非常棒的入门教材:水冷散热器学习与制造-ZOL博客
覆盖地球表面70%的水孕育了地球生命,同时也起到调节气温的作用,自从人类文明进入工业革命之后与水的关系就更加密切,最早的火车靠蒸气动力推进,中期的发电站采用水的落差发电,随着人们对水认识程度的增加,水的应用也更加广泛,其中水具有很大热容的特性也被应用在各种冷却设备中,不远的将来随着人类对自然破坏的加剧,温室效应导致气温升高,两极冰冠融化,水的力量再次展现,环境温度最终得到控制但代价就是陆地的消失(失乐园?)。

 

什么是比如容?

    水之所以有如此大的能耐其中之一就是它具有很高的比热容,比热容是指1克质量的物体温度升高或降低1度所吸收和放出的热量。从下面的表格大家能看到水的比热容相当的高,因此覆盖地表70%的海洋能够很好的吸收来自太阳的热量并均衡整个大气的温度。

    人们很早就开始用水来冷却发热的机器,在散热中我们利用散热片与CPU核心接触,CPU的热量通过热传导的方式传输到散热片上,然后利用风扇将散发到空气中的热量带走,但从上面的表格不难看出,水的比热容远远大于空气,因此CPU的热量传输到水中后水的温度不会明显上升,然后再通过水泵将带有热量的水带走,这样的系统就称为水冷或液冷系统。

液冷散热系统的组成

   一套液冷散热系统必须具有以下部件:水冷块、循环液、水泵、管道和水箱或换热器。

    水冷块是一个内部留有水道的金属块,由铜或铝制成,与CPU接触并将吸收CPU的热量,所以这部分的作用与风冷的散热片的作用是相同的,不同之处就在于水冷块必须留有循环液通过的水道而且是xx密闭的,这样才能保证循环液不外漏而引起电器的短路。

    循环液的作用与空气类似,但能吸收大量的热量而保持温度不会明显变化,如果液体是水,就是我们大家熟知的水冷系统了。

    水泵的作用是推动循环液流动,这样吸收了CPU热量的液体就会从CPU上的水冷块中流出,而新的低温的循环液将继续吸收CPU的热量。

    水管连接水泵、水冷块和水箱,其作用是让循环液在一个密闭的通道中循环流动而不外漏,这样才能让液冷散热系统正常工作。

    水箱用来循环液,回流的循环液在这里释放掉CPU的热量,低温的循环液重新流入管道,如果CPU的发热功率较小,利用水箱储的大容量的循环液就能保证循环液温度不会有明显的上升,如果CPU功率很大,则需要加入换热器来帮助散发CPU的热量,这里的换热器就是一个类似散热片的东西,循环液将热量传递给具有超大表面积的散热片,散热片上的风扇则将流入空气的热量带走。

    如果是小型密闭式的液冷系统,则可以省略开放式的水箱让液体在水泵、水冷块和换热器之间往返流动,避免循环液暴露在空气中而变质。

    由此可见液冷散热与风冷散热其本质是相同的,只是液冷中利用循环液将CPU的热量从水冷块中搬运到换热器上再散发出去,由于换热器的散热面积和散热环境远远要好于一般的风冷,所以液冷的降温效果非常明显。

液冷散热系统的特点

    液冷散热系统{zd0}的特点有两个:均衡CPU的热量和低噪声工作。

    由于水能够吸收大量的热量而保持温度不会明显的变化,因此水冷系统中CPU的温度得到了很好的控制,突发的操作都不会引起CPU内部温度瞬间大幅度的变化,因此更有利于CPU稳定的工作,同时也为超频提供了极大的帮助。

    由于换热器的表面积很大,所以只需要低转速的风扇对其进行散热就能起到不错的效果,因此水冷大多搭配转速较低的风扇,此外,水泵的工作噪声一般也不会很明显,这样整体的散热系统与风冷系统相比就非常的安静了。

