

Numărul de elemente;

Volumul ocupat de un sistem electronic.

Factorul de umplere a volumului caracterizează gradul utilizare benefică volumul, de regulă, este specificat în specificațiile tehnice.

La calcul, timpul de funcționare continuă trebuie să fie lung, deoarece metoda descrisă nu poate fi aplicată în moduri pe termen scurt sau periodice. Caracteristicile termice sunt influențate de presiune, în special de presiune scăzută. Zona carcasei sistemului electronic și factorul de umplere volumetric sunt utilizate pentru a determina valoarea convențională a suprafeței de schimb de căldură, care este determinată de:

unde sunt dimensiunile geometrice ale corpului dispozitivului.

Dacă metoda de răcire este aleasă pentru un element mare, atunci dimensiunea suprafeței de schimb de căldură este determinată din desenele corespunzătoare pe baza dimensiunilor geometrice ale suprafeței în contact direct cu lichidul de răcire. Principalul indicator care determină zonele de aplicare oportună a metodei de răcire este valoarea densității fluxului de căldură care trece prin suprafața de schimb de căldură. Această valoare se determină după cum urmează:

unde este un coeficient care ține cont de presiunea aerului. Determinat din tabele (de exemplu, Dulnik G.M. „Transferul de căldură și masă în REA”).

La presiunea atmosferică normală.

Al doilea indicator poate fi supraîncălzirea minimă admisă a elementului, care este determinată după cum urmează:

unde este temperatura admisă a corpului celui mai puțin rezistent la căldură, adică aceasta este valoarea minimă a temperaturii elementului, iar pentru elementele mari, aceasta este temperatura admisă a suprafeței răcite.

Temperatura mediului ambiant; pentru răcirea naturală cu aer, de ex. corespunde temperaturii maxime specificate în specificațiile tehnice; pentru răcirea forțată cu aer, de ex. corespunde temperaturii aerului (lichidului) la intrarea în sistemul electronic.

Figura 1 prezintă domenii de aplicare utile în diverse moduri răcire.

Curbele superioare corespund, de obicei, pentru a selecta metoda de răcire a elementelor mari;

Aici 1 – răcire naturală cu aer; 2 – este posibilă utilizarea răcirii cu aer natural și forțat; 3 – răcire forțată cu aer; 4 – răcire forțată cu aer și lichid; 5 – răcire lichidă forțată; 6 – răcire lichidă forțată și evaporativă naturală; 7 – lichid forțat forțat și răcire evaporativă naturală; 8 – răcire evaporativă forțată și naturală; 9 – răcire evaporativă forțată.

Problema alegerii unei metode de răcire este luată în considerare cel mai pe deplin pentru regiunile 1 și 2.

Să luăm în considerare, de exemplu, procedura de alegere a unei metode de răcire, atunci când indicatorii se încadrează în zona 2; grafice suplimentare(Fig. 2-5).

Exemplu: un sistem electronic cu indicatoare, cu racire naturala cu aer intr-o carcasa etansa, probabilitatea asigurarii conditiilor termice, iar cu amestecarea aerului intern cu debit specific, probabilitatea asigurarii.

În fig. 5, spre deosebire de cele precedente, este introdus un alt indicator - debitul masic de aer pe unitatea de putere disipată de sistemul electronic. Debitul de aer pentru răcire trebuie specificat în specificațiile tehnice sau puteți utiliza estimări aproximative acceptate:

Cu proiectare rațională, regimul termic al sistemului electronic poate fi asigurat la consum specific aer

În sistemele electronice staționare, unde nu există restricții atât de stricte privind dimensiunea, greutatea și consumul de energie.

Creșterea debitului de aer are sens dacă duce la o fiabilitate sporită a sistemului electronic.

Să luăm în considerare mai detaliat sensul estimărilor probabilistice prezentate în Fig. 2-5. La proiectarea unui sistem electronic, trebuie îndeplinite multe cerințe diferite, dintre care cele mai importante sunt:

Cerințe electrice;

Fiabilitate ridicată (timpul mediu între defecțiuni, funcționare fără probleme);

Reducerea masei si a volumului;

Crearea condițiilor termice normale;

Protecție împotriva șocurilor și vibrațiilor, zgomotului acustic;

Reducerea costurilor;

Îmbunătățirea fabricabilității etc.

Având în vedere acest lucru, procesul de proiectare devine o sarcină dificil de formulat.

Atunci când alegeți o metodă de răcire, ar trebui să vă ghidați după următoarele reguli:

Dacă un punct cu parametrii dați pe unul dintre grafice (Fig. 2-5) se încadrează în regiunea probabilității, atunci puteți alege această metodă de răcire.

Dacă, atunci puteți alege această metodă de răcire, totuși, atunci când proiectați pentru a asigura condițiile termice, trebuie să acordați mai multă atenție, cu atât probabilitatea este mai mică;

Dacă, atunci nu este recomandată alegerea acestei metode de răcire altfel, este necesar să se acorde o atenție deosebită asigurării condițiilor termice, ceea ce implică posibilitatea creșterii dimensiunilor, greutății și a altor soluții de proiectare;

Dacă da, atunci este extrem de rar să se asigure condiții termice normale și, dacă da, este aproape imposibil.

Exemplu: să presupunem că, conform specificațiilor tehnice, este necesară determinarea unei metode de răcire a unui sistem electronic cu scurgeri cu următoarele date inițiale: modul pe termen lung, presiunea în afara unității este normală.

Să presupunem că trebuie să asigurăm condiții termice normale cu probabilitate. Să folosim graficele din fig. 5 din care determinăm din ce provine, așadar, dacă urmați recomandările subliniate mai sus, puteți alege această metodă de răcire.

Se știe că o scădere a presiunii contribuie la deteriorarea condițiilor de transfer de căldură, deoarece temperatura elementelor începe să crească, deși puterea disipată în unitate rămâne neschimbată. Prin urmare, atunci când se calculează, este necesar să se țină cont de coeficientul care este selectat din tabel (cărți de referință). Adesea, pentru sistemele electronice, se folosește presurizarea carcaselor unităților sigilate.

Problemă: să presupunem că este necesar să alegeți o metodă de răcire a unei unități de sistem electronic care funcționează pe termen lung într-un compartiment nepresurizat al unei aeronave sub presiune. Blocarea datelor sursă: .

Din tabel determinăm că, apoi obținem:

Din curbe (Fig. 1) determinăm că parametrii blocului se află la limita zonelor 2 și 3, de aceea este recomandabil să alegeți răcirea forțată cu aer. Cu toate acestea, vom verifica posibilitatea utilizării răcirii naturale cu aer pentru aceasta vom folosi graficele 2-5. Conform orarului 2, vom verifica posibilitatea folosirii unei carcase sigilate fara presurizare si cu presurizare. Din grafic se poate observa că probabilitatea este de cca. Pe baza recomandărilor, această metodă de răcire nu trebuie aleasă. Utilizarea boost-ului nu va duce la o îmbunătățire semnificativă deoarece (tabelul) și probabilitatea este de cca.

Prin verificarea amestecării interne la viteze și ținând cont de care, în consecință, vă puteți asigura că probabilitatea de asigurare a condițiilor termice va crește ușor și în mod corespunzător și în consecință această metodă poate fi utilizată răcirea, dar poate fi necesară creșterea pentru a asigura viteza necesară de amestecare a aerului intern. De aceea, este necesar să se calculeze modurile ventilatorului pentru amestecarea aerului intern în unitate la presiune redusă.

Conform fig. 3 Când verificăm posibilitatea utilizării suflarii externe, atunci probabilitatea este, prin urmare, această metodă de răcire poate fi acceptată.

Dacă utilizați răcirea blocului prin suflarea de aer rece, atunci din Fig. 5 rezultă că având în vedere debitul specific de aer, condițiile termice ale unității pot fi asigurate cu probabilitate.

Dacă utilizați un corp perforat, atunci din Fig. 4 se poate obţine că probabilitatea blocului.

Concluzii generale

1. Dacă, în funcție de condițiile de funcționare, unitatea trebuie realizată într-o carcasă etanșă, atunci este necesar să se selecteze răcirea forțată cu aer cu amestec de aer intern sau cu flux de aer extern. Dacă nu este posibilă răcirea forțată, atunci pentru a implementa răcirea naturală în prezența fluxului de aer, este necesar fie să se mărească dimensiunile geometrice ale blocului, fie să se reducă puterea disipată, fie să se scadă temperatura ambiantă.

2. Dacă, din cauza condițiilor de funcționare, unitatea poate să nu fie realizată într-o carcasă etanșă, atunci cu o mare probabilitate este posibil să se asigure condiții termice normale cu răcire forțată cu suflare de aer rece. Această metodă este cea mai preferată.

LITERATURĂ

1. Dostanko A.P., Pikul M.I., Khmyl A.A. Tehnologia de producție pe computer. - Mn.: Liceu, 2004.

2. Tehnologie de montare la suprafață: Manual. indemnizație / Kundas S.P., Dostanko A.P., Anufriev L.P. si altele - Mn.: „Armita - Marketing, Management”, 2000.

3. Tehnologia dispozitivelor radio-electronice și automatizarea producției: Manual / A.P. Dostanko, V.L. Lanin, A.A. Khmyl, L.P. Anufriev; Sub general ed. A.P. Dostanko. – Mn.: Mai sus. scoala, 2002

4. Guskov G.Ya., Blinov G.A., Gazarov A.A. Instalarea echipamentelor microelectronice M.: Radio și Comunicații, 2005.-176p.

5. Productie automatizata flexibila. Managementul fabricabilității REA / A.M. Voichinsky, N.I Didenko, V.P.: Radio și comunicații, 2007.-272.

Notă explicativă pentru proiectul de diplomă: 18 figuri, 20 tabele, 24 surse, 3 foi de desene în format A1.

Obiectul cercetării: reglarea răcirii sistemelor informatice.

Obiectul cercetării: sisteme de răcire pentru sisteme informatice.

Prima secțiune discută principii generale răcirea și funcționarea diferitelor tipuri și tipuri de răcire a sistemelor informatice.

A doua secțiune se concentrează pe atenție deosebită diferite tipuri de sisteme de racire din punct de vedere al imbunatatirii acestora, alegerea optima a sistemului de racire se face dupa diverse criterii.

În a treia secțiune a fost realizat un studiu de fezabilitate al obiectului de dezvoltare, a fost efectuată o analiză tehnică și economică a diferitelor sisteme de răcire.

În a patra secțiune au fost efectuate calcule de încălzire, ventilație, iluminare naturală și artificială, iar valorile obținute au fost comparate cu cele standard.

VENTILATOR, RĂCIRE ​​CU APA, RĂCIRE ​​AER, SISTEM DE COMPUTER, RĂCIRE ​​AZOT, RĂCIRE ​​PASIVĂ, ELEMENT PELTIER

Introducere

1.3 Răcirea hard diskului

2.1.1 Design ventilator

2.2 Răcire pasivă

2.4 Economie de răcire

4. Protectia muncii

4.1.2 Iluminat

4.1.3 Parametrii de microclimat

4.1.4 Zgomot și vibrații

4.3 Programul de lucru

4.4 Calculul iluminării

4.5 Calculul ventilației

4.6 Calculul nivelului de zgomot

Lista de link-uri

Derulați simboluri, simboluri, unități, abrevieri și termeni

ADC – convertor analog-digital

CMOS – logica complementară bazată pe tranzistori metal-oxid-semiconductor

MCO – metoda celor mai mici pătrate

MPS – sistem cu microprocesor

CPU - unitate centrală de procesare

PWM – modularea lățimii impulsului

Introducere

Subiect teza– „Reglarea răcirii sistemelor informatice”, care va face obiectul studiului.

Scopul lucrării este de a explora controlul răcirii sistemelor informatice și domeniul de aplicare.

Obiectivele studiului sunt identificarea și selectarea celor mai eficiente mijloace de răcire a sistemelor informatice.

Lucrarea este împărțită în etape:

1. Studiul principiilor de răcire (tipuri și tipuri).

2. Cercetare de noi sisteme de răcire progresivă.

3. Compararea indicatorilor tehnici și economici ai diferitelor tipuri de răcire.

Relevanța acestui subiect este foarte mare, deoarece... Performanța generală a întregului sistem informatic – productivitatea și durabilitatea acestuia – depinde de performanța proprietăților de răcire ale sistemului.

Performanța ridicată a computerelor moderne are un preț: ele consumă o putere enormă, care este disipată sub formă de căldură. Părțile principale ale computerului - procesorul central, procesorul grafic - necesită propriile sisteme de răcire; S-au dus vremurile în care aceste cipuri se mulțumiu cu un mic radiator. Noua unitate de sistem este echipată cu mai multe ventilatoare: cel puțin unul în sursa de alimentare, unul răcește procesorul, o placă video serioasă este echipată cu propriul ventilator. Mai multe ventilatoare sunt instalate în carcasa computerului, există chiar și plăci de bază cu răcire activă a chipset-urilor. Unele hard disk-uri moderne ating, de asemenea, temperaturi vizibile.

Cele mai multe computere sunt echipate cu răcire bazată pe principiul minimizării costurilor: sunt instalate unul sau două ventilatoare de carcasă zgomotoase, procesorul este echipat cu un sistem de răcire standard. Răcirea este suficientă, ieftină, dar foarte zgomotoasă.

Există o altă cale de ieșire - soluții tehnice complexe: răcire cu lichid (de obicei cu apă), răcire cu freon, o carcasă specială din aluminiu pentru computer care disipează căldura pe întreaga sa suprafață (funcționează în esență ca un radiator). Pentru unele sarcini este necesar să se utilizeze astfel de soluții: de exemplu, pentru un studio de înregistrare, unde computerul trebuie să fie complet silențios. Pentru utilizarea obișnuită acasă și la birou, astfel de sisteme specializate sunt prea scumpe: prețurile lor încep de la sute de dolari și mai mult. Astfel de opțiuni sunt foarte exotice astăzi.

1. Răcirea sistemelor informatice

1.1 Principii de răcire (tipuri și tipuri)

Aerul rece este greu și, prin urmare, coboară, în timp ce aerul cald, dimpotrivă, este ușor și, prin urmare, tinde să urce. Această teoremă simplă joacă un rol cheie în organizarea unei răciri adecvate. Prin urmare, aerul trebuie să fie prevăzut cu o intrare cel puțin în partea frontală inferioară a unității de sistem și o ieșire în partea superioară din spate a acesteia. Mai mult, nu este deloc necesar să setați ventilatorul să sufle. Dacă sistemul nu este foarte fierbinte, o simplă gaură la punctul de intrare a aerului va fi suficientă.

Să calculăm puterea necesară a sistemului de răcire a carcasei. Pentru calcule folosim următoarea formulă:

Q = 1,76*P/(Ti - To), (1,1)

unde P este puterea termică totală a sistemului informatic;

Ti este temperatura aerului din interiorul carcasei sistemului;

To este temperatura aerului proaspăt aspirat în unitatea de sistem din mediul înconjurător;

Q este performanța (debitul) sistemului de răcire a carcasei.

Puterea termică totală (P) se află prin însumarea puterilor termice ale tuturor componentelor. Acestea includ procesorul, placa de bază, RAM, carduri de expansiune, hard disk-uri, unități ROM/RW, sursă de alimentare. În general, ceea ce este instalat în interiorul unității de sistem.

Pentru temperatura din sistem (Ti), trebuie să luăm temperatura pe care o dorim în interiorul unității de sistem. De exemplu - 35 o C.

Pentru To, luați temperatura maximă care apare în general în cea mai caldă perioadă a anului în zona noastră climatică. Să luăm 25 o C.

Când toate datele necesare au fost obținute, le înlocuim în formulă. De exemplu, dacă P=300 W, atunci calculele vor arăta astfel:

Q = 1,76*300/(35-25) = 52,8 CFM

Adică, în medie, numărul total de rotații ale tuturor ventilatoarelor carcasei, inclusiv ventilatorul din unitatea de alimentare, nu trebuie să fie mai mic de 53 CFM. Dacă elicele se rotesc mai încet, acest lucru poate duce la arderea oricărei componente a sistemului și la defecțiunea acesteia.

De asemenea, în teoria răcirii există și impedanța sistemului. Exprimă rezistența oferită fluxului de aer care se deplasează în interiorul carcasei. Această rezistență poate fi asigurată de tot ceea ce nu este acest flux: plăci de expansiune, cabluri și fire, elemente de fixare a carcasei etc. De aceea este recomandabil să legați toate cablurile împreună cu cleme și să-l plasați într-un colț de aer, astfel încât să nu devină un obstacol în calea fluxului de aer.

