CPU 冷却器:液体冷却与空气冷却

以下是在液体冷却与空气冷却之间进行选择时需要了解的内容,包括这两种方法的工作原理,以及哪种方法适合您。1

与任何强大的 PC 硬件一样,CPU 在运行时会产生热量,需要适当冷却才能达到最佳性能。

正如英特尔系统散热和机械架构师 Mark Gallina 所解释的:“在正常运行期间,CPU 内的晶体管将电能转化为热能(热量)。这种热量会增加 CPU 的温度。如果没有有效的散热途径,CPU 将超出其安全工作温度。”

但是,让 CPU 保持在理想温度下运行的最佳方法是什么呢?有许多方法可以冷却处理器,但大多数台式机和笔记本电脑使用空气冷却器或液体冷却器。

我们将讨论液体冷却与空气冷却:它们的工作原理、每种方法的优缺点,以及哪种可能适合您的情况。

CPU 冷却器的工作原理

空气和液体 CPU 冷却器的工作原理相似,它们所做的本质上一样:从 CPU 吸收热量,然后将热量从硬件中散发出去。

处理器本身产生的热量被散发到 CPU 上称为集成式散热器 (IHS) 的金属盖上。然后,热量转移到 CPU 冷却器的基板。再然后,热量通过液体或导热管散发到风扇,接着被从冷却器吹走,最终离开 PC。

虽然基本的机制是相似的,但这两种方法实现热量散发的方式非常不同。

我们先讲空气冷却器。

空气冷却

在空气冷却器中,热量从 CPU 的 IHS 通过所涂抹的导热膏转移到通常由铜或铝制成的传导基板中。然后,热能从基板进入连接的导热管。

导热管旨在将热量从一个位置传导到另一个位置。在这种情况下,热量会转移至高于主板的散热器,从而留出空间放置其他组件,比如 RAM。这些管道以热量的形式将能量输送到构成散热器的薄金属翅片中。这些散热片的设计是为了最大限度地暴露在较冷的空气中,从而吸收金属中的热量。然后,连接的风扇将热的空气吹离散热器。

与标准空气冷却器相比,被动式冷却器不太常见,但在理论上是相似的。它们依靠特别设计的散热器来吸收和散发热量,而不需要使用风扇。对于有低噪音要求的设备,这类散热器非常有用,但大多数游戏计算机都使用空气冷却器或液体冷却器。

空气冷却器的效率会因诸多因素而有所不同,比如构建时使用的材料(例如,铜的传导性优于铝,但铝更便宜),以及连接到 CPU 散热器的风扇的大小和数量。这就是 CPU 空气冷却器的尺寸和设计会有不同的原因。

大空气冷却器通常散热更好,但并不总是有足够的空间来容纳较大的散热解决方案,特别是在小型电脑中。

我们将进一步探讨空气冷却的优点,但为了比较,让我们先讲讲液体冷却。

液体冷却

与空气冷却器一样,有多种选项可供选择,但大多数都分为两类:一体式 (AIO) 冷却器或自定义冷却循环。在这里,我们将主要关注一体式 (AIO) 冷却器,尽管这两者中液体如何冷却 CPU 的基本原理是相同的。

与空气冷却类似,冷却过程从连接到 CPU IHS 的基板开始。IHS 上附有一层导热膏,方便两个表面之间更好地传热。基板的金属表面是水冷头的一部分,水冷头设计为装填冷却液。

当冷却液通过水冷头时,会从基板吸收热量。然后,冷却液继续在系统中行进,向上通过一两根管子到达散热器。散热器将液体暴露在空气中,帮助其冷却,然后,连接到散热器的风扇将热量吹离冷却器。接下来,冷却液重新进入水冷头,循环再次开始。

哪种方法适合您?

这两种冷却方式都是非常有效的,但适用于不同的情况。在做选择时,下面是要考虑的几个因素。

价格

价格会因您优先考虑的功能而有很大的不同。不过,一般来说,空气冷却器的成本较低,因为操作更直接。

两者都有入门级和高级版本。高级版本的空气冷却器可能配有更大的散热器、更好的风扇,并提供不同的美学设计。高端一体式 (AIO) 液体冷却器可能会有一个更大的散热器,并可以进行外观和功能定制,比如用于控制风扇转速和照明的软件。

空气和液体 CPU 冷却器的价格范围都很大,具体取决于您所需的功能。

易于安装

尽管一体式 (AIO) 液体冷却器的安装通常比标准的空气冷却器更复杂,但它仍然相当简单。大多数仅包含水冷头、两根用于循环冷却液的软管以及散热器。额外的步骤包括连接水冷头,这是类似于安装空气冷却器的过程,然后连接散热器和风扇,使多余的热量可以很容易地从 PC 中散出。由于冷却液、泵和散热器都包含在设备中(因此称为“一体式 (AIO)”),安装后只需很少的监管或维护。

另一方面,安装自定义循环需要构建者付出更多的努力和掌握更多的知识。初始安装过程可能更耗时,但是增加的灵活性允许进行更多的自定义,并且如果需要,可以将其他组件(如 GPU)包括到循环中。当正确实施时,这些更复杂的自定义循环还可以支持各种形状和尺寸。

尺寸

空气冷却器可能体积大,但它仅限于一个区域,而不是分布在整个系统中。另一方面,使用一体式 (AIO) 时,您需要为散热器留出空间,还需要考虑水冷头和冷却液管的正确方向和对齐等问题。

也就是说,如果计算机比较小,体积偏大的空气冷却器可能不是最好的选择。薄型空气冷却器或带小型散热器的一体式 (AIO) 冷却器可能更合适。在规划升级或选择机箱时,请确保有足够的空间来容纳所选的冷却解决方案,并确保机箱支持已选择的硬件。

声音

液体冷却,尤其是使用一体式 (AIO) 时,往往比 CPU 散热器上的风扇更安静。同样,这也不一定,因为有专门设计用来降低噪音的空气冷却器,而风扇的设置或风扇的选择也会影响产生的噪音量。但总体而言,液体冷却往往产生的声音较少,因为小型泵通常绝缘良好,散热器风扇的转速往往低于 CPU 散热器上的风扇。

温度调节

如果您真的想要超频,或者打算做一些 CPU 密集型的工作,比如渲染视频或流式传输,那么液体冷却可能是最好的选择。

根据 Mark Gallina 的说法,液体冷却“比纯传导能更有效地将热量分散到更多的对流表面积(散热器)上,从而降低风扇转速(更好的降噪效果)或提高总功率。”

换言之,它更有效,且往往更安静。如果您想要尽可能低的温度,或者对更安静的解决方案感兴趣,且不介意稍复杂的安装过程,液体冷却可能是最佳选择。

空气冷却器非常善于将热量从 CPU 中转移出去,但要记住,热量随后会散入机箱中。这会抬高系统的整体环境温度。液体冷却器通过散热器上的风扇将热量转移到系统外,这方面做得更好。

请做出您的选择

所以,回到最初的争论:液体冷却与空气冷却。哪一种更好?

答案取决于您如何使用计算机以及预期的性能和工作负载。

如果希望工作时几乎没有噪音,冷却效果最好,且不介意可能更高的价格,液体冷却将是合适之选。

如果您所寻找的解决方案要有更低的价格,安装要简单,并能牺牲一定的性能和降噪效果,建议采用空气冷却。

做选择时,请考虑您使用电脑的方式,以及您计划将来如何使用它。虽然两者都是极好的解决方案,但它们适用于略有不同的用例。哪一种方案更适合您对计算机的使用,由你自己来决定。

产品和性能信息

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