Aerodynamická musí byť aj mriežka
Prečo má v skrinkách a zdrojoch plocha mriežok pred ventilátormi takmer vždy nepraktické výseky na priechod vzduchu? Či je to z dôvodu ľahostajnosti k všestranne poctivému výrobku alebo z nevedomosti o tom, ako neefektívne riešenie to je, teraz nezistíme. Vypracovali sme ale porovnávajúci test, ktorý odkazuje na to, aké zhoršenia šesťuholníkové mriežky spôsobujú. Oproti nereštriktívnym kruhovým vyrobených z drôtov sú rozdiely výrazné.
Priznajte sa, koľko ste už vyzerali mriežok? Je na počudovanie, že takéto dorábky majú zmysel aj v súčasnosti. Stále sa totiž v počítačoch používajú mriežky, ktoré zvyšujú hlučnosť ventilátora a súčasne znižujú jeho prietok. Chladiaci výkon na jednotku hluku sa tak výrazne zhoršuje. A pritom stačí upraviť tvar výseku.
Z nepochopiteľných dôvodov sa medzi výrobcami najviac udomácnila šesťuholníková mozaika. Niektorí používajú štvorčeky, kruhy či nejaký iný, pravidelne sa striedajúci vzor. V lepších prípadoch vídať pomerne úzke steny medzi výsekmi, vďaka čomu je priestor pred ventilátorom viac otvorený a menej reštriktívny. Chladiacu efektivitu to síce zvyšuje, ale znižuje sa pevnosť konštrukcie a hlavne, ani tá efektivita nie je taká, aká by mohla byť s drôtenou kruhovou mriežkou. S tou sa už ale viac-menej (a teda skôr menej ako viac) stretávame iba pri napájacích zdrojoch ATX.
V moderných skrinkách sa už neobjavuje a aj firmy, ktoré ju kedy vo svojich návrhoch používali, od tohto typu mriežky upustili. Hlavným dôvodom bude zrejme šetrenie. Vyraziť do plechu zadného panela vzorované sito je podstatne lacnejšie ako vyraziť kruh a k nemu ešte vyrábať drôtenú mriežku. Ale aby bola poriadna mriežka „drahá“ aj pre 500-eurové skrinky? V lacných skrinkách samostatnú kruhovú mriežku neočakávame, ale aj v rámci nich by výrobne nenákladné výseky do plechu mohli kopírovať kruhovitý tvar.
Za ostatných 7–10 rokov sa ale mriežky v skrinkách predsa len trochu zmenili, k lepšiemu. Vstupné ventilátory sa už často inštalujú iba cez bočné koľajničky a s mriežkou už nijako nebojujú. Ktovie, do akej miery to tak výrobcovia robia pre samotné ventilátory. Zrejme to bude hlavne z dôvodu rozmachu AIO vodníkov a ich častej podpory za čelným panelom (keďže strop je pre ne často nízky). Vzadu, na výduchu, je ale mriežka vždy. Tam chráni nielen počítač samotný, ale i používateľa či iné živé tvory, ktorým by mohol stret s ventilátorom ublížiť. V týchto miestach je ale zase vždy neefektívne vzorovaná mriežka. Jednu takú sme si aj my vyrobili na testy ventilátorov. Má šesťuholníkovú perforáciu, ktorá z celkovej plochy tvorí 50 % (polovica je teda „uzatvorená“). Do duelu potom máme tradičnú kruhovú mriežku z 1,5 mm hrubej guľatiny.
Na merania sme použili ventilátor Noctua NF-A12x25 PWM. Jednak preto, že sa jedná o pomerne populárny a dobre rozšírený ventilátor. Navyše je z vyššej cenovej kategórie a dá sa predpokladať, že jeho majiteľov bude zaujímať, ako si poradí s prachovými filtrami. Nielen filtre, ale aj iné prekážky budeme síce používať v rámci štandardných testov ventilátorov, ale vhodný je aj samostatný článok s trochu upravenou metodikou.
