笔记本电脑应该如何进行散热?

首次发文,比较赘述,望谅解。

有这么一句话来形容购买笔记本的人群:

小白看配置,大神看散热。

可能很多电脑小白都有些不理解,为什么买的笔记本电脑比别人的贵好一两千,但是玩个游戏还是卡的要命,买的时候明明配置很高啊,怎么玩个游戏还这么卡?这就涉及到了购机时多数人都会忽视的一个问题——电脑散热


发热源头

电脑内部的两大发热核心分别是CPU和GPU,学名叫做中央处理器和图形处理器,后者也叫显卡。CPU作用类似于人类大脑,在电脑里处理各个信息的逻辑运算,而GPU则是把CPU处理后的信息转化成二维图像显示在屏幕上,输出图像。因人们现今科技水平限制,CPU和GPU制作完成后内部会不可避免的存在电阻,而CPU和GPU工作时虽然电压仅有1V多点,却有高达十几A甚至几十A的电流,在极高速度的运算下会产生大量热,如果不及时将热量导出,囤积的热量会将CPU和GPU 烧坏而导致电脑无法工作。

为了保护CPU和GPU,工程师们给电脑设置了一个“温度墙”,顾名思义,墙的功能就在于阻隔,当达到这个温度后,CPU和显卡会主动降低频率来减少产热,俗称“撞温度墙”。我们都知道电脑运行快慢很大一部分因素来源于CPU/GPU主频,频率越高,速度越快,那么降频后直接表现就是电脑运行缓慢,卡顿,甚至过热了电脑还会强制关机来进行自我保护,这么一来,电脑的散热工作显得尤为重要。

图片来自网络,侵删


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对于台式机而言,机箱再小也比笔记本大,所以有足够空间来安装风扇给CPU和显卡进行散热,而笔记本不一样,它的设计之初的目的之一就是便携,所以不会太大而且会很薄,再加上键盘,屏幕,主板的厚度,留给散热部分的空间已经十分捉襟见肘,为了能让电脑顺利工作,只能双管齐下,一方面缩减CPU和gpu的性能发挥,来控制热量的产生,另一方面设计更好的散热模组及时的将热量散发出去,这样才能保证笔记本的正常运行。这也解释了为什么笔记本在台式机面前总是被完虐。


散热部分

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为了更好的散热,笔记本散热方面几乎都是以整块铜板(或者铝材)覆盖CPU和GPU 核心,再用热管焊接在铜板上,另一段焊接在散热鳍片上。因热管本身特点,热量会很快的从铜板上传递到鳍片上,再由风扇吹发热的鳍片,将热量带走。

铜和铝有优异的导热能力,能够很快的将热量从CPU和GPU核心传递到铜板上。然而因加工工艺限制,CPU、GPU 核心表面和铜板表面粗糙度不同,不可能完美贴合,所以需要有一个良好的导热介质来填充两者之间的空隙并传递热量,我们最常使用的就是导热硅脂,更高端的有使用液金的(液态金属,有极好的导热能力和良好流动性,缺点是导电,一旦泄露很容易主板烧毁)。这类物质的作用是作为填充剂和导热剂。所以,热量的走势是这样的:

CPU/GPU产生热量→导热硅脂→铜板→热管→热管另一端→散热鳍片→鳍片周围空气→风扇吹走。

啰里啰嗦到这,相信大家都明白了,在整个散热流程中,任何一环有问题都可能导致热量囤积,进而引发一系列问题导致电脑运行缓慢,卡顿。在笔记本上,最常见的出问题环节就在导热硅脂和热管两处。


散热物质和零件

首先是导热硅脂,影响其导热能力的是它的导热系数,单位为W/m·K,这个值越高,导热能力越好,一般在0.8-6.0W/(m·K)范围内,高端的能超过20,液金则能达到七八十甚至一百多,当然,一分钱一分货,导热系数越高的价格越贵,一般用户没必要上液金,但是也不能使用几块钱一大桶的那种,效果真的挺差,一般二十多块钱就差不多了。还有一点需要注意,因为硅脂内大都含有稀释剂,长时间高温条件下稀释剂会挥发,使导热硅脂固化,大大降低了散热能力,所以一般几个月或者半年需要重新更换硅脂。顺带着可以进行一次清灰除尘操作。

