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1、風扇在風冷散熱器中的職責為：憑藉自身的導流作用，令空氣以一定的速度、一定的方式通過散熱片，利用空氣與散熱片之間的熱交換帶走其上堆積的熱量，從而實現“強制對流”的散熱方式。散熱片即使結構再複雜，也只是一個被動的熱交換體；因此，一款風冷散熱器能否正常“工作”，幾乎完全取決於風扇的工作狀態。在不改變散熱器結構與其他組成部分的情況下，僅僅是更換更加合適、強勁的風扇，也可以令散熱效果獲得大幅度的提升；反之，如果風扇搭配不合適或不夠強勁，則會使風冷散熱器效能大打折扣，令散熱片與整體設計上的優點被埋沒於無形；更有甚者，由於風扇是風冷散熱器中唯一確實“工作”的部分，它本身的故障也就會導致散熱器整體的故障，令其

2、喪失大部分的散熱性能，進而引起系統的不穩定或當機，甚至因高溫而燒毀設備參數：對於風冷散熱器，風扇是如此的“至關重要”。那麼，我們又應通過哪些方面的資料來衡量一款風扇的品質呢？衡量一款風扇的品質，最重要的兩個方面為性能與壽命，其次便是越來越受到關注的工作噪音；此外，關係到能否正常使用，還必須注意風扇的規格與功率。 規格：要為散熱器選擇合適的風扇，首先注意到的，也是必需注意的，就是風扇的尺寸規格。風扇的尺寸規格有一套統一的標準，只要依照此套標準就可以保證與散熱片或其他介面、支架之間的正常安裝。尺寸規格通常用一個4位元數字來描述，例如：2510、4028、6015、8025、1238等。4位元數字的

3、前兩位元25、40等代表風扇正方形底面的邊長，單位為毫米；後兩位10、28、30等則代表柱體的高度，即風扇的厚度，單位同為毫米。特別說明：92XX系列的風扇邊長為92mm，但通常稱作9cm；12XX或17XX系列的風扇並非12mm或17mm邊長，而是12cm或17cm；常用直流無刷風扇的邊長最小為25mm，而大於99mm的風扇通常舍去最低位，數值以cm為單位。下圖為一款6015風扇的詳細規格：相關元素：與底面尺寸息息相關的資料為過風面積（風扇底面積減去外框與電機佔據部分所占面積的結果），進一步則影響到風扇的重要性能指標“風量”。擁有更大的底面尺寸，一般就可以獲得更大的過風面積，在風速相當的情況

4、下，將獲得更大的風量；反過來考慮，就可以降低風速卻不減少風量，採用“大口徑”風扇也是目前風冷散熱器發展的大趨勢之一。增加風扇的高度有利於增大風扇功率、加大扇葉面積，都可以增強風扇的性能；有些風扇也會利用增加的高度在外框上添加導流片或改變扇葉旋轉面方向（即非軸流風扇）等，後文將較詳細說明。用戶在選擇風扇時，尺寸規格方面需要考慮的問題主要有：1.能否與散熱片實現良好的結合，主要取決於底面的尺寸規格；2.散熱器能否正常安裝，主要取決於風扇增加的體積是否會與其他設備或整體空間衝突；3.風扇能否為散熱片提供合適的氣流，尺寸規格的改變可能會影響風扇氣流的覆蓋範圍、走向等；但具體影響較為複雜，且涉及到多方面

5、的因素，將在後文中相關部分分別說明。風速：風速是風扇重要的性能指標之一，與最重要的兩項性能指標之一風量關係密切。風速即風扇出風口或進風口的空氣流動速度，單位一般為m/s；僅是某一位置的速度數值，不能完全體現風扇的性能。風速在不同位置數值可能有較大差異，且平均值難以計算，一般不用來表示風扇的性能，僅在詳細設計分析中才會使用。風速的高低主要取決於扇葉的形狀、面積、高度以及轉速。扇葉形狀設計、面積、高度的影響較為複雜，將在後文說明；風扇轉速越快，風速越快，則是顯而易見的常識，無需贅述_。風速的高低會影響到風量以及噪音的大小。同樣的過風面積，風速越高，風量越大；氣流之間、空氣與扇葉、外框、散熱片之間的

