為CPU散熱加裝強力風扇！11款12公分風扇對決

還用內建風扇？還是根本沒風扇？想幫CPU散熱器加裝強力風扇？T客邦找來11款風扇列隊檢視，逐一破解轉速噪音關係式。廢熱是電子元件運作效率的大敵，為了驅逐廢熱，風扇與散熱片構成的散熱系統成為冷卻電腦的主流。而其中的關鍵：風扇，同時也負責電腦整體的強制空氣對流，除了被動散熱外，主動散熱系統也會見到它的身影，且無論是空冷或是水冷皆然。電腦使用的各類風扇的價差十分懸殊，便宜的50元就有，昂貴的甚至逼近千元大關，除了軸承會影響使用壽命，轉速會影響噪音程度之外，究竟還有什麼原因能夠讓風扇的價格區間拉得這麼大呢？風扇的結構主要可分為4大部分，分別是扇框、葉片、軸承、電磁元件，其中葉片與軸承是各大廠商爭相研發的對象，因為特殊的葉片設計可減少高速運轉下與空氣摩擦造成的異音，設計得當以及高品質的軸承可延長風扇的壽命。扇框主要給予其他三者有個基座固定，並利用扇框將風扇固定在其它的零件身上，於葉片外沒有扇框結構的風扇稱之為無框風扇，依靠葉片下方裝有電磁零件的那片基板，延伸出幾個鎖孔以便固定在散熱片上。但也因無框風扇的鎖點規格不統一，因此無框風扇損壞時通常沒有其它替代品可供替換，僅能尋求風扇或是散熱裝置原廠的支援。有框風扇以框體的直徑作為分類，一般做成正方形的形狀，邊長80mm為8公分風扇、邊長120mm為12公分風扇，以此類推。目前市面上的部分機殼配有大直徑風扇，以面積換取轉速，可於更低的轉速下擾動相同的風量，但這種機殼的風扇鎖點有時相當獨特，替代品也不好找。此外部分風扇的扇框採用簍空設計，扇葉可擾動更多的風量，但是噪音也會相對的提高。除了LED燈光效果之外，風扇的葉片形狀應該就是第二種能夠吸引消費者目光的利器，但由於葉片牽扯到空氣動力學這個專門學科，消費者甚至是媒體很難去驗證廠商所說的特殊設計，是否真的能帶來降低噪音或是加大風流量的功能。很多人會有疑問，為什麼風扇的葉片數量大多是奇數？因為偶數葉片會穿過旋轉軸心分別位於兩側，震動會相互傳遞，形成不必要的共振，降低風扇壽命的同時也會加大噪音。奇數數量的葉片設計葉片之間雖也會相互傳遞震動，但由於葉片兩兩之間並不在同一直線上，震動方向不同，可以避免掉波形的疊加。當然以現代的製作技術來說，葉片的平衡和精度都相當不錯，奇數或是偶數的葉片數量影響不會太大。另外以葉片旋轉方向和氣流帶動方向的不同還可分為軸流風扇和離心風扇，軸流扇的葉片轉動平面和空氣流動面相互垂直，沿著轉動軸流動，離心扇則相互為平行面；使用在機殼前後方的風扇即為軸流扇，公板高階顯卡所使用的風扇就是離心扇。軸流和離心扇各有各的優缺點，軸流扇的體積較薄，空氣流動方向有一致性，風量大，但因中心必須有個馬達帶動葉片旋轉，於出風面會形成1個錐形的無風區，且因軸流扇容易發生「失速現象」，風扇操作區間不大。離心扇使用在進排氣面積受限的場合，缺點為擾動後的空氣往360度平面方向輻射出去，需要1個罩子將空氣集中後往同一方向移動。離心扇的失速現象主要發生在高風量區域，因此操作區間比軸流扇大；公板顯示卡內部散熱片多，風阻大，又有不同風扇轉速的需求，因此採用離心扇。▲左方為軸流扇，右方為離心扇，也有風扇是兩者的綜合體。原本風扇的風壓與風量呈現線性的趨勢，風阻越大時，風壓越高、風量越低。但在特定的情況下，風壓和風量不呈線性反比，即為風扇的失速現象。