桌機的散熱系統

散熱系統負責消除電腦運作時所產生的廢熱,確保電腦運作順暢.一般有空冷式用空氣作散熱媒介和水冷式這2種散熱媒介,它的差別是水冷是用水和空氣併用,因水的導熱系數比空冷用鋁或銅的金屬傳導媒介的導熱系數都大,所以熱能更快速帶離發熱體.散熱裝置概論,近年來廠商的CPU和顯卡散熱器都盡可能奉行"數大就是美"主義,主機板CPU供電模組(VRM模組)加大散熱鋁擠片,晶片組散熱也不小,也在顯卡用上熱導管,均溫板用料不馬虎,且散熱風扇數目日益增加且尺寸也越大了,原廠CPU和顯卡的散熱都很好了,但如果你要求是靜音且散熱更好,像加強儲存裝置硬碟散熱就加小形散熱鋁片貼在硬碟電子板上晶片加強散熱也可貼在記憶體上用,今日intel CPU的TDP耗電量越來越低,原廠版的CPU散熱器就相當夠用.但若你的要求是要安靜低噪音電腦,買較大較多鋁鰭片且風扇大於9cm的CPU散熱器也是電腦安靜的方法.或是你買的機殼所給風扇你不喜愛或太吵想另買風扇,或想超頻你的電腦,以上這些原因都是你需要另外購買CPU,公版顯卡,記憶體,零組件上外露電路板晶片的散熱器,挑選屬於自己的散熱器和風扇零組件.目前加強顯卡散熱器都是要公版顯示卡才合用,而品牌顯卡廠商自行設計的買不到可用加強顯卡散熱器,想對顯卡自行買加強顯卡散熱器要一開始就要鎖定公版顯卡來買.散熱器可分3種有空冷和水冷這2種+空冷新技術外觀小型化,它們分別是1.空冷式用空氣作散熱媒介和2.水冷式用空氣和水這2種散熱媒介合併用3.小型化高散熱效率空冷散熱器,以散熱器不同散熱媒介與散熱器的零件區分共有3類型散熱器作介紹如下:

組裝DIY時買的盒裝CPU都是給空冷的下吹式散熱器你一定有用過,它是原廠OEM以鋁擠片的銅底鋁塊裁切製成的鋁擠散熱器,Push Pin散熱器安裝簡易,用手指力壓聽到卡榫扣上聲即完成,4根卡榫要依順序壓兩兩相對的對角線卡榫來完成安裝,散熱效率全靠高轉速風扇用力吹,intel CPU製程越來越小,發熱量驟降,原廠CPU鋁擠散熱器才能在當今效能高漲時持續延用,如果要問intel為什麼要設計這樣外觀?最大原因是製造簡單要價便宜又好安裝.
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圖是Thermalright Silver Arrow IB-E Extreme利民銀箭IB-E極緻散熱器是正港台灣人的加工技藝造的散熱器,8根純銅熱導管作熱傳導至銅鍍鎳的散熱銅鰭片上再由14cm PWM 風扇最多可裝3只強力吹超頻中的CPU,來壓制廢熱,用空冷作散熱的極至超頻記錄就是由利民散熱器創造的是空冷散熱器之王.
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台灣人的工藝技術表現在8根銅導管穿過散熱器底銅塊呈U型也穿過整排的銅散熱鰭片靠的是手工焊接工藝和穿Fin工藝這2種工藝技術,製作重點是與貫穿鰭片與穿過底銅塊都要和銅管接合處緊密結合不能有空洞空隙就不會產生熱阻,製作工藝好的散熱器是呈現整體強固,不能有鰭片鬆動現象,工藝作不好熱源積存銅導管上散熱器沒100%發揮,這是空冷超頻時影響超頻的因素之一
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(上下圖)都是散熱器底部,(上圖)是很早就有的包夾式底部,(下圖)是較新工藝HDT指的是Heat-pipe Direct Touch銅熱導管直接接觸熱源,因直接接觸CPU上鐵蓋相對減少熱阻,熱傳導至散熱鰭片散熱效果最好,但這是低價空冷散熱器除了銅管外其它都是鋁底塊和鋁鰭片是較可惜的(上圖)包夾式的是利民銀箭用來超頻CPU散熱器底部多達8根貫穿銅底部,不能用HDT工藝技術是因銅管是強度不夠的中空銅管極易受損,所以用包夾式舊工藝技術

