效率效果难两全 网友分享三类本的散热

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【IT168 应用】笔记本散热,是个老生常谈的话题,也是衡量笔记本做工质量稳定性最重要的因素之一。然而,虽然这是个很重要的因素,但却并非一个很有技术含量的因素,因为目前笔记本使用的散热模式,依然是风冷散热模式。
何谓风冷散热模式?顾名思义,就是利用风的流动,带走笔记本内部产生的热量,发挥散热的作用。既然是利用风的流动,那么这种散热方式的最基础的影响因素就是环境温度和风流大小,而后者同风扇转速、进风量和机身大小有关。进风量就是指单位时间进入机身的风量大小。笔记本内部空间的大小,特别是机身大小。因为机身越大,进风量越大,产生的热量越容易弥散而被冷风中和带走。除此以外,散热装置的用料做工和设计也是很重要的因素。散热铜管的数量、散热铜片和散热介质的选择、散热风扇的质量、散热元件和风扇的布局和散热风路设计、机身内部防尘设计、以及机身材质等等,都是决定了散热装置是否高效的因素。
那么,接下来的问题是,在选本买本的时候,不可能一一拆开来看,这些散热设计到底如何,这就需要我们通过自己的经验来判定,一个笔记本的散热是否好了。我们讲散热,是分为两个方面的,一个是散热效果,一个是散热效率。散热效果,是指散热后内部元件温度稳定控制情况,以及机身外部发热感受。散热效率,是指散热装置在单位时间内将热量带出机身的能力。
将笔记本垫起一定高度,测试温度变化情况
这两者可以是统一的关系,也可以是矛盾的关系,对于同样发热程度的内部元件来讲,散热效率高的机器,散热效果应该更好,但是对于不同发热程度的内部元件来讲,散热效果好的机器,并不意味着散热效率高。根据这个理论,我们可以将笔记本划分为四大类:散热效率高和散热效果好的笔记本,散热效率低和散热效果好的笔记本,散热效率高和散热效果差的笔记本,散热效率低和散热效果差的笔记本。
测试均在木质桌面上运行everest的加压稳定性测试程序,测试满负荷状态下的散热能力
当然,我们最喜欢的笔记本,绝对是散热效率高,散热效果又好的笔记本。不过,有时候这两者受到诸多限制,是无法两全的,比如重量和体积的限制等等。因此才有了后面两种类型的笔记本。同样当然,我们最不愿意选择,散热效率低和散热效果差的笔记本。因此接下来,我通过everest ultimate这个常用硬件检测软件对Thinkpad W500、X300和东芝R700进行测试,将前三种典型的笔记本的特点告诉大家,测试温度约25度。
第一类:散热效率高和散热效果好的笔记本
这一类笔记本在散热方面是最好的笔记本,因为其散热装置用料扎实,机身内部空间大,散热设计优秀,这种笔记本即使用上发热量大的标准电压CPU和内部元件,也能游刃有余,从容对付。但这类笔记本因为机身内部空间大而体积大,因为用料扎实而重量重,在注重便携性的笔记本上,却造成了不小的缺点。这类笔记本以Thinkpad W500、AlienwareM15x为代表。
测试均在开机稳定后就立即运行everest。W500的初始温度
加压满负荷运行10分钟后,温度稳定在73度左右。
用Thinkpad W500和东芝R700相比,W500的机身体积为36cmX26cmX2cm=1872cm3,而R700的机身体积为32cmX23cmX1.5cm=1104cm3,之间差距768cm3,相当于768ml,一瓶普通塑料瓶的可乐容量为600ml,可见两者机身体积差距还是相当大的。而重量方面,W500重量为3kg左右,而R700重量在1.4kg左右,两者差距了超过1倍,差距也是非常大的。
不过还有一类轻巧的笔记本也属于这一类,比如Thinkpad X200,X200虽然没有放入发热量最大的CPU,但也采用了性能不错的,但TDP为25W的CPU处理平台,而其身材为12寸,重量也在1.4kg以内。之所以会得到良好的散热效果和高的散热效果,是因为X200没有带光驱,并且在厚度上增加造成机身内部空间大幅度增加所致。
用Thinkpad X200和东芝R700相比,X200的机身体积为30cmX21cmX2.5cm=1575cm³,而R700的机身体积为32cmX23cmX1.5cm=1104cm³,去掉光驱的所占体积:12.5cmX12.5cmX0.7cm=110cm³,最后结果为994cm³,同X200机身体积之间差距581cm³,相当于581ml,同样以一瓶普通塑料瓶的可乐容量600ml为参照,两者机身体积差距还是比较大的,因此其机身内部空间的宽敞程度差别还是比较大的。这里我以W500进行测试。W500内置35W的标准电压处理平台。
3000转时数据
此时风扇转速为3000转左右。可见并非达到满转程度,而且噪音也非常小,安静环境下基本听不见。笔记本风扇的满转设定一般在6000转以下,一般鲜有超过6000转的,这个设定跟风扇的功率、寿命和噪声考虑有关。因此W500还可以在更高的环境温度下放心使用。