PS:除了导热硅脂,还有一种导热介质叫做相变片,被制作成很薄的片状物,可以贴在CPU,GPU核心,硅脂可能有的比较粘稠不好涂,难以涂的均匀,而相变片可以很方便的解决这个问题。

还有热管,热管是笔记本内部的导热“桥梁”,负责把发热核心区的热量快速及时的传导到鳍片上, 具体原理网上有详细介绍,这里不再赘述。

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绝大部分笔记本为了节省内部空间都采用了下图的热管样式,压扁后可以节省一定的高度空间,

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但是热管的导热效率也是不同的,

首先越短的导热越好,

其次越粗的导热越好,

再者越直的导热越好

最后热管越多越好。

这就好比水管,导热快慢类比于水流的多少,相信大家就能很容易的理解了。


噪音原因

但是!!!

电脑的生产厂家不会这么想,他们的目的是在能保证正常使用的前提下,尽可能的降低成本!这样才能赚钱!

所以很多的散热模组上,粗热管就成了细热管,多跟热管变成了单根热管,为了方便设计主板和放置风扇,直热管弯了个九曲十八弯。这就好比原来你用卡车跑10公里直线送一批货,后来让你小推车50公里曲线送同样的货,这样怎么可能达到一样的效果呢?而热管导热效率降低,直接导致CPU温度高居不下。热量源源不断的从CPU传递到热管另一端,原本散热需要风扇六成转速就可以将热量散发出去,可是CPU满载的时候发热量猛增,热管另一端风扇需要全速工作才能满足散热,噪音也随之而来。这基本可以解释大部分电脑噪音大,玩游戏卡顿了。

附一张神舟战神T6tiX7战斗版的拆机图,配置i7 7700hq+gtx1050ti4G

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这个配置的U,单根热管就很难压住的,更何况还弯了两个弯,夏天时候玩个游戏,四五米开外还能听到风扇声音😂😂😂平常自己戴个耳机可以忽略了,但是如果在宿舍里影响舍友终归不好。所以自己最好改造一下散热。



散热方法

方法一,瓶盖法

仔细看一下电脑底部,会发现有四个等高的凸起,还有一片网格孔。凸起支撑起了整个电脑,部分电脑的四个凸起做的很低,有的人还习惯在下面垫本书或者在被褥上玩电脑,这样就堵住了笔记本的网格孔,严重影响了笔记本的进风量,冷空气大都是从笔记本底部抽进来,被风扇从鳍片吹出的,所以用四个饮料瓶盖垫高四个脚垫,增大了底部空间,有利于提高笔记本的进风量。更多的冷空气得以进入笔记本内部,散热效果自然好转。

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方法二:散热底座法

现在很多人买了笔记本电脑,会热衷于买个散热底座,淘宝上这类产品一搜一大把,而效果也是参差不齐,大致原理和瓶盖法差不多,就是一个底座加了风扇,人为的增加进入笔记本的冷空气量,达到散热目的

大部分底座向上吹风,以增大笔记本的冷空气进气量<br>图片来自网络,侵删

值得一提的是,有部分散热底座并不是向上吹风的,而是向下抽风,这类散热底座多用于有笔记本外壳辅助散热的电脑型号,例如多数以铝镁合金为外壳的轻薄本,热量会传到整个机身以辅助散热,而向下抽风的底座可以把外壳热量抽走,加速散热。所以,向下抽风的散热底座不适用于那些底部作为主进风口的笔记本电脑,本来电脑需要外界冷空气进来,而你还用个下抽风的底座把空气抽走,这岂不是南辕北辙?散热效果自然会大打折扣。


