水冷散热器的个人看法（纯属个人简介，有些想当然，请高手指教）
作为计算机的热爱者，我对个人计算机的散热方面有些自己的看法，下面我就介绍一下水冷和一些我自己对水冷散热的看法。
当今个人计算机散热领域中，风冷散热器虽然基本脱离了高噪音暴力散热的怪圈，但却普遍朝着大体积，多热管，还有超重量的方向发展，这对用户在散热器的实际使用和安装方面带来了很大不便，同时也对电脑配件的承重承压能力带来很大的考验。鉴于上述后风冷时代所出现的困境，液冷散热器渐渐的被广大电脑用户所接受。
水冷散热器主要由三部分组成：水冷头，水泵，散热排。水冷头作为直接接触发热芯片的配件，其重要性自然不言而喻。水冷头的设计是围绕着最大程度的带走热量而设计的，其设计的复杂程度主要在于其厂商的工业设计能力。水冷头的底部一般都是使用导热性较好的纯铜来制作，而地面会尽量的使用精细的工艺，向着镜面的方向发展，以求最大程度的减少热阻，而水冷头的内部设计更是千变万化，但是其目的都是为了提供冷却液在流动的过程中能够接触到更多的换热面。微型液压泵是冷却液循环的动力源，不同的液冷散热器，其液压泵所能提供的单位时间液体流量也不同。一般来说，大流量的液压泵能够带来更好的散热效果，当然，更大的液体流量自然需要配合更粗更牢固的液体导管，否则会令整个水冷系统内部压力过大，影响到散热器的稳定性，同时也会带来更多的噪音。热交换机也称冷却器或散热排，其作用就是将整个液冷散热系统中的热量传递到空气中去。为了提高散热效果，绝大部分热交换机都采用了风冷散热的方式，散热鳍片材质一般使用铜或铝，散热面积越大，效果越好。
以上我简要的介绍了水冷的工作方式和各个部分的作用，下面就进入重要的部分：我个人对水冷的发展方向和新的见解。目前的水冷虽然在直接接触发热源的部分做的很小但是其他部分却是没有减少多少，随着发烧友对散热的追求，散热排已经做的很大了，更豪华的水冷散热器大多是外置的，这样以来相比于高重量高体积的重型散热器水冷似乎没有了自己的优势，如果使用多头的水冷散热那么对于水泵的要就进一步提升，其噪声也就是不可避免的了。由于现在机箱的内部构造和风道设计还是为传统风冷进行设计和优化，但是如果只是cpu进行水冷散热的话不可能不对机箱内部的风道有影响，传统风冷设备不仅仅是对cpu进行散热，同样照顾着周围的一些发热元件，比如mosfet管，内存，北桥等等，解决的办法要不是在机箱后面的风扇口上加一个风扇要不就将散热排加在风扇口上，使用主动散热想外面吹，也能起到效果，但是整体的体积又会进一步的加大而且影响美观。为了解决这一问题，很多厂商也提供了自己的解决方案，例如tt的显卡水冷设备，使用pci插槽进行供电，使用涡轮方式进行对冷却液散热，然后直接将热空气排出机箱外，这样一来解决了体积和美观的问题，但是这一方案却不能应用到cpu水冷设备上，我认为原因其一是因为pci等插槽位于cpu的下方，如果将水泵和散热排进行一体化设计就对水泵的参数有了更大的要求，同样达不到一个很好的解决办法。也许有人会说为什么不能做一个一体化设计，将内存，mosfet管，南北桥全部做成一体化水冷，这个问题我刚才已经说过，多水冷头对于水泵是一个挑战，所带来的噪音也是对使用者的忍耐程度的挑战；而且各个厂商的主板在设计上也是完全不同的，水冷的工作方式决定了水冷头对于使用对象有着挑剔的习惯，所以统一化设计在水冷上是行不通的。水冷设备的另一个影响普及的地方是散热排安装的地方和体积，现在个人计算机的机箱都是在像小型化进行，这同样也是个人计算机硬件发展的方向，由于风冷散热设备在技术上的成熟和热管的广泛应用所以小机箱在使用传统风冷设备上并没有较大的麻烦但是想使用水冷就有些困难了，其重要原因就是水泵和散热排的体积。