造成此狀況的原因在於空氣通過葉片的數量不足，使得空氣不按照葉片方向流動，反而在葉片上造成渦流，除造成風扇性能下降外，也會讓葉片震動，噪音加大，最糟的情況可使風扇損毀。若是以類似葉片設計的風扇來說，葉片數量越多，可作功給空氣的面積就越大，風量就越高，因此較為薄型的風扇若是要達到與一般風扇相同的風量，葉片數量勢必就要增加，以維持相同的面積。當然葉片數量並不能無限量地發展下去，過多的葉片數量會使得葉片與葉片之間增加重疊空間。塑膠射出成型時較為困難，開模或是從模具下取出成品的步驟都會較為繁瑣；一般葉片不重複的風扇分模線會位於葉片的邊緣，重疊葉片風扇則是常常可見到分模線位於葉片中間。此外就是葉片數量過多，代表的就是空氣流經的截面積變小，導致不正常的擾動讓效能下降；而葉片數量太少則會導致風壓減小的後遺症。從葉片角度大概也可看出空氣流量以及風壓，攻入角（葉片旋轉時插入空氣的夾角）越大，對空氣作功越多，風壓也比較大，此類風扇較適合安裝在高風阻的區域（較密的散熱鰭片、風扇濾網網眼小），相對來說噪音也比較高。攻入角也並非越大越好，當攻入角大到某種程度時（通常以15度為分界點），風扇的各種效能數據都會降低，並發生失速現象。葉片的厚度也是門學問，絕大部分的軸流扇葉片都是兩側薄、中間厚的截面形狀。以刀子切東西來比喻，讀者認為使用刀鋒切豆腐比較容易，還是用刀背切豆腐比較容易？Noctua 展示世界首顆搭載主動降噪技術 CPU 散熱器CPU 太熱了嗎?解開 22nm 處理器散熱枷鎖散熱新科技！手指要小心的血滴子散熱片、像肺一樣呼吸的開口笑散熱片筆電內部積灰塵很可怕！教你完全拆解，進行清潔不求人11款散熱膏終極測試：塗抹6大技巧知多少，牙膏、醬油惡搞大全（後面還有更多內容！）風扇葉片表層也是個可以做文章的地方，一般情況下，若是不透明的風扇，於葉片模具上進行噴砂處理，塑膠成型後的表面就呈現「一點一點」的霧面；若是透明的風扇，因為美觀因素，模具為拋光處理，出來的塑膠葉片表層就較為光滑亮麗。為了降低噪音，部分廠商甚至會將風扇葉片設計成不同的形狀（質量中心還是在正中央），藉以避免同樣形狀的葉片產生同頻率的噪音，同頻率疊加起來就會有惱人的聲音。也有的廠商為了解決空氣離開葉片時產生的不穩定現象，於葉片尾部增設突起的小鰭片。為玩家所熟知的高爾夫球扇，就是在葉片上具有高爾夫球的花紋，把空氣施加在葉片上的壓力分散掉，避免異常震動產生噪音。▲銀欣AP121風扇葉片採用重疊的設計，可清楚看見分模線在葉片中間。▲Zaward的風扇在葉片表面上下功夫，移植高爾夫球的外型。因為風扇葉片是不停旋轉的物體，必須有個東西將葉片與外框連接，而最適合的地方就是葉片的旋轉中心，此處的角速度較低，又是葉片的質量中心。風扇軸承依設計大致可分為3種：油封、滾珠、無油，其它一堆怪名字大多都是此3種設計的延伸。油封以潤滑油灌入葉片軸承和外框套桶之間減少摩擦力，風扇通電時便可克服最大靜摩擦力讓葉片轉動，於轉動時減少動摩擦力讓風扇壽命延長。市面上還可見到FDB這種字眼，事實上是油封的改良版，於軸承套筒處刻上細小的花紋，藉由軸承的轉動把潤滑油往中央帶動，降低失油的現象。滾珠利用金屬球體的滾動取代油封的軸承摩擦，由於是滾動的關係，軸承的摩擦可以降低到相當低的程度，因此滾珠軸承的使用壽命在這三者中是最高的，Intel和AMD的盒裝處理器所附的風扇也都是此類型。