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購買『下吹式』散熱器的重要觀念/評估散熱效果的方式與 塔型 不一樣

※首先感謝板友 Mars.T 願意讓我以他作為例子來說明,有實例會好懂很多。

===== 前言  下吹式散熱器的特性 ======
若發熱量沒有高到某個境界,使用下吹式散熱器是最適合的,
可以幫助cpu的供電模組、記憶體區塊散熱。

塔式散熱器雖然效果較佳,但是只針對cpu散熱,還會改變機殼內的流體流道,
造成通過cpu的供電模組、記憶體區塊的流體量大幅降低,導致散熱不良。

Mars.T wrote:
本來也是這樣想,

所以花了一堆$,用了CM 風神II 利民AXP-100R,最後還是選千元有找的塔扇裝,

這2款 已經是相當頂級的"下吹式",
但是你的計算方式不對。

影響熱量帶走的速率的變因很多,
[1]流體的流通量 (和風扇、風阻有關)
[2]溫差
[3]傳熱能力 (from 熱源 to 散熱鰭片表面)
[4]散熱區的表面積
[5]其它

所以整體算起來,散熱效率是一個變動值;雖會有最大值,但要諸多條件同時配合才能達到。

我現在假設他是定值,方便解說和計算給沒有觀念的人看。

以利民AXP-100R舉例,假設它的散熱速率 = 120w*h/h = 120w,
這120w並非全部當作給cpu用,你要扣一部分給『 cpu的供電模組、記憶體區塊散熱』。
你是對整個區塊散熱,不是只對cpu散熱,故要將所有熱源通通要算進去才合理。
(cpu是重點目標,也是第一階段熱源; cpu的供電模組、記憶體區塊散熱 算第2階段熱源)


cpu要從psu抓12v,再轉成 1.x Voltage來用,
假設dc to dc的效率是90%,你的cpu 若當時要吃掉100w,
cpu的供電模組就會產生11.1w的廢熱。
若還要顧及記憶體區塊的散熱,撥10w過去,
那麼 120-100-11.1-10= -1.1
負值代表溫度會上升,負愈多,升愈快;
反之,亦然。



Mars.T wrote:
塔扇雖然針對CPU,但是因跟後排排熱扇風道一至,能最有效排熱,

主機板最主要發熱源還是在CPU,所以間接讓主機板零件降溫不少,

下吹實際上對主機板與記憶體的幫助沒想像中大,畢竟吹得也是熱風,

但是肯定的是排熱會較塔扇差。

實際上測出的溫度,不管CPU還是MB都是用塔扇最低,

結果買沒兩個月的AXP-100R上機沒三天,就放者冷凍了。


你會有這心得,是因為你太高估"下吹式"的能耐,
並且用錯估算方式,
現在你知道我在上一篇寫這句『若發熱量沒有高到某個境界,使用下吹式散熱器是最適合的,』是甚麼意思了吧?

再說的詳細一點,你會認為『對主機板與記憶體的幫助沒想像中大,畢竟吹得也是熱風』,
是因為"第一階段熱源"的產熱量太接近散熱器當時的散熱能力,
造成第2階段熱源沒有足夠的溫差去提升熱量被帶走的速率。

你反過來想,如果當下"下吹式"的散熱力比第一階段熱源高出100w,
那第2階段熱源還會有相同的情況發生嗎?


2015-07-09 17:27 發佈
Mars.T wrote:
謝謝 大致瞭解你的意思

原本如果測得溫度差不多,我大概也不會換塔扇

只是我的狀況是兩者光MB的溫度差距太大(沒開冷氣差了8-10度)

也無超頻或特殊使用

我能想到的大概就是本身AXP-100R只有320G 相對的散熱鰭片面積有限

與機殼內部空間較小問題(CM silencio 352)


『我能想到的大概就是本身AXP-100R只有320G 相對的散熱鰭片面積有限』
這一句話至少要拆成2個問題來看,
[1]320g是重量(不要用大寫,大寫是專門指『重力加速度』),
重量不是愈重愈好,
因為相同重量下,可以藉由改變heat pipe的陣列方式來改變散熱力,
也可以藉由風扇特性、鰭片形態、風阻大小來改變,
但是以當下的技術來說,重量確實某種程度代表散熱力的大小。



[2]『散熱鰭片面積有限』??!!
當你觀察過熱源圖後,你會發現鰭片不是愈大愈好,而是要設計成"對的型式",
才能把重量、成本用在刀口上。

下圖是比較『有風、無風』的熱源分佈形態:

