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Le ventole del PC 
Come ridurre il rumore


Come ridurre il rumore ?

Il generale si può affermare che il rumore si riduce quanto meno energia viene usata, mentre la sua qualità (tonalità) è legata alla velocità di rotazione. Quantitativamente è difficile fornire formule, dato che il rumore complessivo deriva da una somma di fattori concomitanti. Per chi volesse avere una previsione teorica, si può dire in linea di massima che il rumore prodotto alle condizioni nominali è in relazione con quello prodotto in condizioni di potenza minore secondo un legame logaritmico :

 

dB = 10 * Log (potenza attuale / potenza nominale)^2

Valutando solo il rumore come proporzionale alla velocità, si può considerare che il rumore scenda con la riduzione della velocità. Usando una ventola da 12V nominali a 7V, la potenza scende del 42% e il rumore di circa 5 dB. Considerando che la tonalità del rumore scende pure con la velocità, una "pesatura" del risultato potrà portare ad una riduzione reale del rumore di 6 dB(A) o più.  Però, data la soggettività del rumore e l' enorme variabilità degli elementi in gioco, anche disponendo di strumentazioni sofisticate,  nella pratica sarà necessario "ascoltare" come "suona" il case dopo il posizionamento delle vari ventole ed aggiustare la situazione di conseguenza. 

 In pratica, quindi, si potrà contenere il rumore agendo su diversi aspetti. Inizialmente, i due più evidenti sono :

  • Utilizzare ventole dichiarate low noise : partendo da una ventola di per se rumorosa, difficilmente si potrà arrivare ad annullarne il rumore.
    Invece, una ventola di buona qualità sarà stata realizzata con una migliore progettazione aerodinamica e quindi risulterà già più silenziosa; volendo, sarà decisamente più facile abbassare il rumore a livelli trascurabili. 
    Va ricordato, però, che una ventola a basso rumore avrà normalmente un basso numero di giri e quindi una portata che potrebbe essere inadeguata. Pertanto la scelta delle ventole da applicare al case va fatta non in funzione di un singolo prodotto, ma del sistema nel suo complesso.

  • Ridurre la velocità di rotazione : in questo modo tutte le cause dinamiche del rumore si attenuano. Di conseguenza sarà una ottima cosa valutare l' acquisto di ventole con la richiesta portata di aria, ma con un basso numero di giri. Regolare la velocità riducendo la tensione di alimentazione può essere pure un buon sistema, ricordando che a velocità minore la stessa ventola muove meno aria. Quindi non è detto che una drastica riduzione della velocità delle ventole sia la soluzione ideale : assieme al rumore si ridurrà pure l' effetto raffreddante.

Se questi elementi iniziali sembrano quelli più importanti, in effetti, i risultati veramente sensibili si otterranno valutando l' approccio complessivo al problema. Va ricordato con chiarezza che lo scopo dell' aria mossa dalle ventole è quello di entrare nel case, ad una temperatura minore di quella dei componenti caldi, lambirli asportando il calore e quindi uscire riscaldata, senza restare imprigionata nello chassis; quanto meglio avviene questo circolo, tanto minore sarà la differenza tra la temperatura dell' ambiente e quella dei componenti.

  • Lasciare quanto più possibile "aperta" la circolazione dell' aria, evitando griglie a maglie strette e soffio d' aria in situazioni dove si formeranno con sicurezza vortici e turbolenze rumorose. In pratica si tratta di ridurre al minimo possibile l' impedenza del sistema composto dalle ventole e dal case con il suo contenuto, in modo da ridurre la parte di energia che il flusso di aria perde trasformandola in suono nella resistenza meccanica degli ostacoli. 
    Se la resistenza del sistema è elevata, sarà necessario avere una maggiore pressione per far circolare aria a sufficienza e questo richiederà più ventole o ventole più potenti (e rumorose). Riducendo lo sforzo che l' aria fa nell' attraversare il case, si ridurrà pure l' energia necessaria e quindi il rumore. 
    Le superfici di ingresso e di uscita dell' aria influiscono tra il 60 e l' 80%  dell' impedenza totale del sistema, come pure ha importanza la lforma. E' , quindi, opportuno verificare se le vie di uscita e di entrata dell' aria, per la loro forma, non diventano sorgenti di rumore; ad esempio, l' aria che esce da fessure strette può generare suoni percepibili.
    Così pure devono essere evitate, per quanto possibile, ostruzioni sul percorso dell' aria, specialmente nelle aree critiche di ingresso e di uscita. Quando si generano turbolenze, solitamente si origina rumore nel campo udibile che può raggiungere anche 10 dB .
    Una verifica di questo problema può essere effettuata semplicemente alimentando la ventola al di fuori dello chassis, in aria libera, ed ascoltandone il rumore; poi, posizionandola nel case, si alimenterà nuovamente e se il rumore cresce in modo sensibile, sarà necessario agire, ad esempio :
    - trovare una diversa sistemazione delle ventole : è possibile che la ventola posta sul pannello frontale suoni in modo ben diverso che se posta su quello posteriore (o viceversa), pur avendo un effetto refrigerante analogo
    - eliminare o ridurre l' ingombro delle grigliature di ingresso o uscita dell' aria
    - ridurre gli ingombri interni che ostacolano il flusso dell'a ria, ad esempio posizionando diversamente i cavi.

