清凉一夏──散热总动员

Author: SunShine 吴佳欢 高晨光 Date: 2001年 21期

?牐牎巴郏裉?38度呀,看你满头大汗的,赶快来空调前吹吹”。是啊,夏天到了,在房间里吹着凉爽的风,是一件十分惬意的事哦。清爽的风,一会儿就带走了身上的热量,使你有一个好心情。和人一样,我们的“爱机”也需要一个凉爽的环境,才能正常地发挥它的功能。我们知道,PC在使用时会产生大量的热量,这些热量如果不能及时地散发掉,会影响到机器的寿命和正常工作。一般来说,CPU、硬盘、显卡最容易产生大量热量,因此我们也需要想办法使它们的温度尽量低一些,它们才会乖乖地工作。
  #1?牐犂砺燮?
  #2    一、散热的几种形式
  ?牐犖私档蚉C内各部件的温度,目前的散热方法主要有三种:风冷、水冷、半导体制冷。风冷,就是使用风扇,利用空气的对流,将发热物体的热量带走;水冷主要是利用热传导,用水(或其他液体)的流动来带走热量;而半导体制冷片利用电子的特性产生极片两端的温差,可以有效降低CPU温度。其他还有一些如压缩机制冷、液氮制冷等等,由于使用者不多,在此不详细介绍。
  ?牐犛捎谒淙菀追⑸芷屏训仁录佣拐ɑ鞅ǚ希虼艘话阒挥幸恍┒ゼ兜姆⑸沼咽褂茫话氲继逯评淦泊嬖谥疃辔侍猓钔怀龅木褪堑缭垂β省⒅评淦崧逗椭评淦陨砩⑷任侍猓虼瞬捎玫牟欢唷6缋溆捎谏璞讣虻ィЧ飨裕艿搅酥诙郉IYer的青睐。以下我们就重点来介绍一下风冷的有关知识。
  #2?牐牰⒎缟壬⑷仍?
  ?牐犖颐峭ǔK档姆缟韧ǔS伤拇蟛糠肿槌桑荷⑷确缟取⑸⑷绕⒖劬摺⒌既冉橹省MǔN颐鞘墙既冉橹释吭谛酒刃枰⑷鹊牟考希沟蒙⑷绕鞯撞坑胄酒砻娼哟コ浞郑缓蠼⑷绕ü橹视胄酒嘟哟ィ庋涂梢岳蒙⑷绕攘渴头懦隼矗唤酉吕矗褂每劬呓缟裙潭ê茫靡欢ǖ难沽κ股⑷绕鞯撞亢托酒哟サ酶裘埽佣浞址⒒由⑷刃Ч蛔詈笫抢梅缟冉⑷绕系娜攘看摺?
  ?牐牬由厦娴纳⑷裙炭梢钥闯觯缋渖⑷绕鞯乃母霾糠指饔胁煌季哂惺种匾淖饔茫何蘼凵杓频枚嗝从判愕纳⑷绕谑导实闹谱鞴讨凶懿换岽锏嚼硐胱纯觯虼瞬黄秸谋砻姹厝换嵩谛酒蜕⑷绕涑鱿挚障叮庋筒私哟ト茸瑁沟蒙⑷刃Ч蟠蛘劭郏由峡劬叩难沽Σ豢赡芡耆确植迹庋捅匦胧褂玫既冉橹剩ㄗ畛S玫木褪枪杞海哂辛魈逍灾剩畛淠芰Τ鲋冢├刺畛湔庋】障叮佣銮可⑷刃Ч?
  ?牐犐⑷绕欠缋湎低持械闹匾槌沙稍保研酒娜攘坷萌却嘉展矗⒗每掌粤鹘⒎⒊鋈ィ暮没刀陨⑷刃Ч挠跋旌艽蟆I⑷绕纳⑷饶芰χ饕刹闹实牡既刃裕⑷绕哟タ掌拿婊龆ǎㄇ罢呔龆ǖ既饶芰Γ笳呔龆ㄉ⑷饶芰Γ?。我们知道,不同的材料导热系数不一样,导热系数大的,热传导能力就强。选择何种金属做散热片,主要考虑成本和导热率两个方面,成本过高使金银等贵金属被排除在外;就导热率而言,铜是0.9,铝是0.503,热传导率铜为398W/(m.K),铝为237W/(m.K);非常明显,铜的效果比铝要好很多。然而铜价格本身相对较高,又比较软,不能用浇铸成型工艺,而只能用“拉拔”或机加工方式制造,由于制造困难,市场上的铜制散热片大多不是纯铜,而是底部覆铜或是镀铜,但是两种金属混接会降低导热效率,造成导热不均。纯铜的散热片也有缺陷,容易氧化变黑,表面不光洁。前者难免会让追求完美的玩家皱眉,而后者,则需要研磨后均匀涂抹散热胶方能解决。
  #2?牐牳髦殖<鹗舨牧系牡既认凳?
