不同類型的 CPU冷卻系統：從風冷到水冷

談到電腦，必然要涉及的一個問題是冷卻，此外還會發散出相關的各種冷卻方法還有基於此發展出來的經濟和文化。 不管是構建還是使用電腦，冷卻都是需要著重關注的方面。 在過去，家庭電腦十分普及時，散熱手段僅限於處理器附帶的風扇。 一些電腦發燒友可能還會有一些更昂貴的小配件。 如今，電腦的冷卻系統已經得到了極大的發展，如果預算充足而且對散熱很感興趣的話，可以考慮一些流行而且價格也合理的散熱方法。

為什麼需要安裝CPU冷卻系統以及為什麼要更換它？

在介紹一些可用的冷卻系統之前，首先要知道為什麼大家會對冷卻系統感興趣，還有為什麼冷卻如此重要。

電腦會產生熱量。 物理定律告訴我們，通過所有元件的電流會轉化成熱能—而整個電腦中熱量轉化得最多的地方就在C PU（中央處理器）那裡。 CPU是電腦大多數運算的處理中心，因此會產生最多的熱量。 如果不加以控制，CPU很容易就能升溫到100°C甚至更高。 每當這時，就需要需要冷卻系統來處理多餘的熱量，否則這些熱量會洩漏到其他元件處（如主機板，RAM （隨機記憶體）或GPU（圖形處理器））並損壞它們。 

簡單來說，我們需要CPU散熱器來處理它產生的熱量。 

通常來說，如果工作需要的運算量超過了基本的文字處理器的運算量，CPU自帶的冷卻系統就不夠 用了。 用於打遊戲，視頻編輯或任何高負荷的網頁流覽，都需要配備升級的風冷系統或液冷系統。 總的來說，共有3種主要的冷卻方法：風冷，液冷和浸沒式冷卻（尚未普及於消費者市場）

以下是一些常見的冷卻系統介紹：

風冷

優點：

·       易於安裝和維護

       經濟效益高

缺點：

·       噪音大

·        對高端的機器來說冷卻不足

第一種是風冷。 風冷是最常見的電腦冷卻類型，包括CPU附帶的風扇，它可以視為“原始”冷卻類型。 雖然風冷通常被視為最低等級的冷卻，但在大多數情況下，它可能是最好的方法。 即使對於高端的機器來說，也有些人更喜歡使用風冷，並建構電腦的氣流通道和電腦的冷卻環境，以確保最大運行效率。

風冷的工作原理是首先抽走CPU通過散熱器產生的熱量。 顧名思義，散熱器就是一個讓熱量沉入的地方。 熱量首先在散熱膏的説明下（散熱膏通過填充CPU和受熱金屬板之間的空隙來協助導熱）從CPU的頂部傳遞到受熱的金屬板。 然後，它沿著管道進入較大的金屬片（通常是鋁片）。 這片金屬有脊，從而具有更大的表面積來散熱。 通過在最後的金屬片上抽出空氣，就可以快速散熱並將其吹出機箱，同時將新的，更冷的空氣送入機箱。

（圖片來源：亞馬遜）

風冷系統類型很多，但最受歡迎的是“U型”。 “U型”系統得名於散熱器底部排成U形的散熱管。

（圖片來源：亞馬遜）

還有C型 - 它們因管道的形狀得名。 優點是它們的剖面更低（有時可調節），可以更貼合緊湊的外殼或定製電腦。 一些公司還聲稱，他們的設計使RAM和其他主板模組上形成了更好的空氣流通。

（圖片來源：亞馬遜）

最後是低剖面冷卻系統。 它們的間隙最小，最適合緊湊型機箱或尺寸要求極其嚴格的定製電腦。 但是，因為它們的設計，它們通常不如C型或U型的冷卻效果強力。

風冷是最常見和最便宜的冷卻方法。 選擇風冷可以避免超過額定功率的超頻，還可以省下一些預算花在其他領域。 但是，如果想要CPU超頻到最大功率，風冷就不夠用了，要用更強力的冷卻系統（但是很貴）。

液冷

優點

·        比風冷更安靜

·       散熱更強

缺點

·       更貴

·       安裝和維護更難

第二種是液體冷卻。 液冷是高端電腦中最受歡迎的冷卻類型。 這些電腦在工作時通常會超出其CPU的限額並大量生熱。 液冷的工作原理類似於空氣冷卻，因為它們冷卻的要點都是將熱量從CPU引到介質中，再進行散熱。 風冷的介質是空氣。 而液冷的介質是水（有時是不同的液體，如乙二醇），熱量被吸收到了水冷頭中而不是散熱器中。 水冷頭中的熱量再被泵入散熱器，散熱器再通過氣流來散熱。 現在冷卻了的水又流回水冷頭，再次重複該過程。 

液冷主要有2種類型：AIO（有時稱為閉環）和自定義迴圈。

AIO指的是一體化冷卻，從安裝到使用都已經為消費者準備好了。 AIO冷卻系統配有一個水冷頭/水泵/水箱，它已經和帶有基本管道的散熱器連接好 。 AIO安裝和維護起來相對容易，最適合剛開始使用液冷的人。

（圖片來源：亞馬遜）

自定義迴圈也可以說是一體化的。 它們提供了液冷系統的所有必需部件，但需要消費者根據自身需要自行組裝。 這種類型通常比AIO更昂貴，但為整體的美觀留下了設計的餘地，通常用於性能強大而且追求外形美觀的電腦。

液冷比風冷效果更好，但也更昂貴。 一個普通的液冷系統可以賣到2到6倍的普通風冷系統的價格。 在定製迴圈時，液冷更難安裝，如果發生洩漏或部件未正確地固定，維護也要複雜得多。 但是，好的液冷在功能上確實能夠碾壓風冷。

浸沒式冷卻

 （資料來源： @mr_matt_lee）

優點

·       散熱效率極高

缺點

·       價格昂貴

·       安裝和維護都很困難

最後一種是浸沒式冷卻。 浸沒式冷卻可以看作液冷的一個子集，但由於其成本較高還有物流的複雜性，市場上很少見，主要用於大公司數據中心的電腦的冷卻。 它絕對是最有效的冷卻形式，因為元件與介質（即介電礦物油）是直接接觸的。 介電礦物油是一種絕緣液體，在高溫下穩定，非常適合用於冷卻。

浸沒式冷卻主要有兩種類型：單相和兩相。 

在單相冷卻中，被加熱的礦物油上升到圍圈的頂部，在那裡它被泵入熱交換系統。 這個系統可以是冷水環路或乾式冷卻系統（類似於液冷）。 一旦達到較低的溫度，礦物油就會被泵回圍圈的底部，並開始再次吸收熱量。 在兩相冷卻中，礦物油會「沸騰」並相變為氣體。 然後，它漂浮到封閉器的頂部，在承載冷水的冷凝器盤管上凝結成液體。 熱量被泵送到外部冷卻系統中，冷卻了的礦物油又滴回圍圈中。

儘管這個過程非常高效，但在個人電腦中很少見。 目前市場上沒有浸入式冷卻的成套設備。 3年前，一家名為CoolBitts的公司聲稱將以高達2450美元的價格發布一款浸入式冷卻設備。 但從那時起，該公司就已經關閉了。 規劃和構建浸入式冷卻系統非常複雜而且昂貴。

即使設法構建了一個功能齊全的浸入式冷卻系統，也仍然需要維護。 機箱內部的洩露或是任何一個冷卻元件的洩漏都會導致嚴重的後果，並且新的非浸入式冷卻系統中重新利用的任何元件都需要經過特殊清潔。

結論是，最好使用風冷或者液冷。