基于水冷的散熱系統(tǒng)如今在絕對(duì)性能上已經(jīng)超越了風(fēng)冷，但從使用壽命上來說，則相反。如果是分體式水冷，需要定期添加水冷液（蒸發(fā)減少）、更換水冷液（長(zhǎng)時(shí)間使用化學(xué)反應(yīng)變質(zhì)或沉積雜質(zhì)）或更換老化的密封膠圈；而成品式的一體式水冷雖簡(jiǎn)單許多，但也并非一勞永逸，看似完全密封的水路系統(tǒng)，依然每年會(huì)少量揮發(fā)導(dǎo)致性能下降，同時(shí)水路內(nèi)部同樣存在液體與金屬材質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)導(dǎo)致性能下降，所以各品牌的一體式水冷也都有明確的質(zhì)保期，如果產(chǎn)生故障，通常也已經(jīng)超出質(zhì)保期。
所以，對(duì)于很多高端玩家來說，看似傳統(tǒng)的風(fēng)冷依舊是可靠性高、性價(jià)比高、需維護(hù)頻率極低的解決方案，畢竟原理越簡(jiǎn)單的產(chǎn)品故障率更低。似乎熱管這種基礎(chǔ)導(dǎo)熱原理并不需要關(guān)心它的壽命，就像一個(gè)玻璃杯只要不打碎就能用一輩子。大家平時(shí)對(duì)于風(fēng)冷的維護(hù)，也僅僅是清一清灰塵、換一下硅脂，那究竟是不是這樣呢？
熱管導(dǎo)熱原理回顧
熱管是一種利用相變過程中要吸收/散發(fā)熱量的性質(zhì)來進(jìn)行冷卻的技術(shù)。下面顯示了運(yùn)行中的熱管的動(dòng)畫，熱量從左側(cè)進(jìn)入熱管（Evaporator，蒸發(fā)段），在右側(cè)熱量再次釋放（Condenser，冷凝段），紅色為汽化后的蒸汽流，藍(lán)色為冷凝后通過毛細(xì)管結(jié)構(gòu)回流的液體
熱管工作流程示意圖（圖片來源heatpipe.nl）
能夠通過微小溫差來傳送大量熱量的熱管高效，是因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)利用了三種物理學(xué)的基本原理：
① 在真空狀態(tài)下，液體的沸點(diǎn)降低；
② 同種物體的汽化潛熱比顯熱多（也就是相態(tài)變化會(huì)吸收或放出更多的熱量）；
③ 多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)的抽吸力能促使液體流動(dòng)，形成循環(huán)。
高的
熱管的基本構(gòu)造
由此可見，即便是這樣簡(jiǎn)單的原理，也是由多種材料結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，熱管內(nèi)部存在的少量液體便成為了整個(gè)導(dǎo)熱流程的關(guān)鍵一環(huán)。既然水冷會(huì)因?yàn)橐后w與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生變質(zhì)導(dǎo)致能效降低，換成熱管就不會(huì)了嗎？
熱管性能衰減原理探究
帶著這樣的疑問，我們?cè)诓殚啛峁芟嚓P(guān)的學(xué)術(shù)資料后，發(fā)現(xiàn)熱管也并非想象的那樣一勞永逸。
資料來源：《熱管技術(shù)及其工程應(yīng)用》化學(xué)工業(yè)出版社 莊駿/張紅 著
?、?產(chǎn)生不凝性氣體：由于工作液體與管殼材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不凝性氣體，在熱管工作時(shí)，該氣體被蒸汽流吹掃到冷凝段聚集起來形成氣塞，從而使有效冷凝面積減小，熱阻增大，傳熱性能惡化。這種不相容的最典型例子就是碳鋼-水熱管，由于碳鋼中的鐵與水發(fā)生以下的化學(xué)反應(yīng)，所產(chǎn)生的不凝性氫氣將使熱管性能惡化，傳熱能力降低甚至失效。
?、?工作液體物理性能惡化：有機(jī)工作介質(zhì)在一定溫度下，會(huì)逐漸發(fā)生分解，這主要是由于有機(jī)工作液體的性質(zhì)不穩(wěn)定，或與殼體材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使工作介質(zhì)改變其物埋性能，如甲苯、烷、涇類等有機(jī)工作液體易發(fā)生該類不相容現(xiàn)象。
?、?管殼材料的腐蝕、溶解：工作液體在管殼內(nèi)連續(xù)流動(dòng)，同時(shí)存在著溫差、雜質(zhì)等因素，使管殼材料發(fā)生溶解和腐蝕，流動(dòng)阻力增大，使熱管傳熱性能降低。當(dāng)管殼被腐蝕后，引起強(qiáng)度下降，甚至引起管殼的腐蝕穿孔，使熱管完全失效。這類現(xiàn)象常發(fā)生在高溫?zé)峁苤小?/span>
堿金屬
著作中詳細(xì)說明了影響熱管性能壽命的原因，因此我們平時(shí)使用的風(fēng)冷熱管的性能，從原理上來說，也是會(huì)隨著時(shí)間逐漸衰減的。上述資料主要針對(duì)工業(yè)熱管進(jìn)行闡述，并且經(jīng)過了20年的演變，熱管工藝本身可能也在發(fā)生著變化。因此我們將進(jìn)行一次實(shí)際的測(cè)試，來驗(yàn)證熱管性能衰減對(duì)于PC散熱器的實(shí)際影響有多大。
2014年/2021年貓頭鷹D15散熱器對(duì)比性能簡(jiǎn)測(cè)
資料來源：《熱管技術(shù)及其工程應(yīng)用》化學(xué)工業(yè)出版社 莊駿/張紅 著