Acum că ne-am hotărât asupra puterii totale a sistemului de răcire a carcasei, să ne gândim exact de câte ventilatoare avem nevoie și unde să le plasăm. Ne amintim că un ventilator, dar instalat cu înțelepciune, va aduce mai multe beneficii decât două, dar instalate analfabet. Dacă, atunci când calculăm P, nu am primit mai mult de 115 W, atunci, cu excepția cazului în care este absolut necesar, nu are rost să instalați un ventilator suplimentar în sursa de alimentare; Dacă sistemul generează mai mult de 115 W de căldură, va trebui să adăugați ventilatoare la carcasă pentru a-și păstra viața pentru mulți ani. Cel puțin, trebuie să instalați un ventilator „de evacuare” pe peretele din spate al unității de sistem în plus față de ventilatorul din sursa de alimentare.

Fanii, după cum știți, tind să facă zgomot. Dacă zgomotul este deosebit de enervant, puteți recurge la această metodă de rezolvare a problemei: în loc de una rapidă și zgomotoasă, instalați două mai lente și cu viteză redusă. Împărțiți încărcătura, ca să spunem așa. De exemplu, în loc de unul de 80 mm cu 3000 rpm. înșurubați două din același (sau chiar 120 mm) la 1500 de rotații fiecare. Este de preferat să înlocuiți unul cu un diametru mai mic cu două diametre mai mari, deoarece un rotor mare va mișca mai mulți metri cubi de aer pe minut decât paletele mici. În unele cazuri, vă puteți limita chiar la înlocuirea unui ventilator mai mic cu unul mai mare.

Răcirea poate fi pasivă sau activă.

Un pasiv este pur și simplu un radiator care se sprijină pe suprafața matriței și atașat la o „priză” sau „slot”. Nu a fost folosit de mult timp pentru a răci majoritatea CPU-urilor, este uneori instalat pe GPU și este folosit în mod activ pentru a răci modulele RAM, memoria video și chipset-urile. Această răcire se bazează pe convecția naturală a aerului. Radiatorul ar trebui să fie de preferință din cupru (disipează căldura mai bine decât aluminiul) și în formă de ac (fără capete ascuțite ale acelor). Principalul lucru este suprafața totală. Cu cât este mai mare, cu atât îndepărtarea căldurii este mai eficientă. Baza radiatorului trebuie să fie netedă, altfel contactul cu cip (și, în consecință, transferul de căldură) va fi întrerupt. Toate caloriferele au o caracteristică precum rezistența la temperatură. Arată cât de mult se va schimba temperatura procesorului atunci când consumul său de energie crește cu 1 Watt. Cu cât această rezistență este mai mică, cu atât mai bine. Radiatoarele sunt montate pe cip fie cu o montură specială (pe soclul procesorului), fie lipite cu adeziv termofuzibil (pe cipuri de memorie, chipset). În primul caz, trebuie mai întâi să aplicați un strat subțire de pastă termică pe suprafața procesorului (pentru a crea o interfață termică). Cele mai comune paste termice sunt KPT-8 și AlSil.

Răcire activă. Poate fi aer, apă, criogen și azot.

Figura 1.1 - Răcirea cu aer

Aer. Se mai numește și aerogen. Aceasta este răcire pasivă + răcitor, adică un radiator cu un ventilator montat deasupra. Un cooler este, după cum știți, un ventilator instalat pe un cip, de exemplu, pe un procesor sau pe un nucleu grafic. Absolut toți fanii au o mulțime de caracteristici prin care pot fi evaluate potrivirea lor profesională:

Dimensiuni ventilator. Exprimat ca înălțime x lățime x înălțime. De exemplu, 80x80x20. Toate valorile sunt exprimate în mm (milimetri). Există o diferență între dimensiunea carcasei ventilatorului (dimensiunea coolerului, scrisă ca lungime x lățime) și dimensiunea pătratului real în care este înscrisă circumferința rotorului (dimensiunea ventilatorului, lungime x lățime). Dimensiunea răcitorului din toate punctele de vedere este cu câțiva milimetri mai mare decât dimensiunea ventilatorului. De obicei se spune despre dimensiunile unui cooler nu 80x80x20, ci pur și simplu 80x80 (optzeci pe optzeci). Racitoarele sunt disponibile în dimensiunile 40x40, 50x50, 60x60, 70x70, 80x80 și 120x120. Cele mai comune sunt 40x40, 80x80 și 120x120.

Tip rulment. Rotorul ventilatorului se rotește fie printr-un rulment cu manșon, fie printr-un rulment de rulare (bil). Ambele au avantajele și dezavantajele lor.

Rulment de alunecare. Structura sa este următoarea: un rotor este introdus într-o bucșă lubrifiată cu unsoare. Un ventilator cu un astfel de rulment este pur și simplu acoperit cu dezavantaje, care includ: durata de viață redusă în comparație cu un rulment, care este, de asemenea, scurtată atunci când un ventilator cu un astfel de rulment este situat în apropierea temperaturilor de peste 50 o C; dezechilibrul rotorului - atunci când rotorul se freacă de bucșă, aceasta din urmă se uzează nu uniform (adică nu de-a lungul tuturor cercurilor), ci numai pe două părți, drept urmare secțiunea transversală în timp devine ovală mai degrabă decât o cerc. Din această cauză, apare bătăile rotorului și, ca urmare, zgomotul. În plus, în timp, lubrifiantul începe să se scurgă din spațiul dintre bucșă și rotor, ceea ce în mod clar nu ajută la oprirea curgerii. Răcitoarele cu lagăr alți au doar două avantaje - sunt foarte ieftine în comparație cu omologii lor cu bile și funcționează mai silențios până când bucșa se uzează sau se epuizează lubrifiantul. Acesta din urmă poate fi rezolvat prin dezasamblarea motorului și înlocuirea lubrifiantului.

Rulment de rulare. Dispozitivul este oarecum diferit: în loc de lubrifiant, bile sunt plasate între bucșă și rotor, de-a lungul cărora rotorul se rotește. Manșonul este închis pe ambele părți cu inele speciale, care împiedică scurgerea bilelor. Dezavantajele unor astfel de răcitoare sunt opusul avantajelor răcitoarelor cu mâneci - mingea este mai scumpă și mai zgomotoasă decât mâneca. Avantajele sunt rezistența la temperaturi ridicate transmise de radiator și durabilitatea mai mare.

Există, de asemenea, o soluție combinată:

Un ventilator care rotește atât manșonul, cât și rulmenții cu bile. În acest caz, al doilea crește durabilitatea și reduce nivelul de zgomot. Există și ventilatoare cu lagăr aluat, dar rotorul lor are un filet tăiat în el, care, la rotire, împiedică curgerea lubrifiantului spre fund, astfel încât să circule continuu în interiorul bucșei.

Numărul de rotații pe minut. Viteza de rotație a rotorului ventilatorului. Acest parametru este măsurat în RPM (Rotații pe minut) și cu cât această valoare este mai mare, cu atât mai bine. De regulă, variază de la 1500 la... este greu de spus cât de mult, deoarece valoarea rpm crește constant de către producători. Cu cât ventilatorul se învârte mai repede, cu atât face mai tare. Aici trebuie să alegeți: fie viteză, frig și zgomot, fie liniște și temperaturi ridicate. Funcționarea oricărui ventilator poate fi încetinită prin reducerea tensiunii furnizate motorului. Acest lucru se poate face prin conectarea la un canal de 7 sau chiar 5 V în loc de 12 V sau prin lipirea unui rezistor de 10-70 Ohm în întreruperea cablului de alimentare a ventilatorului. Dar dacă tensiunea este aplicată prea scăzută (sub 6 V), ventilatorul poate pur și simplu să nu aibă suficientă putere și nu va începe să se rotească și nu va asigura o răcire adecvată.

Volumul de aer condus într-un minut. Denumită și eficiență. Măsurat în CFM (picioare cubi pe minut). Cu cât este mai mare CFM, cu atât mai puternic este zgomotul făcut de ventilator.

Nivel de zgomot. Măsurat în dB. Depinde de valoarea celor doi parametri anteriori. Zgomotul poate fi mecanic sau aerodinamic. Zgomotul mecanic este afectat de valorile RPM și CFM. Aerodinamica depinde de unghiul de îndoire al rotorului. Cu cât este mai sus, cu atât aerul bate mai puternic împotriva lamelor și cu atât zgomotul este mai puternic.

Metoda de conectare la alimentare. Plug PC (direct la sursa de alimentare) sau Molex (la placa de baza).

Următorul tip de răcire este răcirea cu apă. Constă dintr-un bloc de apă, radiator, rezervor de apă sau agent frigorific, pompă și furtunuri de conectare. Pe procesor este instalat un bloc de apă cu doi conectori (fittings) pentru furtunurile de intrare și de evacuare. Apa răcită (lichidul de răcire) este pompată la calorifer prin furtunul de admisie din pompă, trece prin acesta și prin furtunul de evacuare, fiind încălzită de căldura procesorului, se deplasează la al doilea radiator (pe care este instalat ventilatorul) la eliberează căldura preluată de la procesor.

Figura 1.2 - Răcirea cu apă

După aceasta, apa curge înapoi în pompă, iar ciclul de pompare se repetă. Apa CO are doar doi parametri: volumul rezervorului și puterea pompei. Primul se măsoară în l (litri), iar puterea se măsoară în l/oră. Cu cât puterea este mai mare, cu atât pompa face zgomot mai mare. Răcirea cu apă are un avantaj față de răcirea cu aer, deoarece lichidul de răcire utilizat are o capacitate de căldură mult mai mare decât aerul și, prin urmare, elimină mai eficient căldura din elementele de încălzire. Dar, în ciuda tuturor, răcirea cu apă nu este foarte comună din cauza costului ridicat în raport cu răcirea cu aer și a pericolului de scurtcircuit în caz de depresurizare și scurgere.

Răcire criogenică. CO, care răcește cipul folosind un gaz special - freon. Este alcătuit dintr-un compresor, condensator, filtru, capilar, evaporator și tub de aspirație. Funcționează astfel: freonul gazos intră în compresor și este pompat acolo. Gazul intră apoi în condensator sub presiune, unde se transformă în lichid și eliberează energie sub formă termică. Această energie este disipată de un condensator în mediu. În continuare, freonul, deja un lichid, curge în filtru, unde este curățat de resturi aleatorii care pot intra în capilar și, înfundandu-l, dezactivează sistemul de răcire. Prin capilar, freonul lichid intră în evaporator, unde, sub influența căldurii transferate de la evaporator, începe să fiarbă, absorbind activ ceea ce primește de la procesor. energie termică, iar prin tubul de aspirație se întoarce la compresor și ciclul se repetă.

Figura 1.3 - Răcire criogenică

Nu este obișnuit din cauza costului său ridicat și a necesității de a completa freon, deoarece se evaporă în timp și trebuie adăugat la sistemul de răcire. Este eficient și în timpul overclockării, deoarece este capabil să creeze temperaturi sub zero.

Răcirea cu azot. Întregul sistem de răcire constă dintr-un recipient de dimensiuni medii umplut cu azot lichid. Nu este nevoie să aduceți nimic nicăieri sau să-l luați. Când este încălzit de procesor, azotul lichid se evaporă și, ajungând la „tavanul” recipientului, devine lichid și cade din nou la fund și se evaporă din nou. Răcirea cu azot, ca și răcirea cu freon, poate furniza temperaturi sub zero (aproximativ -196 o C). Inconvenientul este că azotul lichid, precum freonul, are capacitatea de a fierbe și trebuie să-l adaugi în cantități considerabile. În plus, răcirea cu azot este foarte costisitoare.

Figura 1.4 - Răcirea cu azot

Principiul de funcționare al elementului Peltier se bazează pe funcționarea semiconductorilor de tip p și n.

Un alt dispozitiv de răcire format din două plachete semiconductoare. Când trece curentul electric prin ele, o placă începe să înghețe, iar cealaltă, dimpotrivă, radiază căldură. Mai mult, diferența de temperatură dintre temperaturile celor două plăci este întotdeauna aceeași. Elementul Peltier este utilizat după cum urmează: partea „înghețată” este atașată procesorului.

Figura 1.5 - Element Peltier

Pericolul utilizării acestuia se datorează faptului că, dacă elementul este instalat incorect, există posibilitatea formării condensului, care va duce la defectarea echipamentului. Deci, atunci când utilizați elementul Peltier, ar trebui să fiți extrem de atenți.

1.2 Procesoare de răcire și plăci video

CPU și GPU sunt cele mai puternice surse de căldură din interiorul unui computer modern. Multe modele diferite de sisteme de răcire au fost dezvoltate pentru aceste componente, varietatea de soluții de proiectare este uimitoare.

De regulă, un factor limitativ semnificativ atunci când alegeți un cooler pentru un procesor și o placă video este costul: sistemele de răcire foarte eficiente și silențioase sunt foarte scumpe. Din cele spuse în secțiunea despre principiile răcirii (secțiunea 1.1), rezultă că este mai bine să folosiți sisteme de răcire cu radiatoare cât mai mari, de preferință din cupru. Datorită costului ridicat al cuprului, se utilizează adesea o schemă combinată: un miez de cupru presat într-un radiator de aluminiu; Cuprul ajută la distribuirea mai eficientă a căldurii. Este mai bine să folosiți ventilatoare ale sistemului de răcire cu viteză redusă: sunt mai silențioase. Pentru a menține performanța acceptabilă, se folosesc ventilatoare mari (până la x120 mm). Așa arată, de exemplu, cooler-ul procesorului Zalman CNPS7700-AlCu.

Adesea, pentru a construi un radiator mare, se folosesc conducte de căldură - tuburi metalice închise ermetic și special aranjate (de obicei din cupru). Ele transferă căldura foarte eficient de la un capăt la altul: astfel, chiar și aripioarele exterioare ale unui radiator mare funcționează eficient la răcire. Așa funcționează, de exemplu, popularul cooler Scythe Ninja.

Aceleași metode sunt folosite pentru răcirea GPU-urilor moderne de înaltă performanță: radiatoare mari, miezuri de cupru ale sistemelor de răcire sau radiatoare din cupru, conducte de căldură pentru a transfera căldura la radiatoare suplimentare.

Recomandările de selecție aici sunt aceleași: folosiți ventilatoare lente și mari și radiatoare cât mai mari. Așa arată, de exemplu, popularele sisteme de răcire pentru plăcile video Zalman VF700 și Zalman VF900.

De obicei, fanii sistemelor de răcire a plăcilor video amestecau doar aerul din interiorul unității de sistem, ceea ce nu este foarte eficient în ceea ce privește răcirea întregului computer.

Abia foarte recent, sistemele de răcire care elimină aerul cald din exteriorul carcasei au început să fie folosite pentru răcirea plăcilor video: primele au fost Arctic Cooling Silencer și, cu un design similar, IceQ de la marca HIS.

Sisteme similare de răcire sunt instalate pe cele mai puternice plăci video moderne (nVidia GeForce 8800, ATI x1800XT și mai vechi). Acest design este adesea mai justificat, din punctul de vedere al organizării corecte a fluxurilor de aer în interiorul carcasei computerului, decât modelele tradiționale.

1.3 Răcirea hard diskului

Ca orice altă componentă a unui computer, hard disk-ul tinde să se încălzească în timpul funcționării. Și deși problema răcirii acestei componente nu este deosebit de acută, dacă există o supraîncălzire severă, durata de viață a unității este redusă semnificativ. În plus, mulți utilizatori se confruntă cu problema zgomotului și vibrațiilor HDD. Si daca sa organizezi racirea procesorului si a placii video cu nivel minim Deoarece pe piață există o selecție uriașă de coolere adecvate, nu există o listă de sisteme de răcire din această clasă pentru hard disk.

Un răcitor HDD tipic este o placă cu un ventilator (sau două) care este înșurubat pe partea de jos a unității. Aceste coolere sunt cele mai ieftine și mai eficiente. Desigur, zgomotul de la ventilatoarele suplimentare din unitatea de sistem crește.

Pentru a combate problema de mai sus, precum și pentru răcirea suplimentară a hard disk-urilor, Scythe produce două modele CO - Himuro și Quite Drive. Pe bună dreptate se poate spune că aceste dispozitive se remarcă de sisteme similare. Designul lor este similar - o carcasă a radiatorului, în interiorul căreia este instalată unitatea. Carcasa atenuează vibrațiile și zgomotul, iar în ceea ce privește combinarea acestor caracteristici, aceste modele sunt poate cele mai de succes de pe piață. Și dacă Quite Drive a reușit deja să câștige recunoașterea consumatorilor, atunci Himuro este un model relativ nou.

Dacă măsurați încălzirea în timpul muncii grele, atunci temperatura unui HDD modern poate ajunge la 50-60 de grade Celsius. Pentru partea electrică, acest lucru, desigur, nu este foarte înfricoșător, deși durata sa de viață este, de asemenea, redusă - microcircuitele moderne au un regim de temperatură clar. Și în timpul proiectării, producătorul trebuie să se gândească la îndepărtarea căldurii de la elemente (în special de la driverul motorului). Dar plăcile situate în blocul ermetic sunt foarte sensibile la temperaturi ridicate. Aceasta este exprimată ca o dependență directă a numărului de ore de funcționare dintre defecțiunile modului de funcționare. Dacă aceste moduri nu corespund cu cele nominale, atunci durata de viață poate scădea de câteva ori. Riscăm să pierdem nu numai dispozitivul, ci și datele stocate pe acesta. Mai mult, temperaturile ridicate duc la apariția unor sectoare „rele” pe plăci, iar recuperarea informațiilor în astfel de cazuri poate deveni imposibilă.

