它比热管还重要!解密笔记本散热风扇的效率之谜

CFan 电脑爱好者 2020-01-15 13:27产品 标签:风扇 笔记本

笔记本的性能可以发挥几何,散热模块设计至关重要。作为笔记本散热模块的“三要素”之一,风扇的作用毋庸置疑,所以在挑选笔记本时很多用户都觉得风扇数量就是越多越好。实际上,影响风扇性能的因素还有很多,看着差不多的风扇,效率总会因这些因素而出现较大的差异。

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深度剖析散热风扇

在笔记本散热模块的三要素中,散热风扇在很大程度上可以弥补热管和散热鳍片自身导热和散热效率的不足,而这也就是为什么硬件配置相同,散热风扇、热管和散热鳍片数量设计看似一样的笔记本之间,散热性能却存在极大差异的根本原因。

确保风道的通顺

台式机处理器专用的散热风扇多为轴流结构,我们可以将其理解为缩小的电风扇,以垂直方向推动空气,从而加速位于其底部散热片的热量流失。

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笔记本内部空间有限,风扇和散热鳍片不可能再垂直排列,只能按照水平方向摆放,所以这就需要风扇朝着侧面的指定方向吹风。

因此,笔记本专用的散热风扇都以涡轮结构为主,扇叶与旋转面垂直呈环形排列,在工作过程中空气由轴向进入环形扇叶所包围的空间,随后被扇叶旋转带动的离心效应横向甩出,在扇叶外围形成一道漩涡状散射气流,受到流道的导流作用从风栅口切向吹出。

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换句话说,台式机常用的轴流风扇好像“散弹枪”,它的散热区域呈面向分布;笔记本专用的涡轮风扇好似“狙击枪”,它的散热区域以点为主,需要将垂直方向收集的冷空气汇聚到面向散热鳍片方向的一个点上,想要发挥100%的效率还需要避免风量的无谓损失。

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因此,拆开笔记本,你会发现绝大多数笔记本风扇和散热鳍片之间,都贴有一片或几片黑色的醋酸布胶带堵住缝隙防止“漏风”,我们每次拆机除尘清灰后一定要记得重新将醋酸布胶带贴回去,否则会影响风道吹风的效率。

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需要注意的是,现在很多轻薄本为了追求纤薄设计都采用了“下沉式”转轴,如果散热出风口位于机身后部,在掀开屏幕后B面底部必然会挡住一部分出风口,从而损失一部分散热效率。

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想避免这个尴尬,要么采用出风口侧置的设计,要么就改用立式转轴,或是在“下沉式”转轴的基础上,将屏幕B面底部“挖”出一个凹槽。

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此外,散热风扇普遍是依靠位于笔记本内部的散热孔“吸风”再吹向散热鳍片,保证这个“进风道”的顺畅也能提升一定的散热效率。

有些笔记本在底盖对应散热孔的位置并没有贴防尘网,用容易进灰的隐患换来了更大的进风量;有些轻薄本采用了独特的“翘臀”设计,打开屏幕后转轴可以将键盘向上撑起一定角度,从而确保笔记本底部空气的流通;

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当笔记本放置于靠近墙壁或工位隔断附近,后置出风口排出的热浪会反弹回笔记本的底部,如果被风扇吸入这些反弹回来的热风势必会影响散热,因此很多笔记本会通过长条形的脚垫阻断D面散热孔和后置出风口的“接触”,类似的细节设计都会对笔记本实际散热起到一定的增益效果。

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风扇的尺寸和工作电压

对散热风扇而言,尺寸越大,在相同转速的前提下风量也就越大;工作电压越高,就能运行在更高的转速上,从而形成更大的风量。很多轻薄本和游戏本虽然配备了2个散热风扇,但却是一大一小,而且规格也并不统一。

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笔记本风扇的工作电压普遍都是5V,少数高端游戏本则会配备12V电压风扇,对应“狂暴模式”下的风扇转速,但大电压带来的大风量的同时,噪音问题也会愈加凸显,仅适合带着耳机玩游戏的使用场景。

仿生的扇叶和材质之别

当笔记本散热风扇的尺寸和工作电压一定时,其风量、噪音和散热效率就将由叶片数量、材质和仿生设计决定了。

很多轻薄本风扇的叶片数量多在50片~60片之间,游戏本风扇的叶片数量则会更多一些,其中最具代表性的就是华硕ROG冰刃系列。在冰刃1时,其内置风扇叶片为71片,而ROG冰刃3的扇叶则提升到了83片,最薄处更是只有0.2mm。问题来了,笔记本风扇的叶片是不是越多越好?

答案是,风扇叶片的数量存在一个临界点,必须在叶片数量和它们的间距之间取得平衡,在太小的空间中塞入太多的叶片意味着没有足够的空气被推出。为了找到这个平衡点,OEM厂商往往会通过行业标准的仿真软件对气流变化进行评估。

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在噪音方面,就需要“仿生学设计”登场了。ThinkPad高端机型主打的“鹰翼风扇”,宏碁掠夺者游戏本力推的“刀锋速冷风扇”都参考了猫头鹰翅膀特有的羽毛排布,每片扇叶都不是一个平面,而是凹凸不平的锯齿状,在厚度不足5mm的超薄空间内也能提供较大的风量,全速运行时的噪音也得到了很好的控制。

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此外,风扇内部叶片的材质几乎都是塑料,如果换成金属材质,在相同电压和转速下的风量会更大。以宏碁掠夺者游戏本为代表的第四代3D刀锋速冷金属风扇,官方就表示其风通量较同尺寸塑料风扇提升45%。

不过,金属扇叶风扇虽然好,但它的组装难度和成本更高,一旦因组装期间失误或平时掉进杂物导致扇叶变形,反而会影响散热效果。因此,更多的OEM厂商才更青睐塑料材质叶片的风扇,让每一片扇叶的变形度、形状都在控制范围内。

论除尘的必要性

由于笔记本散热模块的密闭性,长时间使用注定面临堆积灰尘的问题。因此,定期给风扇除尘,在散热片和芯片之间重新涂抹硅脂是必需的。就风扇的防尘能力上,华硕应该是最有心得的。在很多华硕新款游戏本中,都引入了“ANTI-DUST”概念的风扇,当有灰尘进入风扇腔体内,可以顺着预设的除尘通道将灰尘颗粒排出到风扇之外,长时间使用也不会堵住散热鳍片(。

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笔记本风扇外壳的材质也会略微影响散热效果,有些笔记本的风扇采用了塑料机身和金属顶盖,利用金属导热性更好的优势提升了一定的散热能力。

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此外,笔记本风扇外壳是否可拆、是否容易拆,会对日后自行除尘清灰的难度造成影响,一些笔记本采用了连体式的热管、风扇和散热鳍片,风扇外壳无法拆开,也就无法对内部的扇叶进行定点清理,存在清灰的“死角”。

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小结

总之,就是这些细节影响着笔记本的散热能力,也同时影响着笔记本性能的发挥。最后还需提醒大家的是,购买笔记本,特别是游戏本,电源适配器的功率也非常重要,很多配GTX1050Ti的游戏本只配120W功率的电源适配器,根本“喂不饱”i7+GPU的满负载运行所需的功率。一般来说,轻薄本需要至少65W功率的适配器才够用,而GTX1650游戏本需要150W,GTX1660Ti或更高档次独显的游戏本,就需要180W甚至200W以上才可以。