6、摩擦都會產生噪音，同樣的風扇、散熱片設計，噪音必然會隨著風速的提升而增大。由於一般並不會作為風扇類產品的性能參數被標示出來，用戶選擇風扇時不會見到，也就談不上注意事項了。風量：風量是風扇最重要的兩項性能指標之一。風量即單位時間內通過風扇出風口（或進風口）截面的空氣體積，單位一般為cfm，即立方英尺每分-cubic feet per minute，或cmm，即立方米每分- cubic metres per minute。風量是風扇性能的整體衡量指標，不受到尺寸、結構、方式的限制，也不限於直流無刷風扇，可適用於任何空氣導流設備。風量平均風速 x 過風面積。可見，風扇風量的大小基本取決於風速的高低與

7、過風面積的大小。過風面積相同，風速越高，風量越大；風速相同，過風面積越大，風量越大。風冷散熱器是依靠空氣吹過散熱片，利用熱交換帶走散熱片上堆積熱量的。顯然，採用同樣的散熱片結構與空氣流動方式，單位時間內通過的空氣越多，帶走的熱量也就越多。因此，其他條件不變的情況下，可以說實際風量對風冷散熱效果起著決定性的作用。風壓：風壓是風扇最重要的兩項性能指標之一。風壓即風扇能夠令出風口與入風口間產生的壓強差，單位一般為mm（cm） water column，即毫米（釐米）水柱（類似於衡量大氣壓的毫米汞柱，但由於壓強差較小，一般以水柱為單位）。風壓是衡量風扇“強勁”程度的重要指標，如果將風量比作一把武器的揮

8、擊力量，那麼風壓就是這把武器的鋒利程度。風壓主要取決於扇葉的形狀、面積、高度以及轉速，前三者的影響較為複雜，於轉速的關係則簡單直接轉速越快，風壓越大。風壓直接的影響到風扇的送風距離。風扇出口到散熱片底部看來只有短短的幾釐米，但考慮到複雜、密集的散熱鰭片的影響，要令氣流有效地覆蓋散熱片整體並非想像中那麼簡單。散熱片設計過程中雖然會儘量避免產生過大的風阻，但為了保證充足的散熱面積，對風壓提出一定要求也是在所難免。風壓既然是風扇最重要的兩項性能指標之一，選擇風扇時自然要特別注意。如果配合片狀鰭片+風道式設計的散熱片，一般不需太大的風壓，即可保證空氣順暢流動，達到預期效果；如果配合典型的平行片狀鰭片+

9、頂吹式設計的散熱片，則要根據鰭片的密度和高度、鰭片間風槽的形狀和長度選擇具有足夠風壓的風扇；如果配合Alpha或Swiftech等密集柱狀鰭片+頂吹式設計的散熱片，就需要風扇具有較大的風壓。風扇與散熱片組合結構等的詳細分析請見第三部分。風扇產品所說明的風量與風壓均為理想狀態下的最大值，即風扇入風口與出風口之間無壓強差狀態下的風量（最大風量），以及風扇向密閉氣室內吹風，直至風量為零狀態下氣室與外界氣壓的差值（最大靜壓）。它們並非兩個孤立的性能指標，而是互相制約著，之間的關係就是流體力學中典型的流速與壓強間的關係風量隨著壓強差（具體而言即散熱片風阻）的增大而減小，兩者互相制約的程度則取決於扇葉形狀

10、與整體結構設計。風量、風壓的正規測量需要借助風洞進行，下圖為測量風洞原理圖：通過調節風嘴（Nozzle）與輔助風扇（Auxiliary Blower），控制風量，記錄風量（Air Flow）與壓強差（Air Pressure）的對應數值，最終除了記錄最大風量與最大靜壓（即標稱的風壓）外，一般還要繪製壓強-流量圖（即通常所稱的風扇特性曲線圖、PQ圖），全面表現一款風扇在各種壓強差（具體而言即散熱片風阻）下的工作表現上圖即一張典型的風扇特性曲線圖。圖中實線（FPC）為風扇特性曲線，需由風洞測量。虛線（SRC）為系統阻抗曲線，同樣需由風洞測量。FPC與SRC的交界點即為系統與風扇搭配使用的操作點OP

