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新年菜鸟进阶篇:教你散热器该怎么选

    泡泡网散热器频道2月6日 散热器作为电脑中必备的配件之一,对系统的稳定性、超频性起到十分重要的作用。市场中散热器琳琅满目质量也是参差不齐实在让人眼花缭乱,那么如何才能在众多散热器里挑选到一款合适的产品呢?

    对于注重性价比的用户来说,自然是希望花较少的钱,选购一款性能不错散热器。这样既能够保证整机稳定的需求,也不会造成不必要的浪费。因此,在选购散热器之前,我们需要知道影响散热器的几个因素,才能够进行合理的选购。

新年菜鸟进阶篇:教你散热器该怎么选

     影响散热器性能的主要因素包括:散热方式(侧吹、直吹),散热片的材质以及散热片的切割工艺,散热器底座的接触方式,热管数量的多少以及热管的散热效能,风扇的转速以及轴承类型。下面笔者就这几点为大家整理些有关散热器方面的专业知识。

    目前主流的风冷散热方式主要分两类:一类是直吹式散热,一类是侧吹式散热。

新年菜鸟进阶篇:教你散热器该怎么选

     直吹式散热比较常见,在Intel或者AMD的原装散热器中,经常使用此种类型。直吹式散热器风从散热片上方往下吹,这种结构的优点是能够照顾到散热元件周围的设备,缺点是所产生的热量容易淤积在机箱内,需要配合机箱风扇抽出机箱内部的热量。
 
     侧吹式散热器最大的特点就是风扇安装在散热片的侧面,它的优势在于风量覆盖面广。侧吹式风扇产生的气流方向与主板平行,从而不影响机箱内的风道,有利于机箱内部的风道顺畅,非常适合极限散热的DIY玩家需求。

    在很多用户的心目中,认为散热器当然是采用热量传导较快的材质,才会较快地带走处理器的热量,达到良好的散热效果。的确,采用热传导性好的材质,能够让处理器的散热效果更好。

    在散热片的材质上,虽然金和银的导热性能较好,但是制造成本太高!那么剩下的选择就只有铜和铝,但是二者互有优缺点——铜的导热性能强,但是散热散热性能差;铝的导热性能差,散热性能强。因此一些散热器厂商在制造散热器的时候会选择铜铝结合的方式,在散热的吸热方面选择纯铜底座或者纯铜热管,在散热器的散热方面选择铝制鳞片。目前部分的散热器厂商会在散热片以及热管上采用镀镍处理,这样做的好处就是有效的防治氧化。

新年菜鸟进阶篇:教你散热器该怎么选


    在鳍片切割工艺上,一般来说散热鳍片薄并且密集的产品散热效能就越强。因为散热片越密集和空气接触的面积就越大,这样所谓的“热容量”就会越大,在风扇的气流的作用下,把热量从散热鳞片上带走,从而达到有效散热的目的。

   玩家在选择散热器的时候需要注意鳍片的间隔距离,因为合理的间隔距离,能够让鳍片金属与空气充分接触,保证散热器内外冷热空气的交换。需要注意的是散热片并不是越密集越好,当两片鳍片贴在一起就起不到高效散热的作用。同时相邻两层的鳍片间距太小的话,灰尘很容易积攒在这里,造成通风不畅,直接影响散热效果。

新年菜鸟进阶篇:教你散热器该怎么选

    除此之外,散热鳞片的焊接方式、焊接工艺也对散热器的效能产生重要的影响,因为在热传导上热量需要通过热管传递到鳞片上,而焊接的焊点在热量的传导上起着重要的作用。一般来说国外品牌的散热器焊接工艺先进散热器的效能也高(例如利民、猫头鹰等),这也是为什么国产的散热器效能差的原因(焊接不过关)。

    一般来说散热器底部的功能是将CPU的热量及时吸走,然后传导给散热鳍片。如暴底部厚度不足或与CPU接触不够紧密,热量就不会及时被传导走,从而导致温度上升。要避免这种情况,最简单的办法就是加厚底部(垫铜片),或者进行镜面化处理,有的产品将热管直接与CPU相接触。这样CPU散发的热量就能及时被底座吸收,CPU即使积存少量的热量,也可以自行散发掉,不会造成温度上升。

    在平时我们在挑选显卡散热器时,大多数先看的部位就是散热器底座,底座的材料不仅多种多样,技术也有不同,市售主流可以分为两个大类,第一种就是单一式接触。另一种是混合式接触。

从原始到奢华!十五年之显卡散热物语

● 单一接触:

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    单一接触就是指只用某种金属与CPU接触散热,虽然很多散热器都是采用这种方式,但是细节略有不同。一般CPU和底座之间都涂有一层薄薄的硅脂来增加导热,拉丝或磨砂除了的底座可以增加与硅脂的接触面积。而经过抛光处理的底座可以与CPU更紧密的接合,一般情况下抛光过的底座散热效果要略好与上面一种,不过相应的会增加成本,所以不是所有底座都经过抛光。

● 混合接触:

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采用混合接触技术的散热器

    混合接触技术是将打磨过的热管直接镶嵌到底座上,让热管与CPU直连,从而增加热管的利用率。两种技术只是在加工工艺和外形上有细微的差别。

    这种混合式相比之前的连接方式,最大的作用就是增加了热管的利用率,而且相比之下节约了成本,但是并不是说散热效果就好,导热效果还要看散热器整体的设计。

   热管是什么?简单的说它是一种具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。其具有极高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向可逆性、可远距离传替等一系列优点。

高效是重点!热管散热器成为绝对主流

热管工作原理

    其实,热管的工作原理十分简单,它仅依靠自身内部工作液体相变来实现传热。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端,如此循环不己,热量由热管的一端传至另—端。

高效是重点!热管散热器成为绝对主流

    随着热管技术的不断发展,热管种类也在不停的进化着。热管优良的可设计性使得人们可以根据不同的需求把热管设计成不同的长度、直径、形状以及内部结构。而热管一般内部都以少量纯水填充,内壁的结构也多种多样,后面会给大家简单介绍。

热管运用在散热器上

    热管运用在散热器上主要的作用就是导热,一般散热器都采用“储热模块+导热模块+散热模块”的设计结构,热量经由底座吸收,通过热管传统给上方的鳍片,最终发散到空气中去。

散热器热管内部结构多种多样

    通过前面的讲解可以看到虽然热管的工作原理基本相同看上去也差不多,但是内部构成却是多种多样,在寻找最强最廉价的构成时,科研人员经过多种尝试,从而出现多种形式的热管。

沟槽式热管

    沟槽管是只热管内壁设计成沟槽状,在现有热管中这种是制作最简单的,也是成本最低廉的,不过可塑性很差,垂直使用时还好,如果弯折效果会大打折扣。弯折90°时效果甚至会降低到原来导热能力的50%一下,更别说U型设计了。

烧结式热管

    烧结管是现在比较常见的热管之一,内壁是大量烧结粉末,这种热管吸附能力强,而且弯折后也能表现出较好的效果,相比沟槽管要好得多,不过制作成本相对要高一些,而且导热填充的回流速度要慢一些。

结网式热管

    结网管在这几种热管中,毛细结构最明显,吸附效果优秀,不过造价也高不少,它的渗透率很低不利于填充物回流,而且弯折效果不如烧结管,所以应用不是很多。

    烧结管在现在散热器中应用最多,但同样是烧结管,质量也不太一样。从图中可以看出上面的热管管壁很薄,而且内部粉末的烧结工艺也远不如下面的,所以导热效果也不尽相同。

  

廉价烧结管

优质烧结管

    尽管两款散热器看上去设计差不多,但是由于热管和金属材料的用料不同也会表现出性能差异。不过这些内在因素在购买的时候是无法观察到的,这就是为什么玩家在购买散热器的时候格外注重品牌和产品的口碑了。在这些结构中,烧结式热管的经济效益最好。

    在热管的选择上,应该尽量选择弯折次数少的产品。因为折次数越多,尤其在弯折处为真角设计时,散热性能下降就越厉害,例如有些散热器拥有4根热管设计但性能却比不上两根热管散热器的原因。因此除了选择较多较粗,贯穿鳍片较多的热管之外,还要选择弯折次数少、弯折接近圆弧的产品。然后选择热管直触式的产品导热性能会更强,热管能直接吸收CPU的热量而不用再经过传导作用,热管的吸热性能会大大提升。


  散热器风扇的效能(例如风量、风压)主要取决于:风扇扇叶直径和轴向长度;风扇的转速;扇叶的形状。好的风扇除了通风量大、风压高以外,可靠性也是非常重要的,风扇使用的轴承形式在此显得非常重要。高速风扇一律使用滚珠轴承(ball bearing),而低速风扇则使用成本较低廉的自润轴承(sleeve bearing)。