  ?牐牪牧厦?        导热系数
  ?牐犚?              411W/(m.K)
  ?牐犕?              398W/(m.K)
  ?牐牻?              315W/(m.K)
  ?牐犅?              237W/(m.K)
  ?牐牬送猓⑷绕纳杓埔彩种匾詹盼颐撬倒⑷让婊龆?了散热能力(图1)(^21030501a^)。根据热传导理论,导体的厚度越厚,传热截面越大,意味着单位时间内传递的热量就越多,就可增大传热量。换句话说,要使热量很快从CPU传到散热片,就要求散热片一方面要有较大的传热截面积,另一方面要有较大的厚度,使热容增大。但散热片的尺寸不能无限制扩大──插座周围有很多像小烟囱般林立的电容,所以在CPU和散热片之间有很好的传热接触面情况下,对厚度也有一定要求,这就是为什么现在1GHz以上处理器散热片如此厚的原因。
  ?牐牫酥猓⑷绕目追绞健⑿巫瓷杓频榷蓟嵊跋斓缴⑷刃Ч话憷唇玻绻⑷绕鼢⑵匙趴掌鞫姆较蛏杓疲岣佑欣谏⑷取?
  ?牐犐⑷绕鞯目劬呤鞘┘友沽Φ墓ぞ撸砺凵纤担劬叩闹匦模ň褪堑撞客湔鄣牟糠郑┗崴孀懦ざ瘫叩恼帕Σ煌⑸嵛⒈浠虼俗罾硐氲氖强劬叩闹匦暮托酒诵脑谕皇毕呱稀R虼宋颐怯?尽量注意让弹片两边的挂钩沟槽深度一致,这样散热片底部才比较平,不会造成受力不均。不同的CPU的受力强度不一样,因此不同的扣具应该将自己的压力控制在一定范围内,以达到最佳效果。
  ?牐犐⑷确缟鹊纳杓浦饕【鲇冢悍缟茸俸蜕纫渡杓疲òù笮。巫矗牧系鹊龋?,与之相关的指标有两个:风扇运行功率和单位时间内的风量大小。功率越大说明风扇干活的力气越大,散热效果相对也较好。功率计算方法为:P=UI(P:功率,U:额定电压,I:工作电流)
  ?牐牱缟确缌康拇笮≡谝欢ǔ潭壬暇龆?了散热能力的大小,有的工厂采用提高转速的办法去追求高风量,其实这是一种误区,风量越高,带来的是高噪音,任何消费者都无法忍受噪音的伤害,而且风量高,并不代表通风能力强,因为风量越高,风阻加大,风压会降低。
  #2?牐犎PU风扇
  ?牐犖颐强梢栽诜缟缺砻嬲业蕉疃ǖ缪埂⒐ぷ鞯缌鞯茸盅ü虻サ募扑悖涂梢源蟾诺厮愠龇缟鹊墓β剩佣卸掀渖⑷饶芰Φ暮没怠P枰⒁獾氖牵珻PU与风扇的功率没有必然的需求与对应关系,与风扇的风量却有一定的需求关系。而对于同一型号的风扇的功率与风量有一定的关系,在风量满足散热需求的前提下,功率应越小越好,即工作电流越小越好。这样可减小风扇内部马达的发热量,对于含油轴承风扇而言,这样还可缓解润滑油的挥发,从而提高风扇寿命。??
  #2?牐犓摹⑾钥ê陀才谭缟?
