ファンをサイズアップすると冷却性能は向上するか

Question

高さ80mmの小さいケース、mini-ITXで自作を検討しているものです。ファンをサイズアップすると冷却性能は向上するか。という内容で質問します。横置きタイプのケースが小さいことから、このCPUクーラーを取り付けるとほぼ天板の位置にファンがつくことになります。CPUファンがケースファンのような状態となるためこのファンを120mmに大型化すればCPU用ヒートシンクもマザーボードのヒートシンクも冷やせて良いのでは？などと考えております。CPUクーラーのヒートシンクより大きなファンをつけるという点でメリット、デメリットがあれば知りたいと思います。やってみなければの部分かと思いますがやったことがある人がいらっしゃったら非常に嬉しいです。ファンの設置方法は・付属のブラケットに固定・天板に固定・ファンクリップの自作などで解決できればと考えています。金属加工はある程度できます。補足になりますが、マザーボードに高さのあるヒートシンクがCPUの両サイドにあり120mmファン対応のクーラーはヒートシンクの干渉から取り付け不可と思っています。取り急ぎ、現在検討中の構成を記載します。 冷却しきれない分は電力制限や低電圧化で対応予定です。このケースサイズで最大限の冷却性能を目指しています。CPU　　　　　：i7-10700K CPUクーラー：Noctua NH-L9x65 マザーボード：ASRock Z490 Phantom Gaming ITX/TB3GPU　　　　　：eGPUにRTX2070（TB3接続） PCケース　　：RGEEK製 mini-ITX（190mm×190mm×80mm） 電源ユニット　：200W ACアダプタ＋電源基盤質問ばかりですみません。よろしくお願いいたします。

アテゴン乗り · Accepted Answer

経験ありますが、風の通りが悪いヒートシンクやラジエーターの場合、フレームと縁が揃っていないと、横に風が逃げて冷却効果が落ちることもあるので、やってみないことにはなんとも言えないと思います。風量だけでなく静圧の兼ね合いもあります。ファンはフレーム内均一に風が流れるわけでもないです。試行錯誤は自作の醍醐味だとも思いますが…参考程度にお願いします。

あずたろう · Accepted Answer

https://kakaku.com/item/K0001222108/こちらの高回転ファン化のほうが、ノイズと引き換えに冷却力は効果ありそうです。

EPO_SPRIGGAN · Accepted Answer

ファンをサイズアップは、回転数を下げても同じ位の風量で騒音が少なくなるということで交換する事が多かったと思います。
ただ、ヒートシンクのサイズが変わるわけではないので、ヒートシンクに当たらない分が多く無駄になり、うるさくても回転数を上げなくては交換前より冷えないと思います。
無駄になる分を周辺の冷却に当てるという部分においては効果がありますが。

昔はサイズを変換する取り付けアダプタがあったので、それを使ってヒートシンクに全風量が当たるように改造したりしていた頃があります。
今はもう見かけませんけど、やる気があれば自作できる単純な構造のものですが。

けーるきーる · Answer

＞冷却しきれない分は電力制限や低電圧化で対応予定です。結果としてそうなってしまうようなものを作るより、もう少しケースを大きくするか、CPU等を考え直して、性能を発揮できるものを作ったほうがいいと思う。

あずたろう · Answer

ファン径サイズアップは、取り付けが無理やりになると思います。それよりに、高さに余裕あるのなら25ｍｍ厚のファンに変更のほうが、簡単に風量アップで効果も出ます。NF-A9 PWM　に交換すれば良いと思いますし、25ｍｍ用取り付けネジも同梱されています。

Slug.V · Answer

このクーラーに25mm厚のNF-A9（クロブラ）を乗せてみましたが、いつもの16mm厚用溝よりも上に25mm厚用の金具引き込み溝がちゃんと用意されておりまったくもって無理矢理にはなりませんでした。さすがNoctua！

性能差については別のPCへの載せ替え時の取り替えである都合上憶測でしか語れませんが、元の状態でクーラーの性能が「余っていれば」その分を使って向上します。でも、個人的にはその幅はさほど無いのではないかと思います。

このため、最悪の場合は大型化のせいでうるさいだけで全然改善しないというシナリオも考えられます。それを避けるにあたってここで考えるのは、ファンが1回転ごとにどれくらい空気を送り出すかです。…但し、ここで正圧だの風量だのに惑わされてはいけません。1回転で羽根の枚数分だけの空気を送るのですから、厚みと羽根の枚数で計算するのが大事と私は考えました。

ここからは私の場合を例とします。標準ファンのNF-A9x14は1.4cm厚で9cm角、超大雑把に考えれば12.6の「空気溜め込み力」があり、羽根は9枚ありますので113.6の「1回転あたりの空気掻き出し量」となります。
一方25mm厚のNF-A9は2.5cm厚で9cm角のため空気溜め込み力は22.5あります。但し羽根が7枚と少ないので1回転あたりの空気掻き出し量は157.5となります。

そうすると、113.6は157.5の72.1%なので元のファンにおける最大回転数の7割ちょっとの回転数を上限にすれば「おおよそ」同じ出力が得られるわけです。
スペックによればA9x14の最大回転数は2,200rpmなので、HWiNFOとにらめっこしながら1,600rpm程度がPWM信号いくつ％で得られるか調べます。

この値を目安に、CPUストレステストの実行中に元のファンと同じ温度が得られるよう調整すると「基準点」を入手できます。それを足場にして回転数を上げたり戻したり、逆に下げてみたりすると、この疑問の答えをバランスよく得ることができると思います。

内容・タイトル	返信数	最終投稿日時
固定方法について	4	2022/06/15 7:38:22
ファンをサイズアップすると冷却性能は向上するか	10	2025/01/23 14:52:55

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