一些老手在谈到散热风扇的风力时,经常会提到“风量”、“风压”等词语,让人一头雾水。
在选购散热器时,相信大家都遇到过这样的问题:为什么有的散热器配备两个风扇,而有的散热器只有一个风扇? 风扇越多的冷却器是否功率更大,风扇越少的冷却器更安静?
本文将针对这些问题,探讨散热风扇的基本特性——气流与散热,希望能解决您的疑惑!
风量和风压
要理解风量和风压的概念,首先需要介绍一下风机的P/Q曲线。
风机的静压和风量是一对矛盾的值,P/Q曲线揭示了它们的关系。 P/Q曲线上,横轴为风机单位时间输出的风量,即风量。 纵轴为风机出风侧的气流压力,即风压。
每台风机在不同静压下输出的风量不同,因此具有不同的P/Q曲线。
曲线与横轴(风量轴)的交点就是风机在没有任何阻力的情况下输出的风量。
曲线与纵轴(静压轴)的交点是指“使风机输出风量=0”时所需的静压。
不同的应用也有不同的负载曲线。 机箱风扇的阻力较低,因此对静压的需求较小,而散热水冷散热器的阻力较高,对风压的需求较大。 通过计算负载曲线与P/Q曲线的交点,我们可以知道风扇在相应应用中的性能。
以Owl官方的P/Q曲线为例,我们可以看到:
NF-S12A风扇的蓝色曲线与风量轴的交点最大,与风压轴的交点很小。 由此可见,S12A风扇是一款气流风扇:低阻力时风量较大,但面对高阻力环境时,其输出风量会骤降。
NF-F12风扇则相反,其绿色曲线与静压轴的交点较大,但与风量轴的交点最小。 由此可见F12是一款风压风扇,只有在高阻力的环境下,它的优势才能凸显出来。
但到底谁在散热器上表现最好呢? 这取决于风扇的 P/Q 曲线与负载曲线的交点。
这方面,以棕色曲线为代表的NF-fan最为引人注目。
虽然标称风量比NF-S12低,风压也不比NF-F12高,但在同一散热器、散热器、底盘的负载曲线交汇处却具有最大的风量值。 这表示最大有效风量,因此也是最佳的实际性能。
这个例子充分说明了P/Q曲线的重要性:标称风量和风压参数仅供参考,P/Q曲线与负载曲线的交点才能代表实际性能。
风扇串联和并联
就像电路一样,气流也有“串联”和“并联”的侧重点。
在平行下
将两个风扇并排且面向同一方向,构成风扇并联。 日常生活中,风扇并联的例子比比皆是。 机箱和冷排上的多个风扇是并联的典型案例。
电阻并联会分流,风扇并联会增加电流。 风机并联会使风量增加一倍,但不会改变最大静压。 反映在P/Q曲线上,并联的效果如图所示。
从图中不难看出,当系统阻力较低时,风机并联可以大大提高“等效风量”。 但当系统电阻较高时,并联作用不大。
系列中
与电阻一样,前后安装两个风扇,形成“一推一拉”布局,构成风扇串联。
串联电阻会分压,串联风扇会升压。 串联会使风扇静压加倍,但不会增加最大风量。 反映在P/Q曲线上,风扇的串联如图所示。
可见,当系统电阻较低时,串联风扇影响不大。 但当系统阻力较大时,串联风扇可以大大增加有效风量。
难怪我们总是看到冷散热器和散热塔上串联风扇的例子。 “汉堡”式冷排安装方式是风机串联的体现。
Owl U12A 上的两个风扇是典型的串联风扇
不过,以猫头鹰U12A为例,传统的单塔散热器并不是全速风扇无法吹过的高墙。 很难称之为“高系统阻力”。 对于单塔式散热器来说,风扇串联带来的极限性能提升并不大。
测试数据来自。 DBL为串联风机,SGL为单风机
既然如此,串联粉丝还有什么意义呢?
仔细观察测试图片不难发现,风扇的串联在低速时的性能提升明显。 两个串联的 1300 rpm 风扇的性能超过了单个 1600 rpm 风扇的性能。
这自然是因为串联风机的风压较大,吹过塔体所需的速度较低,具有降低噪音的作用。 单塔安装两个风扇主要是为了同等性能下降低噪音,对最终性能影响不大。
但在阻力较大的冷散热器和双塔散热器上,高性能风扇的风压已经不够了。 在这些情况下,具有更多风扇的冷却器不仅会更强大,而且会更安静,尽管兼容性会因尺寸增加而受到影响。
扇形布局
既然如此,是不是应该把风扇装得过满,才能让散热器更安静呢?
不过,在风扇的安装中,也有很多需要注意的地方。
当进气方向受阻时,风扇的噪音必然增大,甚至会产生令人不愉快的尖锐风切声。 因此,有些散热器后面加装风扇后,非但不能降低噪音,反而会起到反作用:虽然噪音的响度降低了,但音色却更加刺耳。 安装的风扇还容易出现进风不足的情况,降低效率。
解决这个问题并不难:安装的风机与塔体之间保持一定的距离,并为其留有进风空间。 猫头鹰建议U14S的后风扇配备较厚的防震垫片,就是出于这样的考虑。
owl安装手册中的建议
也是为了减少后风扇进风不足的影响。 安装风机时,转速较高的风机应安装在塔体前部,转速较低的风机应安装在塔体后部。
对于双塔式散热器,直径较大的风扇应安装在中央,直径较小的风扇应安装在前后。
主要问题自然是内存兼容性,但这也是基于双塔散热器设计的最佳实践:双塔的塔体较小,通常不会覆盖风扇本体。 与单塔式散热器相比,双塔式中央风扇的迎风面积更大,不易造成进风不足的情况。
以经典的九州封神《大双塔》为例。 其前风扇转速为 1300 rpm,中央风扇转速为 1500 rpm。 如果两个风扇的位置互换,其性能反而会下降。
不过,虽然对性能的影响较小,但双塔散热器的中央风扇也应远离前塔,以减少令人不快的噪音。 而这个细节往往被缺乏经验的制造商所忽视。
仍然以经典的“大霜塔”为例,但这一次是一个反例:它的塔之间的距离只有26mm,而常规风扇的厚度为25mm+。 因此,中央风扇距离前塔有多近可想而知。
老大霜塔塔间距离仅26mm
由于没有处理好这个细节,导致大霜塔中央风扇经常发出刺耳的噪音,这也是大霜塔寂静名声不佳的原因。
好在九州风神已经认识到了错误,对新的大双塔做出了改变。 如今,大霜塔塔楼之间的距离明显拉大,有效缓解了这个问题。
新大霜塔塔之间的距离显着增加
然而,正如黑格尔所说:“人类从历史中得到的唯一教训就是没有从历史中吸取任何教训”。
九州风神已经认识到并改正了错误,但类似的设计问题却在后来者身上不断重演。
总结
厂家标称风机风量和风压参数仅供参考,P/Q曲线与负载曲线的交点才能代表风机的实际性能。 也正是基于P/Q曲线的分析表明,带有更多风扇的单塔散热器可能更安静,但对性能的影响有限。
为了减少气流不足,在散热器上加装风扇时,需要将转速较高的风扇安装在前面。 这不仅可以减少后风扇的风噪声,还可以最大限度地提高性能。
另外,后期添加风机时,要注意风机叶片与塔体的距离。 当间距太小时,很容易增加令人不愉快的风噪声,而这个细节往往被经验不足的制造商所忽视。
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