11、，Qb與Pb則分別是使用中可達到的風量與壓強差。以風冷散熱器中的應用而言，要求風量越大越好，選擇風扇時自然以Qb為重點參考指標。可見，選擇風扇時僅以最大風量（Qa）與最大靜壓（Pa）來選擇並不是最適切的。但考慮到一般用戶不可能獲得詳細、確切的風扇特性曲線與散熱片（系統）阻抗曲線，如此粗略判斷也是不得已而為之。轉速：轉速是風扇各項性能指標的根本決定因素之一。轉速即風扇扇葉在單位時間內旋轉的周數，單位一般為rpm，即rounds per minute-轉每分。轉速是風扇最容易測量的參數，高轉速是各種“暴力”風扇力量的源泉，也是大噪音的根源。轉速基本上取決於風扇採用的電機性能。只要確定了風扇的物理規

12、格、結構，各種性能就全部由轉速決定。轉速可以影響到風速、風量、風壓、噪音、功率，甚至使用壽命。轉速越高，風扇性能越強，即風速越快，風量越大，風壓越大；同時，轉速高，摩擦、振動就多、噪音就大，軸承等損耗設備的壽命就短；轉速提高，電機消耗功率增大也是必然結果。風扇產品就算不標明風量、風壓，也都會標明額定轉速；一些對各種風扇比較熟悉的玩家更是可以根據一款風扇的尺寸規格、扇葉形狀以及轉速判斷出它的性能。對幾種常見尺寸規格的普通軸流風扇略加說明：1.邊長6cm，轉速約3500rpm可獲得尚可的風量及可接受的噪音，低於此轉速則可能因風量不足而影響散熱效果；進一步提高轉速至約5000rpm，可獲得不錯的風量

13、與風壓，但噪音急劇增加；轉速超過6000rpm便可列入“暴力”扇之列。2.邊長7cm，轉速約2500rpm可獲得尚可的風量及較低的噪音，低於此轉速則可能因風量不足而影響散熱效果；進一步提高轉速至約4000rpm，可獲得較大的風量與風壓，但噪音急劇增加；轉速超過5500rpm便可列入“暴力”扇之列，效果略強於6cm“暴力”扇。3.邊長8cm，轉速約2000rpm即可獲得不錯的風量及很低的噪音，即便低於此轉速也可保證尚可的風量，充分體現了大口徑風扇的優勢；進一步提高轉速至約3000rpm，可獲得相當不錯的風量與風壓，噪音仍然較低；轉速超過5000rpm便可列入“暴力”扇之列，噪音急劇增加，挑戰人耳

14、的忍耐極限。4.邊長12cm，轉速約1200rpm即可獲得不錯的風量及很低的噪音，低於此轉速雖然風量尚可，但風壓較弱，所幸多用於液冷散熱排等風道式散熱片，用於電腦開關電源散熱則對空氣流動設計提出了一定要求；進一步提高轉速至約1500rpm，即可獲得較大的風量，噪音仍可接受；轉速超過2000rpm，便可獲得頗大的風量，風壓尚可，礙于扇葉較大等不利條件，噪音會急劇增加。9cm（邊長92mm）軸流風扇扇葉尺寸與過風面積較8cm增加不多，但可在同等的風量下較8cm風扇噪音更低，受到了小範圍的青睞，不過並不常見。另一種較常見散熱風扇出風口邊長8cm的渦輪風扇：轉速約1500rpm即可獲得不錯的風量及較低