Cel mai important lucru este temperatura optimă de funcționare a hard disk-ului. Privind Tabelul 1.1, totul va deveni imediat clar.

Tabel 1.1 – Performanța hard diskului în funcție de temperatură

Temperatura, °C	Rata de esec	Coeficientul de temperatură de reducere a timpului dintre defecțiuni	MTBF ajustat

1.4 Răcirea unității de sistem

Standardele moderne pentru proiectarea carcasei computerelor, printre altele, reglementează și metoda de construire a unui sistem de răcire. Începând cu sistemele bazate pe Intel Pentium II, a căror producție a început în 1997, este introdusă tehnologia de răcire a unui computer cu un flux de aer direct direcționat de la peretele frontal al carcasei spre spate (aerul de răcire suplimentar este aspirat prin peretele stâng) (Figura 1.11).

Cel puțin un ventilator este instalat în sursa de alimentare a computerului (multe modele moderne au două ventilatoare, care pot reduce semnificativ viteza de rotație a fiecăruia dintre ele și, prin urmare, zgomotul în timpul funcționării). Ventilatoarele suplimentare pot fi instalate oriunde în interiorul carcasei computerului pentru a crește fluxul de aer. Este imperativ să respectați regula: pe pereții frontali și laterali din stânga, aerul este pompat în corp, pe peretele din spate, aerul cald este aruncat afară. De asemenea, trebuie să vă asigurați că fluxul de aer cald din peretele din spate al computerului nu intră direct în priza de aer de pe peretele stâng al computerului (acest lucru se întâmplă în anumite poziții ale unității de sistem în raport cu pereții acestuia). camera si mobilierul). Ce ventilatoare să instalați depinde în primul rând de disponibilitatea elementelor de fixare adecvate în pereții carcasei. Zgomotul ventilatorului este determinat în principal de viteza de rotație a acestuia, așa că se recomandă utilizarea modelelor de ventilatoare lente (silențioase). Cu dimensiuni de instalare și viteze de rotație egale, ventilatoarele de pe peretele din spate al carcasei sunt subiectiv mai zgomotoase decât cele din față: în primul rând, sunt situate mai departe de utilizator, iar în al doilea rând, există grile aproape transparente în spatele carcasei, în timp ce în față sunt diverse elemente decorative. Adesea, zgomotul este creat din cauza curberii fluxului de aer în jurul elementelor panoului frontal: dacă volumul transferat al fluxului de aer depășește o anumită limită, pe panoul frontal al carcasei computerului se formează fluxuri turbulente, care creează un zgomot caracteristic ( seamana cu suieratul unui aspirator, dar mult mai silentios).

2. Reglarea răcirii sistemelor informatice

2.1 Răcirea cu aer a sistemelor informatice

Ventilatoarele sunt folosite pentru a circula aerul în sistemele de răcire.

2.1.1 Design ventilator

Ventilatorul constă dintr-o carcasă (de obicei sub formă de cadru), un motor electric și un rotor fixat cu rulmenți pe aceeași axă cu motorul (Figura 2.1).

Figura 2.1 – Ventilator (dezasamblat)

Fiabilitatea ventilatorului depinde de tipul de rulmenți instalați. Producătorii declară acest MTBF tipic (ani bazați pe funcționarea 24/7) (Tabelul 2.1).

Ținând cont de învechirea echipamentelor informatice (pentru uz casnic și birou este de 2-3 ani), ventilatoarele cu rulmenți cu bile pot fi considerate „eterne”: durata lor de viață nu este mai mică decât durata de viață tipică a unui computer. Pentru aplicații mai serioase, în care computerul trebuie să funcționeze non-stop de mulți ani, merită să alegeți ventilatoare mai fiabile.

Tabelul 2.1 – Dependența funcționării ventilatorului de marca rulmenților

Mulți au întâlnit ventilatoare vechi în care rulmenții de alunecare și-au epuizat durata de viață: arborele rotorului zdrăngănește și vibrează în timpul funcționării, producând un sunet caracteristic de mârâit. În principiu, un astfel de rulment poate fi reparat prin lubrifierea lui cu lubrifiant solid, dar câți ar fi de acord să repare un ventilator care costă doar câțiva dolari?

2.1.2 Caracteristicile ventilatorului

Ventilatoarele variază ca dimensiune și grosime: de obicei în computere există dimensiuni standard de 40x40x10 mm, pentru răcirea plăcilor video și a buzunarelor pentru hard disk, precum și 80x80x25, 92x92x25, 120x120x25 mm pentru răcirea carcasei. Ventilatoarele diferă și prin tipul și designul motoarelor electrice instalate: consumă curenți diferiți și asigură viteze diferite de rotație a rotorului. Performanța depinde de mărimea ventilatorului și de viteza de rotație a palelor rotorului: presiunea statică creată și volumul maxim de aer transportat.

Volumul de aer pe care un ventilator se deplasează (debitul) este măsurat în metri cubi pe minut sau picioare cubi pe minut. Performanța ventilatorului indicată în specificații este măsurată la presiune zero: ventilatorul funcționează în spațiu deschis. În interiorul carcasei computerului, un ventilator suflă într-o unitate de sistem de o anumită dimensiune, prin urmare creează o presiune în exces în volumul deservit. Desigur, productivitatea volumetrică va fi aproximativ invers proporțională cu presiunea creată. Vedere specifică Caracteristicile de curgere depind de forma rotorului folosit și de alți parametri ai modelului specific. De exemplu, graficul corespunzător pentru ventilatorul GlacialTech SilentBlade GT80252BDL (Figura 2.2).

Figura 2.2 – Performanța ventilatorului SilentBlade GT80252BDL

Vedere generală Ventilatorul SilentBlade II GT80252-BDLA1 este prezentat în Figura 2.3, iar caracteristicile sale sunt mai jos.

Figura 2.3 - Vedere generală a ventilatorului SilentBlade II GT80252-BDLA1

Specificațiile ventilatorului SilentBlade II GT80252-BDLA1

Ventilator de racire carcasa PC

Nivel scăzut de zgomot

Tensiune de alimentare 12 V

2 x rulment de rulare

Viteza de rotatie 1700 (± 10%) rpm.

Debit de aer 26,3 CFM

Dimensiuni 80 x 80 x 25 mm

Conector de alimentare Conector cu 3 pini + 4 pini

Culoare Negru

De aici rezultă o concluzie simplă: cu cât ventilatoarele din spatele carcasei computerului funcționează mai intense, cu atât se poate pompa mai mult aer prin întregul sistem și răcirea va fi mai eficientă.

Nivelul de zgomot generat de un ventilator în timpul funcționării depinde de diferitele sale caracteristici. Este ușor să stabiliți o relație între performanță și zgomotul ventilatorului. Pe site producator major sisteme populare de răcire Titan, în secțiunea ventilatoare a carcasei vedem: multe ventilatoare de aceeași dimensiune sunt echipate cu motoare electrice diferite, care sunt proiectate pentru viteze de rotație diferite. Deoarece se folosește același rotor, obținem datele care ne interesează: caracteristicile aceluiași ventilator la viteze diferite rotaţie. Alcătuim un tabel pentru cele mai comune trei dimensiuni: grosime 25 mm, 80 × 80 × 25 mm, 92 × 92 × 25 mm și 120 × 120 × 25 mm (Tabelul 2.2).

Tabelul 2.2 – Nivelul de zgomot al diferitelor ventilatoare Titan

Cele mai populare tipuri de ventilatoare sunt evidențiate cu caractere aldine.

După ce am calculat coeficientul de proporționalitate al fluxului de aer și nivelul de zgomot la rotații, vedem o coincidență aproape completă. Pentru a ne limpezi conștiința, numărăm abaterile de la medie: mai puțin de 5%. Astfel, am primit trei dependențe liniare, câte 5 puncte fiecare. Considerăm ipoteza confirmată.

Performanța volumetrică a ventilatorului este proporțională cu numărul de rotații ale rotorului, același lucru este valabil și pentru nivelul de zgomot.

Folosind ipoteza obținută, putem extrapola rezultatele obținute folosind metoda celor mai mici pătrate (OLS): în tabel, aceste valori sunt evidențiate cu font italic. Trebuie reținut, totuși, că domeniul de aplicare al acestui model este limitat. Dependența studiată este liniară într-un anumit interval de viteze de rotație; este logic să presupunem că natura liniară a dependenței va rămâne în apropierea acestui interval; dar la viteze foarte mari și foarte mici imaginea se poate schimba semnificativ.

Acum să ne uităm la o linie de ventilatoare de la un alt producător: GlacialTech SilentBlade 80x80x25 mm, 92x92x25 mm și 120x120x25 mm. Să facem un tabel similar 2.3.

Tabel 2.3 - Nivelul de zgomot al diferitelor ventilatoare GlacialTech

Datele calculate sunt evidențiate cu font italic.

Vederea generală a ventilatoarelor din această serie este prezentată în Figura 2.4.

Figura 2.4 – Vedere generală a ventilatoarelor GlacialTech

După cum am menționat mai sus, la valori ale vitezei ventilatorului care diferă semnificativ de cele studiate, modelul liniar poate fi incorect. Valorile obținute prin extrapolare trebuie înțelese ca o estimare aproximativă.

Să fim atenți la două circumstanțe. În primul rând, ventilatoarele GlacialTech funcționează mai încet și, în al doilea rând, sunt mai eficiente. Evident, acesta este rezultatul utilizării unui rotor cu o formă de lamă mai complexă: chiar și la aceeași viteză, ventilatorul GlacialTech mișcă mai mult aer decât Titanul (vezi coloana de creștere). Iar nivelul de zgomot la aceeași viteză este aproximativ egal: proporția este menținută chiar și pentru ventilatoare de la diferiți producători cu forme diferite de rotor.

Trebuie să înțelegeți că caracteristicile reale de zgomot ale unui ventilator depind de designul său tehnic, de presiunea creată, de volumul de aer pompat și de tipul și forma obstacolelor din calea fluxului de aer; adică pe tipul carcasei computerului. Deoarece se utilizează o mare varietate de cazuri, este imposibil să se aplice direct caracteristicile cantitative ale ventilatoarelor măsurate în condiții ideale - acestea pot fi comparate între ele doar pentru diferite modele de ventilatoare.

2.1.3 Monitorizarea și controlul ventilatoarelor

Majoritatea plăcilor de bază moderne vă permit să controlați viteza de rotație a ventilatoarelor conectate la niște conectori cu trei sau patru pini. Mai mult, unii dintre conectori suportă control software viteza de rotație a ventilatorului conectat. Nu toți conectorii amplasați pe placă oferă astfel de capacități: de exemplu, pe placa populară Asus A8N-E există cinci conectori pentru alimentarea ventilatoarelor, doar trei dintre ei acceptă controlul vitezei de rotație (CPU, CHIP, CHA1) și doar unul acceptă controlul vitezei ventilatorului (CPU); Placa de bază Asus P5B are patru conectori, toți cei patru suportă controlul vitezei de rotație, controlul vitezei de rotație are două canale: CPU, CASE1/2 (viteza a două ventilatoare ale carcasei se modifică sincron). Numărul de conectori cu capacitatea de a controla sau controla viteza de rotație nu depinde de chipset-ul sau de puntea sud folosită, ci de modelul specific al plăcii de bază: modelele de la diferiți producători pot varia în acest sens. Adesea, dezvoltatorii de plăci privează în mod deliberat modelele mai ieftine de capacitatea de a controla viteza ventilatorului. De exemplu, placa de bază pentru procesoarele Intel Pentiun 4 Asus P4P800 SE este capabilă să ajusteze viteza coolerului procesorului, dar versiunea sa mai ieftină Asus P4P800-X nu este. În acest caz, puteți utiliza dispozitive speciale care sunt capabile să controleze viteza mai multor ventilatoare (și, de obicei, să asigure conectarea unui număr de senzori de temperatură) - din ce în ce mai mulți dintre ei apar pe piața modernă.

Puteți controla valorile vitezei ventilatorului folosind BIOS Setup. De regulă, dacă placa de bază acceptă modificarea vitezei ventilatorului, aici, în BIOS Setup, puteți configura parametrii algoritmului de control al vitezei. Setul de parametri variază pentru diferite plăci de bază; De obicei, algoritmul folosește citirile senzorilor termici încorporați în procesor și placa de bază. Există o serie de programe pentru diferite sisteme de operare care vă permit să controlați și să reglați viteza ventilatorului, precum și să monitorizați temperaturile diverse componenteîn interiorul computerului. Producătorii unor plăci de bază își completează produsele cu programe proprietare pentru Windows: Asus PC Probe, MSI CoreCenter, Abit µGuru, Gigabyte EasyTune, Foxconn SuperStep etc. Sunt răspândite mai multe programe universale, printre care: Hmonitor (shareware, 20-30 USD), MotherBoard Monitor (distribuit gratuit, neactualizat din 2004). Cel mai popular program din această clasă este SpeedFan (Figura 2.5).

Figura 2.5 - Programul SpeedFan

2.2 Răcire pasivă

Sistemele pasive de răcire sunt de obicei numite cele care nu conțin ventilatoare. Componentele individuale ale computerului pot fi mulțumite cu răcirea pasivă, cu condiția ca radiatoarele lor să fie plasate într-un flux de aer suficient creat de ventilatoare „străine”: de exemplu, cipul chipset-ului este adesea răcit de un radiator mare situat lângă locul de instalare al răcitorului procesorului. Sistemele pasive de răcire pentru plăcile video sunt, de asemenea, populare, de exemplu, Zalman ZM80D-HP (Figura 2.6).

Figura 2.6 – Răcirea pasivă a plăcilor video

Evident, cu cât un ventilator trebuie să sufle mai multe calorifere, cu atât este mai mare rezistența la curgere pe care trebuie să o depășească; Astfel, la creșterea numărului de radiatoare, este adesea necesară creșterea vitezei de rotație a rotorului. Este mai eficient să folosiți mai multe ventilatoare cu viteză mică, cu diametru mare și este de preferat să evitați sistemele pasive de răcire. În ciuda faptului că sunt disponibile radiatoare pasive pentru procesoare, plăci video cu răcire pasivă și chiar surse de alimentare fără ventilator (FSP Zen), o încercare de a asambla un computer fără ventilatoare din toate aceste componente va duce cu siguranță la o supraîncălzire constantă. Pentru că un computer modern de înaltă performanță disipează prea multă căldură pentru a fi răcit numai de sistemele pasive. Din cauza conductibilității termice scăzute a aerului, este dificil să organizați o răcire pasivă eficientă pentru întregul computer, cu excepția cazului în care transformați întreaga carcasă a computerului într-un radiator, așa cum se face în Zalman TNN 500A (Figura 2.7).

Poate că răcirea complet pasivă va fi suficientă pentru computerele specializate cu consum redus (pentru accesarea internetului, ascultarea muzicii și vizionarea videoclipurilor etc.)

Figura 2.7 – Carcasa calculatorului Zalman TNN 500A-radiator

2.3 Răcirea cu apă a sistemelor informatice

Această abordare a sistemelor informatice de răcire este cea mai comună - este asamblat un sistem, constând adesea din o duzină de ventilatoare, toate cu un rotor optimizat și rulmenți hidrodinamici. Textolit plăci de circuite imprimate abia suportă kilogramele de cupru de la radiatoarele de înaltă eficiență împletite cu conducte de căldură. Rezultatul tuturor acestor îmbunătățiri fanteziste scade direct proporțional cu puterea sistemului, deoarece temperatura din interiorul carcasei crește rapid odată cu creșterea puterii, iar în configurațiile de top, pomparea aerului prin carcasă provoacă încă zgomot semnificativ. O situație de blocaj apare atunci când fiecare componentă a sistemului este destul de silențioasă, să zicem 18-20 dB, dar împreună produc 30-35 dB de zgomot și mai neplăcut din cauza spectrului diferit și a interferențelor rezultate. Este demn de remarcat dificultatea crescută de curățare a prafului dintr-un astfel de design. Dacă un sistem standard este ușor de curățat o dată la șase luni cu un aspirator obișnuit, atunci toate aceste modele cu aripioare subțiri ale răcitoarelor moderne sunt foarte greu de curățat. Din anumite motive, producătorii nu acordă suficientă atenție problemei prafului în cazuri, doar unele cazuri sunt echipate cu filtre de praf foarte ineficiente. Între timp, praful zdrobit de ventilatoare nu numai că dăunează răcirii prin depunerea pe suprafața caloriferelor, ci este și foarte dăunător pentru sănătatea umană, deoarece nu este reținut de bronhii și este îndepărtat din plămâni pentru o perioadă foarte lungă de timp. Unele surse consideră că răul cauzat de praful fin este comparabil cu cel cauzat de fumatul pasiv. Unitățile CD/DVD și FDD suferă foarte mult din cauza prafului. Am văzut chiar un cititor de carduri înfundat cu praf până la punctul de a fi complet inutilizabil.

