散熱器真的是風扇多就強嗎? 有無發現增加風扇，降溫幅度卻很小?

愈來愈多cpu散熱器採用2~3風扇來吹鰭片矩陣，
但你們有無比較過 『1個風扇時的溫度 vs 2個風扇時的溫度 vs 3個風扇時的溫度』呢?

若比較過，除非該款風扇的風壓弱的不像話，
否則增加風扇數量，其降溫幅度是不如你的預期的。

這個現象的原因是『吹透鰭片矩陣的風量已經頂到這款散熱排的傳熱速率上限』，
此時不管你將風量加倍，或是風壓加倍，溫度下降幅度都是微乎其微。

只要能吹透鰭片矩陣的"風量"夠多，從熱導管傳到鰭片的熱根本走不遠，
你用熱成像儀去觀察就能明白。

以風冷散熱器舉個例，
吹透某鰭片矩陣的"風量"達到 40 CFM時，從熱導管傳到鰭片的熱能走1.5cm，
意即從熱導管的表面向外擴張半徑1.5cm，這個範圍內便可帶走絕大部分熱量，
超過這個範圍，鰭片的表面溫度與室溫幾乎無異。

※用熱成像儀去觀察，會發現熱的分佈並非完美的圓，
迎風面的熱能外延範圍會較小，背風面的熱能外延範圍會較大；
距離熱導管表面愈遠，鰭片的表面溫度與室溫的溫差愈低。

當拉高吹透鰭片矩陣的"風量"達到 55 CFM時，從熱導管傳到鰭片的熱能走1.0cm，
吹透風量愈多，熱能在鰭片傳行進的距離就愈短，
當熱能行進範圍小到一定程度時，此時就是達到傳熱速率上限。

現在12cm fan的cpu散熱器，吹透鰭片矩陣的風量多半 50~70 CFM 便接近傳熱速率上限。

====== 該如何增加傳熱速率上限呢? =====
最簡單的做法是增加熱導管與鰭片的接觸面積。

例如:
某散熱器有６根直徑為6mm的熱導管，鰭片５０片。
提升傳熱速率上限的方向有3種，
[作法1. ]增加鰭片數量。
減少鰭片間距去增加鰭片數量不是好事，這會增加風阻，降低吹透鰭片矩陣的風量，
要知道優秀的高風壓風扇不是那麼容易入手的，且價格也不便宜。

若不改變間距，選擇繼續往上疊加鰭片數量，風扇吹不到的鰭片只能進行被動散熱，
這部分的散熱效率極低。

[作法2.]增加熱導管數量。
直徑為6mm的熱導管的圓周長=6*3.14= 18.84 mm
6根熱導管與每一片鰭片接觸的邊長 = 18.84 *6 = 113.04mm

增加一根就變成 18.84 *7 = 131.88mm
理論上會增加 1/6 傳熱速率，但實際情況卻沒有這麼理想。

要知道cpu die的長寬並不大， 並不是每一根熱導管都能夠壓在cpu die的正上方。

cpu銅殼的水平方向傳熱能力不夠快，銅殼邊緣與 die的接觸範圍是有溫差的，
這導致沒有直接壓在cpu die上方的熱導管會接觸到較低的溫度，
距離cpu die邊緣愈遠的熱導管，所能傳導的熱能便愈少。

因此不是無腦增加數量就行，所以才會有使用均熱板底座的產品出現。

[作法3.]增加熱導管直徑。
直徑為6mm的熱導管增加為8mm，
直徑8mm的圓周長=8 x 3.14= 25.12 mm
6根熱導管與每一片鰭片接觸的邊長 = 25.12 x 6 = 150.72mm

150.12 / 113.04 ≒ 1.33
理論上會增加 33% 傳熱速率，但實際情況也沒有這麼理想。
原因同樣和[作法2.]一樣，都是卡在底座與cpu die的接觸範圍上。

這時若不採用均熱板底座，效果同樣難以明顯提升。
另一種便宜的做法是讓底座那一段的熱導管的『側面』彼此接觸，
利用熱導管之間直接接觸來傳熱，讓有碰到cpu die的熱導管傳多一點熱給外側的熱導管。


====== 為什麼風冷CPU散熱器 配的風扇的風壓都很弱? =====
原因在這一篇解釋過了。
https://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=502&t=7169478

相同風阻下，風扇的風壓愈弱，能吹透鰭片矩陣的風量就愈少。
由於使用單一弱風壓扇時，距離傳熱速率上限仍有相當大的空間，
這時多第2個風扇來助陣，降溫幅度就會比較明顯，
如此才能讓消費者產生"附2~3個風扇散熱器"比較強、比較實惠的錯覺。

殊不知只要風扇夠優秀，1個就夠了。

====== 為什麼鰭片與風扇之間還要故意留空隙? ======
原因同樣在這一篇解釋過了。
https://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=502&t=7169478

這個縫隙會導致漏風，同樣是故意降低吹透鰭片矩陣的風量，
用來凸顯第2個風扇的效果。

例如某cpu散熱器，吹透鰭片矩陣的風量只要 50 CFM 便接近傳熱速率上限，
為了故意搭售第2個風扇來提高整組的售價，
便利用各種設計讓一個風扇時的吹透風量只有30 CFM，
留下 20 CFM的空間給第2個風扇去發揮。