史萊姆論壇 - 正確認識散熱風扇的性能

作者：飛魚摘錄

散熱器風扇的效能（例如風量、風壓）主要取決於：風扇扇葉直徑和軸向長度；風扇的轉速；扇葉的形狀。好的風扇除了通風量大、風壓高以外，可靠性也是非常重要的，風扇使用的軸承形式在此顯得非常重要。高速風扇一律使用滾珠軸承（ball bearing），而低速風扇則使用成本較低廉的自潤軸承（sleeve bearing）。
風量與風壓的測試方法有兩種，一是用風洞儀測試，另一種是用雙箱法測。但對於一般用戶而言，沒有這樣的設備，只能看廠家提供的資料。因此用戶可將此資料作為參考，最終還要看降溫效果。

轉速

風量是衡量一個風扇性能的重要指標。在談風量之前，我們首先要談的是風扇的轉速。顧名思義，這就是風扇在公司時間內旋轉的圈數，一般用公司"轉/分"來表示。雖然說轉速不能決定風扇的散熱性能，但也是一個重要的指標。不過，建議不要選擇轉速過大的風扇（現時的標準是最好不要超過5000轉/分）。因為風扇的轉速是和風扇的噪音成正比的，轉速過大的話，將會形成巨大的噪音。這對於一台電腦來說無疑是很難容忍的（除非你對噪音毫不在乎）。言歸正傳，如果一個風扇可以達到5000轉/分，但其扇葉如果是扁平的話，那就不會形成任何氣流的，所以關係散熱風扇的排風量，扇葉的角度是決定性因素。

風量

風量是指風扇通風面積與該面積平面速度之積。通風面積是出口面積減去渦舌處的投影面積。

平面速度是氣流通過整個平面的氣體運動速度，公司是米/秒。平面速度一定時，扇葉葉輪外徑越大，通風面積越大，風量則越大。風量越大，冷空氣吸熱量則越大，空氣流動轉移時能帶走更多的熱量，散熱效果越明顯。風扇的流量大都採用CFM為公司（英制公司，立方英尺/分），大約等於0.028立方米/分鐘。50x10mm CPU風扇會達到10 CFM，而6000RPM的50x10mmCPU風扇則會產生更多的CFM。60x25mm風扇通常能達到20-30的CFM。衡量散熱風扇排風量的方法相對的則比較直觀，主要將風扇接上電源，然後將手放在風扇旁感受一下吹出的風量就可以了。另外，還有一個方法，一個強勁的風扇在高速旋轉時，它的扇葉看起來應該是靜止不動的，也就是說，你應該看不到轉動的痕跡。

風壓

為進行正常通風，需要克服風扇通風行程內的阻力，風扇必須產生克服送風阻力的壓力。測量到的壓力變化值稱為靜壓，即最大靜壓與大氣壓的差值。它是氣體對平行於物體表面作用的壓力，通過垂直於其表面的孔測量出來的。

把氣體流動所需動能轉化為壓力的形式稱為動壓。

為實現送風的目的，需要有靜壓與動壓。全壓為靜壓與動壓的代數和。風壓越大，風扇送風能力越強。

在實際應用中，標稱的最大風量值，並不是實際散熱片得到的送風量，風量大，也並不代表通風能力強。因空氣流動時，氣流在其流動路徑會遇上散熱鰭片的阻撓，其阻抗會限制空氣自由流通。即風量增大時，風壓會減小。因此必須有一個最佳操作工作點，即風扇性能曲線與風阻曲線的交點。在工作點，風扇特性曲線之斜率為最小，而系統特性曲線之變化率為最低。而此時的風扇靜態效率（風量X風壓/耗電）為最佳。

有時為了能減小系統阻抗，甚至選用尺寸較小的風扇，也可以獲得相同的風壓。

軸承系統

因為風扇的功率越來越大，轉速越來越快，噪音也就越強。如今風扇為了減輕噪聲都投入了一些設計，例如改變扇頁的角度，增加扇軸的潤滑度和穩定度等等。其中，比較好的一項技術是採用了"滾珠軸承"。滑動軸承風扇大都價格低廉而寧靜，但是其可靠性則較低。便宜的滑動軸承只是一個有幾個可以新增潤滑油小孔的環。風扇的馬達就在這個環中轉動，新增了的潤滑油就在小孔內積存著來潤滑軸承。

滾珠軸承通常比滑動軸承貴，聲音也大一點，但是它的可靠性較高。而用於PC電腦電腦機器內的風扇大都使用非常細小的滾珠構成的軸承，這樣可以獲得較低的摩擦係數及磨損率。

需要注意的是，如果你購買的風扇上註明了滾珠軸承的話，這只風扇仍然有可能只是滾珠軸承與滑動軸承的混合方式而已。一隻風扇需要兩個軸承，而在散熱片上使用的大都是50×10mm的滾珠風扇，採用的軸承就是一個滾珠軸承與滑動軸承的配合方式。而對於較大的風扇（60×25mm以及更大的），則大都是採用兩個滾珠軸承的，人們通常稱之為"two ball" 或者"dual ball bearing"。

我一般都會建議大家只考慮純滾珠軸承的風扇。便宜的滑動軸承通常會在六個月以內失效，而較貴的高品質滾珠軸承通常都會具備較高的MTBF（平均無故障時間）。當然，有的製造商還在滑動軸承的內裡使用了特氟隆，它同時具備了滾珠軸承一樣的高可靠性以及原有的低噪音特性，但是它的價格會更高。