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圖中散熱器是CoolerMaster獨家的均溫板專利,銅導管與鋁底塊皆用均溫板方式,製造均溫板成本高,它主體是一個結構強度高的平面薄型空殼體不然會被大氣壓力壓扁,利用物質汽液態互相轉換帶走熱量,均溫板內填有液體物質熱傳應用
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這款是HTPC裝機用的貓頭鷹(Noctua)低矮版(Low-Profile)空冷CPU下吹式散熱器NH-L9i超頻用的intel LGA 115X腳位系列專用一組固定金屬架沒其它五金附件,銅熱導管作穿Fin貫穿鍍鎳鋁鰭片構成散熱器,最大散熱功率TDP 65W~95W當CPU功率超過65W甚至到最大的95W來散熱時電腦又熱又吵就會影響放客聽當HTPC觀賞電影心情了,特殊PWM風扇是9.5cm大小,風扇轉速300rpm~2500rpm,風扇軸承是貓頭鷹獨有的SSO2專利軸承,噪音23.6dB,整組重量420克,安裝NH-L9i散熱器要從主板背面鎖螺絲固定散熱器,贈送一條散熱膏和風扇線材,產品保固6年,美國NewEgg售$US44.99元(約莫$NT1350元)
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用intel 4代(紀念Pentium上市20週年不鎖倍頻版) Pentium G3258 / 3.2Ghz / TDP53W作散熱效果測試,待機32度 / 不超頻滿載54度 / 超頻滿載80度 降溫散熱測試影片



Palit Microsystems靜音0分貝顯卡是追求靜音0分貝遊戲的電腦配備,GTX750Ti/GTX750 KalmX系列是採用被動式散熱顯卡,2支鍍鎳熱導管有傳導散熱佳,大面積的散熱鋁鰭片,熱導管從GPU的HDT穿過純銅底座有最佳的導熱接觸~這是fanless靜音顯卡代表作

   
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1.空冷式散熱器
CPU與GPU和散熱器底銅塊的接觸方式有HDT(銅熱導管直接接觸式 Heat-pipe Direct Touch)也有致冷片是不用冷媒傳導介質的不同銅管的熱傳導方式,也有比HDT熱傳導更好的均溫板,以接觸效果作比較是 均溫板 > HDT > 整個銅塊底非HDT > 整個鋁塊材質非銅塊材料 ,而散熱器有風扇就是主動式散熱器沒風扇的大片鋁擠片靠機殼前吸後吹帶動空氣對流的是被動式散熱器譬如說fanless靜音顯卡就是了.NOFEN公司更乾脆出全套無風扇DIY套件電腦含有fanless機殼配備fanless電源輔助fanless CPU散熱器但是沒出顯卡,TDP也限制在400W功耗電量組裝,這是要環境配合如開冷氣中的房間使用,一般攝氏25度室內環境使用它,噪音源只有冷氣聲,也是用來聽音樂的最佳電腦.
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NOFEN公司的fanless散熱器開箱,出有2種TYPE型號的空冷CPU散熱器



除了美國NOFEN公司出的無風扇電腦套件,歐洲位於德國的Fanlesstech(Haxx)公司也有一款Fanless Case 0.1機殼,用3.1mm厚鋁板製作成ATX規格機殼也可用u-ATX或mini-ITX主機板裝機,它與台灣聯力鋁機殼一樣機殼就可以幫助零組件散熱,但Fanless Case 0.1是用更厚鋁板對散熱的幫助更大,有趣的是它給一整片被動式空冷CPU鋁片,但CPU TDP功耗限制95W,一般開冷氣的房間用這片CPU鋁擠板解熱能力不止95W,連音響放大器輸出100W同樣用被動式鋁擠片散熱器面積也沒有這台的大,機殼外觀像扒下塑膠面板的裸機,5.25"光碟槽有2個,3.5"硬碟槽僅有少少的5個,高階裝機要加強散熱可在頂部再裝一只14cm風扇,機殼低部也可加2只12cm風扇,機殼尺寸寬18cm深和高一樣都是42cm售價昂貴333歐元(大約$NT13000元).

Fanless Case 0.1機殼前方面板造型像被脫去塑膠前面板的裸體機殼
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Fanless Case 0.1是上置式電源位置機殼,無風扇電源裝機較安靜,裝一般有風扇電源風扇那面刻意朝下雖然吸入CPU廢熱但促進空氣對流省得再加裝多餘風扇,噪音不會增加很多 
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背面沒裝其它風扇只有電源和有網孔擴充槽的通風排出口,大部分的廢熱經由上方排出
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Fanless Case 0.1是全鋁機殼用鋁板厚達3.1mm機殼原本就是散熱器了,機殼頂部網孔隱約露出裏面很大一整片厚鋁擠片若耭殼頂部裝上適當轉速的14cm風扇就有安靜與加強散熱兩者兼得
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2.水冷式散熱器(包含最簡易安裝的一體式水冷CPU散熱器)
常見的是一體式CPU水冷散熱器,而AMD顯卡R9 295 X 2耗電量達500W所以用一體式GPU水冷作散熱,傳統水冷系統包含水冷頭,水箱,打水幫浦,水管,銅質水冷排及搭配的風扇,不含雜質的純水有顏色是添加色素,一體式水冷CPU散熱器取消了水箱把水冷頭和幫浦合為一體,安裝變容易人人會裝,最大缺點是水管長度固定還有水冷頭不可拆來添加水,還有裝水冷排要有裝機環境會挑特定機殼.

