散熱片與風扇的搭配

散熱片&扇結合方式

頂置式

  典型結構就是把許多片狀的散熱鰭片,以某種工藝接合在具有一定厚度的吸熱底上,由一個安裝在散熱器頂部的風扇導流,令空氣通過散熱片上那些縫隙,從而將熱量帶走。

  缺點:氣流在散熱片內需要改變方向,容易形成「無風區」,且頂置式的傳統軸流風扇,其中間軸承部分容易形成死角——「風力盲區」,可偏偏散熱片正中央接觸的就是發熱設備(CPU核心等)。

Intel LGA775原配散熱器

  散熱片主軸為實心銅柱,散熱鰭片由里向外呈放射狀分布,並且鰭片向風扇旋轉的反相彎曲,增加與氣流的接觸。採用此種設計,軸流風扇的盲區正好對應散熱片的銅芯,而銅芯本身外露表面積很小,有氣流輔助也難以提升散熱能力。同時,外圍的眾多鰭片正好都籠罩在風扇的強大風力之下,散熱效果自然出色。它的設計可以說是「避實就虛」的做法:風力盲區被巧妙的設計所迴避,最大程度上降低了由其帶來的負面影響;而且比起後面要提到的「傳統渦輪式」風扇,它的銅芯和散熱鰭片接觸面積更大,可以更好的將熱量傳導到鰭片的各個部分。

  

側置式

  風扇與風道式散熱片完美的配合使空氣氣流只有一個流向,除了與散熱片的接觸之外沒有其它不利沖擾,而且風阻小,熱交換效率高。

  相對於頂置式來說側置式不但沒有風力盲區,而且側置風扇的氣流可以順利的通過散熱片從另外一邊吹出,能夠將散熱片整體的熱量沿著鰭片空隙直接吹到機箱之外,使機箱內的空氣流向十分的流暢,從而有效的降低系統的整體溫度!而頂置風扇有風力盲區不說,氣流到達底部後不可避免的要產生渦流,影響氣流的使用效率和散熱效果。

 

側置式的AVC「龍騎士」

缺點:側置式同樣存在另一側的散熱片由於離風扇較遠而導致散熱不均勻的缺點,特別是在散熱鰭片間隙很小,氣流難以穿越的情況下。還有一點就是當側置風扇厚度比較大的情況下會造成整個散熱器占地面積太大,給安裝造成困難。。

  而龍騎士在這方面則做得不錯,它的散熱片分為兩部分,靠近側置風扇一側的散熱片鰭片數少、間距大,直接與CPU核心部位接觸;而另一側的鰭片則非常密集,由於離核心部位較遠,所以使用兩根熱管從底部將熱量導出到散熱片上。

偏置式:

  其實就是把風扇橫向放置在散熱片頂部,這樣其風力就能垂直向下吹到散熱片上面

偏置式相對於頂置式的優點。

 

   現在市面上的偏置式散熱器大都採用了渦輪風扇,所以又把它叫做「渦輪式」或「龍捲風式」。優點就是能夠消除傳統的頂置式風扇所帶來的風力盲區,而且渦輪風扇風力分布均勻,以較低的風扇轉速能夠產生更大風量,有效的控制了噪音,同時達到了優越的散熱效果。不過缺點就是風速比較低,所以散熱速度較慢。出了一款TR2-M4。

TR2-M4                     

  缺點:雖然相對與側置式來說橫向體積得到了有效的控制,但是平放的渦輪風扇再加上散熱片個頭實在太高了隨之而來的散熱器重量的增加倒是勉強可以接受。

內置式

  空氣從頂部吸入,通過渦輪風扇向周圍360度範圍吹出,這樣就不必考慮傳統散熱器風量與風壓的問題,充分利用起每一頁鰭片,達到了超大實際散熱面積。

 

傳統的「渦輪風扇」

  而技嘉的這款產品通過熱管的使用能夠將熱量迅速帶到密集的桶型散熱鰭片上,然後內置的渦輪風扇發揮威力散盡熱量。

  缺點:由於風向是由中心往四周吹出,所以風力分散;中間渦輪風扇占據了很大的空間以至於散熱片的體積被壓縮,所謂的「超大實際散熱面積」其實熱交換效率並不高。

送風方式

  作為風冷散熱器,其基本出發點就是通過風扇來主動散熱。兩種:吹風和吸風。

吹風式

  但是由於風扇的扇葉、導流罩設計等,出風口氣流整體方向較為一致,風壓較大,但內部紊流較多;進風口空氣則是被動流入風扇內,沒有外力作用或氣流衝擊,壓強應略低於環境氣壓,且氣流為層流。

  風扇「吹」出的空氣內部流動混亂(紊流),與散熱片的熱交換效率更高,且風壓大,非常適合作為風冷散熱器的送風方式,但缺點則是氣流擾動、鰭片振動較多,相同風量下噪音較大。而吸風方式雖然氣流平順,容易獲得較大的風量,且噪音低、振動少,但熱交換效率不高,多用於一些對靜音需求較高的場合,例如水冷系統的散熱排等。

吸風式

   對於吹風式的缺點只能降低其影響而無法消除,但如果反其道而行之採用吸風式風扇,一切問題則迎刃而解。於是備受冷落的吸風式散熱方案被推到了前台。

雙風扇

  通常雙風扇散熱器所採用的兩個風扇都是具有相同參數、規格的產品。而它們的組合形式不外並聯與串聯兩種。

  並聯的雙風扇各自負責一部分散熱片的送風工作,可以獲得單風扇近兩倍的風量。下面就是幾款並聯雙風扇的典型產品:

 

  上面(左)的這款雙風扇散熱器採用雙風扇側面對吹設計,散熱器中心的立柱將兩個風扇隔開並且把熱量傳遞到散熱片的每一個鰭片上,由於方向是雙面的,比起傳統的散熱器散熱面積有所增大,而且風力十足,因此散熱效果很理想。