  风量是衡量一个风扇性能的重要指标。在谈风量之前,我们首先要谈的是风扇的转速。顾名思义,这就是风扇在公司时间内旋转的圈数,一般用公司"转/分"来表示。虽然说转速不能决定风扇的散热性能,但也是一个重要的指标。不过,建议不要选择转速过大的风扇(现时的标準是最好不要超过5000转/分)。因为风扇的转速是和风扇的噪音成正比的,转速过大的话,将会形成巨大的噪音。这对于一台电脑来说无疑是很难容忍的(除非你对噪音毫不在乎)。言归正传,如果一个风扇可以达到5000转/分,但其扇叶如果是扁平的话,那就不会形成任何气流的,所以关係散热风扇的排风量,扇叶的角度是决定性因素。

新年菜鸟进阶篇:教你散热器该怎么选

  风量是指风扇通风面积与该面积平面速度之积。通风面积是出口面积减去涡舌处的投影面积。平面速度是气流通过整个平面的气体运动速度,公司是米/秒。平面速度一定时,扇叶叶轮外径越大,通风面积越大,风量则越大。风量越大,冷空气吸热量则越大,空气流动转移时能带走更多的热量,散热效果越明显。风扇的流量大都採用CFM为公司(英制公司,立方英呎/分),大约等于0.028立方米/分钟。 50x10mm CPU风扇会达到10 CFM,而6000RPM的50x10mmCPU风扇则会产生更多的CFM。60x25mm风扇通常能达到20-30的CFM。衡量散热风扇排风量的方法相对的则比较直观,主要将风扇接上电源,然后将手放在风扇旁感受一下吹出的风量就可以了。另外,还有一个方法,一个强劲的风扇在高速旋转时,它的扇叶看起来应该是静止不动的,也就是说,你应该看不到转动的痕迹。

  风压为进行正常通风,需要克服风扇通风行程内的阻力,风扇必须产生剋服送风阻力的压力。测量到的压力变化值称为静压,即最大静压与大气压的差值。它是气体对平行于物体表面作用的压力,通过垂直于其表面的孔测量出来的。把气体流动所需动能转化为压力的形式称为动压。为实现送风的目的,需要有静压与动压。全压为静压与动压的代数和。风压越大,风扇送风能力越强。

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  在实际应用中,标称的最大风量值,并不是实际散热片得到的送风量,风量大,也并不代表通风能力强。因空气流动时,气流在其流动路径会遇上散热鳍片的阻挠,其阻抗会限制空气自由流通。即风量增大时,风压会减小。因此必须有一个非常好的操作工作点,即风扇性能曲线与风阻曲线的交点。在工作点,风扇特性曲线之斜率为最小,而系统特性曲线之变化率为最低。而此时的风扇静态效率(风量X风压/耗电)为非常好的。有时为了能减小系统阻抗,甚至选用尺寸较小的风扇,也可以获得相同的风压。

  因为风扇的功率越来越大,转速越来越快,噪音也就越强。如今风扇为了减轻噪声都投入了一些设计,例如改变扇页的角度,增加扇轴的润滑度和稳定度等等。其中,比较好的一项技术是採用了"滚珠轴承"。滑动轴承风扇大都价格低廉而宁静,但是其可靠性则较低。便宜的滑动轴承只是一个有几个可以新增润滑油小孔的环。风扇的马达就在这个环中转动,新增了的润滑油就在小孔内积存着来润滑轴承。

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  滚珠轴承通常比滑动轴承贵,声音也大一点,但是它的可靠性较高。而用于PC电脑电脑机器内的风扇大都使用非常细小的滚珠构成的轴承,这样可以获得较低的摩擦係数及磨损率。

  需要注意的是,如果你购买的风扇上注明了滚珠轴承的话,这只风扇仍然有可能只是滚珠轴承与滑动轴承的混合方式而已。一只风扇需要两个轴承,而在散热片上使用的大都是50×10mm的滚珠风扇,采用的轴承就是一个滚珠轴承与滑动轴承的配合方式。而对于较大的风扇(60×25mm以及更大的),则大都是採用两个滚珠轴承的,人们通常称之为"two ball" 或者"dual ball bearing"。

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各种风扇轴承参数

  一般建议大家只考虑纯滚珠轴承的风扇。便宜的滑动轴承通常会在六个月以内失效,而较贵的高品质滚珠轴承通常都会具备较高的MTBF(平均无故障时间)。当然,有的制造商还在滑动轴承的内裡使用了特氟隆,它同时具备了滚珠轴承一样的高可靠性以及塬有的低噪音特性,但是它的价格会更高。