15、的噪音，低於此轉速則可能因風量不足而影響散熱效果；進一步提高轉速至約2500rpm，可獲得不錯的風量，且風壓較大，噪音勉強可接受；轉速超過3500rpm便可列入“暴力”扇之列，由於特殊的設計結構，噪音已可與8cm軸流“暴力”扇比肩，挑戰人耳的忍耐極限。壽命：壽命是風扇在長期使用中不得不關注的一項指標。壽命即風扇可以無故障使用的時間，單位一般為千小時。我們花費金錢購買的風扇，自然希望它的正常工作時間越長越好，至少也要在散熱器的使用期內正常工作。只要沒有意外損壞，風扇的壽命便主要取決於軸承壽命、定子繞組線圈壽命、電子元件壽命三者。軸承壽命根據不同的設計類型與工作強度，在1000300000小時之間

16、。定子繞組線圈壽命在正常環境中使用一般可達幾十萬，甚至幾百萬小時以上；環境惡劣，如高溫、低溫、溫差大、濕度大等，則可能大幅縮短。電子元件壽命較定子繞組線圈壽命更長，但易受環境溫度影響，尤其高溫可大幅度縮短電子元件壽命。根據眾所周知的擋水板（或瓶頸）原理，風扇的壽命決定於三者中最短的軸承壽命。風扇的使用壽命還會受到工作負荷的影響：轉速越高的風扇，其軸承磨損也就越快，定子繞組線圈與電子元件發熱也就越多，壽命必然縮短。這正是在並沒有靜音需求的伺服器電源領域廣泛採用溫控風扇的原因合理減輕風扇工作負荷，延長使用壽命。除了風扇本身設計、選材的基本決定因素，正如上文所述，使用環境也會對風扇壽命造成重要影響。

17、高溫會加快含油軸承中潤滑液的揮發，令器件膨脹增加摩擦，令線圈電阻增大，陷入發熱增加溫度升高的惡性循環，加快電子元件老化。劇烈的溫度變化會令器件發生形變，令線圈劇烈收縮而崩斷，令半導體元件工作點漂移。灰塵會令扇葉品質分佈改變，增加摩擦，增大風阻，影響自身散熱，阻礙散熱片與空氣進行熱交換，產生靜電放電損壞元件與設備。惡劣的使用環境可能令風扇的效果大打折扣，且壽命大減。為散熱器或其他設備搭配風扇時，可參考預期使用時間（年數、天數等）與工作強度（每日工作時間）選擇足夠“長壽”的產品。下例粗略估算一下：正常環境下，一款壽命為10000小時的風扇，作為電腦散熱系統的組成部分，每天隨計算機工作10小時，可無

18、故障使用1000天，即接近3年時間，基本可以滿足需要。如果開機後持續運行（伺服器等使用環境），則可無故障使用約417天，不足14個月，顯然不是理想的選擇，而應根據伺服器預期使用時間，選擇壽命更長的產品，比如大於40000小時的。此外，應根據環境條件適當“打折”。如前例中壽命10000小時的風扇如果在灰塵較大的環境使用，就應改折損為6000小時左右。故實際應選擇壽命為15000小時以上的產品。噪音：噪音是各種設備越來越受到關注的指標。噪音即風扇工作過程中產生的“非樂音”聲響。目前較為通行的測量標準為計權聲級測量，通常採用A聲級計權，常用單位：分貝（A）或dBA。A聲級計權模擬人耳的聽聲規律，能夠

19、較好地反映人耳對雜訊的強度與頻率的主觀感覺，據此製作電計算曲線計權網路，具有以下優點：1.使用單一的評價參數，方便；2.該曲線能較好地類比人耳的聽聲特點；3.將主觀因素與客觀物理量恰當結合起來，可用於比較不同場合的雜訊；4.可以用於做為雜訊的評價標準。噪音的強度主要有聲強與聲壓兩種衡量方式，聲強（聲功率）是測量物體單位時間內發出的聲音總能量，聲壓是測量人耳收到的噪音壓強值，通常採用對數形式表示，是一種“相對級別”，故將測量儀器稱為聲級計。原理公式如下：聲強級數：SILlog（I/I0）（Bel/貝爾）10 x log（I/ I0）（dB/分貝）；其中I為測量聲強，I010（-12） W/m2為

