CPU|超能课堂：为200W功耗的CPU进行散热，需要多大风量的风扇？ CPU

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以往我们对风扇的认识，大都停留在风量、风压、转速、噪音等参数上，但经过最近这段时间的钻研后发现，其实我们以往的认知还是略微有些肤浅，单纯依靠厂商给出的最大风量和最大风压其实是没办法判断风扇的散热能力，必须要结合P-Q特征曲线，在加上风扇法则中的公式来推算风扇在不同转速下的各种参数，这样才能判断一把风扇在实际使用中大概会是怎样的表现。

不过即便我们了解风扇在实际使用中的表现，这也不代表风扇就一定适合我们的应用场景。我们经常会面临一些很现实的问题，例如200W功耗的CPU到底需要怎样的风扇才能满足散热需求？显然这个时候光看风扇的工作参数是没有实际意义的。
散热所需要的风量是可以计算出来的
首先我们需要明确一点，风扇的那么多参数中，能决定散热能力的只有风量，因此只有当风扇实际提供的风量大于散热需求的时候，我们才可以说风扇满足使用需求。那么我们怎样确定系统需要多高风量的风扇呢？这里其实也是有公式可以计算的，不过在这里我们先来讲解一些与公式有关的参数和条件。
- 1cal等于重量为1g、温度为0℃的水提升1℃时所需的热量；
- 1cal约等于4.2J；
- 1W的功率工作1秒钟的能量1J；
- 空气的定压比热为0.24（cal/g℃）
- 温度为25℃、1个标准大气压下的空气，其密度相当于每立方米1.185Kg；
- CMM与CFM都是我们常说的风量Q ，前者是立方米/分钟，后者是立方英尺/分钟；
- 1CMM相当于35.3CFM
在确认上述条件确定后，我们来看这样的公式：
热量(H)=比热(Cp) * 重量(W) * 温升(△Tc)
把上述公式套入到我们的实际使用场景中，热量实际上指的是空气可以带走的热量，比热和重量自然是空气的比热和重量，允许温升则是空气进入到热源前和离开热源时的温度差，也就是进风口与出风口温度差。如果说进风的风量足够大，那就意味这空气可以带走的热量越多，而空气带走的热量与热源的发热速度相匹配时，就相当于可以满足散热需求了。
接下来我们把这个公式套入到前述的条件中，我们就可以知道25℃的空气理论上可以提供怎样的散热效能。空气的重量是密度与体积的乘积，而空气的体积则是通过CMM或CFM也就是我们常说的风量来计算的，因此空气的重量W=Q/60*1185（Q取CMM），这就是每一秒钟的空气重量。在套入到上述的公式和条件并进一步简化后，我们可以得到下面的简式（具体过程大家可以自己推算一下）。
Q = 1.8 * P / △Tc

公式中， P就是我们的热源功率， △Tc就是温差， Q就是计算出来的风量需求。根据这一个公式，我们就可以计算出在一段时间里，为确定功率的热源进行散热时，理论上所需要提供的风量。
然而在这里有一个很容易出现的错误，有些同学会把△Tc直接套用CPU温度与室温的温度差距，为此你会计算出一个极低的风量需求，但事实上这里的△Tc并不是两者的是温差，而是散热系统进风口与出风口的温差，也可以说是热源的允许升温范围。
以常见的240mm冷排水冷散热器为例，当其用在一个200W功率的热源上的时候，如果我们要求冷排进风口与出风口之间的温差不超过10℃ ，那么此时的△Tc应该取值10℃计算，得出结果大约为36CFM 。