垫高后
接下来,我将W500垫起一定高度,运行一段时间,温度有1度左右的轻微下降,风扇转速没变。可见W500的散热设计对于笔记本底部空间增大和笔记本散热垫的辅助散热措施来说,效果不会太明显。
接下来恢复到73度最高温度,停止加压测试,W500的温度从73度左右降到56度左右,花费了55秒的时间(每一小方格即为5秒,一共过了11个格子),此时风扇转速没变,依然是3000转。降温速度为(73-55)/55=0.33度/秒。其散热效率指数可以用降温速度/风扇转速X1000X100来表示,即为0.33/3000X1000X100=11。
再等一段时间,笔记本不进行任何操作,温度降到了最低稳定点43度左右。
3000转稳定
此时风扇转速,依然为3000转不变,可见,在室温25度~30度,W500的风扇转速初始设定就在3000转左右。
从上面的测试可以看出,散热效率高和散热效果好的笔记本,一般是比较宽大的笔记本,全内置笔记本大多在13英寸以上,不带光驱的笔记本大多在12应寸以上,因为这类笔记本内部空间大,加上扎实用料的散热装置,其散热能力是比较出众的,也足以应付标准电压平台。
要检测这类宽大笔记本的散热能力是否优秀,可以按照我上面图示的方法,用everest检测,如果能达到W500的这个散热水平,就算是散热比较优秀的笔记本,绝大多数使用环境,甚至包括部分比较苛刻的使用环境中,都不用担心散热问题,即使是在夏天。因此对于看重性能和散热能力,并经常在较高温度环境下使用笔记本电脑的朋友来讲,是最佳选择。
第二类:散热效率低和散热效果好的笔记本
这类笔记本在散热效率上并不算高,因此采用了低电压处理平台,减少发热源的发热量来进行平衡。同时因为发热量小,即使散热效率不高,散热的效果反而能保证,在内部元件温度控制和使用舒适度上都有不错的表现。这类笔记本对于散热要求不高,因此可以做得比较轻薄小巧,常见尺寸,全内置机型在13英寸以下,不带光驱机型在12英寸以下,而且很轻很薄,重量均在2kg甚至1.5kg以下,易于携带。但因为低电压处理平台的采用,使得笔记本的性能大打折扣,对于比较苛刻intensive的应用,就会比较吃力。我以Thinkpad X300为代表进行测试。
测试均在开机稳定后就立即运行everest。X300的初始温度
加压满负荷运行10分钟后,温度稳定在67度左右
此时风扇转速已达5800转左右,基本属于笔记本风扇的最大值了。这也说明了X300的最大散热能力,如果环境温度进一步增高,X300将无法保证满负荷时维持在67度这个温度。此时风扇声音在安静环境下能清晰听见,但并不大,根据我的拆机观察,应该是由于X300采用的比较薄比较小的风扇的原因,因此噪音控制得较好。
开机初期
接下来,我将X300垫起一定高度,运行一段时间,温度基本没变化,风扇转速也没变。可见X300的散热设计对于笔记本底部空间增大和笔记本散热垫的辅助散热措施来说,效果不会太明显。
垫高后
接下来停止加压测试,X300的温度从67度左右降到56度左右,花费了37.5秒的时间(每一小方格即为5秒,一共过了大约7.5个格子),此时风扇转速没变,依然是接近5800转。降温速度为(67-57)/37.5=0.27度/秒。相对于W500来讲,风扇转速几乎高了一倍,但降温速度却不及W500,可见X300的散热效率并不高。其散热效率指数为:0.27/5800X1000X100=4.66
再等一段时间,笔记本不进行任何操作,温度降到了最低稳定点50度左右
5800转恒定
此时风扇转速,依然为5800转不变,可见,在室温25度~30度,X300的风扇转速初始设定就在5800转左右。不过,尽管散热效率不高,但X300笔记本内部温度并不算高,因此笔记本外壳除了底部风扇散热窗格附近外,也没有明显发热的部位,甚至有的地方还有一点凉的感觉(比37度的皮肤温度略低),因此X300这类笔记本,尽管散热效率不高,但是散热效果很好,在使用舒适度上令人满意,即使在更加热的环境下使用,最高温度也不会太高,因此使用起来还是令人放心的。不过对于性能要求较高的人群来讲,这类笔记本并不会满足性能上的要求。
第三类:散热效率高和散热效果差的笔记本
这类笔记本拥有较高的散热效率,并且使用了发热量大的标准电压处理平台,因此性能比较强大,同时机身很轻薄,易于携带。对于注重性能和便携性的朋友来讲是不二的选择。
但受限于较小的机身尺寸(目前见到的仅有13寸大小的笔记本)带来的局限的机身内部空间,为了减轻重量而在散热装置的用料程度上适当降低(比如东芝R700的散热压片从较重的铜片改为较轻的铝片),以及为了减少体积而在散热设计上产生的弊端(比如Sony Z系列将CPU与独立显卡GPU过分靠近,散热铜管也偏少偏小),因此其散热效果并不出众,表现在内部元件温度控制不能降到较低水平,而且笔记本外部温度相对较高,影响使用舒适性。下面以东芝R700为例来进行说明。
