电脑风扇有用吗(风扇给电脑散热有用吗)

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在提起散热风扇的风力时,一些行家老手们往往会提到“风量”与“风压”等等词汇,令人云里雾里。

相信大家都有着这些疑问:“风压”与“风量”究竟意味着什么?衡量风扇在散热器上的表现,应该是看风量还是风压?以及,小小的机箱散热风扇,为何会卖出数十乃至上百元的价格,成本究竟去哪里了

本篇文章就将针对这些问题,围绕散热风扇的基本属性——气流与散热展开讨论,希望能解开你的疑惑。

本篇文章不涉及RGB相关的内容。

风扇的意义?

对于一把散热风扇而言,最重要的用途是将其转动的机械能转化为空气的动能。这里就需要引入“热对流”的概念。

散热是需要空气的对流来完成的,根据估算热对流时使用的公式:

热流量=(对流传热系数)×物体表面积x物体表面同流体的温度差

不难得知,在其他条件相同的情况下,“对流传热系数”将直接决定热流量的大小。相比自然对流,强制对流往往能将“对流传热系数”增大5倍以上。

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而散热风扇就是通过带动空气,形成强制对流。以增大对流传热系数的方式,快速带走散热器上的热量。

风量与风压?

在选购风扇时,我们往往会看到“风压扇”与“风量扇”的字眼。风压和风量究竟意味着什么?这里就要介绍风扇的P/Q曲线了。

风扇的静压与风量是一对矛盾的值,而P/Q曲线揭示了它们的关系。在P/Q曲线上,横轴是风扇在单位时间内输出的气流量,即风量。而纵轴则是风扇出风侧的气流压力,即风压。

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每一把风扇在不同的静压下都将输出不同的风量,因此有着不同的P/Q曲线。

曲线与横轴(风量轴)的交点,是风扇不受任何阻力时所输出的风量。

而曲线与纵轴(静压轴)交点,则指“使风扇输出风量=0”时,所需的静压。

不同的用途也有着不同的负载曲线。机箱风扇的阻力较低,因而静压需求较小,而散热和水冷排的阻力较大,风压需求较大。通过求取负载曲线与P/Q曲线的交点,我们便能知道这把风扇在对应用途下的性能表现

以猫头鹰官方的P/Q曲线为例,我们可以看到:

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代表S12A的蓝色曲线与风量轴交点的值最大,与风压轴的交点值很小。这表明S12A风扇在阻力较低时有着很大的气流量,但是一旦面临高阻力环境,它的输出风量就会暴跌。

而F12风扇则反之,它的绿色曲线拥有着很大的静压轴交点,但与风量轴的交点最小。这表明F12是一把风压风扇,高阻力环境才能凸显它的优势。

当然,P/Q曲线与坐标轴的交点固然重要。但P/Q与负载曲线交点所对应的风量,才真正决定了风扇的实际表现。

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在这方面,A12X25所代表的棕色曲线则表现最亮眼。虽然它与坐标轴的交点都不是最大,但同水冷排、散热器和机箱的负载曲线交点值都最突出。因而在这些使用环境里,风压、风量参数均不是最大的A12X25,反而拥有最好的表现。

如今,越来越多的风扇厂商选择公开P/Q曲线,通过比较同一厂商不同风扇的P/Q曲线,我们能够更好地确定一款风扇的具体性能取向。

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此外,P/Q曲线的形状,还能揭示一款风扇扇叶的工作情况。如图,便是山洋官方公布的9S型风扇和9RA型号风扇的P/Q曲线。

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山洋9S型风扇的P/Q曲线

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山洋9RA型风扇的P/Q曲线

可见,9S型风扇的P/Q曲线比9RA更加平滑,而9RA风扇的P/Q曲线则出现了凹陷。

曲线明显凹陷的地方有时源自扇叶失速,通常会增大噪音、削弱效能。P/Q曲线表明9S风扇的扇叶失速情况更少,“静音之王”的称号名不虚传。

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猫头鹰官方对扇叶失速的解释

风扇的种类?

在我看来,根据风力特性的不同,可以大致地将散热风扇分为风压型、风量型和均衡型三种。

风量型风扇拥有同转速下较大的风量,由于不需要太大的静压,它们的转速通常较低,以换取更好的噪音表现

正如猫头鹰的P/Q曲线所描述的那样,风量型风扇的同转出风效率很高,但在阻力较大的情况下,它们的性能会暴跌。因此,风量型风扇适合装在机箱后出风口的位置上,有时也能应付较薄的风冷散热器塔体。