20、最小可聞聲強。聲壓級數：Llog（p2/p02）（Bel/貝爾）10 x log（p2/p02）（dB/分貝）；其中p為測量聲壓，p0為最小可聞聲壓，單位：N/m2。由上式可見，0dB是人耳聽力的閾值。120-130dB是一般人能承受的最大聲音。一般人能夠分辨的最小聲音變化是3dB的聲壓或1.5dB的聲強。3dB的聲強增量相當於測得的聲強加倍。而5dB的聲強增量才使人聽到的聲音響度加倍。6dB增量相當於測得的聲壓加倍，而10dB的聲壓增量才使人聽到聲音響度加倍。一些典型環境噪音聲級（聲壓）如下：安靜的圖書館或耳語時約為30dB；一般家庭約為40dB；正常談話約為60dB；商用卡車或火車約為90

21、dB；噴氣式飛機或起飛的火箭約為120dB；雖然噴氣式飛機的dB值看來只是安靜的圖書館的4倍，但由於採用了對數表示法，實際差距遠不止於此。根據上文公式略加計算可知，兩者測量聲壓的比值為p1/p210（120/20）/10（30/20）106/101.5104.531622.78，即噴氣式飛機的噪音對人耳造成的聲壓是安靜圖書館中的31622.78倍！目前風扇廠家的風扇噪音測試多為聲壓測量，下文如無特別說明，所提到聲級均為聲壓測量結果。工業標準測試是在背景噪音低於15dBA的靜音室中，將風扇固定於減震支架之上，以聲級計在風扇進風側軸向距離1m的位置進行測量，或完全記錄下工作噪音，進而進行詳細分析。

22、噪音是風扇除性能之外，影響“適用性”的重要參數。長時間處於高聲級噪音環境絕對是對人身體與精神的摧殘！風冷散熱器的工作噪音主要有三個來源：軸承的摩擦與振動、扇葉的振動、風噪。1.軸承的摩擦與振動：不但產生噪音，而且影響性能，縮短器件壽命，降低能源利用效率，是產品設計中儘量解決的關鍵技術問題。2.扇葉的振動：一般採用塑膠製作的風扇扇葉具有一定的韌性，可以承受一定程度的物理形變，同樣也會在推動空氣過程中因受力發生振動，但幅度一般較小。另一種較為嚴重的振動則是由於扇葉品質分佈不均，質心與旋轉軸心存在偏心距所致。當扇葉面積（品質）或偏心距較大的情況下，可能會帶動風扇甚至散熱器整體發生振動，進而波及整個機

23、箱。如果發生此類現象，則應懷疑風扇品質與工作狀態。3.風噪：流動的空氣之間互相沖擾，與周圍物體發生摩擦，葉片對氣流的分離作用，週期性送風的脈動力等，都會產生噪音。空氣流速越快，湍流越多，往往風噪也越大，而且會隨著風速的提高呈加速度增大。普通的軸流風扇會在扇葉與外框間的空隙處產生反激氣流，產生較大風噪的同時，更會對風量造成不利影響，也正因此出現了折緣、側進風等改良設計。噪音的主要影響就體現在使用者的身心健康與安全之上，而與噪音相伴的振動則可能導致晶片磨損、介面鬆動、碟片劃傷等危及使用的現象。選擇風扇時，應當關注風扇的工作噪音，要求自然是越小越好。但廠家在產品參數中所提供的噪音資料，往往與實際使用

24、中的效果存在一定差距，不可直接以之為准，這主要是由於工業標準測試方法與實際使用環境存在差別所致。1.首先，日常生活中的背景噪音遠高於靜音室中15dBA的背景噪音。一般城市，非靠近交通幹道的居民社區，深夜的背景噪音在3035dBA之間，而日間則在4050dBA。2.其次，靜音室內壁材料具有吸音、隔音的效果，於進風側測量無法反映出風扇送出氣流產生的聲壓，而實際使用中用戶無法回避。3.再者，風扇單獨工作與安裝到散熱片上的工作噪音差別巨大。有經驗的用戶都知道：風冷散熱器的噪音大部分來自氣流高速通過散熱鰭片時產生的風噪與摩擦音，而風扇本身的工作噪音只占較小的一部分。多數散熱器所標注的噪音也僅是所配風扇單