    不过液冷系统也有着不利的一面,如果循环液外漏则会浸湿电脑内部的线路板,这种情况是相当危险的,即使你以前曾经遇到过这样的情况而幸免,但也不能代表下次会有同样的运气。此外,液冷的安装比风冷麻烦,而且需要一定的经验,这将会影响一般用户的使用。

    水冷/液冷就是这样的一样东西:其散热效果令人惊诧,工作噪声也能降低到让人满意的地步,但其性却始终无法让人xx放心。

国内水冷发展史

    说到水冷那还要追溯到上个世纪,早在98、99年左右台湾就开始流行CPU水冷散热了,利用自己的条件制作出各式各样的水冷系统,但大多以开放式结构为主,在DIY看来,当时的CPU就已经是“发热量巨大”的怪物了。

    大陆水冷制作相对要晚些,也大多集中在个人的制作水平上,曾经出现像杭州中裕的CoolMax等数款个人制作并销售的水冷产品,其中CoolMax水冷已经具备像样的包装和配套件,在宣传上也曾经有过动作,但由于市场响应有限,这些产品犹如过眼云烟,没有多长时间就从市场上彻底消失了。

    当时的我也属于其中一个,其中的趣味也只有喜欢水冷的朋友才能体味的到。

    5年时间过去了,一代新人换旧人,水冷又开始在大陆市场上活跃起来,其中以正规厂家中的澳柯玛和个人制作中的水冷王为主流,从市场推广和论坛宣传两个方面展开了水冷制作的新篇章。

    新一代水冷与旧水冷相比原理并没有变化,但制作工艺却大幅度提升,大多注重全密闭式的设计,而且内地与港台个人DIY作品间的差别也越来越少,这与互联网的推广不无关系,上个世纪的水冷主要集中在少数能上网的发烧友中,随着的普及,越来越多的能人义士纷纷出现,行业范围远远跨越了电脑及其相关行业,精通于金属加工的朋友不胜枚举,制作这种水冷更加方便,而且更加美观、实用、可靠,此外,越来越多的喜欢水冷的朋友可以在各个论坛中各抒己见,这样也推动了水冷工艺的进步,显然是互联网促进了水冷产品的进步,同时也为产品的推广奠定了基础。

    随着技术的快速发展,现在显卡上的GPU已经能够发出与CPU相当的热量,因此水冷已经不再局限在CPU了,显卡、北桥、的水冷也不断涌出,彻底让大家进入水冷的xxx。

    本次测试的产品就是基于这样的市场收集而来的,其中包括正规厂家的澳柯玛、安芯和属于个人制作的浑水、水冷王、Whguguwh等水冷/液冷散热设备,基本上代表了现阶段大陆市场的情况,相信大家能够从中了解到水冷产品的性能并找到自己心目中最满意的水冷。

水冷产品中的重要因素

    水冷制作和选购中要注意哪些问题?哪些才是我们首先要考虑的因素?通过下面的基础知识介绍能够让你快速的成为这方面的专家:

水冷块

    水冷块是水冷制作中最关键的一个,很多玩家都是看到非常漂亮的水冷块后才决定启动自己的水冷计划的。水冷块的制作包括工艺和原理两个方面,目前国内制作工艺已经进入到第三个阶段,基本上实现了实用与美观并举的目的。

    水冷块的制作工艺主要由制作者能够掌握的金属加工工具的等级来决定,一旦制作者有了更合适的设备并具备了一定的经验,往往能生产出有突破性的水冷块。

    在原理方面水冷块的发展并没有太大的变化,一般都集中在水道的改进方面,到底是“S”型合理还是“出”型结构的效果好?这就牵涉到设计、加工与试验方面的问题了,但总的来说由于水冷效果已经非常明显,彼此之间的差别大大缩小。

    水冷块另外一个要注意的问题就是其扣具,合理的扣具安装简单,而且固定的效果也很不错,同时也能保证安装时的,然而这是目前个人水冷中比较落后的一个方面。

换热器

    换热器是另外一个关键的因素,传统开放式水冷xx无法满足目前70~100W功率的CPU散热的需要,就算你拿30升的金属桶装满水并加上风扇进行辅助蒸发降温,水温在30~60分钟后也会高出8度以上才能与室温平衡,此时水冷的效果就被大大削减了,水冷的优势已经不在降温的幅度上,而是能够很好的均衡CPU内部温度的突变。