Sistemele de răcire cu apă sunt populare pe merit. Principiul funcționării lor se bazează pe circulația lichidului de răcire. Componentele computerului care au nevoie de răcire încălzesc apa, iar apa, la rândul ei, este răcită în calorifer. În acest caz, radiatorul poate fi amplasat în afara carcasei și poate fi chiar pasiv (Figura 2.8).

Figura 2.8 - Unul dintre cele mai avansate sisteme de răcire cu apă

Dezavantajul răcirii cu apă este:

1. zgomot - cu cât puterea este mai mare, cu atât zgomotul emis de pompă este mai mare.

2. cu toate astea, racirea cu apa nu este foarte comuna datorita costului ridicat fata de racirea cu aer si a pericolului de scurtcircuit in caz de depresurizare si scurgere.

2.4 Economie de răcire

Casă tipică sau calculator de birouîn absența sarcinilor intensive în resurse, se încarcă, de regulă, doar cu 10% - oricine poate verifica acest lucru lansând Managerul de activități Windows și observând cronologia de încărcare a CPU (Unitatea centrală de procesare). Astfel, cu vechea abordare, aproximativ 90% din timpul procesorului a fost pierdut: CPU-ul era ocupat cu executarea comenzilor inutile. Sistemele de operare mai noi (Windows 2000 și versiuni ulterioare) acționează mai înțelept într-o situație similară: folosind comanda HLT (Halt, stop), procesorul se oprește complet pentru o perioadă scurtă de timp - acest lucru, evident, vă permite să reduceți consumul de energie și temperatura procesorului în absența sarcinilor intensive în resurse.

Tociștii experimentați își pot aminti o serie de programe pentru „răcirea procesorului software”: atunci când rulează sub Windows 95/98/ME, au oprit procesorul folosind HLT, în loc să repete NOP-uri fără sens, reducând astfel temperatura procesorului în absența sarcini de calcul. În consecință, utilizarea unor astfel de programe sub Windows 2000 și sisteme de operare mai noi nu are sens.

Procesoarele moderne consumă atât de multă energie (ceea ce înseamnă că o disipează sub formă de căldură, adică se încălzesc) încât dezvoltatorii au creat măsuri tehnice suplimentare pentru a combate eventualele supraîncălziri, precum și mijloace care cresc eficiența mecanismelor de economisire atunci când computerul este inactiv.

2.4.1 Protecția termică a procesorului

Pentru a proteja procesorul de supraîncălzire și defecțiuni, se folosește așa-numita throttling termică (de obicei nu este tradusă: throttling). Esența acestui mecanism este simplă: dacă temperatura procesorului depășește temperatura admisă, procesorul este oprit forțat de comanda HLT, astfel încât cristalul să aibă posibilitatea să se răcească. În implementările timpurii ale acestui mecanism, prin BIOS Setup a fost posibil să se configureze cât timp va fi inactiv procesorul (parametrul CPU Throttling Duty Cycle: xx%); noile implementări „încetinesc” automat procesorul până când temperatura cristalului scade la un nivel acceptabil. Desigur, utilizatorul este interesat să se asigure că procesorul nu se răcește (la propriu!), dar face o muncă utilă - pentru aceasta trebuie să utilizați suficient sistem eficient răcire. Puteți verifica dacă mecanismul de protecție termică (throttling) a procesorului este activat folosind utilități speciale, de exemplu ThrottleWatch (Figura 2.9).

Figura 2.9 – Utilitarul ThrottleWatch

În acest caz, procesorul este răcit nesatisfăcător: de îndată ce sarcina procesorului crește, mecanismul de accelerare este declanșat.

2.4.2 Minimizarea consumului de energie

Aproape toate procesoarele moderne suportă tehnologii speciale pentru a reduce consumul de energie (și, în consecință, încălzirea). Diferiți producători numesc astfel de tehnologii în mod diferit, de exemplu: Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), AMD Cool’n’Quiet (CnQ, C&Q) - dar funcționează în esență în același mod. Când computerul este inactiv și procesorul nu este încărcat cu sarcini de calcul, viteza de ceas și tensiunea de alimentare a procesorului sunt reduse. Ambele reduc consumul de energie al procesorului, ceea ce la rândul său reduce generarea de căldură. De îndată ce sarcina procesorului crește, viteza maximă a procesorului este restabilită automat: funcționarea unei astfel de scheme de economisire a energiei este complet transparentă pentru utilizator și pentru programele lansate. Pentru a activa un astfel de sistem aveți nevoie de:

Activați utilizarea tehnologiei acceptate în BIOS Setup;

Instalați driverele adecvate în sistemul de operare pe care îl utilizați (de obicei, un driver de procesor);

În Panel Gestionare Windows(Panou de control), în secțiunea Power Management, în fila Power Schemes, selectați schema Minimal Power Management din listă.

Puteți verifica dacă frecvența procesorului se schimbă folosind orice program care afișează frecvența tacului procesorului: de la cele specializate precum CPU-Z, până la Panoul de control Windows, secțiunea Sistem (Figura 2.10).

Figura 2.10 - Panourile de control Windows

AMD Cool"n"Silențios în acțiune: frecvența actuală a procesorului (994 MHz) este mai mică decât cea nominală (1,8 GHz).

Adesea, producătorii de plăci de bază își echipează în plus produsele cu programe vizuale care demonstrează clar funcționarea mecanismului de schimbare a frecvenței și tensiunii procesorului, de exemplu, Asus Cool&Quiet (Figura 2.11).

Figura 2.11 – Panoul Asus Cool&Quiet

Frecvența procesorului variază de la maxim (în prezența unei sarcini de calcul) la un anumit minim (în absența încărcării CPU).

2.4.3 Utilitarul RMClock

În timpul dezvoltării unui set de programe pentru testarea completă a procesoarelor CPU RightMark, a fost creat utilitarul RMClock (RightMark CPU Clock/Power Utility): este conceput pentru a monitoriza, configura și gestiona capabilitățile de economisire a energiei ale procesoarelor moderne. Utilitarul acceptă toate procesoarele moderne și o varietate de sisteme de management al energiei (frecvență, tensiune...) Programul vă permite să monitorizați apariția throttlingului, modificările frecvenței și tensiunii sursei procesorului. Folosind RMClock, puteți configura și utiliza tot ceea ce permit instrumentele standard: Configurare BIOS, gestionarea energiei din sistemul de operare folosind driverul procesorului. Dar capacitățile acestui utilitar sunt mult mai largi: cu ajutorul acestuia puteți configura o serie de parametri care nu sunt disponibili pentru configurare într-un mod standard. Acest lucru este deosebit de important atunci când utilizați sisteme overclockate, când procesorul rulează mai repede decât frecvența standard.

RightMark CPU Clock Utility (RMClock) este un mic utilitar care monitorizează viteza de ceas, accelerarea, sarcina procesorului, tensiunea și temperatura nucleului procesorului în timp real. De asemenea, poate gestiona performanța și consumul de energie al procesoarelor care acceptă funcțiile de gestionare a energiei. În modul control automat monitorizează în mod constant nivelul de încărcare a procesorului și își schimbă automat viteza de ceas, tensiunea centrală și/sau nivelul de throttling în conformitate cu conceptul de „performanță la cerere”.

Figura 2.12 – RightMark CPU Clock Utility (RMClock)

Dezvoltatorii de plăci video folosesc, de asemenea, o metodă similară: puterea completă a procesorului grafic este necesară doar în modul 3D, iar un cip grafic modern poate face față unui desktop în modul 2D chiar și la o frecvență redusă. Multe plăci video moderne sunt configurate astfel încât cipul grafic să servească desktop-ul (mod 2D) cu frecvență redusă, consum de energie și disipare a căldurii; În consecință, ventilatorul de răcire se rotește mai lent și face mai puțin zgomot. Placa video începe să funcționeze la capacitate maximă numai atunci când rulează aplicații 3D, de exemplu, jocuri pe calculator. Logica similară poate fi implementată programatic, folosind diverse utilitare pentru reglarea fină și overclockarea plăcilor video. De exemplu, așa arată setările automate de overclocking în programul ATI Tray Tools pentru placa video HIS X800GTO IceQ II (Figura 2.13).

Figura 2.13 - Instrumente ATI Tray pentru placa video HIS X800GTO IceQ II

Ray Adams a creat un nou utilitar, ATI Tray Tools (Figura 2.14).

Figura 2.14 - Noul utilitar ATI Tray Tools

2.5 Perspective pentru dezvoltarea sistemelor de răcire

Din punct de vedere istoric, sursele de alimentare au lipsit de sisteme de răcire silențioase. Acest lucru se datorează în mare măsură faptului că risipesc 15-25% din energia consumată de computer. Toată această putere este alocată diferitelor componente, active și pasive ale sursei de alimentare. Diodele de putere și comutatoarele cu invertor, transformatoarele și bobinele se încălzesc... Dispunerea tradițională a sursei de alimentare necesită regândire odată cu trecerea la răcirea externă. Sursele de alimentare cu capacitatea de a se conecta la un sistem de răcire cu apă sunt produse de o singură companie.

Începe producția de sisteme informatice răcite cu apă, folosind sisteme de răcire cu dublu circuit, cu trei circuite și cu mai multe circuite pentru rețele suplimentare de calculatoare.

Pentru a testa eficiența sistemului de răcire au fost utilizate două configurații software.

Inactiv - desktop încărcat sistem de operare Windows Vista Ultimate x64 SP1.

În ambele moduri, a fost folosit sistemul standard de răcire cu apă Koolance, fără conectarea la apă rece.

Apa inactiv și apă 3D - apă rece cu o temperatură de aproximativ 17 grade a fost furnizată la schimbătorul de căldură din circuitul extern, ventilatoarele sistemului de răcire standard nu au funcționat.

Idle Air și 3D Air - au fost utilizate un sistem standard de răcire cu un singur slot pentru o placă video ATI Radeon HD 3870 și un cooler de procesor Neon 775 fabricat de GIGABYTE.

Lichidul de răcire din primele patru teste este apa din circuitul intern de răcire, iar în ultimele două teste este aerul din interiorul unității de sistem. Pentru a obține rezultate stabile, toate testele au fost efectuate în decurs de o oră, iar valorile maxime ale temperaturii au fost luate folosind programul HWMonitor.

Studiile au arătat că răcirea cu apă este semnificativ mai eficientă decât răcirea cu aer. În special, într-un sistem de răcire cu aer, în timpul de repaus, se înregistrează parametrii de încălzire similari cu cei dintr-un sistem de răcire cu apă încărcat! Sistemul, răcit cu aer în timpul testului 3D, a încălzit rapid aerul din interiorul unității de sistem la o temperatură de peste 45 de grade. Deloc surprinzător, temperatura procesorului s-a apropiat de 80 de grade, iar ventilatoarele erau zgomotoase la putere maximă.

La evaluare efect economic S-a dovedit că prețul conversiei unui computer la răcirea cu apă a crescut cu doar 1200 UAH, dar eficiența a crescut cu 100%.

Pentru a economisi apă, este posibilă fabricarea unui sistem de răcire cu trei circuite, în care schimbătorul de căldură este atașat direct la conducta principală de apă rece, iar lichidul acestui sistem intermediar este pompat printr-o pompă separată. O posibilitate foarte interesantă este plasarea unui frigider cu semiconductor folosind efectul Peltier între primul și al doilea circuit.

Utilizarea unor astfel de soluții progresive face posibilă obținerea unor performanțe record în absența completă a zgomotului.

3. Studiul de fezabilitate al obiectului de cercetare

3.1 Analiza diferitelor tipuri de răcire

Să examinăm caracteristicile tehnice și economice ale tipurilor de răcire discutate mai sus (Tabelul 3.1).

Tabel 3.1 – Caracteristici tehnice și economice ale diferitelor tipuri de răcire

răcire	Nivel de zgomot, dB	Cost, UAH	Siguranţă	Simplitate desene	Mai multe informații
Pasiv	absent			fixare calorifere suplimentare
Aer: ventilator			parţial	instalarea de ventilatoare suplimentare
Aer:			parţial	instalarea de răcitoare suplimentare	Consumul electric energie, niveluri crescute de zgomot, lubrifiere periodică a rulmenților
răcire	Nivel de zgomot, dB	Cost, UAH	Siguranţă	Simplitate desene	Mai multe informații
Răcire cu apă			Apa intră pe unitățile electrice	Dificultate de instalare, alimentare cu apă, instalare pompe	Pătrunderea umidității, inspecția constantă a fitingurilor și supapelor
Răcire criogenică			Formarea de condensare	Dificultate de instalare	Formarea condensului, monitorizarea constantă a unităților, încărcarea cu freon, temperaturi sub zero
Răcirea cu azot	absent		Condens, scurgeri de azot	Dificil de montat, etanșeitate	Formarea condensului, inspecția constantă a blocurilor, umplerea cu azot, temperaturi sub zero
Element Peltier	absent		Formarea condensului.	Dificultate de instalare	Încălzire suplimentară

După ce am analizat Tabelul 3.1 pentru preț, concluzionăm (Figura 3.1):

Figura 3.1 – Analiza costurilor diferitelor tipuri de răcire:

1- racire pasiva; 2- ventilator de aer; 3 – răcitor de aer; 4 – apă; 5- criogenic; 6-azotat; 7 - Element Peltier.

În ceea ce privește costul, cel mai ieftin tip de răcire este pasiv, costul radiatorului este determinat de cantitatea de cupru din acesta și de configurație, cel mai scump este răcirea cu apă și conține multe modificări la carcasa computerului, elementul Peltier ocupă o poziție medie la cost, dar nu este profitabilă din cauza consumului abundent energie electricași generarea de căldură pe semiconductor, care va provoca condens; răcirea cu aer ocupă poziția cea mai avantajoasă - ușurință de instalare, cost redus, design fiabil, consum redus de energie, singurul dezavantaj al ventilatoarelor este relativ nivel înalt zgomot.

profitabil de utilizat sistem mixt răcire, dar odată cu utilizare vor apărea atât factori pozitivi, cât și negativi. Când se utilizează, de exemplu, răcirea cu aer (creșterea numărului de ventilatoare), nu numai că nivelul de zgomot al ventilatoarelor în sine crește, dar apare un efect de „rezonare”, deoarece ventilatoarele sunt amplasate pe același șasiu.

Când instalați o răcire suplimentară cu aer, ar trebui să furnizați și un sistem de filtrare care va proteja acest computer de praf. De asemenea, este posibil să se dezvolte un sistem de oprire automată a ventilatoarelor electrice atunci când unitățile computerului sunt răcite la o valoare dată, folosind un program de monitorizare a temperaturii unităților sau dispozitive suplimentare (relee termice, termostate).

Să luăm în considerare cât de mult va costa îmbunătățirea răcirii sistemelor informatice prin instalarea unui ventilator suplimentar.

Sursa primară de date pentru determinarea costului proiectului sunt indicatorii care sunt utilizați la întreprinderea MONOLIT din Harkov.

Acești indicatori sunt rezumați în tabelul 3.2.

Tabelul 3.2 - Date de la întreprinderea GPO „MONOLITH”, Harkov.

de la 01.01.2010

Elemente de cheltuieli	Descrierea condiționată		Magnitudinea
Elaborarea (proiectarea) documentelor de proiectare
Tariful proiectantului - tehnolog
Tariful personalului de service
Tariful energiei electrice
Puterea computerului, modemului, imprimantei etc.
Costul unui computer, imprimante, modem pentru un produs de bază și nou (IBMPentium/32/200/SVG)
Taxele de amortizare
Costul 1 oră de utilizare a computerului
Rata salariala suplimentara
Deducere pentru evenimente sociale
Cheltuieli generale de producție (cheltuieli generale).
Costuri de transport și achiziții
Timp de întreținere pentru sisteme informatice
Rata de amortizare pentru calculatoare
Deducere pentru întreținerea și repararea calculatoarelor

3.2 Calculul costurilor la etapa de proiectare (dezvoltare) a documentației de proiectare a unui produs nou

a) Intensitatea muncii pentru elaborarea documentației de proiectare pentru un produs nou

Pentru a determina complexitatea execuției munca de proiectareÎn primul rând, se întocmește o listă cu toate etapele și tipurile de lucrări care trebuie finalizate (logic, ordonat și secvenţial). Trebuie să se determine nivelul de calificare(posturile) interpreților.

Costul elaborării documentației de proiectare reprezintă remunerația muncii pentru dezvoltatorii schemei de circuite electrice, proiectanți și tehnologi.