现在我们不难看出水冷设备的问题了，下面就是解决问题的方案了。我们现在的机箱不管是小机箱还是普通的中塔式机箱所空闲的位置就是3.5英寸的光驱和硬盘位置了，如果我们将水泵和散热排一体化设计然后像安装硬盘盒光驱一样安装到机箱内部的话应该是一个不错的想法，这样一来另一个问题就显示出来了，那就是如果进行对冷却液的散热，我们可以想一下，机箱的后面全部都有预留的散热风扇位，包括机箱的侧板上；dell的xps系列的机箱在机箱前面挡板的设计上是镂空的，我们的机箱同样可以做成这样，同样适用镂空的前挡板，使用涡轮式风扇将热空气排向机箱的前方，有人会说这样一来习惯将机箱摆放在桌上的用户岂不是不习惯前面有风吹着的感觉吧，其实这种问题在解决上同样是非常的简单，我们都知道在机箱的前挡板中间是有一定的空间间隔的，我们可以使用一个简单的挡板使排出的热风不直接吹出来而是向斜下方吹，因为前挡板都是镂空的，吹出的空气不会由一个地方吹出，压强也会下降很多，而主板上的元件和南北桥芯片则可以使用机箱侧板上的导风口进行散热。
另一种方法是比较大胆的，就是机箱一体化散热，将机箱变水箱。既然热排没有地方安置，那么我们就把整个机箱变成热排。
我们先从物理的角度来探讨一下散热的原理，因为知道了原理才能从根本上找出解决问题的方法。物理学认为，热主要通过三种途径来传递，它们分别是热传导、热对流、热辐射。为了保证良好的散热器性能，就要已符合上述三种途径的要求来设计产品，于是在材料的热传导率、比热值；散热器整体的热阻、风阻；风扇的风量、风压等等方面都提出了要求。以下针对这些概念进行集中讲解。
热传导：定义：通过物体的直接接触，热从温度高的部位传到温度低的部位。热能的传递速度和能力取决于：1.物质的性质。有的物质导热性能差，如棉絮，有的物质导热性能强，如钢铁。这样就有了采用不同材质的散热器，铝、铜、银。它们的散热性能依次递增，价钱当然也就成正比啦。2.物体之间的温度差。热是从温度高的部位传向温度低的部位，温差越大热的传导越快。热传导是散热的最主要方式，也是散热技术需要解决的核心问题之一。所以我们通常都能看到，几乎所有散热在与CPU相接触的部分都采用热传导性能良好的材料。比如Intel原包CPU中附带的散热器，采用铜芯与CPU接触，就是为了将热量尽快传导出来。热对流：热通过流动介质（气体或液体）将热量由空间中的一处传到另一处，即由受热物质微粒的流动来传播热能的现象。根据流动介质的不同，可分为气体对流和液体对流。影响热对流的因素主要有：1.通风孔洞面积和高度2.温度差：原因还是因为热是由高到低方向传导。3.通风孔洞所处位置的高度：越高对流越快。4.液体对流：导热效果比较好，因为液体比热要大些，所以温差大，导热快。之所以在CPU散热器安装的风扇，也就是为了产生强制热对流而加强散热性能。
将以上理论知识转变为一体化水箱就是用大面积的换热面来取代大面积的散热排，取代散热排上的主动散热风扇。水箱的一体化难点在于减小水泵的压力。散热排可以做的较大使用机箱本身的对流来散热。我的想法是用充满冷却液的较薄的散热排来代替机箱前面板，前挡板内部可以设计为类似热管的毛细管设计，利用毛细原理进行上传和下压这样。面板上打上较多的孔，以用来进行机箱内空气对流，使用的水冷头和水泵一体化，内部使用小型的涡轮进行换热，不但可以更简单的进行转速的控制还可以更好的控制水流的方向，两条水管分别接到整个水冷前挡板的上端和下段，靠着大量的冷却液和机箱内部的空气对流进行散热排的作用，不但可以使得整个机箱内部温度得到控制也可以对光驱，硬盘进行散热，对机箱内的空气对流的有点可以完好的照顾到南北桥以及内存，mosfet的散热。