    目前密闭式水冷中水箱使用的水量较少,因此换热器就非常必要,一般使用带有铝或铜翅片的循环水道作为换热器,这种换热器在空调或汽配商店也可以买到,空调配件店购买的蒸发器的价格在30~100元左右,体积硕大,但不够美观,适合外置水冷使用,而汽配商店销售的汽车换热器要贵的多,制作稍微漂亮些。这些换热器必须搭配风扇使用,否则效果仍然很差。

    目前个人和厂家制作的换热器为了便于在内安装而体积较小,由于水冷系统要散发掉温度较低的水中的热量,对翅片与铜管的接触是否充分就提出了很高的要求,一般情况下制作的翅片换热器大多效率低下,但有翅片总比没有的好。

水泵

    水泵主要有潜水泵和干式水泵两种,前者在花鸟市场可以买到,价格便宜,可以选择5~15W的功率,挑选时要注意其噪声的大小,一般只能听到很轻微的声音,而干式水泵的噪声会略大一些,而且在国内不易找到很好的品种,所以往往不能令人十分满意。

    此外,潜水泵的{zd0}缺点是使用了220V的交流电,一旦内部的线圈因为绝缘问题而导致漏电则后果要严重的多,而干式水泵则相对要安全些。

水管

    水冷中的水管也很重要,五金店购买的透明水管价格便宜(0.6元/米),但过于柔软而在弯曲时容易发生扁管现象,水流受阻,而且水管的规格也不统一,或者相同规格的水管不同厂家生产出来的直径也有微小差别,所以一般{zh0}去气动配件商店购买正规的水管(2~3元/米),但管子较硬,不易弯曲。

    水管都有自己尺寸,一般是外径X内径,比如10X8的管子就表明其外径是10毫米而内径是8毫米,这样才能与水冷块的接头匹配。

接头

    气动配件店可以买到各种规格的接头,这些接头都是正规的产品,用来制作水冷能减少漏水的危险,而且比较美观。

    其中空压接头只要将管子插入插头即可,内部的锁定装置能够自动卡住管子不会后退,拆卸时按下上面的卡环才能退出水管。

    另外一种带有压头的接头要将水管插到接头后再将压头拧回去卡住水管,连接更可靠。

    第三种最简单,接头上有一圈圈的突起的卡口,可以将管壁扩展后防止泄漏,如果加上合适的卡簧效果也不错。

循环液

    水无疑是{zh0}的循环液,但水的绝缘性能并不理想,万一漏液将导致线路板的损坏,即使是蒸馏水在使用一段时间后也可能会因为管道中原本存留的杂质而降低了绝缘性能,开放式水冷就更谈不上绝缘了,因此有的厂家采用特殊的油来代替水而制成液冷,这样绝缘性能得到了保证但因为比热容低于水而无法产生理想的效果,澳柯玛{dy}代产品就是因为使用了特殊成分的油类液体而无法获得追求散热性能的DIY的认可,{zx1}的澳柯玛水冷已经不再采用全油的循环液了。

    另外就是关于水的变质和水垢问题,长期使用后水容易生菌,而且不易除去,散热效果也难以保证了,因此可以在水中加入一些防腐剂,比如甘油、洗洁精增光剂类的液体等等,但实际情况如何目前还不是很清楚,此外,使用冷冻剂类的绝缘液体也能防止生菌和水垢,但这种液体的安全性问题还需要咨询这方面的专家。

