浅谈散热风扇•风力串并联

在提起散热风扇的风力时，一些行家老手们往往会提到“风量”与“风压”等等词汇，令人云里雾里。
在选购散热器时，相信大家都碰上过这样的问题：为何有些散热器装有两把风扇，而有的散热器则仅安装一把风扇？风扇更多的散热器性能会更强，而风扇更少的散热器会更安静吗？





本篇文章就将针对这些问题，围绕散热风扇的基本属性——气流与散热展开讨论，希望能解开你的疑惑！


风量与风压要理解风量与风压的概念，首先需要介绍风扇的P/Q曲线。
风扇的静压与风量是一对矛盾的值，而P/Q曲线揭示了它们的关系。在P/Q曲线上，横轴是风扇在单位时间内输出的气流量，即风量。而纵轴则是风扇出风侧的气流压力，即风压。



每一把风扇在不同的静压下都将输出不同的风量，因此有着不同的P/Q曲线。
曲线与横轴（风量轴）的交点，是风扇不受任何阻力时所输出的风量。
而曲线与纵轴（静压轴）交点，则指“使风扇输出风量=0”时，所需的静压。
不同的用途也有着不同的负载曲线。机箱风扇的阻力较低，因而静压需求较小，而散热和水冷排的阻力较大，风压需求较大。通过求取负载曲线与P/Q曲线的交点，我们便能知道这把风扇在对应用途下的性能表现。
以猫头鹰官方的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交点的值最大，与风压轴的交点值很小。这表明S12A风扇是一把风量型风扇：在阻力较低时有着很大的气流量，但是一旦面临高阻力环境，它的输出风量就会暴跌。
而NF-F12风扇则反之，它的绿色曲线拥有着很大的静压轴交点，但与风量轴的交点最小。这表明F12是一把风压型风扇，高阻力环境才能凸显它的优势。
但是，究竟谁才能在散热器上表现最佳呢？这就要看风扇的P/Q曲线与负载曲线的交点了。



在这方面，棕色曲线所代表的NF-A12X25风扇则表现最为亮眼。
虽然A12X25的标称风量不及NF-S12，而风压也不比NF-F12更高，但在同冷排、散热器与机箱等负载曲线的交点上，A12X25均有最大的风量值。这表明A12X25有着最大的有效风量，因而实际性能最为优秀。
A12X25的例子，充分体现了P/Q曲线的重要性：标称的风量、风压参数仅供参考，而P/Q曲线与负载曲线的交点才能代表实际的性能。
风扇串并联就像电路一样，气流也有“串联”与“并联”的讲究。
并联将两把风扇并排放置，朝向同一方向，便构成了风扇的并联。在日常中，风扇并联的案例比比皆是。机箱、冷排上的数个风扇，就是并联的典型情况。

电阻的并联会分流，而风扇的并联则会增流。风扇并联会令风量倍增，但不会改变最大静压。体现在P/Q曲线上，并联带来的效果如图所示。



从图中我们不难看出，在系统阻力较低时，风扇并联可以极大增加“等效风量”。但在系统阻力高时，并联就收效甚微。
串联和电阻一样，将两把风扇前后安装，形成“一推一拉”的布局，就构成了风扇的串联。
电阻的串联会分压，而风扇的串联则是增压。串联会让风扇的静压倍增，但不会增加最大气流量。体现在P/Q曲线上，风扇的串联如图所示。



可见，在系统阻力较低时，风扇串联的收效甚微。但在系统阻力较高时，风扇串联可以较大程度地提高有效风量。
这也无怪乎我们总是在冷排、散热塔体上见到风扇串联的例子了。“夹汉堡”式的冷排安装方法，就是风扇串联的体现。


猫头鹰U12A上两把风扇，是串联的典型
然而，正以猫头鹰U12A为例，常规的单塔散热器并不是一把满转风扇无法吹透的高墙，很难称之为“系统阻力较高”。对单塔散热器而言，风扇串联带来的极限性能提升并不大。