  ?牐犚话闼道矗J褂孟钥ǎ贸?商配给的散热方式就绰绰有余。但为了享受“自己动手”的乐趣,很多DIYer也给显卡加上了风扇。显卡的散热分为三种:给显示芯片散热(这是最多的),给显存散热,给显卡全身散热。
  ?牐犗钥ǖ南允拘酒址治智榭觯宦懵兜模猩⑷绕猩⑷绕臃缟取5谝恢秩ナ谐÷蚋觥跋钥ǚ缟取保源既冉旱模苋菀拙涂梢哉成稀5诙智榭觯鸵菹钥ㄉ仙⑷绕拇笮。蛞桓銎ヅ涞姆缟龋潭ū冉下榉常乙欢ㄒ⌒模舸笠馐?手,轻则保修没了(划花了散热片),重则卡毁人伤。最后一种,往往是比较高端的显卡,还是请三思而行,毕竟拆卸原装风扇散热片的风险是很大的……
  ?牐牳源嫔⑷鹊姆绞剑褪歉懵兜南源嫔咸仙⑷瓤椋绻虿坏剑郝駽PU散热片,再根据显存大小和显卡布局进行切割,粘上就可以了。
  ?牐犠詈笫窍钥ㄕ迳⑷龋庵峙浼谐∩匣共欢嗉⑷刃Ч灿写煅椋还浅S写匆猓窃谝豢楣潭ㄔ赑CI槽的板卡上面装上风扇,插在显卡相邻的槽中,它就会对着整块显卡吹风。
  ?牐犕谝恍└咚俚挠才蹋?7200转以上)中,为了降温,也有DIYer使用风冷散热器(^21030501b^2),不过这种散热器基本上只是由多个风扇组成,其严格性和科学性都比不上给CPU散热。??
  #2?牐犖濉⒒浞缟?
  ?牐牷涞缭词钦≒C运行的动力源泉,同时由于机箱内发热物体的增多(显卡,声卡等),也需要一个或多个风扇进行散热。目前我们使用的大部分是ATX结构的机箱,ATX电源内部风扇的风向依照不同版本也有不同。所有的AT结构电源内置的风扇都采取将电源内部的热空气向外抽的方法。在ATX 1.0规范的制定中人们想通过改变传统风扇的位置和风向进一步提高散热效果,由于ATX结构将CPU和内存设计在电源出风口后部,希望能更有效地起到降温作用,同时CPU和其他设备也能受益,所以将风扇从机箱后部移往靠近CPU的机箱内侧。但不久人们发现这种做法的效果并不明显,而它的副作用十分令人头痛。因为大部分家庭和办公室的环境远达不到专业机房洁净要求,风扇向内送风的同时大大提高了电源以及CPU周围灰尘积聚的速度,要求用户定期清扫电源内部和主机板是不现实的,所以在ATX 2.0规范制定以后又将电源风扇安置在原先的机箱后部位置并保持向外排风。
  ?牐燗TX机箱气流如下(图3):(^21030501c^)??
  ?牐犖颐强梢钥闯觯缦蛄鞫谴踊淝懊姘褰耄硬嗝姘逡部梢越耄髦职蹇ǎㄖ靼濉⑾钥ǖ龋?,由机箱后部抽出,因此我们将电源风扇放在这个位置,可利用空气对流而达到最好的散热效果。
  #1?牐犑嫡狡?
  #2?牐犃PU风扇的安装
  ?牐犓谆八担导羌煅檎胬淼奈ㄒ槐曜肌G懊娼擦苏饷炊嗬砺郏旅婢腿梦颐抢纯匆豢慈绾伟沧昂肅PU风扇,从而使得“心”跳正常。
  ?牐犑紫任颐切枰贑PU表面涂上硅胶,这种东东一般在电脑市场上就可以买到,也不贵。拿一根牙签,粘一点硅胶,均匀地涂抹在芯片表面(要是嫌一根牙签不过瘾,也可以就用手指,虽然有点……但是我们要发扬一不怕苦,二不怕死的精神……)。
  ?牐牻酉吕矗缟劝沧霸贑PU上,风扇两边扣住以后,将散热片左右移动一下,尽量使它在芯片中间,覆盖大部分的面积。要注意的是:在装风扇的过程中,需要用力均匀,因为有些芯片(如毒龙)的核心比较脆弱,用力过大容易损坏CPU。如果散热器的一边扣好后上另一边比较困难,这时不要用蛮力,应该试着将散热器换个方向试试。然后检查一下散热片各个边是否与CPU插座平行。
  ?牐犗衷诘姆缟却蠖嗍褂萌氩逋罚庵植逋反蟹啦宸醋爸茫沧耙话忝挥写蟮奈侍狻G懊嫖颐撬盗耍哟ッ婊拇笮』嶂苯佑跋斓椒缋渖⑷绕魃⑷鹊男Ч谑导手校芏嗍焙蛴捎诳劬呱杓苹蛏⑷绕旧碇圃斓奈蟛睿贾律⑷绕托酒涞慕哟ゲ⒉皇悄敲春谩R虼耍颐窃诎沧癈PU风扇时,可以透过它们的结合部观察光源,如果只有一条比较均匀的细缝,说明安装基本到位,可以放心使用了。至此,CPU风扇的安装算是大功告成。
  ?牐犞档米⒁獾氖牵壳爸靼迳虾芏嗖馐訡PU温度的探测头,测得的大多是加上散热风扇以后,周围空气的温度,大家千万不要以为这就是CPU里面的温度,事实上,这个温度与CPU内部温度差距比较大,在一般的条件下,我们是无法测得CPU内部温度值的。??
