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散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中，散热就是热量传递，而热量的传递方式主要有三种：热传导，热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是普遍的一种热传递方式。比如，CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体（气体或液体）将热带走的热传递方式，在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量，常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的，在日常的热量传递中，这三种散热方式都是同时发生、共同起作用的。
　　实际上，任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重点不同罢了。比如，普通CPU风冷散热器，CPU散热片与CPU表面直接接触，CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片；散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走；而机箱内空气的流动也是通过热对流将CPU散热片周围空气的热量带走，直到机箱外；同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。
　　散热器的散热效率与散热器材料的热传导率、散热器材料和散热介质的热容以及散热器的有效散热面积等参数有关。
　　依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动散热和被动散热，前者常见的是风冷散热器，而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式，可以分为风冷、热管、液冷、半导体制冷和压缩机制冷等等。
　　风冷散热是常见的，而且非常简单，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低、安装简单等优点，但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
　　热管是一种具有高导热性能的传热元件，通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，利用毛吸作用等流体原理，起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。
　　液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等优点。但热管和液冷的价格相对较高，而且安装也相对麻烦一些。