有时,风量型风扇的扇叶高度斜切,投影较小,如猫头鹰S12系列

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猫头鹰S12B Redux

抑或扇叶宽大、边缘圆润,形似鱼雷。如台湾利民的TY-141系列。

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台湾利民TY-141SV

风压型风扇具备较大的静压,就像P/Q曲线图里的猫头鹰F12那样。它们通常有比较高的转速,能克服很大的阻力。

细长而锋利边缘,是性能毫不妥协的证明。风压型风扇是专为水冷冷排、较厚的风冷散热器塔体等准备的利器。

为了进一步提高风压,这些风扇有时还会配备定子导向叶片。这类型风扇的代表有台达AK-12B、猫头鹰F12。

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台达AK-12B背面的定子导流叶片

定子导向叶片会影响风扇的风量,但能进一步聚焦、引导气流,带来更大的静压。定子导向叶片的布置需要深厚的功力。设计稍有不慎,风扇的噪音便会不成比例地增加。

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猫头鹰F12背面的定子导流叶片

偶尔有一些不太成功的“均衡扇”产品,也会客串到“风量扇”与“风压扇”的领域中来。如利民C12C,便是到披着“均衡扇”外衣的风量扇,但在商品简介里,它甚至又能摇身一变“入门风压扇”。

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大陆利民TL-C12C

顾名思义,均衡型风扇则在风压和风量间取得平衡,它们通常拥有不算低的转速,但也有着良好的风噪表现,是风扇中的“万金油”。但也因此,设计一把好的均衡风扇并不容易,成本高昂。

优秀的均衡型风扇将如P/Q曲线图中的A12X25那般,实际表现非常出色且均衡,水冷、风冷散热器和机箱风扇样样精通。但若设计稍有失误,“均衡”便会变为“鸡肋”。

有时,均衡型风扇会在一定程度上牺牲同转速性能,换取更加良好的同等噪音表现。在我看来,这类型风扇的代表作有猫头鹰A12X25、“温柔台风”GT3600——无一不是公认的经典。

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伺服“温柔台风”GT3600

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猫头鹰A12X25 Chromax

风扇为何昂贵?

看了这么多风扇,相信大家难免会有一个问题:为什么直径区区12cm的散热风扇,会比一些台扇还更加昂贵?按照常理,体积硕大的台扇本应比散热风扇成本更高。究竟为何导致了这般价格?

主要的问题恰恰出现在“散热”这一用途上,气流的高温对风扇的寿命构成了挑战。

即便是工业产品,温度也是其寿命的头号公敌。以山洋9S型工业风扇为例。在40℃时,它的使用寿命为6.6万小时。但只需上升至60℃,其使用寿命就将直接下降40%!

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山洋官方的风扇参数

在当今功耗与日俱增的背景下,机箱内的“火炉”们越来越高温。不同于工作在室温的台扇,处于吸风位置的散热风扇,有时会吸入超过50℃的高温气流。它的温控和寿命压力,因而远远超出家用台扇。

在长时间运转后,同价位台扇的电机温度都不可谓不高。但作为台式机内的散热风扇,自身的发热必须受控,甚至需要承受吸入气流的高温炙烤,方才能忠实履行散热的职责。

此外,“体积”恰恰也是影响因素之一。

我们常常可以见到为汽车进行“四轮定位”,其中便有动平衡的步骤。和车轮相似,动平衡水平将直接影响风扇的噪音和轴承寿命,而越小尺寸的风扇,对动平衡精度的要求也越高。

受限于12cm的小尺寸,动平衡有着很大的难度雪上加霜的是,散热风扇还有着较高的转速。材料均匀度的细微差异、驱动电机的轻微震动,在一两千甚至三千以上的高转速下就会被不断放大,最终产生显著共振。

反观体积更大的台扇,通常它们的最大转速仅在一千转上下,更大的尺寸也让动平衡的精度要求低很多。

此外,需要指出的是,数十元的台扇和同价位的散热风扇,其在所处分类的相对定位是不同的。与几十元的台扇定位相同的散热产品,应该是如大陆利民C12C这般,价格同样低廉的散热风扇:60元三把,性价比拉满。至于可靠性?别太纠结了。

而一把可靠风扇的真正成本,我们可以从工业产品的定价上窥见一斑。事实上,市面上十余元的工业风扇主要来自于拆机、翻新,甚至是兼而有之的冒牌产品。一把真正的正品台达,其价格亦可高达四五十元,乃至超过百元。

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台达代理处的零售价格

当然,并不是每一名消费者都能承受如猫头鹰般夸张的风扇溢价。但一向以物美价廉而著称的台达尚且如此,一把可靠散热风扇的成本 其实远不像人们所设想的那样低廉

后记

一把优秀的散热风扇,是P/Q曲线上的取舍与平衡,也是质量与设计的共同结晶。

究竟如何合理地搭配散热风扇,以在性价比与性能间取得平衡?具体哪些位置需要配置风量型风扇,而哪些风扇位更适合风压型风扇?在下一篇文章里,我们将对此进行更深入的探讨。

这篇文章到这里就结束了,如果对本文内容与风扇选购有疑惑,随时欢迎与我交流!

如果你希望了解更多散热方面的内容,可以看看这些文章:

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