?、?產(chǎn)生不凝性氣體：由于工作液體與管殼材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不凝性氣體，在熱管工作時(shí)，該氣體被蒸汽流吹掃到冷凝段聚集起來形成氣塞，從而使有效冷凝面積減小，熱阻增大，傳熱性能惡化。這種不相容的最典型例子就是碳鋼-水熱管，由于碳鋼中的鐵與水發(fā)生以下的化學(xué)反應(yīng)，所產(chǎn)生的不凝性氫氣將使熱管性能惡化，傳熱能力降低甚至失效。
?、?工作液體物理性能惡化：有機(jī)工作介質(zhì)在一定溫度下，會(huì)逐漸發(fā)生分解，這主要是由于有機(jī)工作液體的性質(zhì)不穩(wěn)定，或與殼體材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使工作介質(zhì)改變其物埋性能，如甲苯、烷、涇類等有機(jī)工作液體易發(fā)生該類不相容現(xiàn)象。
?、?管殼材料的腐蝕、溶解：工作液體在管殼內(nèi)連續(xù)流動(dòng)，同時(shí)存在著溫差、雜質(zhì)等因素，使管殼材料發(fā)生溶解和腐蝕，流動(dòng)阻力增大，使熱管傳熱性能降低。當(dāng)管殼被腐蝕后，引起強(qiáng)度下降，甚至引起管殼的腐蝕穿孔，使熱管完全失效。這類現(xiàn)象常發(fā)生在高溫?zé)峁苤小?/span>
堿金屬
著作中詳細(xì)說明了影響熱管性能壽命的原因，因此我們平時(shí)使用的風(fēng)冷熱管的性能，從原理上來說，也是會(huì)隨著時(shí)間逐漸衰減的。上述資料主要針對(duì)工業(yè)熱管進(jìn)行闡述，并且經(jīng)過了20年的演變，熱管工藝本身可能也在發(fā)生著變化。因此我們將進(jìn)行一次實(shí)際的測(cè)試，來驗(yàn)證熱管性能衰減對(duì)于PC散熱器的實(shí)際影響有多大。
2014年/2021年貓頭鷹D15散熱器對(duì)比性能簡(jiǎn)測(cè)
我們準(zhǔn)備了兩顆同型號(hào)散熱器進(jìn)行性能比對(duì)：一顆是已經(jīng)使用了6年的貓頭鷹D15（后文稱2014年D15），偶爾作為評(píng)測(cè)時(shí)的參照物上機(jī)跑跑負(fù)載；另一顆是從京東全新購(gòu)買的貓頭鷹D15（后文稱2021年D15）。雖然生產(chǎn)時(shí)間隔了六年左右，我們只能假設(shè)兩者采用的熱管原始是性能一致的，否則測(cè)試無法進(jìn)行下去（測(cè)試產(chǎn)品涉及的時(shí)間跨度極大，絕對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)精確的測(cè)試條件很難創(chuàng)造出來）。從外觀以及官方發(fā)布的資料來看，D15在這六年間并沒有進(jìn)行過設(shè)計(jì)優(yōu)化改款。
測(cè)試方式為使用Intel酷睿i9-10900K硬件裸平臺(tái)，跑AIDA64 FPU滿載壓力測(cè)試，并且分別記錄兩款散熱器下，在200W功耗檔位以及250W功耗檔位，CPU表面及核心溫度的差異。測(cè)試時(shí)室溫穩(wěn)定在19.1℃。同時(shí)，為了避免可能存在的風(fēng)扇差異對(duì)性能數(shù)據(jù)造成影響，進(jìn)行測(cè)試的新/舊兩款D15散熱器，均使用2021年D15散熱器內(nèi)的新風(fēng)扇，并將雙風(fēng)扇設(shè)置為全速運(yùn)轉(zhuǎn)。
在CPU功耗為200W檔位的壓力下，2014年D15對(duì)比2021年D15的測(cè)試結(jié)果，無論是CPU表面溫度還是內(nèi)核平均溫度均高了1℃左右。
在更高功耗的250W檔位的壓力下，隨著負(fù)載程度的提高，2014年D15對(duì)比2021年D15的性能差異被放大，無論是CPU表面溫度還是內(nèi)核平均溫度均高出3.5℃左右?？磥硗钌崞鳎S著時(shí)間的推移，熱管導(dǎo)熱性能確實(shí)有著一定程度的下降。
總結(jié)：熱管散熱器性能會(huì)隨時(shí)間輕微衰減
就像之前說的，假如我們測(cè)試兩款散熱器熱管原始性能一致，那么手上這兩顆間隔了多年的貓頭鷹D15確實(shí)展現(xiàn)出了熱管在性能上的衰減，在比較高的250W負(fù)載下，CPU溫度會(huì)上升3度左右，中等負(fù)載（200W CPU功耗，這也是高端風(fēng)冷的主戰(zhàn)場(chǎng)），CPU溫度會(huì)上升1-2度，當(dāng)然，貓頭鷹D15的品控是有口皆碑的，對(duì)于品控一般的熱管散熱器，這個(gè)衰減可能會(huì)更加突出。
盡管我們只驗(yàn)證了一款散熱器，但結(jié)合前面的理論分析，還是可以得出一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)論，熱管散熱器性能會(huì)隨時(shí)間衰減，這個(gè)衰減程度主要取決于該熱管的品質(zhì)，無論這個(gè)散熱器是在使用中還是在吃灰，衰減都在進(jìn)行中。像貓頭鷹D15這樣的散熱器，經(jīng)過六七年的時(shí)間，其性能下降程度是完全可以接受的，所以不必過于擔(dān)憂，如果有條件的話，用上三四年時(shí)間將散熱器更新?lián)Q代就更有保障了。
本文來源：超能網(wǎng)
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