  #2?牐犉摺⑸⑷劝咐脑旎浼忧可⑷?
  ?牐犗旅嫖颐蔷屠纯纯炊曰渖⑷鹊囊桓鍪道桑旱缒灾饕渲梦陀?8KTA2,雷鸟750 1.8V,这颗高发热芯片(功率大约在40W~50W),使用了其他大侠提供的散热方法,用原装风扇散热时,温度仍在41.8℃(6553r/min),100%负荷下温度升高到45.4℃(6553r/min)(室温:20.4℃,软件:WIN98SE,CPUCOOL,机箱排气风扇8cm×8cm 12V 1.8W)。总觉得不很理想,要是到夏天,CPU非冒烟不可,所以我决定为CPU降温。
  ?牐牬蚩洌觳榛渑牌缟群虲PU风扇,工作正常,但是CPU周围的空气温度较高。我拿了一段蚊香,测试了气流方向,发现CPU风扇不但吸入冷空气,而且吸入热空气,而加装的风扇排出的是大量未经利用的冷空气,为提高散热效率,决定对我的机箱加以改造。
  ?牐牭谝徊剑?
  ?牐犓悸罚焊鳦PU风扇顶部加了一个“烟囱”,隔离散热后的热空气,增加进入的冷空气。
  ?牐牴ぞ撸杭舻丁⒖ㄖ健⒔捍⒅背?
  ?牐犠龇ǎ喝∫徽趴ㄖ剑蛑街瓢昂校ú灰裉。?。裁成长为CPU风扇外圈的周长,宽为CPU风扇到机箱距离的一半的矩形,折成方形或圆形(视CPU风扇外壳的形状而定)。折好后,套在CPU风扇上,用胶带固定(如图4)。(^21030501d^)
  ?牐牭诙剑?
  ?牐犓悸罚焊渑牌缟燃右桓龅剂靼澹顾刖⑷绕娜瓤掌恐瓢讶瓤掌懦龌洌够淠诘钠逵行蛄鞫岣呃淙葱?率(如图5)。(^21030501e^)
  ?牐牴ぞ撸杭舻丁⒖ㄖ健⒔捍⒅背?
  ?牐犠龇ǎ喝∫徽趴ㄖ剑贸沙の猉=X1+X2(X1:机箱排气风扇到CPU的水平长度,X2:风扇底到电源的垂直长度),宽为CPU对面的机箱挡板到CPU风扇的水平距离。把导流板在水平长度与垂直长度分界线处折成90度角,水平长度一端用胶带固定在机箱排气风扇外壳的下端,另一端固定在电源壳上,并且使导流板的左端紧靠机箱外壳,利用它挡住冷气流,而靠主板的一端留出CPU和CPU风扇的高度作为入气口,迫使机箱排气风扇所吸入的空气是经过CPU和主板加过温的热空气,达到我所需要的散热效果。??
