各類CPU散熱器架構解析，探究空冷與水冷解熱能力根本因素

空冷極限是技術的宿命

空冷到了一個階段，就再也無法提昇更大的解熱能力，其主因其實在於本身是藉由空氣去解熱，最大極限是無法將溫度控制在比交換熱量氣體還要低溫的原點上，而且溫升較快，易因機殼環境廢熱造成無法解熱的問題。

但水冷就不同了，水本身比熱大，不易因環境因素而造成溫度驟升，水比熱為4200J（焦耳）。而我們所知的空氣則是由氮氣與氧還有二氧化碳為主要結構，以最大量的氮氣為前提，則是1040J，實際為1005J至1030J，遠比水還要易因環境而改變均溫。

2種產品，處境不同

目前市面上水冷產品大多為2類，一體式與自組水冷各有利與弊，也代表著2種截然不同的選擇。當然效果上無庸置疑肯定是自組贏面較大，其中根本原因是大多數人只了解到價格本身差異巨大，對於細故卻不知所以然。這邊會將所有的變因一一條列清楚，分門別類的解釋它們之間，到底是哪些原因造成了最終解熱效果如此巨大的差異。

一體式水冷，毫無改造空間

當我們從賣場中買來的一體式水冷，通常都是1個set，基本上除了風扇可以隨便你換之外，其餘的部份通通都已經塵埃落定，沒有任何變更的餘地。最近甚至出現了如Antec KÜHLER H2O 650，這類型完全板上釘釘的死規格，連風扇都不能夠更換。雖說看起來有改進了部分一體式水冷常見的缺陷，但造成空間干涉問題，可謂有百害僅只有一利。

老玩家通常會建議既然要玩水冷，就該直接跳過一體式水冷這種既沒有效能，又比起空冷還要貴的產品。但筆者建議初學者還是可以購買知名廠牌推出的一體式水冷，原因並非在於效能出色，而是機殼空間規劃上能夠取得寶貴的經驗。一體式水冷較不易有水管路線問題，且無外力硬性拉扯造成脫管造成漏水的問題，可以拿來當做初學者練功的利器。但如果是1D（120mm）水冷排的話則是較不建議浪費金錢購買了，產品本身相容性太高，較無法得到空間規劃的寶貴經驗。

結構簡單，卻也是致命傷

一體式水冷通常在冷頭部分整合水泵，且水道通常都是採用微水道結構，與自組的差別其實不大。但問題就出在2點上，微水道架構下本身屬於高水阻類型，在這個環境下整合出來的水泵其實在揚程、流量都不高的狀況下，也容易造成解熱瓶頸，且另一大重點則是冷排大多採用鋁製品，當然效能大打折扣也是必然的結果。

▲一體式水冷大多安裝簡便，僅1個冷頭與水冷排，水泵則是已內建在其中。

▲熱源接觸面則是會採用銅質金屬，但含銅量則是不定。

▲冷排鰭片部分則是經過塗層處理，大多數為鋁質，重量輕，但效果較差。

變化多端自組水冷

自組水冷則是早在一體式水冷之前，即已經接近成熟的一種散熱方式，以結構來說，與一體式水冷差別不大，但規模上與擴充能力都在之上，可簡可繁。但相對來說在組裝上的複雜度較不容易，對於初學經驗不足者來說，過程問題會不少，但解熱能力也是目前家用環境下最好的一種。

根本原因在材質差異

前面介紹過一體式水冷結構上與自組差異不大，但因高度整合之下後，造成水泵上的效能不彰，其另1個主因則是在材質上的分別。

通常一個水冷頭可以使用的材質有多種，如銅、銀、金與鋁，銅與鋁則是目前最常見的產品，但鋁本身導熱係數較銅差，且一體式水冷通常採用銅製品，這邊就不討論鋁製品之間的差異。

銅又可以分為黃銅、紫銅（或稱紅銅），這2種常見於水冷中所使用的材料，黃銅屬於銅與鋅的合金，含銅量只有62%～68%，本身熱傳導係數僅109～121 Wm^-1K^-1。可以發現這個數值比鋁還要差，但這邊要闡述一個基本的概念，在散熱器中要見到純度非常高的非合金類產品相當困難，甚至是近乎於零。

前面所述皆為純金屬的導熱係數，當為合金時必須要細算其成分，才可推估出較為詳盡的導熱係數。紫銅是屬於純度99%的銅，當然導熱係數可大略回推為401Wm^-1K^-1，價格上當然也是天差地遠，這也是為什麼一體式水冷與自組水冷價格上有斷層的關係。

自組雖好，但安裝困難

雖然自組水冷不管在規模上，抑或者是在材質純度上面皆可以因自身需求而進行改變，但也因此在安裝上面較一體是水冷複雜，如正常機殼的水排相容性大多為後方I/O處120/140mm，少部分機殼底部有提供240/280mm孔位，若是選擇了效率與價格都相對合理的360mm水冷排，則會因此大幅度減少可使用的機殼類型，另外在水泵的放置上面也會因為機殼太小而找不到空間安置，或者是隨意擺放，因水泵高速運轉時極易因晃動問題造成轉子磨損，隨意放置的結果就是耗損率非常高。

最終一點還有自組水冷需要定期維護水管與換水冷液，因安裝時並非完全密封且接頭處部份皆不如一體式密閉，造成長時間水質會因空氣與原本就已存在的微生物而變得汙濁，必須要定期更換與保養，使用上較麻煩且保養過程幾乎等於重新組裝一次的大工程，若非硬體熱量驚人，編輯部這邊並不建議讀者考慮自組水冷。