Prietok aj tlak meriame vo veternom tuneli tak, ako sme opisovali v metodike na testy ventilátorov, trochu inak ale meriame hlučnosť. Tú v týchto testoch mriežok nezarovnávame na rovnakú hladinu, ale máme fixné hladiny prevádzkových napätí testovacieho ventilátora. Je to z dôvodu, aby bolo z testov mriežok (ale aj prachových filtrov, ktoré máme už otestované) vidieť nárast hlučnosti, ktorý je spôsobený väčším mechanickým odporom, pokiaľ sa pred alebo za rotor postaví prekážka. NF-A12x25 PWM tak používame s 9 V (~ 1650 ot./min), 7 V (~ 1330 ot./min) a 5 V (~ 980 ot./min). Pri maximálnom výkone sme netestovali, pretože málokto bude prebíjať prachové filtre rýchlosťou okolo 2100 ot./min, pri ktorých je, prirodzene, hlučná aj Noctua.
Vyšších hladín hluku vo výsledkoch sa nezľaknite. Sú také preto, že na dostatočne vysoké rozlíšenie aj pre veľmi nízke otáčky parabolickým goliérom okolo hlukomera zvyšujeme citlivosť snímania. Rovnaký prípravok používame aj pri hĺbkovej analýze zvuku, kde hladinu hluku m meriame v rozsahu 20–20 000 Hz na 240 frekvenciách. Viac k tejto problematike sa dočítate v článku Vyznajte sa v meraniach frekvenčných charakteristík zvuku. Ak vás zaujímajú testy ventilátorov a zatiaľ neviete čítať spektrografy, odporúčame si doplniť prehľad, bude sa vám hodiť.
Článok pokračuje ďalšími kapitolami.
Prečo má v skrinkách a zdrojoch plocha mriežok pred ventilátormi takmer vždy nepraktické výseky na priechod vzduchu? Či je to z dôvodu ľahostajnosti k všestranne poctivému výrobku alebo z nevedomosti o tom, ako neefektívne riešenie to je, teraz nezistíme. Vypracovali sme ale porovnávajúci test, ktorý odkazuje na to, aké zhoršenia šesťuholníkové mriežky spôsobujú. Oproti nereštriktívnym kruhovým vyrobených z drôtov sú rozdiely výrazné.
Výsledky testov
Prečo má v skrinkách a zdrojoch plocha mriežok pred ventilátormi takmer vždy nepraktické výseky na priechod vzduchu? Či je to z dôvodu ľahostajnosti k všestranne poctivému výrobku alebo z nevedomosti o tom, ako neefektívne riešenie to je, teraz nezistíme. Vypracovali sme ale porovnávajúci test, ktorý odkazuje na to, aké zhoršenia šesťuholníkové mriežky spôsobujú. Oproti nereštriktívnym kruhovým vyrobených z drôtov sú rozdiely výrazné.
Farba zvuku
| Type of obstacle | Dominant sound freq. and noise level, Noctua NF-A12x25 PWM@7 V | NF-F12 PWM | NF-A15 PWM | ||||
| Low range | Mid range | High range | |||||
| Frequency [Hz] | Noise level [dBu] | Frequency [Hz] | Noise level [dBu] | Frequency [Hz] | Noise level [dBu] | ||
| Hexagonal grille | Hexagonal grid | 126,992 | -77,806 | 339,028 | -69,128 | 1974,030 | -89,846 |
| Circular grille | 20,306 | -76,419 | 201,587 | -69,415 | 18780,243 | -90,922 | |
| Plastic dust filter | 126,992 | -68,642 | 339,028 | -74,269 | 5583,400 | -89,100 | |
| Nylon dust filter | Nylon dust filter | 195,849 | -63,331 | 201,587 | -62,790 | 1974,030 | -90,464 |
| No obstacle | Plastic dust filter | 130,713 | -77,289 | 339,028 | -74,287 | 1974,030 | -90,361 |
Prečo má v skrinkách a zdrojoch plocha mriežok pred ventilátormi takmer vždy nepraktické výseky na priechod vzduchu? Či je to z dôvodu ľahostajnosti k všestranne poctivému výrobku alebo z nevedomosti o tom, ako neefektívne riešenie to je, teraz nezistíme. Vypracovali sme ale porovnávajúci test, ktorý odkazuje na to, aké zhoršenia šesťuholníkové mriežky spôsobujú. Oproti nereštriktívnym kruhovým vyrobených z drôtov sú rozdiely výrazné.
