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萬萬沒想到,熱管散熱器中的熱管只要兩根就夠了?

目前主流的散熱器標配多是四根熱管,其中的代表如玄冰400、暴雪T400、SE-214、銅虎C400等等一系列散熱器。不過是不是追求越多熱管就越好呢?那麼不同數量的熱管 ,對CPU散熱的影響究竟有多大,今天我們就來做個簡單實驗。

萬萬沒想到,熱管散熱器中的熱管只要兩根就夠了?

先來看看熱管的一些基本常識,熱管散熱是一種利用相變過程中要吸收/散發熱量的性質來進行冷卻的技術,率先由IBM最初引入筆記本中。熱管的出現已經有數十年的歷史,而在計算機散熱領域被廣泛採用還是近些年的事,但發展迅猛。小到CPU散熱器、顯卡/主板散熱器,大到機箱,我們都可以看到熱管的身影。

萬萬沒想到,熱管散熱器中的熱管只要兩根就夠了?

熱管工作原理

熱管的工作原理很簡單,熱管分為蒸發受熱端和冷凝端兩部分。當受熱端開始受熱的時候,管壁周圍的液體就會瞬間汽化,產生蒸氣,此時這部分的壓力就會變大,蒸氣流在壓力的牽引下向冷凝端流動。蒸氣流到達冷凝端後冷凝成液體,同時也放出大量的熱量,最後藉助毛細力和重力回到蒸發受熱端完成一次循環。

因此熱管具有熱傳遞速度極快的優點,安裝至散熱器中可以有效的降低熱阻值,增加散熱效率,具有極高的導熱性,高達純銅導熱能力的上百倍,有「熱超導體」之美稱。工藝過關、設計出色的熱管CPU散熱器,將具有普通無熱管風冷散熱器無法達到的強勁性能。目前的CPU散熱器中,絕大多數都採用了熱管技術。

熱管的傳熱效率和直徑、結構、工藝等都有關,目前中高端熱管散熱器中多採用6mm的熱管,也有個別用的是8mm產品。台灣某研究所給出了一組參考數值,直徑為3mm的正品熱管,2.8個標準熱傳遞周期中只能傳遞15W的熱量,而直徑為5mm的熱管,在1.8個熱傳遞周期最大熱量傳遞達到了45W,是3mm熱管的3倍!而8mm的熱管產品只需0.6個周期就可以傳遞高達80W的熱量。如此高的傳熱量,如果沒有良好的散熱片設計和風扇配合,很容易導致熱量無法正常發散。

顯然,熱管的直徑對傳熱有很明顯的影響,直徑越大則效果越好, 但並非一味直徑大就能造出很好的產品,中間涉及到熱管的組合、排列、結合方式及成本等,但是對於CPU散熱器來說,因為需要傳遞的熱量並不是很大,瓶頸並非在熱管的性能上,更而是在熱管與鰭片的傳遞效率上。

要怎麼測試?沒錯,就是鋸熱管

我們要怎麼測試熱管數量對性能的影響呢,最簡單的方法莫過於測試同一款散熱器不同熱管組合下的散熱能力,但市面上基本上不存在這樣的產品,所以就想了個簡單的方法:找一款四熱管的散熱器,然後分別鋸斷其中的一根、兩根、三根、四根熱管,並測試對應情況下的散熱性能,因為熱管鋸斷後,該熱管就失去作用了。

感謝ID-Cooling為此次實驗提供了SE-214散熱器,這是一款定位百元級的散熱器,其做工和用料都相當的符合這個價格的定位。

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ID-Cooling SE-214

SE-214散熱器採用了同價位中標配的配置,一共4根熱管,並採用熱管直觸的方式與CPU結合,配備了一把12cm的紅色LED風扇,不過它的扣具並沒有採用市面上比較流行的壓力式扣具,而是用了螺絲扣具,安裝更加的方便並且安裝更加結實。

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測試平台包括Intel Core i5-7600K處理器,搭配了華擎Z170 OCF主板,CPU散熱器用了ID-Cooling的SE-214,內存則使用了芝奇DD4-2800 8GBx2。顯卡方面選擇了微星的GTX 1060 6G GAMING X顯卡,硬碟則使用了超極速S335 120GB的固態硬碟,電源是先馬金牌500W全模組電源。

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四根熱管全被鋸斷

具體的測試方式:使用AIDA 64中的穩定性測試,只選擇FPU烤機20分鐘記錄CPU溫度曲線以及溫度數據,然後每鋸掉一根散熱器都測試一次,一共記錄五組數據,並且進行最終對比。測試時我們將保持室內溫度在25℃。

所以在我們這次評測中,用鋸刀把熱管一根一根鋸斷,每鋸斷一根熱管做一次烤機測試,記錄溫度曲線及穩定後的溫度,這樣大家就可以從數字上看出同一個散熱上不同熱管對散熱效能的影響到底有多少。