但由於大量量產不可能做出真圓的金屬球體，因此旋轉上會有一定的震動存在，噪音表現上會比油封還差。無油軸承利用表面平整性免去了潤滑油的使用，並於套筒和旋轉軸承之間填入固體潤滑劑，如石墨或是鐵弗龍。由於沒有油的關係，風扇具有一定的防潑水，甚至是水下作業的能力，但在電腦風扇上較少看到此種類型。約莫數年前，台灣廠商元山科技開發出了相當特殊的風扇，把原先位於風扇中央的電磁元件（定子）移至風扇外框，也就是鎖螺絲的位置，並將其技術命名為T.M.D.（Tip Magnetic Driving）。這樣就避免掉葉片中央電磁元件所占有的體積，能夠把風扇中心的無風區降到最小。不過產品發展似乎有遇到瓶頸，市面上推出過70mm的產品之後就消聲匿跡了。筆者猜測應該是風扇直徑越大，風扇4個角落的電磁鐵距離就越大，必須保有夠高的轉速讓葉片上的磁鐵轉去下個角落，無法在低轉速時運轉；或是風扇越大，磁鐵的需求量也跟著上升，葉片配重不好控制，達不到大量生產的要求。不過以上純屬猜測，畢竟元山科技並沒有正式說明原因為何。另外一種建準電機工業的磁浮科技，在風扇內部的電磁鐵（定子）之外，額外於扇框上加入磁鐵片，利用磁力抓緊轉動中的葉片，使其旋轉時能夠更為穩固，不讓震動傷害軸承壽命，同時轉速也可提高。▲拆去風扇四周外殼的外磁風扇，將原本位於中央的零件移至四周。（圖片取自中關村在線）外框肩負固定風扇的重責大任，因此堅硬和韌度是此區的最大要求，一般電腦用風扇採用塑膠作為材料，材質可分為PP、ABS、PBT⋯⋯這幾種，各種塑膠之間各有不同的優缺點，也有部分風扇採用複合材料。但由於各種塑膠材料下還有小分枝，且成型所施加的壓力不同，也會導致出來的成品特性不同，很難得出哪種材料才是最好的結論。除了塑膠之外，另外一種風扇主體材料為金屬，絕大部分是鋁的合金。因為金屬在高速運轉下的形變量比塑膠低，金屬也可做出比塑膠葉片更長的長度。金屬材質在電腦風扇中不多見，但是仔細找還是有辦法找到，大多數的轉速相當高，或是強調長壽命的應用。塑膠為了增強其硬度，會在其中加入玻璃纖維，可在風扇上找到GF30之類的文字；GF就是玻璃纖維Glass Fiber的縮寫，30則是加入的百分比。風扇上有時還可看到FR（17）這類的文字，代表著加入17％的防火阻燃材質。部分外框於風扇出風處還會加入導流板的設計，或是稱之為靜葉輪、定子葉片，主要用意在於再次規範氣流的走向，使空氣流出葉片後能夠盡量集中。過去此種設計比較常在機架型伺服器上看到，因為此種伺服器的內部風扇與散熱片並非固定在一起。▲不見得所有風扇都把材質印在扇框上，也有完全沒有資訊的產品。大家都知道馬達能夠轉動，就是靠內部的磁鐵與電磁鐵相互作用推動葉片。普通有刷馬達旋轉電磁鐵（轉子上的線圈），並利用電刷循環改變電磁鐵的S、N極性。無刷風扇則是轉動電磁鐵，並去除電刷這個易損耗的部分，使得無刷馬達壽命較有刷馬達高上許多。電磁鐵循環交替的部分，就利用晶片去調整。各個風扇特性不同，傳統利用電壓調節轉速的方式很容易讓風扇啟動失敗，或是造成風扇異音。而後PWM控速則是傳送方波訊號給風扇，風扇中有個專門的晶片可識別出方波的占空比，如果方波的高電壓部分占了單位時間內的80％，則風扇就以80％相對應的速度運轉，於是廠商就可自行決定佔空比0～100％的轉速對應，避開有問題的轉速區域。包含筆者在內，絕大部分的消費者購買風扇首先關心的就是噪音量，可惜廠商標示的噪音值僅是參考用。