25、獨工作噪音，而非整體工作噪音，廠家沒有明確說明則略有誤導之嫌。4.此外，實際使用中用戶與散熱器風扇間的距離一般都在1m以內，如果再考慮到機箱的隔音效果、小房間內的回聲等影響，具體情況難以判斷。當然，這是任何“標準化”的測試都無法解決的問題，只能建議希望減輕噪音損害的用戶不影響使用的同時儘量拉大與噪音源之間的距離，選用隔音效果更好機箱，房間裝修時採用吸音材料。因此，為了更加接近用戶在實際使用中的狀態，秉持著OCER.net一貫的深刻、嚴謹的原則，我們在進行風冷散熱器測試時，訂立了一套自己的噪音測試標準：1.環境噪音低於35dBA，即日常生活能夠達到的最低聲級水準；2.對風冷散熱器整體進行測試，如

26、具風扇調速或類似功能則分別測量最高與最低轉速時的噪音聲級；3.風冷散熱器平置於橡膠減震墊之上，與聲級計距離保持50cm，之間無任何遮蔽物，反向距牆壁（無軟性裝飾材料）50cm，另兩側距牆壁3m以上；採用此套標準可以保證：用戶實際使用中，只要不發生共振、異物阻塞等特殊情況，所需忍受的噪音聲級最高水品不超過測量值。儘量不對讀者造成誤導在測試中受到好評，實際使用卻令人失望，甚至難以忍受。建立自己的標準是一回事，風扇標注的噪音參數也還有其意義所在雖然與實際使用情況存在一定差別，但仍可作為參考資料，值得注意。根據經驗：標稱噪音低於27dBA的風扇，均可歸入靜音之列；標稱噪音2733dBA的風扇，勉強可算

27、“安靜”，但無法忽視其存在；標稱噪音3340dBA的風扇，單獨工作已經令人感到嘈吵，配合散熱片後更甚；標稱噪音在40dBA之上的風扇，一般為強勁的“暴力”扇，本身工作噪音已不容小覷，搭配散熱片後長期使用絕對是對人耳忍耐限度的挑戰。功率：功率是風扇重要的性能指標之一，變相體現了風扇的性能。功率即風扇單位時間內所消耗的能量（電能），單位為W-瓦。正如關心“廉頗老矣”時，會詢問“尚能飯否”，能“吃”的風扇往往也有更強勁的性能。功率從另外一個角度體現了風扇的性能。常見的直流無刷風扇產品上通常不會直接標明功率，而是標注額定工作電壓與最大電流，將兩個數值相乘即可得到風扇額定電壓下的最大功率。風扇的輸入功率

28、可劃分為有用功率與無用功率兩部分。有用功率即最終驅動扇葉轉動的功率，稱作輸入軸功；無用功率則包括元件電阻損耗、機械摩擦損耗及振動損耗等。有用功率與消耗總功率的比值即風扇的能量轉換效率，自然是越高越好_。除風扇能量轉換效率外，還有一類重要的風扇效率，即輸入軸功轉換為流體（空氣）動能的效率。常用的有3種考察方式：全壓效率輸出全壓流功/輸入軸功x 100；靜壓效率輸出靜壓流功/輸入軸功x 100；水力效率實際全揚程/理想全揚程 x 100；3種風扇效率分別與最大風量、最大靜壓及實際工作點密切相關，是檢驗風扇設計改進成果的重要指標。以輸出全壓流功率為例，設風扇出風口各點風速均等，則有如下公式：輸出全壓流功率1/2 x m/t x V21/2 x （S x V x ） x V21/2 x Q x x V21/2 x S x x V31/2 x x Q3/S2；其中：m/t為單位時間內帶動空氣的品質，V為風速，S為出風口面積，為空氣密度，Q為風量。