Thermaltake推出了全新的Pacific RL240水冷套件,將會提供 1 套 2D 水冷排架構產品。除了基本的處理器水冷頭之外,在水泵部分則是採用了 Laing D5 產品,高流量的特性將能夠提供玩家在自行擴充多個水冷頭串連。另外在水箱的部份則是直接與水泵結合,省去自行改裝產生密封圈失效的狀況。
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為ASUS P8Z77-I Deluxe而生Bitspower推出全覆蓋式銀白CPU水冷頭
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為ASUS P8Z77-I Deluxe而生Bitspower推出全覆蓋式午夜黑CPU水冷頭
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 圖中是AMD Radeon R9 295X2由2只AMD R9 290X(TDP250W)合成一只顯卡所以功耗電量500W顯卡記憶體5Gb GDDR5構成,有2個R9 290X GPU核心作水冷散熱,使用的ASETEK也是AMD與nVidia原廠OEM指定廠商,Corsair和其它一體式水冷散熱器的OEM廠商都來自 ASETEK 公司
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Koolance 顯卡GPU水冷頭,AMD & nVidia特定顯卡核心GPU共用TYPE GPU-220 rev.2都是 1.8 吋的正方結構,支援 4 個出水孔,提供使用者方便水管配置的方向
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EKWB推出長方型水箱這一款是 5.25 吋安裝形式的,採用的是 水箱 + 水泵 2合1的概念,可以提供水泵一個穩定的空間,也降低整個水冷架構對機殼環境的要求
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 水室由 POM Acetal 材質製成即為「塑鋼」具備高硬度與可塑性,面板為壓克力材質,具備 3 個 G1/4″ 牙規出水孔,其中 1 個為注水,2 個為水箱入水以及出水孔,水幫浦用D5產品 
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一體式水冷CPU散熱器如何工作在Youtube的影片,它共有5大元件組成含水冷頭+幫浦二合一成型與水冷散熱排和塑膠水管與高轉速風扇,各別的元件如何運作講解,影片中水冷散熱排是一體式水冷CPU散熱器重要零件,像家用冷氣與冰箱的熱交換器作用一樣,電器品的更粗銅管裏裝入冷媒在跑,電腦塑膠管純水在跑,更強勁的大風扇,電腦風扇最大2只14cm風扇,除了大小不同外都是類似的  


   
CoolerMaster Seidon 120V一體式水冷CPU散熱器,很容易安裝CPU水冷頭奘主板,12cm X 12cm水冷排裝機殼背面12cm風扇位置+12cm PWM風扇鎖在(你正看圖中扁薄黑色水冷排的那面)就沒問題啦!這款和其它水冷都是比空冷塔式降溫10度,室溫25度CPU/TDP 85W跑滿載時算最高溫不到45度是水冷式較低溫的好處!!
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CoolerMaster Nepton 280L一體水冷式CPU散熱器算大型的尺寸14cm X 28cm及2只14cm風扇or12cm風扇構成,散熱功率達300W,(上圖)120V和這Nepton280L都一樣是一體式水冷毫無改造空間, 水管固定長度不可改水管長度也不可拆螺絲水孔來加水,拆了會使主體損壞,目前有CoolerMaster一體式水冷高階的 Eisberg系列是例外的可打開水冷頭螺絲自行注入冷卻夜.

     


3.微小型化高散熱效率新空冷CPU散熱器
最早推出微小型化高散熱效率CPU散熱器產品研發是位於美國加州的桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)發展出來的,是用於空調熱交換效率改良的技術應用,逐漸技術下放用在CPU散熱器的散熱效率改良,讓空冷CPU散熱器擁有小體積外觀和高散熱效率產品並命名為Sandia Cooler,改變空冷CPU散熱器非"數大就是美"不可的傳統觀念,使微小型化高散熱效率空冷CPU散熱技術開枝散葉的發展



