在之前的《超能課堂(295)：真正認識散熱風扇的風量與風壓》文章中，我們和大家簡單聊過風扇的風量與風壓之間的關系，以及P-Q曲線在實際使用中的價值。然而有同學提到，廠商給出的P-Q曲線是風扇在最大轉速下測定而出的，而且在實際使用中，風扇的轉速往往是動态的，大部分時候都不是滿轉速運行，因此滿轉速的P-Q曲線參考價值其實很低。

那麼風扇在滿轉速下的P-Q特征曲線是否真的意義不大呢？其實在風扇行業内是有一個名為“風扇法則”的規律，通過這個規律的靈活運用，再結合已有的P-Q特征曲線，我們是可以快速判斷風扇在不同轉速下的工作狀況，以及它是否可以滿足我們使用需求。

風扇法則描述的是風扇尺寸、風量、風壓、轉速、功率、噪音以及空氣密度等多種參數之間的關系，但由于并不是每一個參數都與其它參數有關聯，例如同一個風扇在不同密度的空氣中，風量都是不會改變的，因此風扇法則包含的并不僅有一個公式，而是多個公式的組合。通過這些公式，我們就可以在大體上了解一款風扇在工作性能，并對我們在PC DIY領域中的部分關于風扇選擇的問題作出快速解答。

風扇中的主要參數都與風扇法則有關

風扇法則中涉及的參數包括有D（風扇直徑）、N（風扇轉速）、P（風壓，一般指靜壓）、Q（風量）、W（風功率）、LW（聲功率）以及ρ（空氣密度）， 而在談及風扇法則的時候，基本都默認風扇的扇葉設計例如角度和葉片數量都是相同的，畢竟就算是同尺寸、同轉速的風扇，改變扇葉設計同樣可以帶來風量和風壓上的不同，如果要涉及到這個領域，那麼風扇參數之間的關系就更複雜了。

風扇法則應用最廣的是與風量、風壓以及風功率相關的三個公式，以及與噪音相關的聲功率公式，這次我們就針對這幾個公式進行簡單的講解。

首先我們看看風扇的風量與直徑、轉速之間的關系，計算公式如下所示。

從這個公式我們可以看出，風扇的風量與轉速呈正比，與直徑則呈立方關系。舉例說明，對于同一把風扇來說，在轉速為800RPM時，其風量是1600RPM下的1/2；倘若有兩把扇葉設計相同的12cm風扇與14cm風扇，如果兩者要提供相同的風量，那麼12cm風扇的轉速理論上要達到14cm風扇的（140/120）3≈1.6倍，也就是說12cm風扇在1600RPM下提供的風量，對于同款扇葉設計的14cm風扇來說隻需要1000RPM就可以做到了。

而風扇的靜壓不僅與直徑以及轉速有關，空氣密度的變化也會影響到風扇靜壓，具體的公式如下所示。從這個公式我們可以看出，風壓與風扇直徑呈平方關系，與轉速也呈平方關系，與空氣密度則呈正比。不過以PC DIY常見的使用環境來說，空氣密度基本上不會發生太大的變化，因此這部分在實際使用時其可以忽略不計。

對于同一把風扇來說，當其實際運行轉速隻有滿轉速的1/2時，那麼其提供的風壓就隻有滿轉速下的1/4，換句話說，改變風扇的轉速，風壓的變化幅度往往會比風量更大。

而通過這個公式我們也可以看出，如果兩款風扇的扇葉設計與葉片數量相同，僅僅隻是尺寸和轉速上有所不同，同時又滿足D1*N1=D2*N2（直徑與轉速的乘積相同），相當于扇葉末端的線速度相同，那麼兩把風扇提供的靜壓是基本相等的。而結合風量公式則可以看出，在同樣的條件下，由于風量與兩者的直徑則呈立方關系，換算之後可以得出，大尺寸風扇的風量依然會更高，倍數是兩者直徑比值的平方。

風扇法則的第三條公式則與風功率有關，計算公式如下所示，可以看到對于同一把風扇來說，風功率與風扇的轉速呈立方關系，而對于不同尺寸但轉速相同的風扇來說，風功率則與扇葉直徑則呈5次方關系。

