超能课堂(343)：14cm风扇与12cm风扇有什么不同

随着CPU、显卡功耗的不断攀升，玩家们对于整机散热的需求越来越高，与此同时，静音也逐渐成为了大家重点关注的方面。为了改善散热性能，厂商们可谓是绞尽脑汁，其中有一个非常最直接有效的方法，那就是增大散热风扇的尺寸了。那么，这样做会给风扇带来怎样的细节变化，性能又会有多大的提升呢？那么，接下来我们就以其中最具代表性的12cm与14cm这个对位来展开深入的探讨。

增大风扇尺寸有多大提升

我们比较熟悉的风扇性能指标无外乎就是风量和静压。静压越高，意味着风扇克服阻抗（机箱网孔面板、风冷散热器塔体、一体式水冷冷排等场景）的能力就越好。风量则是指风扇工作时在单位时间内流过出风口截面的空气总体积，单位通常用的是CFM，也就是立方英尺每分钟。

关于风量的计算有这样一套公式：

风量 = 流速 × 面积

可以看出，风扇的风量大小扇叶产生气流的速度以及进风面积是呈正比例关系的。而进风面积其实就是风扇除去轴心后的环形部分面积，计算公式为：

进风面积 = π/4 ×(扇叶直径2-轴心直径2)

假设有一把12cm风扇，在保持轴心直径相同、扇叶产生气流的速度一致的情况下做成14cm的版本，那么此时可粗略地认为与风扇的风量大小呈正比例关系是风扇尺寸的平方，最后得出风扇增大至14cm尺寸后能够获得原本12cm时约1.4倍风量这一结论，其它尺寸风扇之间的差距也可以这样进行估算。

不过，现实情况肯定不会这么理想化，尤其是保持扇叶产生气流的速度一致这一点。14cm风扇更大面积的扇叶能够搅动更多的空气，形成更强有力的气流从更大面积的出风口通过，如果不是存在设计缺陷，效能方面基本上是完胜12cm风扇，甚至加上阻抗之后，两者的差距可能不止40%。

实际的外观差异

为了进一步对估算结果作出验证，我们找来了联力UNI FAN SL-INF系列风扇作为例子来具体看看。从外观上第一眼看过去，感觉SL-INF 120和SL-INF 140除了大小之外基本上没啥区别。一旦仔细观察我们就能发现，SL-INF 140的轴心直径增加了约5mm，扇叶面积做得相对更大一些，扇框内侧与扇叶尖端距离控制也变得更加保守，目的是为了结合大尺寸风扇的特性，对空气性能、噪音控制、运行稳定性进行合理取舍。因此，实际风扇的进风面积并不会像前面说的那样理想化地进行增大。

如果我们将两把风扇实测出来的具体尺寸数据按照前面的公式进行计算，就能得出了一个更准确的结果——1.45倍【(84.3/74.2)2≈1.45】。那么，两者在我们的专业设备下测出来的实际风量差距又会是多大呢？

实测性能表现单风扇性能对比

测试风量静压的自制风洞机依然是根据相关国家标准与ISO标准制备，引入大型可调交流电源提升内部风机的调节精度，并使用可测量压力精度达0.1Pa的精密微压计测量静压与风量 ，进一步减少测量误差。当然，整体依然是根据相关国家标准与ISO标准来制备。

能够代表风扇真实性能表现的有效风量一直是我们极为重视的指标，为此，我们同样对部分模拟各阻抗环境的孔板进行了改良，以尽可能地还原用户真实的使用场景。

模拟机箱采用联力 鬼斧207机箱的网孔前面板，测试前置进风阻抗。风扇进风面与面板之间的距离控制在10mm。

模拟风冷散热器的标准件统一使用猫头鹰的NH-D15塔体，并针对不同尺寸类型的产品做了适配的填充框架。如果仍有空隙存在，我们还可以通过美纹胶带进一步密封，尽可能减少对气密性的影响（不只是这情况，涉及风扇空气性能的所有测试场景均做相同的操作）。

模拟冷排为27mm厚度标准单风扇冷排，120与140规格为同系列产品。

我们自行打造的消音实验室内，环境噪音可控制在10分贝以下，能够让声级计更明显地感知到风扇在低转速下的噪音表现。散热器风扇进风面与声压计的距离还是老规矩，保持在30 cm，也是希望能够尽可能地还原真实使用场景，并且放大产品之间的性能差距。

我们综合SL-INF 120和SL-INF 140转速区间选择了1000 RPM、1200 RPM和1500 RPM三个转速挡位来进行同转速性能差距的验证，除了可以提升结果的可靠性之外，也可以顺带观察切换高低转速之间是否存在差距上的变化。

从同转速的空载风量对比不难看出，三挡转速下两款风扇的差距都在50%左右，与前面计算的45%差不多。

噪音方面，SL-INF 140在三挡转速下均比SL-INF 120大，降至1000 RPM时差距会相对缩小一些。也就是说，SL-INF 140需要靠风量上的领先优势，降低转速来弥补同转速噪音上的不足。

当落实到日常的阻抗场景时，SL-INF 120和SL-INF 140作为机箱和风冷散热器风扇时差距基本上是在40~50%，但换到冷排上面之后，不仅差距进一步拉大，而且出现了随转速降低而逐渐增大的情况，1000 RPM时去到了85%，此时就能够体现出14cm风扇更大面积的扇叶所带来的更高效的气动性能。

最后我们还是回到能够最大程度地体现风扇综合性能表现的同噪音有效风量上，SL-INF 140在三种标准阻抗场景下均稳定领先SL-INF 120 24%左右。可见就本次的对比来看，风扇尺寸增大虽然会增加同转速下的噪音，但气动性能的提升更为显著，可通过降低转速来弥补噪音上的不足。