风扇与调速器

    热交换器上的风扇一般不需要很大的电流,这样能够安静的工作,但风扇的尺寸不能太小,此外,还可以使用调速器来调整风扇或干式电机的转速,调整水冷的效果。

水冷显示与保护

    如果水冷系统不能正常运行则会导致系统崩溃,甚至烧坏硬件,因此需要一个显示水冷工作状态的仪表或显示电路,目前大陆产品无论是正规的厂家还是个人制作都缺乏这种小而关键的配件,而相互之间的控制与保护等电路也基本上没有,这是与国际上正规产品一个比较明显的差距。

大陆水冷产品与台湾、国外产品之间的差距

    总的来说,目前大陆水冷产品虽然进步很快,但仍然只处于可以让人基本能够接受的程度,其最关键的因素是价格合适,一般在100~500元之间,并不比xx的风冷贵,而效果通常却是最贵的风冷所无法比拟的,但产品在加工的精细程度、配套的合理性和保护的安全性等方面与韩美等国外正规厂家的产品还有明显的差距,当然这与国内市场的局限性有关,毕竟液冷系统还没有形成气候,再加上玩超频的也只是众多电脑用户中极少的一部分,目前的需求还远没有达到规模化生产的地步,所以产品的价格不会有太大的变化。

国内水冷产品介绍

    由于并非每个人都能自己加工水冷,也并非都能一次投入大笔的资金一步到位,而DIY利用自己的资源进行加工的水冷能够满载这些朋友的需要,下面的测试中我们找到了其中三位朋友的产品,从单个的水冷块到全套的水冷方案,基本上能够满足玩家的各种需要。

浑水水冷

    浑水销售的水冷块(简称浑水水冷)较早采用了有机玻璃的结构模式,水冷块的外观明显得到了改善,其水冷块中水道的加工也比较精细,浑水水冷目前主要以开放式结构为主,也就是向用户提供水冷块、水泵和水管这三样最基本的配件,用户只要自备水桶就可以马上投入使用,但如果要改成密闭式的结构,用户则需要自己搭配换热器并建立密闭的管道。

    这次参赛中浑水水冷发来的水冷块底部的铜块体积达到60X60X10毫米,属于较大的一类,当中已经加工了“S”形的水道,所以整体重量还不算重,水道宽度大约为8毫米,深度6毫米,长度大约160毫米,走水充分。

    铜块的底部经过细致的打磨,基本上能够反射出周围景物的样子,但并不能达到“铜镜”的效果,平整度也令人满意。

    顶部厚10毫米的有机玻璃能提供足够高的强度,透过有机玻璃能够清楚的看到下面的水道,因而显得时尚而漂亮。上面的4个内六角螺丝将有机玻璃和下部铜块通过外侧园环形的橡胶环进行密封。据浑水提供的数据,该水冷块能经受1.4兆帕的水压而不会出现渗漏(超过这个水压测试用的胶皮管将崩裂而无法继续),按照0.1兆帕相当于10米高水柱压强(1个大气压)来推算,这个水冷块能放在130米的水下也不会出现渗水的问题,与一般家庭自来水管的0.1兆帕水压相比实在是让人放心。

    进出水的接头采用带有压头的那种接头,可以与8X6的水管连接,接头与有机玻璃连接处垫有防水垫圈。使用时将接头上的帽子拆下来穿到水管上,将管子插入接头,然后只要将这个帽子拧回插头就能压住水管,防止意外。镀铬接头的颜色与有机玻璃也很般配,整个水冷块已经与台湾DIY同类的产品处于同一等级了。

    浑水水冷这次发来的水冷块没有采用常见的单点中心下压的扣具方式,而是模仿PAL8045通过插座周围的4个穿孔来固定水冷块,这样做的目的是均衡水管对水冷块产生的倾压力,同时也能保证水冷块不会沿轴心转动,虽然在扣具设计和安装方面比较麻烦,但性能有了保证。另外一个原因是两侧伸展出来的有机玻璃也可以加上专门定制的垫块,这样就可以用到P4主板上了。

    浑水水冷自然也能提供标准扣具式的产品,通过两端的螺丝来调节具有3个固定口的扣具,使用起来要注意螺丝旋紧的程度,避免某中一端压力过大。

文章来源:[IT168]

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