   
CoolChip公司發售產品CoolChip散熱器微小外觀,與桑迪亞散熱器原理相同,風扇鰭片就是散熱鰭片與同軸導熱片之間的距離兩者之間的距離在數 um 的範圍內才能達到有效的熱能傳遞
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CoolChip散熱器的構造分解圖,散熱鰭片也是風扇的新設計
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CoolChip發明"動態散熱技術(KCT)散熱器"的散熱路徑圖 : 在正中央的風扇鋁鰭片就是旋轉吸入冷空氣,約1/2熱量由銅熱導管傳遞至外圍固定的同軸鋁擠片受離心的風流來排出廢熱

CoolChip 提出新的空冷散熱解決方案將散熱鰭片做成風扇來使用,CoolChip 將這稱為「動態散熱技術」(Kinetic cooling technology,KCT),並宣稱 KCT 的散熱效率會比傳統散熱器高 35~40% 以上,且與一般空冷CPU散熱器最顯著差異是散熱器體積變小了 目前這項散熱技術已受到 CoolerMaster 和 Microsoft 的注目,以CoolerMaster這家公司已有均溫板和HDT...等技術,未來還是有很大的發展空間



CoolChip公司在ECS2015上展示出新的CoolChip散熱器原型,它在相同散熱TDP條件下體積縮小1/2低噪音僅20dB(分貝),酷媽(CoolerMaster)散熱器也用它,並在外層同軸散熱片上加上3根銅導管,散熱溫度最高攝氏70度,適用於mini-ITX主機板裝機的HTPC機殼用小CPU散熱器上
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CoolChip在CES2015展場影片

   

散熱器一定要塗上散熱膏,它可填補散熱器底部(or水冷頭)與發熱體之間不平整空隙,幫助熱傳導散熱器上是熱傳遞佳介質,用了2~3年的電腦CPU和顯卡GPU重塗散熱膏會讓電腦內溫度降低回到以往電腦溫度的狀態.
散熱系統零件與風扇的專有名詞 轉速/風壓/風速/風量的解釋:
(1).水冷排裝置是水冷式CPU散熱器重要元件,其水冷排上散熱銅鰭片面積大與厚度越厚當然散熱效率越好!用什麼材料也有關,如不同材質有不同散熱效果作比較( 純銅的 > 銅+鋁合金組合 > 鋁+鐵組合成型體 )決定了水冷式散熱效率好或壞!水冷排在一體式水冷CPU散熱器的水冷排尺寸大小區分有很多種:12cm X12cm為一單位,分為二槽12cm X24cm ,還有三槽12cm X 36cm,也有以14cm X 14cm為一單位,再大的就是二槽14cm X 28cm,當然水冷排也靠風扇把熱吹散帶走風扇轉速越高風壓越大散熱效果越好.

台灣本地的Thermaltake科技公司製造水冷散熱排Pacific系列產品,12cm x 24cm鋁質散熱排由手工完成13個元件組裝與焊接後組成完成品最後測試的生產製造過程影片


(2).RPM為英文Revolution Per Minute翻譯成中文是指風扇馬達旋轉時的每分鐘轉速,是指風扇的吹出風或吸力風強不強單位,轉速越高代表風壓或風速或風量越強.
(3).風壓與風速與風量代表什麼呢?都要看風扇轉速(RPM)高不高!!所以風壓是風扇轉速高時所擾動空氣在一平面上所造成壓力,風扇風壓單位以mmH2O表示.風扇風速以m/s每秒公尺的吹風速度,風扇風量代表固定時間內通過某一截面積的空氣量,常使用CFM(Cubic Feet per Minute)每分鐘立方英呎為單位,也有以m 3/h每小時立方公尺,以上風壓,風速,風量的單位數值越高風扇的轉速就越高.

散熱系統不同廠牌作比較,CORSAIR是世界知名DIY廠牌,在機殼~電源~散熱系統風扇~SSD~超頻記憶體都有它的產品,機殼更是全球改裝水冷玩家首選,機殼是它牌同價位產品標竿,仔細看它的機殼都是遵循電腦零組件發熱往上往冷空氣散發原理,幾乎所有機殼作散熱都這樣,是經典作品,它牌機殼也一樣會這樣做,這樣會讓你的電腦長時間使用不熱當,也是超頻機殼,沒超頻需要的能讓電腦零組件壽命延長,缺點CORSAIR比CoolerMaster機殼價格貴一些,但比較折衷衡量下CORSAIR機殼較有價值就是C/P值了,CORSAIR散熱系統上比CoolerMaster差一點,CORSAIR以外觀取勝價高,實用上都是一樣,CoolerMaster在低價CPU散熱器上板回一城,如受空間限制mini-ITX用小CPU散熱器系列CoolerMaster散熱器賣的店家多~好買~選擇多,但CORSAIR有數位水冷式CPU散熱系統2013年推出可監控溫度配合專屬硬體+軟體是業界最先推出的.

[熱傳原理]
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