多风扇上机性能对比

当然，只比单风扇的空气性能还不够，为此我们还增加了实际使用场景来进行整体性能上的比较。正常来说，同时完美支持12cm和14cm风扇的应用场景，大部分情况下就只有机箱。

机箱测试部分我们选择了分形工艺Meshify 3 XL（这款机箱的所有风扇位均同时支持12/14cm规格）+模拟整机发热平台这个组合。我们的整机模拟发热平台是根据正常主板、散热器、显卡改造过来的，其相比正常搭建的实机平台有着更好一致性，避免多次长时间烤机出现的性能释放波动的问题。在这里，我们可以将发热模块+散热器视为一个大的发热体，将机箱视为一个散热器，这个大的发热体的功耗和温度会因机箱这个散热器的性能而不同。其中，显卡部分我们设定是400W，CPU则是350W，通过散热实验室的多路温度传感器记录功耗稳定后5分钟的硬件温升∆T（CPU温度-室温，此处单位取开氏度K），即硬件温度减去当时的室温，室温控制在22℃左右。

而分形工艺Meshify 3 XL刚好是一款前、后、顶部风扇位均兼容12/14cm风扇的机箱，且前面板为大网孔设计，电源舱前部设有导流罩，有着较为良好的风道构建。测试时，风道设定为前面三把风扇进风，后部和顶部各一把风扇出风。

不出意外，SL-INF 140依然延续着高效的表现，但相比单风扇空气性能部分测试时的情况，与SL-INF 120的整体差距感知缩小了不少。对于不追求极致体验的用户来说，使用SL-INF 120并不会有非常明显的体验降级。

换到同噪音的条件下，两款风扇的CPU/显卡温度都有着不同程度的提高，对于SL-INF 120来说，显卡方面终于是来到了几乎一致的水平，但CPU这边却没能继续稳住，被SL-INF 140拉开有接近4度之多。作为机箱风扇来说，确实还是尺寸更大的14cm风扇更有优势。当然，如果CPU/显卡散热器本身无法很好地将热量很好地传递出来，机箱风扇的作用就不能得到很好的展现了，而我们的模拟发热平台在核心积热问题上正是明显优于实机平台，大家才能看到这样的结果。

风冷散热器组合搭配性能对比

比起机箱，风冷塔体与水冷冷排形状基本都是与风扇尺寸一一对应，很少会做成同时兼容12cm和14cm风扇的设计。其中，风冷散热器的特例就是乔思伯HX7280（国内已基本停售）了，它就默认配套了两把14cm和一把12cm风扇，方便用户在内存安装兼容性和前置风扇性能上作出权衡，选择最适合的搭配方法。

虽然现在在售的产品基本上都不这样做了，但我们还是会尝试通过换扇进行探究。至于冷排嘛，考虑到现实中几乎没有12cm风扇上140/280/420冷排的情况，感觉真没什么折腾的必要了。

我们选择目前的双塔旗舰标杆——猫头鹰NH-D15 G2。它的原装扣条肯定是无法兼容联力的两款UNI FAN SL-INF风扇的，因此我们自行找到相对合适的其他扣条进行固定，测试三种风扇组合搭配，分别为双12cm、一把12cm+一把14cm和双14cm，覆盖所有的双风扇场景。测试平台同样是基于发热体打造，专门针对Intel LGA1700 CPU的散热特性而优化，尽可能地还原发热源位置，并且控制好积热程度，风冷散热器的测试功耗设定在350W，以便拉开产品之间的性能差距，同样地，配扇性能差距也会更好地呈现出来。

风扇满转速的情况下，12cm+14cm的混搭组合确实展现了不输双14cm的实力，0.1度的差距完全可以当作测试误差，但转速更高的12cm风扇确实是比较难控制好噪音，来开了2.5分贝的差距。如此牺牲换来的是更好的内存安装兼容性，算得上是有得有失。而双12cm风扇组合不仅噪音大，而且散热表现也不太好，两把风扇的扇叶直径始终是相比塔体鳍片小一圈，无法高效地带走热量。

同噪音性能依旧是最能体现综合差距的点，再次证明了塔体与风扇之间相互适配的重要性。假设强行把12cm风扇固定到14cm的冷排上，估计结果也大概如此。

总结

随着整体尺寸增大，风扇的扇叶面积自然能够做得更大，从而获得更好的空气性能。按照公式估算，在相同转速和理想化设计条件下，14cm风扇的风量是12cm的1.4倍。但结合实际情况来看，厂商们会根据大尺寸风扇的特性在整体设计上作出相应的优化，联力 UNI FAN SL-INF系列风扇的12cm和14cm版本的空载风量差距就达到了45%，面对高阻抗场景下甚至会进一步拉大。毫无疑问，14cm风扇相对12cm风扇更能满足对散热效能有较高追求的用户。

然而，PC主机发展至今，12cm风扇基本上确立了极为稳固的地位，并不是所有厂商都愿意不留余力地去推广大尺寸版本。我们不难发现，机箱基本上是先预留了12cm风扇位，然后再选择性地兼容14cm或更大的尺寸；同品牌系列的280一体式水冷的散热表现与其360版本不会相差很远，420相对360还有更高的性能上限，而目前市场上却没有出现280、420一体式水冷散热器更受欢迎的情况，更不用说那种能适配更大尺寸的风扇的特别定制版硬件了。再者，如果是跨品牌系列去对比，一些设计优秀的12cm风扇是可以与普通的14cm风扇相抗衡的。

因此，厂商更愿意让大尺寸风扇以配套产品的形式出现，与机箱、散热器相结合，做到1+1＞2效果，来进一步拉高整体的性价比。而作为单品时的它，则偏向功能化，给到需要充实整机颜值或补齐整机散热短板的用户选购。

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