测试均在开机稳定后就立即运行everest,R700的初始温度如下,此时风扇转速约为2600转左右
加压满负荷运行10分钟后
加压满负荷运行10分钟后,温度稳定在89度左右。此时风扇转速已达5400转左右,距离笔记本风扇的最大值6000转不远了,此时风扇的声音较大,安静环境下很容易就能听见。这也基本达到了R700的最大散热能力,如果环境温度进一步增高,R700将很难保证满负荷时维持在89度这个温度。
垫高后
不过,我将R700垫起一定高度,运行一段时间,温度就降低了大约7度,风扇转速也随之降到4800转左右。这是因为R700的散热设计与前两者不同造成的,R700底部的进风风扇对于风的流量比较依赖,如果底部空间较大,风的流量大流速高,则可以比较明显地加强R700的散热效果。可见R700的散热设计对于笔记本底部空间增大和笔记本散热垫的辅助散热措施来说,效果会比较明显,因此如果在室内外接电源使用,推荐为R700配个送风的散热垫。
停止加压后
接下来恢复到89度最高温度,然后停止加压测试,R700的温度从89度左右降到56度左右,花费了65秒的时间(每一小方格即为5秒,一共过了大约13个格子),此时风扇转速逐渐从5400转左右匀速降到2600转左右,平均约4000转。降温速度为(89-56)/65=0.51度/秒。相对于W500来讲,风扇转速平均提高了大约1000转,降温速度也提高了约0.2度/秒,可见R700的散热效率还是挺高的。其散热效率指数为:0.51/4000X1000X100=12.75
稳定在56度
再等一段时间,笔记本不进行任何操作,温度降到了最低稳定点56度左右。此时风扇转速维持在2600转左右,可见,在室温25度~30度,R700的风扇转速初始设定就在2600转左右。在这种时候,风扇基本是听不到噪音的。R700的风扇噪音在安静环境下,一般要到4500转左右才能听见。
不过,虽然R700的内部温度控制在满负荷的时候较高,但因为主板很小,主要发热元件位于散热窗格附近很局限的位置,因此R700的腕托和大部分键盘区域,都没有明显的热感,烫手的区域仅局限在键盘左上角和电源开关附近,以及侧面散热窗格附近,以及底面内存盖板及旁边标示发热元件处的区域,实际上在整体使用中,舒适性还是得到了基本的保证。
不过,尽管如此,如果环境温度进一步升高,如果不配备主动送风式的散热垫的话,其使用还是令人不太放心,因此,推荐追求高性能和轻薄便携的朋友,在使用东芝R700这部电脑时,尽量在30度以下室温环境中使用,或者配备主动送风式的散热垫进行辅助散热,同时保证底面风扇进风窗和侧面散热窗格不要被覆盖阻挡,便可以放心使用。
东芝R700不同负荷下的温度和转速的规律
东芝R700的风扇转速调节是比较勤快的,我们也可以通过观察不同负荷条件下风扇转速的变化,来了解,笔记本如何通过风扇转速的调节,来控制内部温度,既使温度控制得到,又不产生过多噪声。在CPU占用率在40%~50%时,此时风扇转速约为4800转左右,温度控制在82度左右。此时在安静环境中,风扇能听到响声,但并不明显。
在CPU占用率在40%~50%时
在CPU占用率在60%左右波动时,风扇转速提高到5400转左右,温度控制在86度左右。此时在安静环境中,风扇能听到较明显的响声,但并不吵闹。
CPU占用率在70%
在CPU占用率在70%左右波动时,风扇转速维持在5400转左右不变,温度控制在88度左右。此时在安静环境中,风扇能听到较明显的响声,但并不吵闹。
接下来,我将R700垫高一点后,温度控制立即有了一定改观。
R700垫高后
在CPU占用率在70%左右波动时,风扇转速维持在5400转左右不变,但温度控制降到了83度左右。此时在安静环境中,风扇能听到较明显的响声,但并不吵闹。
转速为4800
在CPU占用率在60%左右波动时,风扇转速降低到4800转左右,温度控制也随之降到80度左右。此时在安静环境中,风扇能听到响声,但并不明显。
由此可见,只需要增加2cm左右的底部空间,R700的散热能力就会得到一级的提升,风扇转速也会降低一档。如果使用主动送风式风扇的话,R700的散热能力应该会得到更大的提升,这也说明,R700的这种全新的散热设计,对于辅助散热和环境的依赖会比传统散热设计更大,辅助散热和环境条件的改善也会帮助R700,产生相对传统散热方式笔记本而言更加行之有效的散热能力。
因为i系列CPU内部集成了内存和北桥(集成显卡)的控制芯片,因此,i系列CPU的发热实际上就是CPU+内存控制器+北桥(集成显卡)控制器的发热总和,那么如果采用GPU硬解1080P高清,会不会带来发热增加,散热变得更加困难呢?
