风功率:转速提升至2倍 , 风功率增加至8倍风扇法则的第三条公式则与风功率有关 , 计算公式如下所示 , 可以看到对于同一把风扇来说 , 风功率与风扇的转速呈立方关系 , 而对于不同尺寸但转速相同的风扇来说 , 风功率则与扇叶直径则呈5次方关系 。
大家仔细观察的话其实会发现 , 风功率的计算公式实际上就是风量公式与风压公式的结合 , 因为风功率就是风量与风压的乘积 , 所以业内常常说的“高风压低风量、低风压高风量”其实是有前提的 , 就是在风功率相同甚至是同一把风扇的情况下才会有这样关系 。
风功率不仅仅代表着风扇的散热效能 , 同时它还影响着风扇驱动电机的选择 。 理论上说 , 要提供多大的风功率 , 那么驱动电机的输出功率就得有多大 。 但实际中是存在能量转换效率的 , 因此一般来说电机的运行功率会比风扇可以提供的风功率更高 , 不过这点就不需要我们担心了 , 这是厂商需要解决的事情 。
此外通过这个公式我们也可以看到 , 其实风扇转速的提升对于风功率有极大的影响 , 转速提升至2倍 , 风功率则提升至8倍 , 对于电机功率的需求也水涨船高 。
声功率:转速越高 , 声功率越高风扇的风量与风压代表着它的散热效能 , 但是对于我们来说 , 风扇的使用体验并不只有散热效能 , 其运转噪音的大小也会直接影响我们的感受 。 风扇运转时发出的声音的大小可以用声功率来表示 , 只是声功率不能直接测量 , 只能通过测量声压或者声强的方式来进行计算 , 这部分的内容我们会另觅时间给大家讲解 。
对于风扇来说 , 声功率的变化与风扇的直径、转速以及空气密度有关 , 而空气密度在实际使用中变化几乎可以忽略不计 , 因此直径越大、转速越高的风扇 , 其声功率往往会越高 , 也就我们说的运转噪声往往也会越大 。
风扇的并联与串联:并联风量叠加 , 串联风压叠加风扇的并联与串联严格意义上不属于风扇法则的范畴 , 但是在我们实际应用中是很常见的 , 因此在这里也稍微讲一讲 。 所谓风扇的并联与串联 , 其实是指在一个密闭的散热体系中 , 两把风扇并排安装或者是重叠安装 , 其中并排安装就是风扇并联 , 在PC DIY中是最常见的 , 例如机箱的前置风扇安装 , 冷排上的风扇安装等等;而风扇重叠安装的方式则是串联 , 在PC DIY中相对少见 , 比较类似的是双塔式散热器的前后两把风扇 , 或者是冷排两侧都安装风扇的方式 。
双塔风冷散热器的风扇就类似于串联式安装
风扇的并联或串联影响的主要是整个系统的风量或风压 , 一般来说风扇并联安装 , 风压不变但风量叠加 , 而串联安装的风扇则相反 , 风压叠加但风量不变 。 因此对于有大风量需求的应用环境 , 例如机箱散热 , 都是采用多个风扇并联安装的方式;而对于有大风压要求的环境 , 例如通风管道内部 , 就会使用多个风扇串联的方式来增强管道内的风压 。
水冷排上的则是典型的并联风扇安装
风扇法则的实际应用:推算风扇在不同转速下的性能那么风扇法则在我们选择风扇时可以起到怎样的作用呢?我们举例可以说明 , 扇叶设计相同但直径不同的两把风扇 , 一把为12cm , 另一把为14cm , 当两者提供相同风量的时候 , 经计算可以得出12cm风扇的转速接近于14cm风扇的1.6倍 , 在风压上12cm风扇将是14cm风扇的1.85倍 , 但声功率则是14cm风扇更低 。 因此对于扇叶设计相同的两把风扇来说 , 相同风量时小直径风扇的转速会更高 , 风压更大 , 噪音也会更高 。
(图中1500RPM的P-Q曲线为实际测定值)
不过要说到风扇法则最有用的地方 , 那还是用来快速判断风扇在不同转速下的表现 。 风扇的最高风量与最高风压其实都是在特定环境中测试得出的 , 两者并不能同时存在 , 因此风扇会有P-Q特性曲线 。 而P-Q特性曲线一般是在风扇最高转速下测定的 , 因此在已经给出风扇最大转速以及相应P-Q曲线时 , 我们就可以推算出其在不同转速下的大致性能 。
以上图为例 , 当我们拥有一款风扇在满转速2000RPM下的P-Q曲线以及相应的参数 , 那么我们就可以根据这些参数推算出其在1500RPM下的P-Q曲线 , 然后套入到参考系中 , 就可以知道这款风扇是否合适我们的应用环境了 。 从图上的数据可以看到 , 这款风扇在1500RPM转速时 , 在冷排上工作点仍然是失速区 , 并不合适 , 但在塔式风冷以及机箱散热上则处于正常状态 , 因此这款风扇比较适合用在塔式风冷以及机箱散热上 。
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