  ?牐牼脑旌螅珻PU散热片排出的热空气和主板产生的热量,被电源风扇和加装的风扇吸走,CPU风扇可以得到更多的冷空气去冷却CPU,使CPU温度有一定程度的降低,并且降低了CPU风扇的转速。通过测试结果来看,CPU 低负荷下的温度降低为35.4℃(风扇转速为5649r/min),100%负荷下的温度升高到38.0℃(风扇转速为6068r./min)。改造后温度分别下降了6.4℃和7.4℃,CPU风扇转速分别下降了904 r/min和485 r/min。完成这一改造,充分发挥了机箱风扇的作用,同时所有花费不足1元(买一张卡纸,和十几厘米胶带),是性价比很高的降温方案哦。
  #2?牐牥恕⑸⑷劝咐舷钥?加装风扇
  ?牐牫薈PU和机箱需要散热外,显卡同样也要“爽”一下,而1999年陆续推出的TNT2显卡,由于运行频率的提高,所以都安装了额外的散热设备──散热片和散热风扇。不过早期的如TNT、Riva128、9750、9850、SiS6236、Savage等显卡都是没有额外散热设备的,虽然它们发热量低,没有 TNT2系列散热高,但在夏天里也是一个不能忽视的发热源。本文就是想告诉大家,利用手边的设备给显卡增加散热风扇的一种方法。
  ?牐犇壳笆谐∧芸吹阶?门为显卡设计的散热风扇,有这样一些:富士康、TT以及其他的杂牌子。价格也从20几元到40几元不等。以前的老显卡在设计方面,都存在一定的差异。在显示芯片周围,有的老显卡上有不少电容、有的旁边是时钟频率发生器、这些对安装散热风扇提出了不同的安装要求。市场出售的显卡用散热风扇,是针对当前市场的显卡芯片设计的,转速都比较低,而且自带的散热片厚度薄,不少老显卡可能安装不上去。不过,如果能顺利安装的话,那就更好,这样可以使得改造更容易成功。如果没找到现成的散热风扇,那就请参考下面的方法:(^21030501f^6)??
  ?牐犎フ乙恍├蟂ocket 370/Socket 7 CPU上的散热风扇,或者自己去买一个都可以,10元左右(比显卡专用风扇要便宜)。然后拆去它的散热片,只留下风扇。这时候把你的老显卡拿出来,如果显卡上有散热片的话,那最好。小心地用小刀之类的东西,插在散热片下面,把散热片和显示芯片分离出来。动作要轻,可别划伤了显示芯片。老显卡的散热片一般都比较小,可能也只有这个Socket 370风扇的1/3或1/4大。将散热风扇的一个角,对齐散热片的一个角,把一颗自攻螺丝钉放在上面。然后用螺丝刀使劲往里面上,因为散热片本身并没有螺丝口,我们必须硬钻一个出来。因为整个风扇只能有这一个固定点,钻的时候务必用手扶住风扇,将方向位置摆好,否则上紧螺丝后再去调整角度就麻烦了。
  ?牐牨收叩腞iva128ZX就是这样改造的,散热风扇的中心是没风的,刚好笔者的散热风扇的一个角固定在了显示芯片上,其他的三个角刚好盖在显存上面,这对显存能起一点降温作用。笔者是就地取材,用的一个以前被淘汰的老风扇。如果你没有,可以去买个小风扇加上去,效果可能会比我的更好。以前我的机器开机后,不是打游戏就是在Photoshop下处理一些图片,关机后摸显卡的背部、散热片以及显存,热量挺大,如果开机时间稍长,就感觉烫手。加了这个散热风扇后,摸上去就没有烫手的感觉了,比以前效果好多了,也更稳定。
  ?牐犎绻愕南钥ㄉ厦簧⑷绕憧梢匀ナ谐∩险艺摇5捅收咚ザ缆羯⑷绕牟欢啵际呛头缟壤Π笤谝黄鸬摹H绻械姆缟榷宰约旱南钥ú缓鲜剩颐且部梢杂美仙⑷绕魃系纳⑷绕镁饨懈畛上胍拇笮⌒巫矗霉杞赫吃谙允拘酒希偌由⑷确缟取4送猓箍梢杂猛姆椒ǎ源妫鼻判酒壬璞讣幼胺缋渖⑷群蜕⑷绕#╚21030501g^7)
  ?牐牨嗪螅阂陨细蠹医樯芰艘恍┕赜诜缟壬⑷鹊幕局逗图父隼印@砺燮雌鹄从械阃吠窗桑啃”嘣诟母宓氖焙蚩墒前压ぞ呤楦岢隼矗牡靡补恍量唷7颜饷创缶ⅲ褪且敫嫠叽蠹遥珼IYer应该“知其然,知其所以然”。有了正确的理论引导,实践起来才会事半功倍。当然,在实际的使用过程中,还存在各种不可预料的因素,因此大家要根据不同的情况灵活处理,这样才能使你的“爱机”运行得更加稳定!