在鰭片寬度的分配方面,迎風的那一面可以窄,背風的那一面則要寬。
鰭片愈大只對愈弱的風扇有利,
風扇夠強,熱能移動不了多少距離就會被盡數帶離鰭片。


== = == == = = =
有些散熱器,在熱導管的背風面是沒有鰭片包覆的,
這是因為節省高度而"自宮",當然傳熱能力也被閹掉了。

這類散熱器最常見到用於顯示卡上。
cpu cooler上比較有名的例子大概就是"手裡劍 (SHURIKEN) ",
只要我的高度空間夠,想花一樣的錢去得到較高的散熱力,我就不會選這一種。


※ 通常會發現『 cpu的供電模組、記憶體區塊散熱』的溫度依然不如預期的低,
還有另外一個原因:風扇為『可調轉速』的。
COOLER MASTER 風神II、利民AXP-100R 皆為此類。


前面有講到『階段性熱源的觀念』,
M.B.很笨,它調整散熱器上的風扇的轉速的依據,只有CPU當下的溫度高低。
"cpu的供電模組、記憶體區塊"並沒有在考量範圍內,
當然它也不會知道你用甚麼樣的散熱器,更不會知道你對M.B.的溫度有怎樣的要求。

若要避免這種情況產生,
簡單的做法就是強制固定風扇轉速;
若M.B的BIOS有提供編輯CPU散熱風扇轉速的功能,你也可以試著去調整,設定一組參數;
再不然,你也可以買掛在機殼正面的5.25吋控制面板,想到就去調一下,
但很不建議第3種,因為誰會沒事去分分秒秒注意M.B.的溫度?
以我個人來說,
下吹式散熱器如果有標示最大散熱值,
因為前面幾篇中描述的特性,我會把該值除以2,
只保留50%的散熱力給cpu。

e.g.:
be quiet! SHADOW ROCK LP ,號稱130w,
我會只把它 用於65w以下的cpu。

這個保留值不是絕對,只是保留愈多,實際表現出來的靜音程度、溫度降幅都能有比較好的表現。


想保留50% 就必須要有相應的財力,有時候預算不多,這值是可以往下降的,
為顧及cpu供電模組的區塊,我至少會保留 30%。

換言之,我最多把 be quiet! SHADOW ROCK LP 用於滿載平均功耗為 91w的cpu。

eanck wrote:
※首先感謝板友 Mars...(恕刪)


我覺得下吹式還是比較適合M-ATX ITX

大機殼用水冷或高階空冷
熱的傳導途徑不外乎傳導、對流、輻射...

在風扇強制對流情況下輻射熱傳比例相對於其他兩種傳導效果而言微乎其微,
(如果有人要把散熱片拿去coating輻射增強塗料來增強散熱效果,那也是很酷啦...不過可能差不到1度..看對流速度XD)

傳導部分CPU內部設計先天上已經被INTEL、AMD封裝方式所制約了,

使用者所能努力的只有在TIM材(熱介面材質..thermal grease, thermal pad等)、heatsink(材質、幾何形狀、熱管導入)等部分做選擇,

對流效果當然就是風扇的幾何形狀、風壓、流量與對流方向來決定,

早期曾經去某家CFD代理商上課,講師說散熱效果怎樣比較好? 當然是散熱片越大越好、風扇越大越好XD

當然這樣的答案是有語病的,聽聽就好,

因為小弟最近也是想要換電腦,所以又開始看一些玩家前輩的開箱及建議文,但是就是在散熱器的部分還很猶豫,
(6年的老電腦不知道卡到什麼陰,站著開不起來,平躺又可以開,很想發文問,但又怕被譙用6年都超過life time了還不換XD)

以前的電腦反正買CPU附的原廠風扇不玩超頻大概也都死不了,這次在INTEL E3跟i7 4790K之間猶豫,

又發現大家都建議買個塔散來裝比較好,只是塔散這麼重,掛久了會不會有問題讓我好困惑,畢竟我都5年才換一台啊!

好像離題了XD....

