超能課堂(305):我們到底需要風量扇還是風壓扇?

CPU和顯卡的性能是什麼水平,基本上只要有一個參照產品,然後對比一下硬件規格,就能作出比較準確的判斷。然而對於風扇來説就不行了,誠然風扇也有最高風量和最大風壓(靜壓)這兩個規格作為參考,但這兩個參數是基於特殊條件測定而出,在實際應用中並不會同時存在,因此只看這最大風量和最大風壓其實是判斷不出來風扇能否滿足我們實際需求的,這就讓很多玩家有所迷惑了。

如今很多玩家習慣上會把風扇分為風壓扇和風量扇兩個類型,顧名思義就是設計傾向於高風壓的風扇以及設計傾向於高風量的風扇,兩種風扇面向的使用場合都有所不同,在實際應用中大家可能會根據使用經驗作出一些判斷,但作出判斷的依據是什麼?這個判斷是否正確?這些疑問相信很多玩家都是知其然而不知其所以然。而為了解答這些問題,我們不妨先引入一個新的參數,叫 有效風量

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需要使用風扇的場合,基本上就是有散熱需求的場合,例如CPU和顯卡都需要散熱器,散熱器上面就有風扇,機箱上也會安裝風扇來強化散熱。而現有的散熱體系當中,當負載、環境温度、散熱器種類、散熱器規模等因素都相同的時候,影響散熱效率的就只剩下 有效風量,相當於是“散熱器通過了多少風”,有效風量越高,散熱效能就會越好 ,關於這點,我們是可以用實際散熱測試來進行驗證的。

首先我們挑選出三把風扇,分別是雅浚M12、貓頭鷹NF-F12-2000以及Abee APEX Plus i360水冷的標配風扇(此後簡稱Abee風扇),經過實際性能測試得出最大風壓和最大風量後,分為最大風壓相同和最大風量相同的兩組,其中最大風壓相同的是貓頭鷹NF-F12-2000(轉速調整為84%)和Abee風扇,而最大風量相同的則是雅浚M12與Abee風扇,詳細的測試參數如下表所示。

接着我們來進行實際散熱測試,測試平台使用的是我們專門為散熱器測試而打造的發熱體測試模型,其中風冷散熱器使用的是ID-Cooling的SE-50,水冷散熱器則是XPG的L240 ARGB,兩者在測試的時候都只安裝1把風扇,測試是發熱體功耗為300W,以其與室温的温差作為測試結果。

從測試結果可以看到,在最大風量相同的組別中,風冷散熱器上兩把風扇的測試成績基本上是一致的,但是在水冷散熱器上風壓更高的風扇會更有利一些。

而在風壓相同的組別中,84%轉速下的貓頭鷹NF-F12在無論是風冷還是水冷環節相比Abee的風扇都有所落後。從這裏我們可以得出,在風量相同的情況下,風壓更高的風扇效能更好,而在風壓相同的情況下,風量更高的風扇更有利散熱。

事實上這個結果是在我們預料之中,相信也是在大家的預料之中,其原因就在於有效風量上面。我們使用風洞進行了測定,可以看到風量相同的雅浚M12和Abee的風扇,它們在風冷散熱器上有效風量分別為38CFM和40CFM左右,而到了水冷散熱器上兩者的有效風量均有所下降,相互之間的差距拉開了一點,但變化幅度不算大,因此在實際散熱測試中它們的差距變化也不多。

而在風壓相同的組別中,Abee的風扇相比84%轉速的貓頭鷹風扇在風冷和水冷散熱中都能提供明顯高出一截的有效風量,因此在實際散熱效能上也有明顯的優勢。其實我們還嘗試過將貓頭鷹風扇恢復至滿轉速,並進行了實際散熱與有效風量的測試,從結果來看滿轉速下的貓頭鷹風扇可以提供與Abee風扇接近的散熱效能,有效風量也確實是相差無幾的。

到這裏為止我們已經證明了,有效風量越高越有利於散熱,那在這裏面,風壓起到了一個怎樣的作用呢?我們不妨來看看這幾個風扇的有效風量與最大風量之間的比例。很明顯我們可以看出,風壓越高,有效風量與最大風量之間的比例就越大,意味着風量的損失越少,所以風量相同的風扇,風壓更高的有更好的效能;而風壓相同的風扇,其有效風量與最大風量之間的比例是很接近的,所以風壓相同的風扇,風量更高的更有利於散熱。

雖然説風扇的最大風壓與最大風量不可能同時存在,但這並不代表風扇的風壓和風量是完全對立的,這兩者之間的關係其實更像是相互轉化,高風壓型的風扇雖然在最大風量上會稍稍遜色,但是在散熱系統中它可以將風扇的最大風量更多地轉換為有效風量;高風量型風扇往往在風壓上有所不利,轉換有效風量的效率不夠理想,但畢竟風量的基數夠大,最終提供的散熱效能也就相差無幾了。

那麼我們該怎樣選擇合適自己的風扇呢?如果説風扇有提供P-Q曲線,那對於我們判斷其是否合適使用可以説是有很重要作用,P-Q曲線中的風壓的座標軸其實相當於我們散熱系統的阻抗,風量的座標軸則相當於有效風量,倘若風扇提供的最大風壓低於系統阻抗,那就意味這風扇提供的有效風量等於零,就是我們俗稱的“吹不透”,那這個風扇肯定不符合我們的需求;而風扇能提供的最大風壓大於散熱系統阻抗時,那麼在P-Q曲線上,阻抗對應點的風量就是其有效風量,不同風扇對比時只需要看有效風量誰更大,那就意味着誰的散熱效能會更好。

那不同散熱環境對應的阻抗是多少呢?其實不同產品的散熱阻抗會不一樣,例如有些水冷排的散熱阻抗相當於2mm H 2 O的風壓,但有一些則需要相當於2.5mm H 2 O的風壓,因此我們的建議是,選擇時可以取較高值進行計算, 水冷排的風壓需求至少2.5mm H 2 O,塔式風冷散熱器則按照2mm H 2 O的風壓作為需求,機箱散熱對風壓的要求比較低,一般來説風壓不低於1.5 mm H 2 O的風扇就足夠了,關鍵是風量要儘量高 。只需要把這些阻抗係數套入到P-Q曲線中,得出相應的有效風量,就可以知道哪個風扇更適合我們的散熱系統了。

當然我們也知道,並非所有風扇都有提供P-Q曲線,如果確實找不到相應的數據,那我們也有一個土辦法,就是 直接把最大風壓與最大風量的數值相乘 ,雖然得出的數字並不代表任何規格參數,但多數情況下這個數字越大就意味着風扇潛在的能量越大,越有利於其在實際使用中充分發揮效能。