四熱管下散熱測試

在原始狀態下(四熱管),SE-214散熱器的表現也是挺不錯,Core i5-7600K的溫度很容易就壓制下來,整個過程下來CPU的溫度基本維持在59℃,風扇轉速維持在1500rpm,聲音也不大,待機下CPU溫度為28度。

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原始狀態(四熱管)溫度曲線

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原始狀態溫度數據記錄

三熱管下散熱測試

根據之前我們對熱管導熱原理簡介可以知道,其實熱管內的密封空間一旦被破壞,它的超級導熱能力就會立馬喪失,所以小編鋸斷了一根熱管(最側邊的一根)後整個散熱器的狀態就幾乎等於三熱管的散熱器了。小編利用鋸片費盡九牛二虎之力把第一條熱管鋸斷,確實有點難度,不過熟練了以後第二條應該會簡單不少。

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那麼在缺少了一根熱管後,CPU的溫度是不是會有很大的變化呢?答案是否,在鋸掉了一根熱管後,CPU的極限溫度提升了接近2℃,通過溫度曲線看到其實升溫速度和四熱管下並沒有太大區別。

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三熱管狀態溫度曲線

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三熱管溫度數據記錄

兩熱管狀態散熱測試

經過了鋸掉前一根熱管的經驗,這次動手就相對容易得多,這次算是相對輕鬆的就鋸掉了第二根熱管,不過不是順序的鋸下去,而是另一側的第一根熱管。

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第二根熱管DONE!

在鋸掉了第二根熱管後從溫度曲線圖和數據上看來變化還是很有限,CPU的溫度維持在62℃,只提升了1℃,待機溫度方面也沒有很大的變化。到了這裡小編開始對4熱管的必要性抱著一個懷疑的態度了,因為在鋸掉最外側的兩根熱管後CPU的溫度變化不是十分的明顯。

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兩熱管狀態溫度曲線

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兩熱管溫度數據記錄

單熱管下散熱測試

經過了之前兩根熱管的經驗後,原本以為第三根下手會相對容易,誰知道第三根熱管並不能從外部解決,只能穿過之前一根已經鋸掉熱管的縫隙下手,還是有那麼點難度,我依然成功了。

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第三根熱管DONE!

在剩下最後一根的熱管狀態下,CPU的烤機溫度直線上升了5℃了,這對於散熱器來說已經是中端到低端的差距,待機溫度也有一定的升高。目前主流的低端散熱器都用上了雙熱管,測試到了這裡基本上可以肯定雙熱管幾乎是必須的了。

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單熱管狀態溫度曲線

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單熱管溫度數據記錄

全部鋸斷,無熱管狀態測試

接下來小編將鋸掉最後的一根熱管,經過前3根熱管的洗禮,我的刀片已經不再鋒利,而且下手位置發力並不方便,所以整個過程相對有那麼點長,不過還是堅持了下來。

萬萬沒想到,熱管散熱器中的熱管只要兩根就夠了?

而在鋸掉最後一根熱管後,我基本上已經預估到這個散熱器已經基本沒什麼用了,CPU待機狀態下的溫度已經飆升到48℃,而當我們進行FPU烤機測試的45秒後,CPU溫度就飆升到95℃,見此現狀,只能截圖保存數據然後就立馬關掉軟體。

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無熱管狀態溫度曲線,爆了~~

散熱測試結果匯總

整個測試下來我們可以看到,其實從原來的四熱管到二熱管的測試結果看來,最外側的兩根熱管對溫度的影響甚微,而到了單熱管狀態下就可以看出影響還是比較的大,已經從量變到質變了,僅一根熱管的話還能勉強用之,但是全鋸斷後散熱器基本就沒用了,烤機溫度已經不在可以控制的範圍。

萬萬沒想到,熱管散熱器中的熱管只要兩根就夠了?

總結:2根熱管基本夠用,4根錦上添花

從測試情況來看,4根熱管下烤機溫度為59度,2根熱管下烤機溫度為62度,這個溫度變化較小,當只剩下1根熱管時,CPU烤機溫度升到了66度,從性價比的角度來說,2根熱管能達到最大化。

通常來說,6mm熱管傳熱功率在50W左右,8m熱管的傳熱功率在85W左右,對於現在的CPU散熱來說,其要求的散熱器熱功耗設計都不高,少數的超過100W,大多數在100W以內,比如我們測試用的i5-7600K其TDP為91W,因此從理論上說,兩根6mm熱管的傳熱能力足以應付了,尤其是在中低端平台上,兩根熱管的散熱器完全能勝任。

事實上,兩熱管的散熱器少之又少,最多的是四熱管散熱器,也有一部分6熱管的,堆積熱管數量簡單粗暴,同時也能讓消費者顯性地見識到該產品的深厚功力,也就更願意為之買單了。其實小編要說的是,對於大多數CPU,兩根熱管就足夠了,所以你在選擇散熱器時不用糾結熱管的數量(畢竟現在是四熱管起步),你更需要在意鰭片的設計、鰭片與熱管的結合方式、風扇等,當然還有價格了。

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