Calculul costurilor pentru lucrările de proiectare este derivat prin metoda de calcul al costurilor, care se bazează pe intensitatea forței de muncă și pe salariile dezvoltatorilor.

a) Complexitatea dezvoltării unei documentații de proiectare a produsului ( T) se calculează folosind formula:

Unde T atz– costuri cu forța de muncă pentru analiză termeni de referință(TK), persoană/oră;

T res– costuri cu forța de muncă pentru dezvoltarea circuitelor electrice, oameni/oră;

Trk

T rt

Okd

Tvidz– costurile forței de muncă pentru fabricarea și testarea unui prototip, persoană/oră.

Tabel 3.3 - Calculul salariilor pentru elaborarea documentației de proiectare a produsului

Salariile pentru elaborarea documentației de proiectare a produsului CU este determinată de formula:

unde este orar rata tarifară dezvoltator, UAH

Complexitatea dezvoltării unei documentații de proiectare a produsului (determinată în grivne cu două zecimale (00,00 UAH)

b) Calculul costurilor materialelor pentru elaborarea documentaţiei de proiectare

Costuri materiale M in, care sunt necesare pentru elaborarea (crearea) documentației de proiectare, prezentate în Tabelul 3.4.

Tabel 3.4 - Calculul costurilor materialelor pentru elaborarea documentației de proiectare

c) Costurile utilizării unui computer la elaborarea documentației de proiectare (dacă există).

Costurile utilizării unui computer la elaborarea unui document de proiectare sunt calculate pe baza costului de funcționare a unei ore a unui computer folosind formula. UAH:

Unde În g– costul unei ore de lucru la calculator, UAH.

T res– costuri cu forța de muncă pentru dezvoltarea circuitelor electrice, oameni/oră;

Trk– costuri cu forța de muncă pentru dezvoltarea designului, persoană/oră;

T rt– costuri cu forța de muncă pentru dezvoltarea tehnologiei, persoană/oră;

Okd– costuri cu forța de muncă pentru înregistrarea documentației de proiectare, persoană/oră;

În același timp, costul funcționării unei ore a unui computer (alte mijloace tehnice - TK) În g

Unde T e/e – costurile cu energia electrică, UAH;

În depreciere– valoarea primei ore de amortizare a calculatorului, UAH;

3 pers. – salariul orar personal de service, UAH;

T rem – cheltuieli pentru reparații, achiziție de piese, UAH;

Costul unei ore de amortizare În depreciere determinat de formula, UAH:

la 40 de ore saptamana de lucru:

Unde În termeni de referință- costul echipamentului tehnic, UAH.

N / A- rata anuală de amortizare (%).

K t- numărul de săptămâni pe an (52 săptămâni/an).

G t- numărul de ore de lucru pe săptămână (40 ore/săptămână)

Tarif orar personalului de service 3 pers. calculat prin formula, UAH:

Unde Clasa O- salariul lunar al personalului de serviciu, UAH.

K rg- numărul de ore de lucru pe lună (160 ore/lună);

N rem- costurile forței de muncă pentru reparații computere (6% Clasa O).

Cheltuieli pentru reparatii, achizitionare piese calculator T rem

Unde În termeni de referință- costul echipamentului tehnic, UAH.

N rem- procentul cheltuielilor pentru reparatii, achizitie de piese (%);

K t- numărul de săptămâni pe an (52 săptămâni/an).

G t- numărul de ore de lucru pe săptămână (36 ¸ 168 ore/săptămână)

Cheltuieli pentru utilizarea energiei electrice de către calculatoare și mijloace tehnice T e/e determinat de formula, UAH:

, (3.8)

Unde În e/e– costul unui kW/oră de energie electrică, UAH;

W transpira– puterea computerului, a imprimantei și a scanerului (pe 1 oră), (kW/oră).

Astfel, costul unei ore de funcționare a computerului la elaborarea documentației de proiectare va fi (vezi formula 3.4), UAH:

Cheltuieli pentru utilizarea computerelor în timpul dezvoltării, UAH. (vezi formula 3.3):

d) Calculul costului tehnologic al realizării documentaţiei de proiectare

Calculul costului tehnologic al creării unei documentații de proiectare a produsului se realizează folosind metoda de calcul a costurilor (Tabelul 3.5).

Tabel 3.5 - Calculul costurilor tehnologice pentru realizarea documentației de proiectare a produsului

Costul documentației de proiectare dezvoltate Cu cd calculată ca suma punctelor 1–6.

3.3 Calculul costurilor în etapa de producție a produsului

Costul produsului în curs de dezvoltare este calculat pe baza standardelor de costuri materiale și forță de muncă. Printre datele inițiale care sunt utilizate pentru calcularea costului unui produs se numără normele de consum de materii prime și materii prime pe produs (Tabelul 3.6).

Tabel 3.6 - Calculul costurilor materiilor prime și materiilor de bază pe produs

Materiale	Rata de cheltuieli	Preț cu ridicata UAH/unitate.	Cheltuieli reale
Lipire POS - 61 (GOST 21930 - 76), kg
Lac EP-9114 (GOST 2785-76), kg
Costuri de transport și achiziții (4%)

La calcularea costului unui produs, specificațiile materialelor, componentele achiziționate ale produsului și produsele semifabricate care sunt utilizate la fabricarea unui produs sunt utilizate ca date inițiale (Tabelul 3.7).

Tabel 3.7 – Lista componentelor pentru îmbunătățirea răcirii PC-ului

Calculăm salariile principalelor lucrători de producție pe baza standardelor de intensitate a forței de muncă pentru tipurile de muncă și tarifele orare ale lucrătorilor sunt calculate în tabelul 3.9.

Tabelul 3.9 - Costul și determinarea prețului unui produs conform unei noi documentații de proiectare

Costul total pentru pregătirea documentației de proiectare și modernizarea răcirii este de 346,58 UAH.

4. Protectia muncii

Progresul științific și tehnologic a adus schimbări majore în condiții activitati de productie lucrători ai cunoștințelor. Munca lor a devenit mai intensă, stresantă, necesitând cantități semnificative de energie mentală, emoțională și fizică. Aceasta a necesitat o soluție cuprinzătoare la problemele de ergonomie, igiena și organizarea muncii, reglementarea regimurilor de muncă și odihnă.

În prezent, tehnologia informatică este utilizată pe scară largă în toate domeniile activității umane. Când lucrează cu un computer, o persoană este expusă la o serie de periculoase și dăunătoare factori de producţie: câmpuri electromagnetice (gama de frecvență radio: HF, UHF și microunde), radiații infraroșii și ionizante, zgomot și vibrații, electricitate statică etc.

Lucrul cu un computer se caracterizează prin stres mental semnificativ și stres neuro-emoțional pentru operatori, intensitate mare a muncii vizuale și o sarcină destul de mare asupra mușchilor brațelor atunci când lucrezi cu tastatura computerului. De mare importanță este proiectarea și aranjarea rațională a elementelor locului de muncă, ceea ce este important pentru menținerea posturii optime de lucru a operatorului uman.

Când lucrați cu un computer, este necesar să respectați programul corect de muncă și odihnă. În caz contrar, personalul se confruntă cu o tensiune vizuală semnificativă cu plângeri de nemulțumire la locul de muncă, dureri de cap, iritabilitate, tulburări de somn, oboseală și dureri la nivelul ochilor, spatelui, gâtului și brațelor.

4.1 Cerințe pentru spațiile de producție

4.1.1 Culoare și reflectanță

Colorarea camerelor și a mobilierului ar trebui să contribuie la crearea condițiilor favorabile pentru percepția vizuală și o bună dispoziție.

Sursele de lumină precum lămpile și ferestrele care se reflectă de pe suprafața ecranului afectează semnificativ acuratețea caracterelor și provoacă interferențe fiziologice care pot duce la stres semnificativ, în special în timpul utilizării prelungite. Reflecțiile, inclusiv reflexiile de la sursele secundare de lumină, ar trebui să fie reduse la minimum.

Pentru a proteja împotriva luminozității excesive a ferestrelor, pot fi folosite perdele și paravane.

ferestrele sunt orientate spre sud: - peretii sunt albastru-verzui sau albastru deschis; podea - verde;

ferestrele sunt orientate spre nord: - peretii sunt portocalii deschis sau galben-portocalii; podea - portocaliu-roscat;

ferestrele sunt orientate spre est: - peretii sunt galben-verzui; podeaua este verde sau portocaliu-roscat;

ferestrele sunt orientate spre vest: - peretii sunt galben-verzui sau verde-albastrui; podeaua este verde sau portocaliu-roscat.

În încăperile în care se află calculatorul, este necesar să se asigure următoarele valori ale coeficientului de reflexie: pentru tavan: 60-70%, pentru pereți: 40-50%, pentru podea: aproximativ 30%. Pentru alte suprafete si mobilier de lucru: 30-40%.

4.1.2 Iluminat

Iluminatul industrial proiectat și executat corespunzător îmbunătățește condițiile vizuale de muncă, reduce oboseala, crește productivitatea muncii, are un efect benefic asupra mediului de lucru, având un efect psihologic pozitiv asupra lucrătorului, crește siguranța muncii și reduce accidentările.

Iluminarea insuficientă duce la efort vizual, slăbește atenția și duce la oboseală prematură. Iluminarea excesivă provoacă strălucire, iritare și durere în ochi.

Nu direcția corectă lumina la locul de muncă poate crea umbre ascuțite, strălucire și dezorienta lucrătorul. Toate aceste motive pot duce la un accident sau o boală profesională, motiv pentru care calculul corect al iluminării este atât de important.

Există trei tipuri de iluminare - naturală, artificială și combinată (naturală și artificială împreună).

Iluminat natural - iluminarea spațiilor cu lumină naturală care pătrunde prin deschiderile de lumină din structurile exterioare de închidere a spațiilor.

Lumina naturală se caracterizează prin faptul că variază foarte mult în funcție de momentul zilei, perioada anului, natura zonei și o serie de alți factori.

Iluminatul artificial este utilizat atunci când se lucrează pe timp de noapte și în timpul zilei, când nu este posibil să se furnizeze valori normalizate ale coeficientului de lumină naturală (vreme înnorată, ore scurte de lumină).

Iluminatul, în care lumina naturală, insuficientă după standarde, este completată cu lumină artificială, se numește iluminare combinată.

Iluminatul artificial este împărțit în lucru, urgență, evacuare și securitate. Iluminatul de lucru, la rândul său, poate fi general sau combinat. General - iluminare în care lămpile sunt plasate în zona superioară a încăperii uniform sau în raport cu locația echipamentului. Combinat - iluminat în care iluminatul local se adaugă celui general.

Conform SNiP II-4-79, un sistem de iluminat combinat trebuie utilizat în sediul centrelor de calcul.

Când se efectuează lucrări din categoria preciziei vizuale înalte (cea mai mică dimensiune a obiectului de discriminare este de 0,3...0,5 mm), valoarea coeficientului de iluminare naturală (NLC) trebuie să fie nu mai mică de 1,5%, iar la efectuarea vizuală. lucru de precizie medie (cea mai mică dimensiune a obiectului de discriminare este de 0,5 ...1,0 mm) KEO trebuie să fie de cel puțin 1,0%. Lămpile fluorescente de tip LB sau DRL sunt de obicei folosite ca surse de iluminare artificială, care sunt combinate în perechi în lămpi care ar trebui să fie amplasate uniform deasupra suprafețelor de lucru.

Cerințele de iluminare în încăperile în care sunt instalate computere sunt următoarele: atunci când se efectuează lucrări vizuale de înaltă precizie, iluminarea totală ar trebui să fie de 300 de lux, iar iluminarea combinată ar trebui să fie de 750 de lux; cerințe similare atunci când se efectuează lucrări cu precizie medie - 200 și, respectiv, 300 de lux.

În plus, întregul câmp vizual trebuie să fie iluminat destul de uniform - aceasta este o cerință de bază de igienă. Cu alte cuvinte, gradul de iluminare a camerei și luminozitatea ecranului computerului ar trebui să fie aproximativ aceleași, deoarece lumina strălucitoare în zona vederii periferice crește semnificativ oboseala ochilor și, ca urmare, duce la oboseală rapidă.

4.1.3 Parametrii de microclimat

Parametrii microclimatului pot varia foarte mult, în timp ce o conditie necesara viața umană este să mențină o temperatură constantă a corpului datorită termoreglării, adică capacitatea organismului de a regla degajarea de căldură în mediu. Principiul reglării microclimatului este crearea conditii optime pentru schimbul de căldură între corpul uman și mediu.

Informatică este o sursă de generare semnificativă de căldură, care poate duce la creșterea temperaturii și la scăderea umidității relative din încăpere. În încăperile în care sunt instalate calculatoare, trebuie respectați anumiți parametri de microclimat. Standardele sanitare SN-245-71 stabilesc parametrii de microclimat care creează condiții confortabile. Aceste standarde se stabilesc in functie de perioada anului, natura procesul munciiși natura spațiilor de producție (a se vedea tabelul 4.1)

Tabel 4.1 - Parametrii de microclimat pentru încăperile în care sunt instalate calculatoare

Volumul spațiilor în care se află lucrătorii centrelor de calcul nu trebuie să fie mai mic de 19,5 m 3 /persoană, ținând cont de numărul maxim de lucrători concurenți pe tură. Standardele pentru furnizarea de aer proaspăt în încăperile în care sunt amplasate calculatoarele sunt date în tabel. 4.2.

Tabelul 4.2 - Standarde pentru alimentarea cu aer proaspăt în încăperile în care sunt amplasate calculatoarele

Pentru a asigura condiții confortabile, acestea sunt utilizate ca metode organizatorice(organizarea rațională a muncii în funcție de perioada anului și a zilei, alternarea muncii și odihnă) și mijloace tehnice(ventilație, aer condiționat, sistem de încălzire).

4.1.4 Zgomot și vibrații

Zgomotul înrăutățește condițiile de muncă și are un efect dăunător asupra corpului uman. Cei care lucrează în condiții de expunere prelungită la zgomot se confruntă cu iritabilitate, dureri de cap, amețeli, pierderi de memorie, oboseală crescută, scăderea apetitului, dureri de urechi etc. Astfel de tulburări în funcționarea unui număr de organe și sisteme ale corpului uman pot provoca modificări negative în starea emoțională a unei persoane până la stresantă. Sub influența zgomotului, concentrarea atenției scade, funcțiile fiziologice sunt perturbate, apare oboseala din cauza creșterii costurilor energetice și a stresului neuropsihic, iar comutația vorbirii se deteriorează. Toate acestea reduc performanța și productivitatea unei persoane, calitatea și siguranța muncii. Expunerea prelungită la zgomot intens [peste 80 dB(A)] asupra auzului unei persoane duce la pierderea parțială sau completă a auzului.

În tabel 4.3 indică nivelurile maxime de zgomot în funcție de categoria de severitate și intensitate a muncii, care sunt sigure în raport cu menținerea sănătății și a performanței.

Tabelul 4.3 - Limitarea nivelurilor de zgomot, dB, la locurile de muncă

Nivelul de zgomot la locul de muncă al matematicienilor-programatori și al operatorilor video nu trebuie să depășească 50 dBA, iar în camerele pentru procesarea informațiilor pe computere - 65 dBA. Pentru a reduce nivelul de zgomot, pereții și tavanele încăperilor în care sunt instalate calculatoare pot fi căptușiți cu materiale fonoabsorbante. Nivelul de vibrații în sediul centrului de calcul poate fi redus prin instalarea de echipamente pe izolatoare speciale de vibrații.

4.1.5 Radiații electromagnetice și ionizante

Majoritatea oamenilor de știință cred că atât expunerea pe termen scurt, cât și pe termen lung la toate tipurile de radiații de la un ecran de monitor nu este periculoasă pentru sănătatea personalului care deservește computerele. Cu toate acestea, nu există date cuprinzătoare privind pericolul expunerii la radiații de la monitoare pentru cei care lucrează cu computere, iar cercetările în această direcție continuă.

Valorile admisibile ale parametrilor radiațiilor electromagnetice neionizante de la un monitor de computer sunt prezentate în tabel. 4.4.

Nivelul maxim de radiație cu raze X la locul de muncă al operatorului computerului nu depășește, de obicei, 10 µrem/h, iar intensitatea radiațiilor ultraviolete și infraroșii de pe ecranul monitorului se află în intervalul 10-100 mW/m2.

Tabel 4.4 - Valori admisibile ale parametrilor radiațiilor electromagnetice neionizante (în conformitate cu SanPiN 2.2.2.542-96)

Pentru a reduce expunerea la aceste tipuri de radiații, se recomandă utilizarea monitoarelor cu niveluri reduse de radiație (MPR-II, TCO-92, TCO-99), instalarea de ecrane de protecție și respectarea programelor de muncă și odihnă reglementate.

4.2 Cerințe ergonomice pentru locul de muncă

Proiectarea stațiilor de lucru echipate cu terminale video este una dintre problemele importante de design ergonomic din domeniul calculului.

Locul de muncă și poziția relativă a tuturor elementelor sale trebuie să îndeplinească cerințe antropometrice, fizice și psihologice. Natura lucrării este, de asemenea, de mare importanță. În special, la organizarea locului de muncă al unui programator, trebuie îndeplinite următoarele condiții de bază: amplasarea optimă a echipamentelor incluse în locul de muncă și spațiu de lucru suficient pentru a permite toate mișcările și mișcările necesare.