大体积的前挡板也可以让新手对加冷却液更好的控制，由于前挡板是冷却液的存放地方，那么更可以在前方添加一个小型的液晶屏和温触设备进行显示和实时控制。这样一来对于水冷头的设计更加复杂，由于两根水管在热排的两个完全不同的地方而且没有在热排内设计水泵（因为大量的冷却液会加大水泵的养成也就谈不上静音了），如果在水冷头中安装两个位置完全不同的两个位置分别进行上扬和抽入那么其难度和小型涡轮的功率就可以很好的控制，因为大量的水冷液可以将热量整体的分布在大量的冷却液中，可以使用较大的压强进行压入进冷却液的水管，这样一来不管是静音和功耗都可以保持在较好的水平，也可以在水冷头中使用一个较大的涡轮风扇，使其有着水车的功效，同时完成上扬和吸入的工作。虽然水冷头中的涡轮所面对的对象是大量位于前挡板内的水冷液，但是也正是因为大量的水冷液的存在才可以实现冷却液整体温度的上升（这是我个人的猜想，本人没有深入的研究过流体运动学，只是作为大概的估计，可能在高手和专业人士眼里觉得很幼稚），同时整体机箱的设计材料使用导热性较好的设备（现阶段的机箱材料多为钢板和铝材，具有良好的散热效果和成本控制），在热排（前挡板）和整体机箱相连接的部分可以用上热管，水冷头内同样可以设计成有热管参与芯片和水冷头的接触部分的设计，以增加散热的表面积进行辐射式散热。其实我所谈到的前挡板热排在传统水冷散热器中是扮演水柱的角色。
以上的设计方案的难点在于水冷头，因为作为起到一些水泵的效果，虽然设计难度有增加但是带来的快速交换水冷头内的冷却液，这样的设计应该可以带来明显的效果，如果担心水冷头中的涡轮的能力有些力不从心则可以在前挡板（散热排）内部使用一个或是少量的小型涡轮来进行辅助交换。
在市面上还有着几款一体化水冷散热器，其中大部分是结合风冷的效果来对散热排的散热效果，其中是以散热排和水泵一体化设计，这种一体化设计不乏少数，但是由于热排的体积收到限制，不但成本的提高而且使得使用风冷辅助成为必然，只是这时候风冷的储热源从散热片变成了水冷箱。由于设冷设备的工作原理的特殊性使得水冷的小型化成为瓶颈。随着人们对网络资源的需要，大容量的硬盘和大量的下载使得硬盘的散热保护逐渐进入人们的视野，在混合硬盘和固态硬盘没有普及的情况下硬盘的温度同样不能使人们放松，但是因为主流硬盘的工作原理等原因使得在硬盘上加装风扇有时候不仅在噪音上使人们感到心烦甚至会有着是硬盘更加震动的弊端，虽然著名的散热器厂商tt针对硬盘推出了硬盘散热盒来缓解硬盘温度的压力但是其成本也是大量用户所不能接受的，所以我上文提到的前挡板作为水冷液载体想法也可以照顾到硬盘的散热，因为水冷液有着不导电的特性加上可以使用热管作为热量传导的方式使得对硬盘进行水冷散热成为可能。而且因为机箱前挡板的体积较大，同样适用于作为diy爱好者的改造，通过外接水管和上文所介绍的水冷头可以轻易的给南北桥增加水冷效果，或是使用普通的水冷头但是在前挡板热排中加上小型水泵之类的设备进行冷却液循环也不是不可行的，因为在我看来这样的热排设计突出的更是一种模块化思想，技术成熟之后更可以想模块化电源那样使用。
本文突出的是一种大胆的创新思想，从我个人的简介来看水冷散热设备的发展方向应该放在小型化，模块化，安装简易化这几个方面进行着重加强，改进和研发，大胆的想法是科技进步的主要来源，作为环保，静音的散热设备，水冷散热器有着光明的前途，这也是本人写这篇文章的主要目的。散热器和个人计算机内的各种硬件产品相同，都拥有着以人为本的设计思想和高效能低功耗的原则，散热器作为绿色it产品中不可或缺的一部分更应该着重的发展和改善。
[ 本帖最后由 yangjunfeng 于 2008-3-26 09:55 编辑 ]