高清片源测试
下面我用变形金刚2的1080P MKV片源进行测试,实际CPU占用为11%,和平时普通使用时的CPU占用率相仿。
温度控制在56度左右
播放半小时后,温度控制在56度左右,事实证明,i系列集成在CPU中的GPU硬解高清,并不会带来过多的发热,实际上比CPU软解高清带来的发热量还要小一些。因此利用硬解观看1080P高清电影的朋友,不用担心R700的散热问题,完全能够轻松应付。
实际上,笔记本散热好坏,是个相对概念,除了温度控制这个比较客观的指标外,其余指标都是根据不同人的感受来定的,因此仁者见仁智者见智,是个很正常的现象。总的来讲,如果抛开重量尺寸和便携性这个对笔记本电脑而言非常重要的因素,Thinkpad W500这类散热做工优秀的笔记本绝对是大家的首要选择,然而,笔记本电脑就是要在性能和便携性上作出一个平衡。
对于注重性能和散热稳定性,以及使用电脑环境较为苛刻和恶劣的朋友来讲,第一类笔记本(如W500,X200)应该是首选。
对于注重便携性和散热稳定性,对性能没有什么要求的朋友来讲,第二类笔记本(如X300)应该是首选。
对于注重性能和便携性,但偏向便携性,使用电脑环境较为苛刻的朋友来讲,类似X200的第一类笔记本应该是首选。
对于注重性能和便携性,但偏向性能,使用电脑环境较好的朋友来讲,第三类笔记本(如东芝R700)应该是首选。
很多朋友对R700 CPU占用50%左右温度就在80度上以上觉得很不满意,然而我觉得,这只是个人感受有差异罢了。我对这点发热和这么局限范围的发热其实并不很在意,呵呵,而且重要的是,R700在满负载的温度还是控制在90度以下,所以我对这一点还是比较满意的。因此我认为,R700的散热设计还是成功的,高效的,至少在这么轻薄狭小的机身装入了标准电压的处理平台,依然足够应付(注意我用的“应付”,并非如鱼得水般,呵呵)。
东芝R700散热测试软件
为此,东芝针对R700专门推出这样一款散热性能测试的软件,在不同环境下,利用这款软件运行测试20分钟,如果结果良好,一切稳定,则说明东芝R700在这个环境条件下长时间应用是没有多大问题的,不会造成笔记本不稳定的状态出现。可见东芝对于R700的散热系统还是比较有信心,同时,也比较谨慎认真负责任的态度。
不过的确很多人对这种程度的发热还是不满意的,这也无可厚非,毕竟轻薄本散热代表Thinkpad X300给人的感受是非常舒适的,如果东芝R700的最终散热效果和使用感受能够达到X300的程度,那么东芝的散热设计估计无人能敌了。
但是,散热效率和散热效果毕竟是两回事,如同我以前对比帖子里说的以及前面的测试结果,X300/X301用上了低电压处理器,散热效果好,但是散热效率不见得高,如果让X300/X301用上R700的标准电压处理器,估计散热效果够呛。
所以,温度问题,除了反映散热效果,还反映了散热效率,这两者即可以是统一的关系,也可以是矛盾的关系,散热性能好,散热效果不见得最好,散热性能差,不见得散热效果就差。这里面要用相对的观点来看,才能把不同笔记本散热到底好不好弄清楚,分清楚,不至于见了散热效果好的就一定说散热效率高、散热设计好,见了散热效果差一些的就一定说散热效率低、散热设计差。
之所以会出现这样令人尴尬和困难的判断局面,是因为风冷散热模式,本身来讲,毕竟不够完美,受到限制太多,目前东芝这样的全新的散热设计,顶多算是榨干一下风冷散热模式的不多的一点剩余潜力罢了。因此想要在东芝R700这类极致轻薄、内部空间狭小的笔记本上取得真正高效又舒适的散热能力,必须在散热模式上进行彻底的变革才行。希望东芝、Sony、联想等厂商,能在此技术上,取得突破性进展和改革,惠及大众。