Aspectele ergonomice ale proiectării stațiilor de lucru terminale video, în special, sunt: ​​înălțimea suprafeței de lucru, dimensiunile spațiului pentru picioare, cerințele pentru amplasarea documentelor la locul de muncă (prezența și dimensiunile unui suport pentru documente, posibilitatea de amplasare diferită). de documente, distanța de la ochii utilizatorului la ecran, document, tastaturi etc.), caracteristicile scaunului de lucru, cerințele pentru suprafața desktopului, reglabilitatea elementelor locului de muncă.

Elementele principale ale locului de muncă al unui programator sunt o masă și un scaun.

Poziția principală de lucru este șezând.

O poziție de lucru șezând provoacă oboseală minimă pentru programator.

Un aspect rațional al locului de muncă asigură o ordine clară și consecvență în plasarea obiectelor, a instrumentelor de muncă și a documentației. Ceea ce este necesar pentru a efectua munca mai des este situat în apropierea spațiului de lucru.

Câmpul motor este spațiul locului de muncă în care se pot desfășura acțiunile motorii umane.

Zona de atingere maximă a brațelor face parte din câmpul motor al locului de muncă, limitată de arcurile descrise de brațele maxim extinse la deplasarea lor în articulația umărului.

Zona optimă face parte din câmpul motor al locului de muncă, limitată de arcurile descrise de antebrațe la deplasarea în articulațiile cotului cu sprijin în punctul cotului și cu umărul relativ nemișcat.

În fig. Figura 4.1 prezintă un exemplu de amplasare a componentelor principale și periferice ale unui PC pe desktopul programatorului.

Pentru o muncă confortabilă, masa trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

Înălțimea mesei trebuie aleasă ținând cont de capacitatea de a sta liber, într-o poziție confortabilă, sprijinindu-se pe cotiere dacă este necesar;

Partea inferioară a mesei trebuie proiectată astfel încât programatorul să poată sta confortabil și să nu fie forțat să-și bage picioarele;

Suprafața mesei trebuie să aibă proprietăți care să prevină apariția strălucirii în câmpul vizual al programatorului;

Designul mesei trebuie să includă sertare (cel puțin 3 pentru depozitarea documentației, listelor, rechizitelor de birou);

Înălțimea suprafeței pe care este instalată tastatura ar trebui să fie de aproximativ 650 mm.

O mare importanță se acordă caracteristicilor scaunului de lucru. Astfel, înălțimea recomandată a scaunului deasupra nivelului podelei este de 420-

550 mm. Suprafața scaunului este moale, marginea din față este rotunjită, iar unghiul spatelui este reglabil.

Figura 4.1 - Amplasarea componentelor principale și periferice ale PC-ului pe desktop-ul programatorului:

1 – scanner, 2 – monitor, 3 – imprimantă, 4 – suprafață desktop, 5 – tastatură, 6 – mouse.

La proiectare, este necesar să se prevadă posibilitatea plasării diferite a documentelor: pe partea laterală a terminalului video, între monitor și tastatură etc. În plus, în cazurile în care terminalul video are o calitate scăzută a imaginii, de exemplu pâlpâirea este vizibilă, distanța de la ochi la ecran este mai mare (aproximativ 700 mm) decât distanța de la ochi la document (300-450 mm). În general, cu o calitate ridicată a imaginii pe un terminal video, distanța de la ochii utilizatorului la ecran, document și tastatură poate fi egală.

Poziția ecranului este determinată de:

Distanta de citire (0,6 - 0,7m);

Unghiul de citire, direcția de vizualizare 20˚ sub orizontală față de centrul ecranului, cu ecranul perpendicular pe această direcție.

De asemenea, ar trebui să fie posibilă reglarea ecranului:

Inaltime +3 cm;

Prin înclinare de la -10˚ la +20˚ față de verticală;

În direcțiile stânga și dreapta.

De asemenea, se acordă o mare importanță posturii corecte de lucru a utilizatorului.

O postură de lucru inconfortabilă poate provoca dureri în mușchi, articulații și tendoane. Cerințele pentru postura de lucru a utilizatorului de terminal video sunt următoarele:

Capul nu trebuie înclinat mai mult de 20˚,

Umerii ar trebui să fie relaxați

Coate - la un unghi de 80˚-100˚,

Antebrațele și mâinile sunt în poziție orizontală.

Motivele pentru care utilizatorii se poziționează incorect se datorează următorilor factori: nu există un suport pentru documente bun, tastatura este prea înaltă și documentele sunt prea joase, nu există unde să-ți pui brațele și mâinile și nu există suficient spațiu pentru picioare.

Pentru a depăși aceste neajunsuri, se dau recomandări generale: o tastatură mobilă este mai bună; Trebuie prevăzute dispozitive speciale pentru reglarea înălțimii mesei, tastaturii și ecranului, precum și un suport pentru mâini.

Esențial pentru productivitate și munca de calitate pe un computer au dimensiunea caracterelor, densitatea plasării lor, contrastul și raportul de luminozitate al caracterelor și fundalul ecranului. Dacă distanța de la ochii operatorului până la ecranul de afișare este de 60-80 cm, atunci înălțimea semnului ar trebui să fie de cel puțin 3 mm, raportul optim dintre lățimea și înălțimea semnului este de 3:4 și distanța dintre semnele este de 15-20% din înălțimea lor. Raportul dintre luminozitatea fundalului ecranului și simbolurile este de la 1:2 la 1:15.

Când utilizați un computer, medicii recomandă instalarea monitorului la o distanță de 50-60 cm de ochi. Experții cred, de asemenea, că partea superioară a afișajului video ar trebui să fie la nivelul ochilor sau puțin sub nivelul ochilor. Când o persoană privește drept înainte, ochii lui se deschid mai larg decât atunci când privește în jos. Din acest motiv, zona de vizualizare crește semnificativ, provocând deshidratarea ochilor. În plus, dacă ecranul este montat sus și ochii sunt larg deschiși, funcția de clipire este afectată. Aceasta înseamnă că ochii nu se închid complet, nu sunt spălați cu lichid lacrimal și nu primesc suficientă hidratare, ceea ce duce la oboseală rapidă.

Crearea unor condiții de muncă favorabile și amenajarea estetică adecvată a locurilor de muncă în producție este de mare importanță, atât pentru ușurarea muncii, cât și pentru creșterea atractivității acesteia, ceea ce are un efect pozitiv asupra productivității muncii.

4.3 Programul de lucru

După cum sa menționat deja de mai multe ori, atunci când lucrați cu un computer personal, respectarea programului corect de muncă și odihnă joacă un rol foarte important. În caz contrar, personalul se confruntă cu o tensiune vizuală semnificativă cu plângeri de nemulțumire la locul de muncă, dureri de cap, iritabilitate, tulburări de somn, oboseală și dureri la nivelul ochilor, spatelui, gâtului și brațelor.

În tabel 4.5 oferă informații despre pauzele reglementate care trebuie luate atunci când se lucrează la computer, în funcție de durată tura de lucru, tipuri și categorii activitatea muncii cu VDT (terminal de afișare video) și PC (în conformitate cu SANNiP 2.2.2 542-96 " Cerințe igienice la terminale de afișare video, calculatoare electronice personale și organizarea muncii").

Tabel 4.5 - Timpul pauzelor reglementate atunci când se lucrează la calculator

Nota. Pauza se acordă sub rezerva respectării regulilor și reglementărilor sanitare specificate. În cazul în care condițiile efective de lucru nu sunt conforme cu cerințele Normelor și Standardelor sanitare, timpul pauzelor reglementate ar trebui majorat cu 30%.

În conformitate cu SanNiP 2.2.2 546-96, toate tipurile de activități de lucru legate de utilizarea unui computer sunt împărțite în trei grupe: grupa A: lucru la citirea informațiilor de pe ecranul unui VDT sau PC cu o solicitare prealabilă; grupa B: lucrul la introducerea informațiilor; grupa B: munca creativăîn modul de dialog cu un computer.

Eficacitatea pauzelor crește atunci când sunt combinate cu gimnastica industrială sau organizarea unei încăperi speciale pentru odihna personalului cu un confort confortabil. mobilier tapitat, acvariu, zona verde etc.

4.4 Calculul iluminării

Calculul iluminării locului de muncă se reduce la alegerea unui sistem de iluminat, determinarea numărului necesar de lămpi, tipul și amplasarea acestora. Pe baza acestui lucru, calculăm parametrii iluminatului artificial.

4.4.1 Calculul iluminatului artificial

De obicei, iluminarea artificială se realizează folosind două tipuri de surse de lumină electrică: lămpi cu incandescență și lămpi fluorescente. Vom folosi lămpi fluorescente, care au o serie de avantaje semnificative în comparație cu lămpile incandescente:

În ceea ce privește compoziția spectrală a luminii, acestea sunt apropiate de ziua, lumina naturala;

Au o eficiență mai mare (de 1,5-2 ori mai mare decât eficiența lămpilor cu incandescență);

Au putere luminoasă crescută (de 3-4 ori mai mare decât lămpile cu incandescență);

Mai mult pe termen lung servicii.

Calculul de iluminare se face pentru o cameră cu o suprafață de 15 m 2, a cărei lățime este de 5 m, înălțimea este de 3 m. Vom folosi metoda fluxului luminos.

Pentru a determina numărul de lămpi, determinăm fluxul luminos incident pe suprafață folosind formula:

F = E∙S∙Z∙K / n, (4.1)

unde F este fluxul luminos calculat, Lm;

E - iluminare minimă normalizată, Lux (determinată din tabel). Munca unui programator, în conformitate cu acest tabel, poate fi clasificată drept lucru de precizie, prin urmare, iluminarea minimă va fi E = 300 Lux;

S - suprafața camerei iluminate (în cazul nostru S = 15m2);

Z este raportul dintre iluminarea medie și minimă (de obicei egal cu 1,1-1,15, fie Z = 1,1);

K este un factor de siguranță care ia în considerare scăderea fluxului luminos al lămpii ca urmare a contaminării lămpilor în timpul funcționării (valoarea acestuia depinde de tipul încăperii și de natura lucrărilor efectuate în ea și în cazul nostru K = 1,5);

n este factorul de utilizare (exprimat ca raport dintre fluxul luminos incident pe suprafața de proiectare și fluxul total al tuturor lămpilor și se calculează în fracții de unitate; depinde de caracteristicile lămpii, dimensiunea camerei, culoarea ale pereților și tavanului, caracterizați prin coeficienți de reflexie din pereți (RS) și plafon (RP)), valorile coeficienților RS și RP au fost indicate mai sus: RS=40%, RP=60%. Valoarea lui n este determinată din tabelul coeficienților de utilizare a diferitelor lămpi.

Pentru a face acest lucru, calculăm indicele camerei folosind formula:

I = A∙B / h (A+B), (4.2)

unde h este înălțimea de proiectare a suspensiei, h = 2,92 m;

A - latimea camerei, A = 3 m;

B este lungimea camerei, B = 5 m.

Înlocuind valorile obținem:

Cunoscând indicele camerei I, conform Tabelului 7 găsim n = 0,22.

Să înlocuim toate valorile în formula (4.1) pentru a determina fluxul luminos F, obținem F = 33750 Lm.

Pentru iluminat alegem lămpi fluorescente de tip LB40-1, al căror flux luminos este F l = 4320 Lm.

Să calculăm numărul necesar de lămpi folosind formula:

N = F / F l, (4,3)

unde N este numărul determinat de lămpi;

F - flux luminos, F = 33750 Lm;

F l - fluxul luminos al lămpii, F l = 4320 Lm.

La alegerea corpurilor de iluminat folosim lămpi de tip OD. Fiecare lampă este echipată cu două lămpi.

Aceasta înseamnă că pentru o cameră cu o suprafață de S = 15 m2, sunt necesare patru lămpi de tip OD.

4.4.2 Calculul iluminatului natural al spațiilor

Organizarea luminii adecvate a locurilor de muncă, a zonelor de procesare și a spațiilor de producție are o mare importanță sanitară și igienă, ajută la creșterea productivității muncii, la reducerea accidentărilor și la îmbunătățirea calității produselor. Dimpotrivă, iluminarea insuficientă complică execuția procesului tehnologic și poate provoca accidente și boli ale organelor vederii.

Iluminatul trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază:

Fii uniform și destul de puternic;

Nu creați diverse umbre în locurile de muncă sau contraste între locul de muncă iluminat și mediul înconjurător;

Nu creați luminozitate și strălucire inutile în câmpul vizual al lucrătorilor;

Dați direcția corectă a fluxului luminos;

Toate spațiile de producție Este necesar să existe fante de lumină care să ofere suficientă lumină naturală. Fără lumină naturală pot exista săli de conferințe, săli de expoziție, vestiare, grupuri sanitare, săli de așteptare institutii medicale, camere de igienă personală, coridoare și pasaje.

Coeficientul de lumină naturală conform DNB B 28/25/2006 pentru zona noastră de climă luminoasă III este 1,5.

Pe baza acestui lucru, vom calcula suprafața necesară a deschiderilor ferestrelor.

Calculul suprafeței ferestrei cu iluminare laterală este determinat de formula:

S o = (L n *K clădire *N 0 *S n *K clădire)/(100 *T 0 *r1) (4,4)

unde: L n – valoarea normalizată a KEO

Кз – factor de siguranță (egal cu 1,2)

N 0 – caracteristicile de lumină ale ferestrelor

S n – zonă de iluminare naturală suficientă

Spre clădire

– coeficient luând în considerare umbrirea ferestrelor de către clădiri opuse

r1 – coeficient ținând cont de creșterea KEO cu iluminare laterală

T 0 – transmisia totală a luminii, care se calculează prin formula:

T 0 = T 1 * T 2 * T 3 * T 4 * T 5, (4,5)

unde T 1 este transmisia luminii a materialului;

T 2 – coeficient ținând cont de pierderea de lumină în cadrele deschiderii de lumină;

T 3 – coeficient care ține cont de pierderile de lumină în structurile de susținere;

T 4 – coeficient care ține cont de pierderea de lumină în dispozitivele de protecție solară;

T 5 – coeficient ținând cont de pierderea de lumină în grila de protecție instalată sub lămpi, se ia egal cu 1; Acum trebuie să calculăm iluminare laterală pentru zona adiacentă perete exterior

. Pe baza nivelului muncii vizuale, este necesar să se determine valoarea KEO. KEO = 1,5, valoarea normalizată a KEO ținând cont de clima luminoasă trebuie calculată folosind formula:

L n =l*m*c, (4,6)

unde l este valoarea KEO (l=1,5);

m – coeficientul de climă luminoasă (m=1);

c – coeficientul de insolație climatică (c=1)

Acum trebuie să determinați raportul dintre lungimea camerei L n și adâncimea camerei B:

Ln/B=3/5 =0,6;

Raportul dintre adâncimea încăperii B și înălțimea de la nivelul suprafeței de lucru convenționale până la partea superioară a ferestrei h 1 (în acest caz h 1 = 1,8):

B/h1 = 5/1,8 = 2,77.

Caracteristicile luminii ale deschiderilor de lumină N 0 =9.

Valoarea T 0 =0,8*0,7*1*1*1=0,56.

Ln pentru munca vizuală de gradul 4 este de 1,5 la spălarea geamurilor de două ori pe an.

Acum trebuie să determinați valoarea lui S p:

S p =L n *B=3*10=30 m 2.

S o = (1,5*1,2*9*30*1)/(100*0,56*1,5)=486/84= 5,78 m2;

Acceptăm numărul de ferestre este de 1 bucată:

S 1 = 5,78 m 2 suprafață a unei ferestre

Înălțimea unei ferestre este de 2,4 m, lățime 2,4 m.

4.5 Calculul ventilației

În funcție de metoda de mișcare a aerului, ventilația poate fi naturală sau forțată.

Parametrii aerului care intră în orificiile de admisie și orificiile de aspirație locale ale dispozitivelor tehnologice și de altă natură care sunt amplasate în zona de lucru, ar trebui luate în conformitate cu GOST 12.1.005-76. Cu o dimensiune a camerei de 3 pe 5 metri și o înălțime de 3 metri, volumul acesteia este de 45 de metri cubi. Prin urmare, ventilația ar trebui să asigure un flux de aer de 90 de metri cubi pe oră. Vara, este necesar să instalați un aparat de aer condiționat pentru a evita depășirea temperaturii din cameră pentru o funcționare stabilă a echipamentului. Este necesar să se acorde atenția cuvenită cantității de praf din aer, deoarece acest lucru afectează în mod direct fiabilitatea și durata de viață a computerului.

Puterea (mai precis, puterea de racire) a unui aparat de aer conditionat este principala sa caracteristica, determina volumul incaperii pentru care este proiectat. Pentru calcule aproximative, luați 1 kW la 10 m 2 cu o înălțime a tavanului de 2,8 - 3 m (în conformitate cu SNiP 2.04.05-86 "Încălzire, ventilație și aer condiționat").