會轉動的空氣擾動裝置只有10dB？不用想就知道是唬爛的標示，否則就是在完美的實驗室中測量出來的值，與現實安裝情況差異甚大。風量、噪音、風壓上，各廠標示單位有些混亂。風量一般以m3/h或是m3/min為單位，因為前者採用小時，後者採用分鐘，因此m3/h比m3/min大了60倍。風扇壓力使用mmH2O毫米水柱為單位，意即單位面積所受的力，可使水在柱體中上升多少釐米。比較難對付的就是噪音值，單位有dB、dBA、Sone，再加上聲音單位多是對數或指數形式，很難從數字去比較。其中比較好的單位是dBA，因為它採用了dB這個絕對單位加上人耳對頻率的敏感度加權，出來的值比較接近人耳的感覺。Sone單位比較不好，因為它只取1000Hz的頻率，而事實上風扇會發出相當寬的頻率噪音，如果有顆風扇完全不發出1000Hz的噪音，那麼Sone值就會為0。Sone的定義為1Sone＝1000Hz、40dB，換算方式為2（dB -40 ）∕10。▲測試環境（若產品包裝內附有防震橡膠拉釘，於噪音測試時將使用所附拉釘安裝。）（後面還有：11款風扇百項數據大混戰）筆者挑選了市面上較為特殊，或是比較有名的11款風扇進行測試，其中Aerocool Shark FAN具有紅色LED、Cooler Master JetFlo 120具有藍色LED，但外觀部分不列入最終考量的結果。風扇軸承方面，Scythe Gentle Typhoon為雙滾珠軸承，其餘的皆為油封或是油封的改良版，其中Cooler Master Turbine Master MACH1.2於包裝上明確指出扇葉可拆，可自行拆下維護。（後面還有更多內容！）（後面還有更多內容！）（後面還有11款風扇風速、噪音對照表、小編推薦產品）這次測試環境在噪音測試部分，現場背景噪音值為29.3dBA，分為裸機（風扇不安裝在任何物體上）、機殼進風處、機殼排風處，並且再細分為5V和12V電壓值分別測試；其中機殼進、排風使用Antec One S3機殼側板來模擬。噪音量測點為風扇旋轉軸心正前方30公分處，與一般1公尺的量測點更為靠近，因為通常來說，電腦主機與使用者較為接近，因此距離30公分的量測數據比較接近使用電腦時的感覺。風扇的風速量測與噪音量測同時進行，量測點直接貼合風扇，此處的空氣剛從葉片出來，風速最高，且每款風扇風吹出來的溢散程度不同，直接貼合外框量測相對來說比較具有公平性。部分風扇強調可將風流集中吹向遠方，在此也補上離風扇30公分處，風速到達2m/s的產品型號：ARCTIC F12 Pro PWM（2.0m/s）、JetFlo 120（2.3m/s）、Vortex LPVX12P（2.1m/s）、Gentle Typhoon（2.3m/s）、AP123（2.7m/s）。▲每款風扇的裸機噪音，請注意與轉速的相對應關係。▲每款風扇的風速，請注意與轉速的相對應關係。▲裝在機殼後方的噪音值，唯有Golf FAN G3比裸機噪音還要低。▲裝在機殼前方進風的風速，濾網的影響使得風速降低。▲裝在機殼前方的噪音值，因葉片與機殼過近而產生較大的噪音。▲排風風速因量測時會隔著機殼鋼板，風速是最低的。硬碟溫度測試方面，採用Cooler Master XAF XM機殼，將2顆硬碟裝入硬碟架，中間間隔1個空槽位讓空氣流動，並將待測風扇裝在機殼前方的進風處。