這(中)就是前面介紹的那款偏置式風扇,也是雙風扇,而且是雙「鼓風機」風扇。

  (右)對散熱片進行橫向擴展,再配合雙風扇的設計。可惜較適合slot接口的CPU,目前主流的主板就很難容得下它,在顯卡散熱上倒並不少見。

  串聯的雙風扇通常配合風道式設計的散熱片,採用一吸一吹的設計,目的則是增大風壓,變相增加風量(雙風扇共同分擔散熱片的風阻,則每一個需要克服的靜態壓強差會大幅減小,風量有所提高,)。

 

  這是另一類型的雙風扇散熱器,它採用側置式設計,只不過多加了一個風扇,兩個風扇協同工作達到「一吸一吹」的效果,這樣一來通過散熱片的空氣能夠十分流暢的通過,風阻降到了最低,熱交換效率得到了極大的提高,同時也能夠避免前面所提到的側置式散熱器另一側散熱片散熱不均勻的缺點,將側置式的優點發揮得淋漓盡致!

  缺點:由於採用了兩個風扇,噪音也相應翻了一倍,成本也增加不少,如果都採用側置式設計的話,體積上更加難以控制。。

  

安裝結構:

散熱器體積、重量標準

  為此Intel和AMD針對自己的平台都制訂了相關標準,Socket 478/754/462所規定的最大重量分別為445g/445g/300g。

  散熱器安裝時均需要通過專用的固定卡槽等配件來穩固,並且已經有不少龐大的散熱器使用到了加強背板卡扣,通過在主板正面以及主板背面的雙重固定達到強化作用;雖然在散熱器體積上並沒有什麼標準出台,但是廠商們在這方面還是相當謹慎的。

壓力標準

  散熱器安裝時要有一定的預緊壓力,一來確保安裝穩固;二來保持散熱器與CPU底部的良好接觸。而這個壓力必需得到嚴格控制,所以AMD和Intel在這方面的標準是很權威的,如果廠商不按其標準設計散熱片扣具的話,極有可能造成散熱不良或壓壞CPU。

  AMD Socket A平台建議的壓力為12~24磅,而Intel為帶有金屬頂蓋的Socket 478平台CPU提出的建議壓力為60~90磅。

散熱片扣具:

單孔彈力扣具

  針對Athlon XP的散熱器一般都是採用單孔彈力扣具:

 

  這是(左)早先市面上比較普通的扣具設計,此種扣具的特點是結構簡單、安裝牢固,缺點是扣具受力比較集中,安裝、拆卸時都需要有螺絲刀輔助,比較困難而且不方便,而且如果安裝操作不當用力過大會壓壞核心。

免工具單孔彈力扣具(右),它最突出的特點就是在扣具上有一個加長的安裝手柄,這樣不用費多大的勁就可以把散熱片牢牢地固定在CPU上,這樣的話安裝、拆卸變得容易多了。不過由於是免工具安裝,所以壓力不大,。

三孔彈力扣具

 

  上圖就是著名的火山10A採用的散熱片扣具,也是AMD推薦的扣具設計方式,與傳統的單孔式設計相比三孔式扣具平均分擔了所承受的壓力,不但使處理器與散熱器之間的結合更為緊密,同時還相應的提升了安裝固定的穩定性。。

分離式掛鉤扣具   

以Intel目前的處理器來說,主流Pentium4及其賽揚4系列全部使用Socket 478接口並且採用了加裝HIS頂蓋的FC-PGA2封裝,Pentium4的散熱架構(配套主板上)本來就帶有安裝支架和孔位,所以對扣具的依賴程度相對比較低。優點:安裝時無需工具的輔助,稍微用點力就可以將散熱器「掛」在主板支架上面。所以這也是Socket 478平台上最為流行的扣具。

P4塑料扣具

 

  上面(左)就是Intel高端盒裝CPU中附帶的散熱器,由圖中可以看出這種散熱器扣具是用塑料做的,可以稱之為一體化塑料扣具。

  另外(右)還有一些散熱器也採用了比較類似的扣具,材質大多也是塑料的,不過也有部分產品採用了金屬材料,目前有一部分P4散熱器採用了這種設計。

 

整體式扣具                         

  這是AVC的專利扣具,使用在紅騎士這款散熱器上面。由於是一對扣具,所以必須單獨安裝,這樣在安裝時往往無法做到兩邊平衡一致,導致受力不均。所以AVC針對這一點作了改進,開發了這種全新的扣具,在安裝時可以非常方便的將扣具的4個扣同時輕扣上去,然後將扣具上的扳手直接往內一拉就完成工序了。

標準Athlon 64扣具

 

  為Athlon 64加上了金屬頂蓋,還重新設計了專用扣具。上圖就是AMD盒裝散熱器採用的標準Athlon 64扣具,安裝時將金屬卡具扣在散熱器托架上,搬動塑料手柄旋轉至另一側,手柄末端勾住托架即可。拆卸散熱器時只需要反方向作一次,整個過程免工具操作,很簡單。

K8三孔彈力扣具

 

  主要應用於AMD K8平台。它是藉助K8主板上的支架來完成安裝的。安裝時先將扣具卡在底座上,幾乎不用費力徒手就能安裝,再搬動金屬手柄至另一側即可。

凸輪式免工具扣具

 

  上圖是CoolerMaster ACC-F71散熱器上的扣具,可以說是目前獨一無二的設計。因為它借鑑了P4和K8兩種「先進」平台中帶把手扣具的設計方案,將其帶到了「古老」的沒有支架輔助的Socket A/370平台。應該是目前K7平台最優秀的扣具了。 

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