Buďte nároční, požadujte funkčné tvary
Myšlienka porovnať medzi sebou aerodynamické vlastnosti mriežok nám už napadla veľmi dávno. Realizácia kompletných testov bola možná až teraz, s dokončením redakčného veterného tunela na testy ventilátorov.
Okrem nárastu hlučnosti (to by sa ešte dalo odmerať aj pomerne jednoducho, bez tunela) je však minimálne rovnako dôležité mať predstavu i o tom, o koľko nevhodné mriežky znižujú prietok vzduchu či tlak. Ale predovšetkým ten prietok, pretože mriežky sú najmä súčasťou skriniek.
K výsledkom: rozdiel v prietoku medzi situáciou, kedy nemá ventilátor v ceste žiadnu prekážku a keď v nej stojí drôtená kruhová mriežka, je 0 až 2 % v závislosti od intenzity prietoku ventilátora. Pri vyššom prietoku nejaké straty sú, pretože aj kruhová mriežka má nejakú plochu. Ale s vynikajúcimi aerodynamickými vlastnosťami, takže ak aj niekedy znižuje prietok, vždy v zanedbateľnej miere, ktorá sa do chladenia nijako nepremietne.
Zaoblený kruhovitý typ „prekážky“ nerozoznáte skoro ani akusticky. Najväčší nárast hlučnosti sme zaznamenali 1,1 dBA. A aj to už pri vyšších otáčkach (a prietoku), než dávajú pre systémové chladenie zmysel. S NH-A12x25 PWM na 5 V kruhová mriežka spôsobuje nárast hladiny hluku iba o 0,5 dBA. U šesťuholníkovej mriežky je to s rovnakým nastavením ventilátora 3,1 dBA.
Inými slovami, šesťuholníková mriežka takmer zdvojnásobuje hladinu produkovaného hluku a škrtenie prietoku je neporovnateľné vyššie. Oproti voľnému priestoru je to pri najpomalšom z testovaných nastavení až mínus 20 % (z 50,8 m3/h na 40,5 m3/h). Pri kruhovej mriežke sa prietok drží stále na 50,8 m3/h. Nejaký pokles prietoku je s použitím kruhovej mriežky, ako sme už písali, až pri vyšších obrátkach.
S ventilátorom na 9 V kruhová mriežka z 80,6 m3/h urobí 79,3 m3/h (rozdiel 2 %). Šesťuholníková mriežka tento východiskový prietok okreše až na 65,4 m3/h, teda až o 31 %. Isteže, to sú už ale porovnania vysokých (~ 1330) otáčok, ktoré v bežnej prevádzke nedávajú zmysel. Odmietať šesťuholníkové a im podobné mriežky však zmysel v bežnej praxi rozhodne má, keďže na jednej strane znižujú chladiaci výkon a na druhej strane zvyšujú hlučnosť celého systému. Čím viac mriežok, tým intenzívnejšie.
TL;DR: Z podrobných testov jasne vyplýva, že mriežky so šesťuholníkovými výsekmi znižujú chladiaci výkon ventilátora pri súčasnom náraste hlučnosti. A to celkom zbytočne – vhodne zvolený kruhovitý tvar je v tomto smere neškodný. Prejavte teda z času na čas verejne nespokojnosť s tým, že máte v počítačovej skrinke alebo v napájacom zdroji nevhodnú mriežku. Možno sa to dostane na vyššie miesta a lesk kruhových mriežok sa vráti aspoň u drahších vecí.