我的想法是這樣啦,在散熱片能力能解的掉熱源達到保護的狀態下,如果要用下吹式設計,就找一體式散熱片就好了,頂多導入heatpipe提昇fin efficiency 讓熱更均勻分佈於整個散熱片上,
(所謂一體式是指不要用熱管拉好幾層扣fin或sky fin堆疊的方式)

花俏的設計並不代表performance會比較好....還聽過有埋假熱管的..因為看起來炫..就會有人買-.-

下吹式還有一個值得思考的問題是記憶體通常都在CPU附近,經由散熱器熱交換完的高溫流體會吹向周遭,

尤其是近來的高瓦數CPU,雖然是強制對流的狀況,但高溫流體對散熱效果並不是很好.......

其實還有一個很重要的東西通常大家都不太會去注意,那就是機殼風扇很重要啊!

這才是決定多少廢熱留在機殼內的最主要因素,系統廢熱帶不走,局部熱傳解的再好都是遺憾,

但是...系統廢熱帶出越多....代表房間越熱啊XD





eanck wrote:
※首先感謝板友 Mars...(恕刪)
fubby wrote:
系統廢熱帶出越多....代表房間越熱啊XD...(恕刪)


這裡有點需要講...

不管風扇帶出的熱多還是少,今天熱源就在房間內,產生的熱量也都固定,所以說有沒排出機殼,對室內溫度影響都是相同的

就算都沒風扇,在封閉環境下時間久了仍會達到熱平衡
fubby wrote:
熱的傳導途徑不外乎...(恕刪)

下吹式還有一個值得思考的問題是記憶體通常都在CPU附近,經由散熱器熱交換完的高溫流體會吹向周遭,

尤其是近來的高瓦數CPU,雖然是強制對流的狀況,但高溫流體對散熱效果並不是很好.......


你這問題很好解,但也有所限制。
12cm*12cm的散熱排可以扣 14cm的fan上去,(扣不上去就用綁的,這才叫DIY精神)
10cm*10cm的散熱排可以扣 12cm的fan上去,
以下類推.......
較大一點的風扇,會有一部分吹出來的風不經過散熱排,直接吹向M.B.。
但是不能7cm*7cm的散熱排硬綁 14cm的fan上去,
因為葉片絞出去的風會向風壓小的地方跑,葉片中心又是風量最少的區域,
很容易造成沒有足夠的流體經過散熱排,最終造成CPU散熱不良。

萬一已經是14cm*14cm的散熱排,大概只能扣 2 顆FAN並排在散熱排上,
台灣市面上好像沒有16cm DC FAN 這種產品。


14cm DC FAN 中,我發現thermal right的 ty-140、ty-143在靜音方面是最優秀的,
但是ty-140的缺點是軸承壽命不夠高;
ty-143的缺點是全速下噪音量很大,
ty-143的啟動電壓是5v,
利用電壓差固定給它7v或8.7v,這時的噪音量還能接受。


另一共通的缺點,這2款風扇的風壓似乎是偏弱,用於風阻大的散熱排時,
中心區域的風量有偏低的現象,
官網沒有公佈數據,猜想是不敢公佈弱點。

在眾多華而不實的14cm fan中,這2款的價格勉強算實惠。
大大說的沒錯...但這是指房間密閉且與外界熱傳效果不佳的情況下XD

像是在解系統內部散熱時,我會去依我允許系統內部溫升多少度來挑選排風扇的流量及風壓,

在成本及噪音可以允許的情況下,我會希望系統內部溫度越接近室(低)溫越好 XD

一般而言...室溫不太可能會跟機殼內部溫度一樣...因為會熱到受不了XD
很多其他因素

1) 下吹式 VS 塔式側吹,散熱面積不會是同值- 結果變成 apple to orange
對下吹式來說,除散熱鰭片外,週邊的零組件表面也是散熱用的面積

2) 熱傳導的方式
在固體界面內,基本上是熱「擴散」,塔式側吹就對於把 CPU 週邊零組件的熱「吸」上來會有困難

==

3) 散熱的基本原理,與其恆等式
不管你是用下吹、側吹、上吹、不吹 (靜音被動) 式
最後一定會達到某個穩定溫度,即
「散熱系統散熱速度 (Watt)」必等於「系統總發熱數 (Watt)」

系統的散熱真正在追求的,
不是「總散熱速度」,因為這個值最後一定和「系統總生熱速度」相等

而是「低的主要散熱界面表面溫度」+「降低關鍵組件,到主要散熱界面的熱阻」
白話一點,就是「主要散熱界面的溫度:低」-> 「關鍵組件到主要散熱界面的熱阻(溫度差):低」

=「關鍵組件維持在可接受的溫度範圍內運作 (避免影響其效能或壽命)」


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