Pentru a calcula fluxurile de căldură dintr-o încăpere dată, a fost utilizată o metodă simplificată:

unde: Q – Aflux de căldură

S – Zona camerei

h – Înălțimea încăperii

q – Coeficient egal cu 30-40 W/m3 (în acest caz 35 W/m3)

Pentru o încăpere de 15 m2 și o înălțime de 3 m, câștigul de căldură va fi:

Q=15·3·35=1575 W

În plus, ar trebui să se țină seama de emisia de căldură de la echipamentele de birou și de la oameni (în conformitate cu SNiP 2.04.05-86 „Încălzire, ventilație și aer condiționat”) că, într-o stare calmă, o persoană emite 0,1 kW; căldură, un computer sau o mașină de copiat 0,3 kW, Adăugând aceste valori la fluxurile totale de căldură, puteți obține capacitatea de răcire necesară.

Q suplimentar =(H·S opera)+(С·S comp)+(P·S print) (4,9)

unde: Q suplimentar – Suma fluxurilor suplimentare de căldură

C – Disiparea căldurii computerului

H - Disiparea căldurii operatorului

D - Disiparea căldurii imprimantei

S comp – Numărul de stații de lucru

S print – Număr de imprimante

Operatori S – Număr de operatori

Afluxurile suplimentare de căldură în cameră vor fi:

Q add1 =(0,1 2)+(0,3 2)+(0,3 1)=1,1(kW)

Suma totală a intrărilor de căldură este egală cu:

Q total1 =1575+1100=2675 (W)

În conformitate cu aceste calcule, este necesar să selectați puterea și numărul adecvat de aparate de aer condiționat.

Pentru camera pentru care se efectuează calculul, ar trebui utilizate aparate de aer condiționat cu o putere nominală de 3,0 kW.

4.6 Calculul nivelului de zgomot

Unul dintre factorii nefavorabili mediu de producțieîn centrul de calculatoare este nivelul ridicat de zgomot creat de dispozitivele de imprimare, echipamentele de aer condiționat și ventilatoarele sistemelor de răcire din computerele în sine.

Pentru a răspunde întrebărilor despre necesitatea și fezabilitatea reducerii zgomotului, este necesar să se cunoască nivelurile de zgomot la locul de muncă al operatorului.

Nivelul de zgomot care rezultă din mai multe surse incoerente care funcționează simultan este calculat pe baza principiului însumării energetice a emisiilor din surse individuale:

∑L = 10·lg (Li∙n), (4,10)

unde Li este nivelul de presiune sonoră al sursei i-a de zgomot;

n – numărul de surse de zgomot.

Rezultatele calculului obținut sunt comparate cu nivelul de zgomot admis pentru un anumit loc de muncă. Dacă rezultatele calculului sunt mai mari decât nivelul de zgomot admis, atunci sunt necesare măsuri speciale de reducere a zgomotului. Acestea includ: acoperirea pereților și a tavanului halei cu materiale fonoabsorbante, reducerea zgomotului la sursă, amenajarea corectă a echipamentelor și organizarea rațională a locului de muncă al operatorului.

Nivelurile de presiune sonoră ale surselor de zgomot care afectează operatorul la locul său de muncă sunt prezentate în tabel. 4.6.

Tabel 4.6 - Niveluri de presiune acustică din diverse surse

În mod obișnuit, locul de muncă al operatorului este echipat cu următoarele echipamente: un hard disk în unitatea de sistem, ventilator(e) sistemelor de răcire pentru PC, un monitor, o tastatură, o imprimantă și un scanner.

Înlocuind valorile nivelului de presiune acustică pentru fiecare tip de echipament în formula (4.4), obținem:

∑L=10 lg(104+104,5+101,7+101+104,5+104,2)=49,5 dB

Valoarea obținută nu depășește nivelul de zgomot admis la locul de muncă al operatorului, egal cu 65 dB (GOST 12.1.003-83). Și dacă ținem cont de faptul că este puțin probabil ca dispozitivele periferice precum un scanner și o imprimantă să fie utilizate în același timp, atunci această cifră va fi și mai mică. În plus, atunci când imprimanta funcționează, prezența directă a operatorului nu este necesară, deoarece Imprimanta este echipată cu un mecanism de alimentare automată a colilor.

Lucrarea examinează un subiect actual - reglarea răcirii sistemelor informatice.

În procesul de realizare a lucrării, au fost luate în considerare problemele teoretice ale sistemelor informatice de răcire, mișcarea fluxurilor de aer cu diverse sisteme de răcire și caracteristicile comparative ale utilizării sistemelor de răcire active și pasive.

Performanța sistemelor informatice crește, ceea ce înseamnă că crește și încălzirea elementelor de circuit ale sistemelor informatice și, ca urmare, crește temperatura din interiorul computerului. Pe măsură ce temperatura crește, unele elemente încep să cedeze.

Lucrarea discută diferite tipuri de răcire a sistemelor informatice, începând de la cel mai simplu - pasiv, și terminând cu cel mai scump tip de răcire, folosind elemente Peltier.

Răcirea cu aer a unui computer, în stadiul actual, este cea mai acceptabilă pentru utilizatorul obișnuit. Dar răcirea cu aer are o serie de dezavantaje. În primul rând, acesta este nivelul de zgomot. Cu cât adăugăm mai multe ventilatoare în sistem, cu atât nivelul de zgomot este mai mare. Al doilea dezavantaj este afluxul de praf exterior.

În stadiul actual, se utilizează răcirea cu apă, criogenică și cu azot. Dar fiecare tip de răcire are o serie de avantaje și dezavantaje. După ce am efectuat o analiză tehnică și economică a diferitelor tipuri de răcire, am decis să o facem sistem informatic adăugați un ventilator și calculați costul instalării unui ventilator suplimentar și a unui releu termic care oprește ventilatorul atunci când temperatura din interiorul computerului scade.

Costul total pentru dezvoltarea designului și instalarea ventilatorului a fost de 346,58 UAH.

Ultima secțiune a lucrării discută probleme legate de securitatea muncii.

Lista de link-uri

1. Solomenchuk V., Solomenchuk P. Iron PC 2010- Sankt Petersburg, 2010, 448 p.

2. Aiden, Fibelman, Kramer. Hardware PC. Enciclopedia resurselor hardware ale computerelor personale. „BHV-SPB”, Sankt Petersburg, 2006.

3. Mushketov R. Revizuirea posibilelor defecțiuni ale computerului (2010) - K., 2010, 248 p.

4. Ştefan Simrin. Biblia DOS, „Software Impuls”.

5. Mihail Guk. Hardware PC IBM. Enciclopedie. „Petru”, Sankt Petersburg - M., Harkov, Minsk, 2000.

6. Scott Mueller. Modernizare si reparare calculatoare personale. „BINOM”, M., 2010.- 414 p.

7. Ponomarev V.. NETBOOK: selecție, exploatare, modernizare - BHV-Petersburg, 2009 – 432 p.

8. Kostsov A., Kostsov V. Iron PC. Manualul utilizatorului - M, Martin, 2010, 475 p.

9. A. Pelerin. Computer personal. Cartea 2. Modernizare și reparație. BHV, Dusseldorf, Kiev, M., Sankt Petersburg, 1999.

10. Computer personal. Cartea 3. „Peter Press”, Dusseldorf, Kiev, M., Sankt Petersburg, 1999.

11. V. P. Leontiev. Cea mai recentă enciclopedie a unui computer personal 2003. „OLMA-PRESS, M., 2003.

12. Yu.M. Platonov, Yu G. Utkin. Diagnosticare, reparare și prevenire a calculatoarelor personale. M., „Hotline-Telecom”, 2009.

13. L. N. Kechiev, E. D. Pozhidaev „Protecția echipamentelor electronice împotriva efectelor electricității statice” - M.: Editura „Tehnologie”, 2005.

14. Zhidetsky V.Ts., Dzhigirey V.S., Melnikov A.V. Fundamentele protecției muncii: Manual - Lvov, Poster, 2008 - 351 p.

15. Denisenko G.F. Securitatea muncii: Manual - M., facultate, 1989 – 319 p.

16. Samgin E.B. Iluminatul locului de muncă. – M.: MIREA, 1989. – 186 p.

17. Carte de referință pentru proiectarea iluminatului electric. / Ed. G.B. Knorringa. – L.: Energie, 1976.

18. Combaterea zgomotului la locul de muncă: Director / E.Ya. Yudin, L.A. Borisov;

Sub general ed. E.Da. Yudina - M.: Inginerie mecanică, 1985. - 400 p., ill.

19. Zinchenko V.P. Bazele ergonomiei. – M.: MSU, 1979. – 179 p.

20. Note metodologice înainte de finalizarea lucrării de diplomă pentru studenții specialității „Operator dactilograf; operator layout computer”/Comandă: D.O. Dyachenko, K.O. Izmalkova, O.G. Merkulova. – Severodonetsk: SVPU, 2007. – 40 p.

21. Sergey Simonovich, Georgy Evseev Computer and care for it - K., Uzgoda, 2008 – 452 p.

22. Orlov V.S. Placa de bază – M., NAUKA, 2008 – 352 p.

23. Cum să overclockați un procesor (curs video) - 2010, 37,52 MB [Video]

24. Actualizări și reparații PC Scott Mueller. Ed. a XVI-a, - M., Williams, 2010 – 669 p.

Frigiderele folosesc două sisteme de răcire: răcirea directă a încăperii cu un agent frigorific care fierbe și răcirea indirectă cu un agent de răcire intermediar.

Cea mai preferată este utilizarea răcirii directe. Deoarece utilizarea unui lichid de răcire intermediar implică pierderi suplimentare de frig și, în plus, trebuie să creăm o mișcare forțată a aerului în camerele de ventilație, prin urmare, dintre metodele de răcire, cea mai promițătoare este răcirea folosind răcitoare de aer. În funcție de fluidul de lucru furnizat răcitorilor de aer, acestea sunt împărțite în răcire directă și răcitoare cu saramură.

Alegem răcitoare de aer de tavan de tip VOP cu alimentare de jos cu agent frigorific. Sunt concepute pentru a răci aerul din încăperile de depozitare a alimentelor. Răcitoarele de aer constau dintr-o baterie de răcire, un ansamblu ventilator, o tavă pentru colectarea apei topite și o carcasă.

La răcirea camerelor folosind răcitoare de aer, procesul de îndepărtare a căldurii din produs este accelerat și se realizează o distribuție uniformă a temperaturii în întregul volum al camerei.

Amoniacul este folosit ca agent frigorific. Amoniac R717 (NH3). Gaz incolor cu miros înțepător, punctul de fierbere al NH 3 la presiunea barometrică este minus 33,3 0 C. Are proprietăți termodinamice bune și capacitate mare de răcire volumetrică.

Amoniacul este practic insolubil în ulei și este absorbit foarte intens de apă. Se scurge amoniac din sistem rece ușor de detectat prin miros sau folosind hârtie de turnesol. Amoniacul nu reacționează cu metalele feroase (oțel, fontă), dar în prezența umidității corodează zincul, cuprul și aliajele de cupru.

Are un efect dăunător asupra oamenilor - irită membranele mucoase ale ochilor, stomacului, căilor respiratorii, provoacă arsuri pielii și spasme ale organelor respiratorii. Având un miros înțepător, amoniacul este recunoscut de simțurile umane la o concentrație de 0,0005%. Dacă conținutul de amoniac din aer depășește 0,5%, otrăvirea umană este posibilă. La o concentrație în aer de (16-27)% R717 (amoniac) formează un amestec exploziv.

Amoniacul este un agent frigorific ieftin cu caracteristici termodinamice foarte bune. Se folosește la mașini frigorifice medii și mari cu compresoare cu piston și șurub. Frigiderele care funcționează pe R717 funcționează la punctul de fierbere al agentului frigorific până la minus 70 0 C. NH 3 nu este utilizat în mașinile frigorifice mici din cauza toxicității sale și a pericolului de explozie.

Schema instalației frigorifice trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

Asigurați întreținerea fiabilă a unui anumit regim în obiectele frigorifice și fiți flexibili în funcționare;

Fii cât se poate de simplu și nu necesită costuri ridicate a-l realiza;

Să fie vizual și ușor de întreținut, să faciliteze implementarea rapidă;

Comutare fără erori și alte acțiuni ale personalului de întreținere;

Asigurați siguranța personalului de exploatare și durabilitatea echipamentelor instalate.

Utilizarea automatizării facilitează foarte mult îndeplinirea tuturor acestor cerințe.

Problema creării unor scheme raționale de răcire directă este concentrată în mare măsură în decizia corectă schema unității de alimentare cu agent frigorific la sistemul de evaporare. Aici sunt concentrate principalele dificultăți care apar în timpul funcționării unităților de răcire directă și principalele dezavantaje ale acestui sistem.

Schemele unității de alimentare cu agent frigorific trebuie să furnizeze:

Protecție fiabilă împotriva funcționării umede a compresorului (adică funcționarea lui uscată) și siguranță completă a instalațiilor împotriva loviturilor de berbec, deoarece cel mai mare număr situatii de urgentaîn unitățile frigorifice are loc ca urmare a șocurilor hidraulice, care apar în principal atunci când agentul frigorific este furnizat incorect la sistemul de evaporare, în timpul fluctuațiilor bruște ale încărcăturii termice în obiectele răcite, când agentul frigorific fierbe în dispozitive din cauza unei scăderi accentuate a presiune în ele;

Distribuția corectă a agentului frigorific lichid la dispozitivele de răcire a obiectelor răcite în funcție de sarcina termică în schimbare asupra acestora;

Capacitatea de a menține temperatura în obiectele refrigerate în limitele specificate;

Eliminarea influenței coloanei hidrostatice de agent frigorific lichid;

Capacitatea redusă de agent frigorific a sistemului, deoarece număr mare agentul frigorific conținut în sistemul de evaporare nu numai că crește costurile inițiale și de exploatare, dar creează și un pericol sporit în funcționarea unei astfel de instalații;

Este posibilă o intensitate mai mare a transferului de căldură de la suprafața dispozitivelor de răcire către agentul frigorific care fierbe în ele, care poate fi realizată prin umplerea suficientă a dispozitivelor de răcire și eliberarea aburului umed din acestea;

Posibilitatea de îndepărtare comodă și rapidă a uleiului și a contaminanților din suprafata interioara dispozitivele de răcire, precum și înghețul (mantena de zăpadă) de pe suprafața lor exterioară.

Diagramele unității de alimentare cu agent frigorific la dispozitivele de răcire se disting, în primul rând, prin metoda de alimentare, adică. sub influența ce diferență de presiune este furnizat agentului frigorific dispozitivelor de răcire.

Pot fi specificate trei metode de livrare:

Sub influența diferenței de presiune dintre condensare și fierbere;

Sub influența diferenței de presiune creată de coloana de lichid;

Sub influența diferenței de presiune creată de pompă.

Schemele pentru alimentarea evaporatoarelor cu agent frigorific lichid se disting și prin direcția de mișcare a lichidului în dispozitivul de răcire: pot exista scheme cu alimentare de jos și cu alimentare de sus, în care agentul frigorific intră în baterie de sus, iar vaporii rezultați sunt deversat de jos.

Schema pompei are avantaje semnificative față de primele două metode. Utilizarea unei pompe crește semnificativ circulația lichidului, deoarece performanța pompei este selectată astfel încât rata de circulație să fie conformă cu cel puţin 3 - 6 în timpul perioadei de încărcare de proiectare. Acest lucru crește efectul de autoreglare a alimentării și practic elimină nevoia de a interfera cu distribuția lichidului la obiecte și, de asemenea, îmbunătățește transferul de căldură în dispozitivele de răcire. Cu o astfel de circulație a fluidului, influența umplerii variabile a dispozitivelor de răcire și eliberarea lichidului în timpul unei schimbări bruște a sarcinii termice este redusă semnificativ; care creează condiții de funcționare mai sigure pentru sistem.

Schemele fără pompă sunt relativ simple și destul de fiabile, în special pentru instalațiile mici și mijlocii. În instalațiile mari cu un număr mare de obiecte răcite, utilizarea unor astfel de scheme necesită un număr mare de dispozitive de control automat care necesită întreținere și reparare. Prin urmare, pentru instalații atât de mari, în majoritatea cazurilor, circuitele de pompare sunt mai potrivite.

Un sistem de răcire cu circulație cu pompă este prevăzut pentru frigiderele în care sunt depozitate brânza de vaci, smântână și alte produse, precum și pentru camerele frigorifice industriale. Pentru toți consumatorii de frig, amoniacul este furnizat de sus (cu drenaj combinat de lichid și extracție de vapori) în dispozitive de răcire, de obicei montate sus sub tavanul camerelor.

Pentru dispozitive tehnologice ateliere de producție(rezervoare, răcitoare cu plăci etc.) răcirea directă nu este prevăzută cu apă rece prin saramură și gheață.

