散热设计中，风扇如何选择？

1.风扇基本概念

1.1 PQ曲线及工作点

-PQ曲线是指风扇的 风压风量 的曲线，设计系统的散热能力与该曲线有直接关系。

-随着系统阻力的不同，风扇工作点沿着PQ曲线移动，低阻力系统风扇风量会较大，系统散热能力强；高阻力系统风量就小，散热效果不理想。故设计时尽量减小系统阻力，使风量达到最大。

-通常情况下，系统设计时把风扇的工作点设计在风量的1/2～2/3处。对于高阻力系统可以设计在风量1/3～1/2处。

1.2噪声指标

-噪声分为声压级与声功率级，风扇一般给定的噪声参数指标为全速状态下的声压级指标，

测试方法为距离风扇进风口1m处测量。

-噪声主要标准：ETS 300 753、GR487、GR63，

ETS 300 753 室内产品在23℃条件下，室外产品：

 白天4.1：40℃，4.1E：45℃；

 晚上3.4：15℃，3.5：25℃；

NEBS  GR63 室内产品 常温27C条件下测试；

GR487室外产品 常温27C条件下测试；

-相对人的感官：

0 ~ 20 dBA 很微弱

20 ~ 40 dBA 微弱

40 ~ 60 dBA 适中

60 ~ 80 dBA 大声

80 ~ 100 dBA 很大声

100 ~ 140 dBA 震耳欲聋

1.3多个风扇噪音的叠加计算方式

风扇规格书中给出的噪声值为全速状态下的参数指标。但实际工作中，风扇一般是处于调速状态，其噪声与转速关系的计算公式：

spec1-spec2=50lg（rpm1/rpm2）

根据单体风扇常温下噪声，评估系统总的噪声，计算公式为：

Ln=L1+10lg n

L1为1个风扇的噪音

Ln为n个风扇的噪音

n为风扇的数量

2、风量计算

2.1所需总风量Q：

Q = C*m*△T 

V = Q/(C*ρ* △T) 单位：m3/s

其中：Q：热耗 ；△T：允许温升；C：空气比热 ，V：体积流量

2.2简化的计算经验公式：

          V=1.76*Q/△T    单位：CFM

              一般： △T取8--15℃。

3、 散热方式

3.1系统散热方式有吹风与抽风方式：

吹风方式：

优点：散热效率高，风扇位于进风口，可靠性高；

缺点：流场分布不均匀，有时会产生散热死角；

抽风方式：

优点：流场均匀；

缺点：散热效率低，风扇位于出风口，可靠性低

3.2适用场景：

吹风方式适用于局部功耗高的系统；

抽风方式适用于内部功耗比较均匀的系统 。       

4、 风扇选型

4.1工作点的确定：

根据系统散热需求的总风量及计划使用的风扇数量确定单个风扇的风量工作点Q1；

4.2确保风扇的风量工作点位于风扇PQ曲线的1/2-2/3处：

即确定选型的风扇风量规格Q=Q1/（1/2）或Q1/（2/3）；

4.3噪声：

在该阶段考虑风扇选型是要兼顾系统设计规格中的噪声需求；

4.4建议：

风扇选型时，建议选用 PWM 调速功能风扇。其目的：控制噪音，增加风扇寿命，延长防尘网堵塞时间 。

5、 实例分析

5.1散热需求： 

标准19英寸1U机箱。

机箱宽度*高度*深度442mm*43.6mm*400mm。

主板尺寸为410mm（宽度）×220mm（深度），热功耗100W。

电源模块数量2个，功率150W，电源模块转化率95%。

整机系统热功耗无集中点，相对比较分散均匀。

风扇供电电压为12V。

5.2计算风量

整机热功耗：Q=100W+150W×（1-0.95）×2=115W

根据计算经验公式：V=1.76×Q/△T，△T取10℃

整机风量为：V=1.76×115/10=20.24CFM

5.3确定散热方式

根据整机系统热功耗无集中点，相对比较分散均匀，整机散热方式采用 抽风 的方式。

5.4风扇选型

*尺寸：根据机箱主板和电源的布局尺寸，确定风扇使用5个40*40*10cm风扇。

*风量：根据整机风量20.24CFM，得出每个风扇的风量为4.048CFM。

系统设计时把风扇的工作点设计在风量的1/2～2/3处

*电压：12V

根据风扇选型手册，选定具体风扇规格：AD0412UB-G70(T)或相近风量风压其他风扇型号。

5.5噪音计算

选定风扇的噪音为29dB，根据公式Ln=L1+10lg n

5个风扇的噪音总量为：L5=29+10lg5=29+7=36dB

服务器风扇电流越高越好，散热效果当然风速大好，空气流通快，转速高要风速越高，所以表面上单纯的说CPU风扇转速越高越好，服务器就是这样。

但是转速越高带来噪音也越大,同制作工艺下风扇寿命越短，而且转速越高需要的能量越大功耗也越大。

一般3000转以上就会有明显噪音，想要低噪音而散热效果好，就会采取智能温控控制转速、增加风扇叶片数（更平稳从而降低噪音）、加大风扇面积（CPU用的低转速的风扇都很大）这些方法来解决。我们购买的时候，据我经验，选择0.3A以上的风扇会有明显噪音，我手里最高有0.7A服务器风扇，那个噪音很强劲的“呋~~~~”这样的，功耗也大，一般PC电脑选择3000转以下不超0.3A的风扇

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