測試時會開啟CrystalDiskMark讓2顆硬碟進入測試狀態，並於2顆硬碟階測試完成後記錄溫度。機殼排風測試則將風扇安裝於機殼之後，將Core i7-2600K超頻至4.4GHz，再利用OCCT加重CPU負載2分鐘，紀錄最高溫度。CPU散熱測試使用Cooler Master TPC-812，將風扇換成待測產品，並同時於主機板的BIOS中把CPU風扇轉速開至最高，同樣也是使用OCCT燒機2分鐘並記錄最高溫度，以上3種溫度測試階於12V電壓下進行。將所有測試成績攤開來看，Scythe Gentle Typhoon表現均為前段班，筆者認為較為難得的是它在逼近2000RPM的轉速下，還可保持相當低的噪音量，表現出此款風扇除設計優良外，製造品質也相當高水準。Gentle Typhoon轉動時的震動量相當的小，可降低機殼的共振現象。葉片的轉動軸先固定在金屬殼中，再將塑膠葉片套上，比起一般直接將轉動軸插入塑膠葉片上，Gentle Typhoon這種安裝方式，可避免連接部長期承受扭力導致葉片與軸心分家。探究其製造廠商，為專門生產馬達的日本電產株式會社Nidec旗下的牌子，也是此次中唯二製造產地非中國大陸的產品，製造產地則是印尼。▲Gentle Typhoon因為各項測試均表現良好，加上做工精細，風扇運轉時的震動小，因此獲得編輯推薦。另一款非中國製造的產品為Noctua NF-P12，產地為台灣。產品主要以大風壓為訴求，適合CPU散熱器這種鰭片密度高，風阻大的場合。測試溫度偏高，但產品包裝相當的豐富，除減震橡膠拉釘和減速線之外，還各有1條3pin以及4pin的延長線，以及4pin的Y型分接線，以產品內容豐富度是本次測試之最。且裝設在機殼後方時，效能甚至能夠跟2000RPM的JetFlo打成平手。但無論是Gentle Typhoon或是NF-P12，市場價格雙雙衝破500元，是否要花這麼多錢購買顆風扇，就看使用者的口袋深度了。另一款讓人不得不注意的產品就是Enermax的靜蝠風扇，在噪音、風速上的測試並非相當突出，但到實際裝機測試時卻相當驚人，無論是硬碟、CPU、機殼溫度皆為11款風扇中最低，而且市價只要250元，也是11款產品中最低的。可惜靜蝠的扇框採用2片塑膠夾著1片圓形金屬片，組裝的紮實度不太夠，用手輕按四周外框有晃動的現象，跟編輯推薦擦身而過。另一款值得注意的產品為Golf FAN G3，雖然僅有1000RPM，是此次評測中最低的1款，但是其測試結果都有與其它風扇競爭的能力，310元的價格也可接受。又受益於轉速低、噪音也跟著變小，怕吵的使用者可選購這款產品。JetFlo的外框設計相當特別，大部分的風扇外框都是一體成型，JetFlo的塑膠框僅有風扇外圍一圈，四周螺絲孔則以金屬預先攻牙，並利用橡膠將兩者結合在一起，等於是風扇本身就有緩衝震動的能力，再加上其PWM調速範圍大（800～2000RPM），因此適合做為CPU風扇使用。由此次風扇測試可發現，風扇外盒所標示的噪音值僅能參考用，實際上會因為轉速、葉片形狀、安裝位置而有所改變。用轉速判斷噪音大小的傳統方式也不適當，只要設計得宜、製造精度高，高轉速的風扇也可擁有較低的噪音。

為CPU散熱加裝強力風扇！11款12公分風扇對決

Scythe Gentle Typhoon

SilverStone AP121

SilverStone AP123

Zaward Golf Fan G3