    关于风扇轴承的种类还有很多,笔者暂时就为大家介绍这些,各种风扇轴承的参数玩家可以看上面的图表。用户在购买散热器的时候,可以了解下散热风扇采用的轴承类型对比下图表,根据自己的需求进行选择。

   主板对风扇转速的控制方式主要有:VC (Voltage Control)、PWM (Pulse Width Modulation)两种。

  VC (Voltage Control)

  这是比较早期主机板对风扇控制的一种技术,以电压的大小来控制风扇转速,其风扇接头为3PIN。由主机板内的温控sensor侦测温度并由主机板直接输出电压大小给风扇来控制风扇转速,进而达到散热的效果。其优点在于电路简单,风扇成本低。在缺点方面,如品质不好的风扇在高电压低电压不断切换之下,有时就会有"嗒嗒"或"KIKI"的磁切声。另外在风扇转速控制的反应上就没那么好。

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VC(3针)风扇

  PWM (Pulse Width Modulation)

  细心的朋友可能会发现,CPU风扇的插座有的已经更换成4PIN的插座,除此之外,有些风扇厂商也推出PWM的风扇。而PWM风扇的运作塬理和VC扇差别很大,由塬本3PIN内的电压输出固定为12V,主板透过第4PIN接脚传送风扇转速控制信号去控制风扇的转速,如此风扇在转速控制上的反应将会比用VC来得快速许多,RPM的控制范围也会比VC来得大且细腻。

  由于现今CPU大多都有省电功能,如像AMD的Cool`n`Quiet,在CPU IDEL时CPU Mhz降低,CPU温度跟着降低,再配合PWM风扇控制转速可以降低至仅仅几百转,相对风扇噪音就非常低。等CPU Loading升高时,温度跟着升高,PWM风扇会依据温度多少,来控制转速,达到有效的散热效果,有点类似TC(Temperature Control)风扇,但TC风扇的温感IC是在风扇上,而PWM风扇的温感IC在主板上。

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PWM(4针)风扇

  其支援PWM风扇的优点不外乎可有效针对CPU温度并调节风扇转速,且在风扇噪音的抑制上有相当大的帮助。但缺点在于该类风扇内部需内建一颗PWM Singal Control IC,制造成本相对提高,在价格上也会比一般风扇来得高一点,而且主板也要有支援PWM才可使用其PWM的功能,如果主板的风扇座只有3PIN,拿来插上PWM的风扇也是浪费了PWM的功能,在购买风扇时可以参考参考。

    一般来说,风扇的转速越高,产生的风量会越大,带走热量会更迅速,也就是说,散热的效果会更好。另外选购散热器时还要看风扇的直径,因为大口径风扇只要用较低的转速即可达到理想的散热效果,此时它的噪音较低。同时,风扇直径越大,散热器的体积也越大,较大的体积也有利于提高散热效果。当然,如果你使用的是小机箱、小主板,在选购前,还是先想想能不能装上吧。

   在了解了影响散热器性能的几个因素之后,我们再来看看选择散热器的一些原则。总的来说,选择散热器产品和选购电脑产品一样,需要考虑量体裁衣,合适自己的才是最好的,否则购买一个昂贵的散热器,自己却不能物尽其用,是一种浪费。同样地,为了节约而购买廉价的散热器,导致系统运行不稳定,同样也是得不偿失。因此,在选购散热器产品的时候,应该根据自己的实际情况和需求,来选择合适的散热器产品。

  对于一些超频玩家来说,在经济能力许可的情况下,为了追求超频的极限快感,选购散热器时就可以购买散热性能出众的产品——大尺寸低转速温控风扇、多热管加纯铜底座、先进的回流焊技术、密集的散热鳞片。有条件的朋友还可以直接上水冷,通常这类产品主要针对发烧友设计,价格相对昂贵,但是确实能够更好的降低处理器温度。

新年菜鸟进阶篇:教你散热器该怎么选

  对于大多数用户来说,除了散热效果之外,静音也是用户选择散热器时的一个重要因素,采用良好的散热器材质,搭配大尺寸低转速的静音风扇,既保证风量,也保证了运行时的噪音。但是这类散热器价格也通常不是很便宜,适合经济承受能力较强,追求静音舒适的用户选择。

  对于大多数低端用户而言,不想花太多的钱在散热器产品上,只需要选择在效能上过得去,能够让系统能够稳定运行,不会出现过热死机的产品就可以了。这类用户比较适合选择选择原装散热器。■<

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