测试数据来自Chiphell。DBL即为串联风扇，SGL则是单风扇
既然这样，风扇串联的意义何在？
仔细观察测试图片，我们不难发现，风扇串联显著改善了低转速下的性能表现。两把1300转的风扇串联，便超越了1600转的单风扇效能。
这自然是因为串联风扇拥有更大的风压，吹透塔体所需的转速更低，从而起到了降噪的效果。在单塔上安装两把风扇，主要是为降低同等性能下的噪音，对极限性能影响很小。
但在阻力更大的冷排、双塔散热器上，一把高性能风扇的风压已力不从心。在这些情况下，风扇更多的散热器不仅性能更强，也将会更安静，不过兼容性会因体积的增加而变差一些。
风扇的布局既然这样，为了让散热器更静音，是否应该将风扇装满？

然而，在风扇的安装上，也有不少要注意的地方。
在进风方向有遮挡时，风扇的噪音都会不可避免地增大，甚至很可能产生令人不悦的尖锐风切声。因此，在一些散热器的后方加装风扇后，非但不能降低噪音，反而会起到反作用：噪音的响度虽然有所下降，但音调更加刺耳。加装的风扇也容易进气不足，降低效率。
解决这一问题也不算难：将加装的风扇同塔体保持一定距离，为其留出进气空间即可。猫头鹰建议为U14S的后风扇搭配较厚的防振垫片，就是出于这样的考量。


猫头鹰安装手册中的建议
也正是为降低后方风扇进气不足的影响，在安装风扇时，应将转速较高的风扇布置在塔体前方，而在后方安装低转速的风扇。
而对双塔散热器来说，应将直径较大的风扇布置在中央，而在前后方安装直径较小的风扇。
最主要的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做法：双塔的塔体体积较小、通常不会盖过风扇本体。相比单塔散热器而言，双塔的中央风扇拥有更大的迎风面积，因此不易进气不足。






九州风神（DEEPCOOL）大霜塔CPU散热器(双塔/6热管/风冷/支持AM5/6热管/双幻彩风扇/附带硅脂)199元外观霸道，用料也够劲京东去购买以经典款九州风神“大霜塔”为例，它的前方风扇转速为1300转，中央风扇则是1500转。倘若将两把风扇的位置调换，它的性能反而会下降。
然而，尽管对性能的影响不大，但双塔散热器的中央风扇 同样应与前方塔体保持距离，以减少不悦耳的噪音。而这一细节也常常被经验不足的厂商所忽视。
还是以经典的“大霜塔”为例，不过这一次是反例：它的塔体间距仅为26mm，而常规风扇的厚度则为25mm+。因此，中央风扇有多么靠近前塔体，可想而知。


旧款大霜塔的塔体间距仅为26mm
由于没有对此细节进行处理，导致大霜塔的中央风扇常常会发出刺耳的噪音，这也是大霜塔的静音风评不佳的原因所在。
所幸，九州风神已经意识到了错误，在新款大霜塔上做出了改变。如今，大霜塔的塔体间距显著增加，有效缓解了这一问题。


新款大霜塔的塔体间距显著增加



九州风神（DEEPCOOL）大霜塔PROCPU散热器(双塔/风冷/支持AM5/金属顶盖/6热管/双层增压风扇/附带硅脂)239元此款 大霜塔PRO CPU散热器，采用纯铜6热管，80片铝质鰭片组，散热面积高达7200c㎡，加上镜面抛光铜底，零距离贴合CPU，导热更快。双层增压扇叶，PWM温控调节，低噪更强劲。160mm高度，兼容主流中塔机箱。京东去购买然而，正如黑格尔所言：“人类从历史中学到的唯一教训，就是没有从历史中吸取到任何教训。”



九州风神已意识到并改正了错误，但类似的设计问题不断地在后来者身上重演。
总结厂商标称的风扇风量、风压参数仅供参考，而P/Q曲线与负载曲线的交点 才能代表风扇的实际性能。也正是基于P/Q曲线的分析表明，风扇更多的单塔散热器可能会更安静，但对性能的影响有限。
为了减少气流不足的情况，在为散热器增加风扇时，需将转速更高的风扇安装在前方。这不但能降低后方风扇的风噪，还同时能将效能最大化。
此外，在后期添加风扇时，我们应当注意扇叶与塔体的间距。当间距过小时，容易增加不悦耳的风切噪音，而这一细节常被经验不足的厂商所忽视。
这篇文章到这里就结束了，如果对本文内容与风扇选购有疑惑，随时欢迎与我交流！


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