大家仔細觀察的話其實會發現，風功率的計算公式實際上就是風量公式與風壓公式的結合，因為風功率就是風量與風壓的乘積，所以業内常常說的“高風壓低風量、低風壓高風量”其實是有前提的，就是在風功率相同甚至是同一把風扇的情況下才會有這樣關系。

風功率不僅僅代表着風扇的散熱效能，同時它還影響着風扇驅動電機的選擇。理論上說，要提供多大的風功率，那麼驅動電機的輸出功率就得有多大。但實際中是存在能量轉換效率的，因此一般來說電機的運行功率會比風扇可以提供的風功率更高，不過這點就不需要我們擔心了，這是廠商需要解決的事情。

此外通過這個公式我們也可以看到，其實風扇轉速的提升對于風功率有極大的影響，轉速提升至2倍，風功率則提升至8倍，對于電機功率的需求也水漲船高。

風扇的風量與風壓代表着它的散熱效能，但是對于我們來說，風扇的使用體驗并不隻有散熱效能，其運轉噪音的大小也會直接影響我們的感受。風扇運轉時發出的聲音的大小可以用聲功率來表示，隻是聲功率不能直接測量，隻能通過測量聲壓或者聲強的方式來進行計算，這部分的内容我們會另覓時間給大家講解。

對于風扇來說，聲功率的變化與風扇的直徑、轉速以及空氣密度有關，而空氣密度在實際使用中變化幾乎可以忽略不計，因此直徑越大、轉速越高的風扇，其聲功率往往會越高，也就我們說的運轉噪聲往往也會越大。

風扇的并聯與串聯嚴格意義上不屬于風扇法則的範疇，但是在我們實際應用中是很常見的，因此在這裡也稍微講一講。所謂風扇的并聯與串聯，其實是指在一個密閉的散熱體系中，兩把風扇并排安裝或者是重疊安裝，其中并排安裝就是風扇并聯，在PC DIY中是最常見的，例如機箱的前置風扇安裝，冷排上的風扇安裝等等；而風扇重疊安裝的方式則是串聯，在PC DIY中相對少見，比較類似的是雙塔式散熱器的前後兩把風扇，或者是冷排兩側都安裝風扇的方式。

雙塔風冷散熱器的風扇就類似于串聯式安裝

風扇的并聯或串聯影響的主要是整個系統的風量或風壓，一般來說風扇并聯安裝，風壓不變但風量疊加，而串聯安裝的風扇則相反，風壓疊加但風量不變。因此對于有大風量需求的應用環境，例如機箱散熱，都是采用多個風扇并聯安裝的方式；而對于有大風壓要求的環境，例如通風管道内部，就會使用多個風扇串聯的方式來增強管道内的風壓。

水冷排上的則是典型的并聯風扇安裝

那麼風扇法則在我們選擇風扇時可以起到怎樣的作用呢？我們舉例可以說明，扇葉設計相同但直徑不同的兩把風扇，一把為12cm，另一把為14cm，當兩者提供相同風量的時候，經計算可以得出12cm風扇的轉速接近于14cm風扇的1.6倍，在風壓上12cm風扇将是14cm風扇的1.85倍，但聲功率則是14cm風扇更低。因此對于扇葉設計相同的兩把風扇來說，相同風量時小直徑風扇的轉速會更高，風壓更大，噪音也會更高。

（圖中1500RPM的P-Q曲線為實際測定值）

不過要說到風扇法則最有用的地方，那還是用來快速判斷風扇在不同轉速下的表現。風扇的最高風量與最高風壓其實都是在特定環境中測試得出的，兩者并不能同時存在，因此風扇會有P-Q特性曲線。而P-Q特性曲線一般是在風扇最高轉速下測定的，因此在已經給出風扇最大轉速以及相應P-Q曲線時，我們就可以推算出其在不同轉速下的大緻性能。

以上圖為例，當我們擁有一款風扇在滿轉速2000RPM下的P-Q曲線以及相應的參數，那麼我們就可以根據這些參數推算出其在1500RPM下的P-Q曲線，然後套入到參考系中，就可以知道這款風扇是否合适我們的應用環境了。從圖上的數據可以看到，這款風扇在1500RPM轉速時，在冷排上工作點仍然是失速區，并不合适，但在塔式風冷以及機箱散熱上則處于正常狀态，因此這款風扇比較适合用在塔式風冷以及機箱散熱上。

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