    Va detto che un case piccolo e ben pieno sarà una situazione molto difficile da raffreddare piuttosto che uno chassis ampio e poco affollato, in quanto la resistenza al passaggio dell' aria sarà molto maggiore nel primo che nel secondo caso. Per questo motivo è molto più difficile silenziare un PC piccolo piuttosto che uno grosso. Così pure sarà praticamente impossibile fare scendere la temperatura in configurazioni che dissipano centinai di watt tra processori, schede video e dischi, a meno di disporre di un tornado, il che contrasterebbe con la ricerca del basso rumore. In casi del genere meglio rivolgersi s sistemi di raffreddamento a liquido, dove il calore viene riportato ad un solo scambiatore, che, messo in posizione ideale, magari esternamente al case, richiederà un flusso di aria molto meno rumoroso.

  • Anche lo stabilire un flusso orientato in una direzione, possibilmente fronte (aspirazione)-retro (scarico) che, magari collaborando con il movimento d' aria prodotto dall' alimentatore, eviti la formazione di turbolenze all' interno del case, è una pratica molto importante per ridurre la necessità di energia per muovere l' aria e quindi di rumore. La presenza di ventole che generano flussi incrociati può essere a volte non solo causa di rumore, ma anche di riduzione del rendimento complessivo del sistema di raffreddamento.
    Se si usano sia ventole anteriori aspiranti che posteriori in scarico, una norma empirica da seguire è quella di avere ventole in aspirazione leggermente più potenti di quelle posteriori, circa 10-20%, in modo da mantenere l' interno dello chassis in una leggera condizione di pressione, compensando i filetti di aria che usciranno da tutte le fessure che ci sono comunque nel case.
    Se si usano solo ventole anteriori o posteriori, spesso più che sufficienti, può essere utile verificare quale delle due soluzioni dà i migliori risultati nel rapporto rumore / efficienza termica, che, in mancanza di esperienze analoghe con cui confrontarsi, difficilmente è definibile a priori.

Va poi fatta la considerazione  più importante sul raffreddamento :

  •  Quanto maggiore è la potenza dissipata in calore, tanto maggiore sarà quella necessaria per il raffreddamento. Evidentemente se abbiamo molta potenza dissipata in calore, ci vorrà una quantità proporzionalmente grande di aria per portarla via. Di nuovo si deve avere ben chiaro il principio del raffreddamento : il componente produce calore, questo calore deve finire disperso nell' aria ambientale e , dato che all' interno del case l'aria ha poche possibilità di muoversi e ricambiarsi, occorre movimentarla con le ventole.
    Il problema NON è quello di asportare il calore dai chip e passarlo all' ambiente : questo è molto semplice e la maggior parte dei vari dissipatori per CPU e schede video fanno egregiamente il loro lavoro; il problema reale è quello di portare l' aria calda fuori dal case e di sostituirla con aria fresca. Quanto più il case è affollato rispetto al suo volume e quanto più caldi sono i componenti, tanto maggiore energia si richiederà per il raffreddamento.
    Quindi, l' impossibilità di ridurre la temperatura in una certa configurazione se non usando un parco ventole impressionante è certamente indice che il rapporto tra chassis e contenuto non è per nulla adeguato. La riduzione del rumore, allora potrà passare solo per una ristrutturazione dell' hardware, in modo da ottenere un flusso di aria sufficiente con un sistema di ventilazione a basso rumore. 

  • Non eccedere con il numero delle ventole installate in uno chassis è la conseguenza diretta di quanto fino ad ora detto. Il riempire ogni vano disponibile con una ventola potrebbe essere per niente funzionale. Meglio studiare una buona disposizione che crei una corrente. Se il vostro chassis richiede tutte le ventole possibili per raggiungere temperature adeguate, è meglio cambiarlo con uno di qualità e dimensioni diverse. 

Inoltre, fatto ampiamente trascurato dalla maggior parte degli assemblatori, professionisti o no, è che :

  • Sarà sempre ottima cosa, se non indispensabile, utilizzare un sistema anti vibrante per fissare la ventola al case, ad esempio con gli apposti supporti in gomma. L'adozione di un così semplice e poco costoso accessorio risolve molte più situazioni di quanto si possa sospettare.
    Per quanto una ventola sia a basso rumore, questo "basso rumore" è reale e verificato dal costruttore, ma riguarda solamente le componenti dinamiche viste prima. Niente è detto a riguardo delle vibrazioni. Come abbiamo visto, le vibrazioni sono sempre presenti e sono dovute alle piccole dissimmetrie nelle parti rotanti; spesso, prendendo in mano la ventola che gira è possibile rendersi conto di questo. Quanto meglio è costruita la ventola, tanto minori saranno le vibrazioni. Esse si trasformano in rumore nel momento in cui la ventola, collegata meccanicamente in modo rigido ad una superficie metallica, le scarica su questa superficie. Nello sfortunato caso in cui essa si comporti come una cassa armonica, il che capita praticamente sempre, le vibrazioni, amplificate, diventano rumore, che può assumere anche ampiezze consistenti.
    Anche qui, un semplice test può essere effettuato semplicemente alimentando la ventola al di fuori dello chassis, in aria libera, ed ascoltandone il rumore; poi, posizionandola nel case, si alimenterà nuovamente e se il rumore cresce in modo sensibile, sarà necessario agire.
    La cosa più semplice, come detto, è quella di separare la ventola dalla superficie con un sistema che assorba le vibrazioni, ad sostituendo le classiche viti (rigide) con i semplicissimi ed efficientissimi supporti in gomma (morbidi).
    Altro sistema , soprattutto su superfici ampie, come i pannelli laterali, è quello di renderli inerti, smorzando l' insorgere di vibrazioni con l' applicazione di fogli di materiale fono assorbente.

Una volta valutato tutto quanto detto, a meno di precedenti esperienze, sarà comunque necessario installare la ventola nella sua posizione finale per avere una reale valutazione del rumore prodotto.

 

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Aggiornato il 05/04/07.