方法三:抽风式散热器

几年前淘宝上“徐氏父子”的抽风式散热器异军突起,很好的解决了多数笔记本的发热严重的问题。其原理类似于抽气机,将散热器接在笔记本出风口,通过主动抽风的方式加快散热鳍片附近的热空气流动,笔记本把热空气吹出来,散热器把热空气抽走,有效降低了笔记本的热量囤积,不失为一个创意想法。但是这个也有其局限性,首先,这个散热器口要接笔记本出风口,不固定的话很难确保密封性,而密封性恰恰对散热效果有很大影响。一般来说,密封越好,降温效果越好。其次,每个笔记本出风口位置和形状都不尽相同,有的在左侧,有的在右侧,更多的在后侧,左右的可能还容易固定,后面的话不但不容易固定出风口,还可能因为散热器本身体积问题影响屏幕开合角度,要么散热器安好了屏幕角度看着不舒服,要么屏幕看着顺眼了散热器安不好╮(︶﹏︶)╭。最后,有的厂家为了更大的提升散热效果,使用了功率较大的风扇电机,而抽风式散热器大都是涡轮风扇,功率增大后噪音也是不落下风,甚至可能比电脑本身风扇噪音更大。

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方法四:改装水冷

很多人都听过台式机的水冷,但是笔记本电脑水冷改装估计很少听到。一来笔记本内部空间狭小不容易改装,二来是很少有厂家专门来做这个。毕竟用心设计一下模组要比重新设计一套水冷容易的多,再者笔记本发热量比电脑小很多,改装水冷给人杀鸡用牛刀的感觉。但是因为很多笔记本散热模组设计不合理,笔记本温度居高不下,又有喜欢DIY的人们重新考虑了笔记本水冷。

水冷,顾名思义以水作为主要导热介质,水兼有价格低廉和比热容大的优点,在水冷系统中可以很快的带走热量。

基本原理如下:一般取内3㎜外4㎜的铜质回路管,压扁(并不完全压扁,依旧留有空隙)并用锡焊接在CPU、GPU、热管上,铜导热很快,大量热量会从CPUGPU传递到热管上,少部分直接散发到空气中,一部分会顺着热管到达鳍片,通过笔记本内部风扇散发出去,剩下的热量通过铜质回路管传递到内部的水中,回路管口伸出笔记本外,串联水泵,冷排。回路管的水在水泵推动下循环流动,热水流到冷排,经风扇散热后冷水重新流回回路管,完成一次循环。

截面扁长的是水通道,水从中流过<br>图片来自网络,侵删


正面有上下通透的金属网格<br>图片来自网络,侵删


冷排上需要安装风扇来对热水散热<br>图片来自网络,侵删

实质上,水冷严格意义讲还是风冷,只不过是风扇换了个位置而已。

铜质回路管 图片来自网络,侵删

焊接好的效果图,在这里征得冰河水冷同意,粘贴一张成品照片,如果觉得自己动手能力差,可以考虑淘宝搜索冰河水冷,帮忙代为改装,优质改装,服务很好,老板很热心。

再附两张自己焊接的改装图

加了两根热管


焊接的铜管

好看是比不上像冰河这种专门做这个的好看,但是散热效果很好,以前用挖矿软件挖过比特币,作用类似于双烤,CPU和GPU满载运行几天几夜的那种,温度大概在六十度左右,甜甜圈单烤机大概是六十五度左右,现在看个电影刷个网页基本四十多度,已经完全不考虑散热的问题了。

关于水冷的噪音,主要来自两个地方,一个是水泵的声音,另一个就来自冷排风扇,风扇如果选择那种好点的静音风扇,基本可以做到一米外几乎没声音,水泵选择一个功率差不多的就可以,功率太小水流速慢,影响散热,功率太大的一般噪音大,我根据个人经验推荐流量在400-800L/H的就可以了,一般选择500-600的,电源最好是12V供电的,5V供电的很可能出现功率不够或者流量不够的情况,为了减少噪音,可以在固定水泵的时候垫一些泡沫吸音棉,这样,散热静音两不误,皆大欢喜。


本人仅仅是一名DIY电子爱好者,所提供数据仅仅代表本人电脑情况,不代表其他人测试数据,也可能存在数据错误或者知识漏洞,欢迎大家指出,共同进步。



最后,再次感谢冰河水冷提供的水冷铜管焊接图,也欢迎大家前往淘宝咨询冰河水冷有关笔记本水冷改装的问题。


与大家共勉。

编辑于 2018-12-12