Pentru distribuirea agentului frigorific către consumatorii de frig este prevăzută o stație de distribuție centralizată sau descentralizată (cu colectoare de lichid, aspirație, dezghețare și drenaj).

Cu o stație centralizată, volumul lucrărilor de instalare pe conducte crește semnificativ, a cărui lungime este foarte mare, deoarece este necesar să se așeze conducte de lichid și de aspirație din compartimentul echipamentelor către fiecare cameră și către fiecare consumator de frig. Cu statii de distributie descentralizate pentru frigidere si ateliere tehnologice amplasate pe platforme sau mezaninuri in apropierea consumatorilor de frig, lungimea totala a conductelor de distributie a amoniacului poate fi redusa de cateva ori.

ÎN sisteme automatizate Pentru a opri alimentarea cu amoniac lichid la dispozitivele de răcire și pentru a relua alimentarea atunci când temperatura crește, este suficient să furnizați o supapă solenoidală SVM pe linia de lichid comună a camerei. La alimentarea separată cu lichid la bateriile de tavan și de perete sau mai multe grupuri de răcitoare de aer suspendate, circuitele ar trebui să prevadă posibilitatea de a regla distribuția lichidului în acest echipament folosind supape de control manuale, lăsând un SVM pentru întreaga cameră pe linia de lichid a camera. Acest principiu ar trebui menținut pentru camerele universale. Trecerea lor dintr-un mod (minus 20 o C) la altul (0 o C) se realizează prin supape de închidere.

Răcirea apei cu gheață se realizează în evaporatoare de tip panou deschis.

La proiectarea sistemelor de răcire cu circulație cu pompă pentru fabricile de lapte urbane, se folosesc receptoare de circulație de tip vertical, instalate în departamentele de echipamente ale magazinelor de compresoare. Capacitatea acestor receptoare este de obicei mică, dar poate fi redusă prin adoptarea răcirii cu aer pentru toate camerele frigorifice.

Pentru evaporatoarele de tip panou utilizate pentru răcirea cu apă, este prevăzută o sursă de amoniac fără pompă. Evaporatorul panou pentru răcirea cu apă funcționează la un punct de fierbere de minus 3 o C cu alimentare cu amoniac lichid folosind un regulator de nivel. Circuitul este construit în așa fel încât fiecare mod de temperatură de fierbere să fie deservit de un grup separat de compresoare.

Pentru a dezgheța răcitoarele de aer, acestea sunt proiectate să le alimenteze cu vapori fierbinți de amoniac și încălzire electrică cu elemente de încălzire, iar pentru dezghețarea bateriilor se folosesc doar vapori fierbinți.

Când înălțimea camerelor unui frigider cu un singur etaj pentru produse lactate este de 6 m, nivelul podelei camerei mașinilor este de minus 1.000, adică. La 1,0 m sub nivelul podelei frigiderului (+ 0,000), se presupune că nivelurile podelei echipamentului și ale compartimentelor compresorului sunt aceleași. Acest lucru este convenabil de utilizat și permite utilizarea receptoarelor de circulație verticale pentru a asigura o încăpere a coloanei de lichid deasupra axei pompei de amoniac de până la 2,45 m, ceea ce este suficient pentru funcționarea sa stabilă.

Cu toate acestea, în ultimii ani s-au răspândit așa-numitele scheme compuse, în care receptoarele de circulație care funcționează la presiuni de fierbere mai mari sunt utilizate simultan ca vase intermediare pentru etapele care funcționează la presiuni mai mici. Având în vedere varietatea de funcții pe care le îndeplinește, acest receptor este de obicei numit receptor compus.

Din punct de vedere termodinamic, schema compusă este echivalentă cu o schemă de compresie în mai multe etape cu intercooling complet, un vas intermediar fără bobină și temperaturi intermediare care coincid cu punctele de fierbere menținute în obiectele răcite.

Utilizarea circuitelor compuse face posibilă abandonarea vaselor intermediare, care creează un anumit risc de lovitură de berbec pentru compresorul în treaptă de înaltă presiune, precum și utilizarea compresoarelor de compresie cu o singură treaptă, ceea ce simplifică sistemul de control automat și îl face mai fiabil. .

Avantajele unei unități frigorifice compuse sunt simplificarea circuitului, reducerea numărului de aparate (nave industriale), reducerea lungimii conductelor, a numărului de fitinguri, dispozitive de automatizare, posibilitatea utilizării aceluiași tip de compresoare și prin urmare același tip de piese de schimb, consumabile.

Condensatorul servește la transferul căldurii agentului frigorific către mediul de răcire sau „sursa de căldură”. În general, vaporii de agent frigorific supraîncălziți din condensator sunt răciți la temperatura sa de saturație, condensați și răciți la câteva grade sub temperatura de condensare.

Condensatoarele orizontale cu carcasă și tuburi sunt utilizate pe scară largă pentru mașinile frigorifice cu amoniac și freon într-o gamă largă de capacități.

Când mașina funcționează cu agenți frigorifici cu dizolvare limitată a uleiului de lubrifiere, acesta din urmă este transportat din compresor în sistem, se așează pe pereții conductelor de schimb de căldură ale dispozitivelor și le afectează performanța. Pentru a elimina uleiul din sistem în mașinile care utilizează agenți frigorifici precum R717, se folosesc separatoare de ulei și colectoare de ulei. Hidrocicloanele sunt separatoare de ulei inerțiale concepute pentru a separa ulei lubrifiant dintr-un agent frigorific lichid cu solubilitate limitată.

Datorită prezenței gazelor necondensabile în sistem, eficiența energetică a mașinii frigorifice se deteriorează, pe măsură ce coeficienții de transfer de căldură din dispozitive scad, crește presiunea de condensare și crește consumul de energie pentru comprimarea vaporilor de agent frigorific din compresor. Un separator de aer este instalat pentru a elimina aerul care intră în sistemul de refrigerare.

În funcție de scopul lor, receptoarele sunt împărțite în liniare, circulație și drenaj. Scopul receptorului liniar este de a elibera condensatorul de agentul frigorific lichid și de a asigura alimentarea sa uniformă către stația de control. Alegerea tipului de receptor liniar nu este semnificativă. Se folosesc numai receptoare cu design orizontal al navei industriale. Receptorul liniar este un element comun pentru unitatea frigorifică, iar numărul acestora ar trebui să fie minim.

Receptoarele de circulație sunt utilizate în circuitele de pompare și circulație pentru alimentarea cu agent frigorific la sistemul de evaporare. Acest receptor asigură funcționarea stabilă a pompelor de amoniac. Ansamblul receptor de circulație poate avea mai multe opțiuni de proiectare: un receptor de circulație orizontal care nu îndeplinește funcția de separare a lichidului, este completat de un separator de lichid instalat deasupra acestuia; receptor de circulație verticală care îndeplinește funcția de separator de lichide; receptor de circulație orizontal care combină funcțiile unui separator de lichide.

Recipientele de scurgere sunt proiectate pentru a elibera agentul frigorific lichid în ele la repararea echipamentului principal și la dezghețarea zăpezii din bateriile cu evaporare directă.

Receptorul compus poate îndeplini funcțiile de receptoare liniare, de circulație și de drenaj, vase industriale și separator de lichide.

Scopul prevăzut al instalației determină alegerea tipului de alimentare frigorifică (centralizată, descentralizată), a metodei de răcire (directă, indirectă), a tipului de unitate compresor (piston, șurub, amoniac, agent frigorific, cu capacitate automată variabilă sau constantă).

Modul de funcționare proiectat al unității frigorifice (temperaturile de fierbere și de condensare a agentului frigorific, apă de răcire, lichid de răcire la ieșirea din evaporator; fierbere, condensare, presiune intermediară) determină alegerea mărcii unității (înaltă, medie-). și la temperatură joasă, cu una și două etape) și tipul de diagramă de instalare (tradițională, compusă). Limita de utilizare a unităților cu o singură treaptă este considerată a fi raportul dintre presiunile de condensare și de fierbere p = 5?7. Este de preferat să alegeți un circuit compus pentru condiții care necesită compactitate și un nivel ridicat de automatizare și fiabilitate /9, p.80/.

După cum rezultă din cele de mai sus, unitățile de refrigerare compuse au anumite avantaje în comparație cu modelele tradiționale în mai multe etape. Dar nu toate oportunitățile potențiale pot fi realizate. Astfel, reglarea secvențială multiplă a agentului frigorific cu extracție intermediară a aburului, s-ar părea, ar trebui să dea un anumit efect, dar în timpul implementării apar dificultăți practice. Diferența de presiune dintre izobarele adiacente poate fi mică, ceea ce nu va asigura alimentarea necesară cu agent frigorific lichid, funcționarea supapei solenoidului pe linia de alimentare cu agent frigorific lichid și munca eficienta compresor. Absența receptoarelor liniare și de scurgere în instalație nu exclude faptul că funcțiile acestora ar trebui îndeplinite de un alt dispozitiv, iar capacitatea acestuia este crescută în așteptarea combinării funcțiilor. Temperaturile intermediare care coincid cu temperaturile de fierbere nu sunt întotdeauna optime, asigurând un consum minim de resurse în timpul compresiei în mai multe etape.

Astfel, pentru proiectare, acceptăm o unitate frigorifică compusă cu două niveluri, cu patru temperaturi de fierbere.

Sistemul de aer condiționat este conceput pentru a îndeplini următoarele funcții:

• - asigurarea unor condiții normale de viață pentru pasageri și echipaj în zbor și la sol;
• - răcirea echipamentelor radio-electronice de bord.

Sistemul de control al aeronavei este format din două subsisteme, fiecare dintre ele include:

• - sistem de purjare a aerului de la motoarele de aeronave sau de la o unitate de putere auxiliară;
• - sistem de racire a aerului si tratare a umiditatii;
• - sistem de alimentare și distribuție a aerului în cabina aeronavei;
• - sistem de monitorizare si control.

Sistem de purjare a aerului motorului

Aerul este preluat din treptele compresorului motoarelor. Sistemul de purjare a aerului este format din:

• - unitate de admisie a aerului motorului;
• - un regulator de presiune care asigură presiunea necesară la intrarea în sistemul de răcire;
• - un schimbător de căldură care asigură o temperatură la ieșirea sistemului de extracție de cel mult 200 C.

Sistem de racire cu aer

Pe baza recomandărilor de la instrucțiuni metodologice, pentru acest tip de aeronavă, alegem un SCR cu două trepte și două turbine cu separare a umidității în linia de înaltă presiune și recuperare de căldură la intrarea turbinei turbo-răcitorului (Fig. 1)

Avantajul acestei scheme SCR față de schemele cu separarea umidității în linia de joasă presiune este un grad mai mare de uscare a aerului răcit. Utilizarea unei a doua etape de compresie intermediară a aerului răcit face posibilă creșterea eficienței și eficienței termice a SCR, iar încălzirea aerului în fața turbinei crește durata de viață a turbo-frigiderului.

Aerul din sistemul de extracție este furnizat sistemului de răcire printr-un regulator de debit. În primul rând, aerul este răcit în schimbătorul de căldură preliminar AT1 la o anumită temperatură (definită în paragraful 3), apoi intră în compresorul KM ​​al unității turbo-refrigerătoare TX. După compresor, aerul intră în „bucla” de separare a umidității din fața turbinei T, care este formată dintr-un schimbător de căldură regenerativ AT3 pentru evaporarea condensului și condensatorul AT4 pentru condensarea umidității. Aerul din condensator este răcit la temperatura necesară de aerul care iese din turbină. Condensul de apă este separat în separatorul de apă HP și injectat în linia de purjare a schimbătorului de căldură principal și apoi în atmosferă. Din unitățile de răcire din stânga și din dreapta, aerul curge într-un singur colector de aer rece și de acolo în cabină.

Fig.1.

Sistem de distribuție și alimentare cu aer

Sistemul de distribuție și alimentare este proiectat să pregătească amestecul de aer cu parametrii necesari, să îl alimenteze în cabină și să îl distribuie în cabinele, cockpitul și zonele de locuit ale aeronavei. Sistemul include:

• - colector de aer rece;
• - colector de aer cald;
• - senzori de temperatura si presiune aer in cabina;
• - dispozitive de distribuție a aerului în saloane, cabine de pilotaj și zone de service.

Temperatura aerului din cabină este reglată prin amestecarea aerului cald în aerul din sistemul de răcire.

O parte din aerul din habitaclu este alimentat prin filtre de ventilatoare electrice în ejectoare, în care aerul proaspăt și cel uzat este amestecat și furnizat la galeria de aer rece. Ejectoarele sunt proiectate astfel încât aerul după ele să poată curge: aer amestecat în cabine și aer proaspăt în cockpit.

Metodele de răcire, în funcție de tipul de mediu de răcire, se împart în răcire directă și răcire cu lichid de răcire (răcire indirectă).

La răcirea directă, căldura percepută de dispozitivele de răcire este transferată direct agentului frigorific care fierbe în ele. La răcirea cu un lichid de răcire, căldura din dispozitivele de răcire este transferată într-un mediu intermediar - lichidul de răcire, cu ajutorul căruia este transferat la agentul frigorific situat în evaporatorul unității de refrigerare, situat de obicei la o anumită distanță de obiectul care se răcește. .

Cu această metodă de răcire, îndepărtarea căldurii din obiectul răcit determină o creștere a temperaturii lichidului de răcire în dispozitivele de răcire fără a-i schimba starea de agregare.

Domeniile de aplicare ale unei anumite metode sunt determinate de caracteristicile lor, care influențează procesul tehnologic, precum și de indicatorii economici.

Un sistem frigorific cu racire directa este mai simplu deoarece nu are evaporator pentru racirea lichidului de racire si pompa pentru circulatia acestuia. Drept urmare, această instalație necesită costuri inițiale mai mici în comparație cu o instalație de răcire indirectă, precum și costuri energetice mai mici.

În același timp, metoda de răcire directă are și dezavantaje serioase, și anume:

Există pericolul de intrare a agentului frigorific în încăperi (aparate) dacă densitatea sistemului este încălcată. Pericolul pentru oameni crește semnificativ atunci când se folosesc agenți frigorifici toxici precum amoniacul.

Chiar și atunci când se folosesc agenți frigorifici mai siguri, cum ar fi freonii, nu este de dorit să se folosească răcirea directă a încăperilor în care poate fi un număr mare de persoane.

Acest raport de avantaje și dezavantaje ale ambelor sisteme pentru o lungă perioadă de timp nu a oferit avantaje predominante niciunuia dintre ele.

Cu toate acestea, datorită apariției și utilizării pe scară largă a controlului automat al alimentării cu agent frigorific la dispozitivele de răcire, unitățile frigorifice cu răcire directă au câștigat avantaj deoarece sunt mai economice în capital și costuri de exploatare și mai durabile.

În funcție de tipul dispozitivelor de răcire și de metoda de organizare a circulației aerului în camera frigorifică, răcirea fără contact cu transfer de căldură prin aer este împărțită în sisteme de răcire a bateriilor (când se folosesc baterii - dispozitive de răcire cu mișcare liberă a aerului), răcire cu aer ( la utilizarea răcitoarelor de aer - dispozitive de răcire în mișcare forțată a aerului) și răcire mixtă (folosind baterii și răcitoare de aer).

Sistemul de răcire cu aer se caracterizează prin mișcarea forțată a aerului în încăpere și vitezele sale semnificativ mai mari, ajungând până la 10 m/s la unele dispozitive.

Cu răcirea cu aer, aerul este mai bine amestecat, drept urmare nu există o diferență puternică de temperatură și umiditate a aerului în funcție de volum.

Mai mult viteze mari aerul, caracteristic sistemelor de răcire cu aer, intensifică procesul de schimb de căldură atât între corpul răcit și aer, cât și între aer și dispozitivele de răcire (coeficientul de transfer de căldură în timpul răcirii cu aer crește în medie de trei până la patru ori). Acest lucru reduce timpul de răcire și astfel se reduce timpul de procesare.

Avantajele inerente sistemelor frigorifice cu răcitoare de aer sunt evidente, astfel că proiectul folosește o schemă de răcire directă descentralizată, cu răcitoare de aer alese ca dispozitive de răcire.

Agentul frigorific este furnizat dispozitivelor de reglare datorită diferenței de presiune dintre părțile de joasă și înaltă presiune ale unității frigorifice.

Utilizarea unui sistem de răcire cu cameră descentralizată are o serie de avantaje față de sistem centralizat răcire, cum ar fi:

• - independența obiectelor răcite unele față de altele;
• - funcționare mai fiabilă, stabilirea unor condiții precise de temperatură;
• - reducerea cantității de echipamente și a lungimii conductelor;
• - posibilitatea utilizării mașinilor frigorifice agregate și fiabilitatea lor mai mare datorită simplificării și reducerii volumului lucrărilor de instalare;
• - pregătirea ridicată din fabrică a echipamentelor pentru instalare.