机柜散热风道设计「机箱结构设计之风道散热你知道多少」

想设计机箱,必先要了解机箱散热构造,才能进行主板布置,结构设计,这期为大家分享:机箱结构设计之风道散热。

以下为正文:

除了为内部各种硬件提供安装支持以及保护外,机箱的另一个基本功能应该说就是散热了,这一点也是消费者装机时十分注重的,尤其对于那些追求性能的游戏玩家、DIY发烧友来说,由于电脑运行时会有很高的发热量,一旦机箱的散热能力不佳,就会造成热量迅速聚集,影响系统稳定运行,甚至对硬件造成伤害,所以机箱散热一定要有保障。

虽然我们使用好的散热器也能给CPU、显卡等硬件提供较高的散热保障,但还是需要机箱能够快速、高效的吸入冷空气、排出热空气才行,而这都和机箱风道密切相关。

风道,简单来说就是空气在机箱内部运行的轨迹。对于机箱来说,从那些位置进风、内部空气流向如何控制、最后又从那些位置流出,这都会直接影响整体散热,因此是在设计机箱时需要仔细考虑和规划的。那么,在多种多样、不同款式的机箱中,都有哪些主要的风道类型呢?今天我们就来简单地谈谈这个话题。

兴起和发展 风道概念与38度机箱

要说“风道”这一概念的由来,我们还要追溯到2001年,当时Intel发布了Northwood核心的Pentium 4处理器,以2.4GHz的频率创造了当时的频率新高,但同时也带来了巨大的发热量,为此Intel制定了CAG 1.0标准,对机箱结构及散热给出了一些相关规定。

01,38度机箱风道

CAG的英文全称为Chassis Air Guide,意为“机箱空气引导器设计规范”,官方给出的中文名为《机箱设计指南》,是对于机箱内部设计的相关标准,虽然这并不是强制性的规则,但凭着Intel在业界的影响力,CAG 1.0也就成为当时实际上的机箱行业规范。

机箱侧板上的“导气筒”是38度机箱的一个标志

在CAG 1.0标准推出不久,Intel又推出了更加苛刻的CAG1.1标准,即在25℃室温下,机箱内CPU散热器上方2cm处的四点平均温度不得超过38℃,达到这个标准的机箱则称为38℃机箱,这也就是38℃机箱的由来。

机箱空气流向示意图

正是从38度机箱开始,风道的概念才逐渐开始受到了消费者们的注意。38度机箱规范中规定,机箱必须在前面板下方和后板中上方开设散热孔,并安装风扇,保证冷空气可以从前部进入机箱,通过硬盘、显卡、CPU等主要硬件,最后热空气从机箱后部排出,这也是最初的机箱风道设计。

TAC2.0规范(图片来自baike.baidu.com)

随着工艺制程的进步,CPU发热量逐步降低,而显卡在性能大幅提升的同时发热量也是猛增,加上大容量硬盘等发热硬件,主要针对CPU推出的38度机箱标准明显已经不能保证充足散热,为此Intel又继续发布了TAC 2.0规范,主要是去掉了内部导风管,同时增大侧板的散热孔范围,从而进一步提升内部空气流通,实现全面降温。

02,主流设计 水平风道和立体风道

对于早期的机箱来说,基本上内部空气流向都是前进后出、侧面辅助进风。虽然当时CAG 1.0、38度机箱等规范中还规定了要有风扇,但是实际上很多厂商为了节省成本并没有配备,有的甚至连侧板开孔都没有,因此当时基本都属于水平风道设计。

采用上置电源位的水平风道

对于水平风道机箱来说,除了一部分空气是从显卡先后流出外,主要都是靠上置的电源来排出,由于内部空气都已经吸收了来自硬盘、CPU等硬件的热量,因此电源就会经常处于一种“被加热”的状态,无法得到充分散热,风扇也会持续保持较高转速,达不到最佳的静音效果,所以就有厂商提出了下置电源的概念。

下置电源水平风道设计示意图

采用下置电源位设计的机箱中,电源处于一个独立风道中,直接从机箱底部吸入冷空气,这样就不会受到CPU、显卡等硬件的影响,散热效果自然有保障,加上衍生出的背板走线等功能,下置电源在推出后迅速得到了广大玩家的认可。

03,立体风道设计

在下置电源机箱中,电源不再为机箱散热做辅助,因此机箱更多地使用了散热铁网、散热孔等设计,除了前面板、侧板外,很多还在机箱底部、顶部都开设了散热孔,来加强空气流通,这样一来风道就从传统的水平变为立体式,空气由前面板、侧板、底部这几个位置进入机箱,之后由后方、顶部排出。目前很多主流游戏机箱都是采用这样下置电源、立体式风道的设计。

04,少数派报告 倒置38度设计

接着让我们说说倒置38度机箱。倒置38度机箱也叫RTX架构机箱,正如它的名字,这一设计是将过去38度机箱的主板翻转180度安装,让发热量最大的显卡移到了机箱的上方位置,和CPU的位置进行了调换,从而优化风道,提升整体的散热能力。

倒置38度机箱内部

这种设计是把机箱内部的风道由一分为二,分成了两个新的风道,最终机箱顶部和背部都能够充分地散热。倒置38度机箱为电源、CPU、显卡都提供了独立的散热风道,这就让各部分热量冗余比较小,从而保证了机箱的散热效果。

倒置38度装机风道示意图

而当主板翻转180度安装后,硬盘与CPU散热器以及后部排放口形成一个水平通道,三个风扇的组合,直接提高通道的风量以及流速,从而有效提高硬盘、CPU散热器的散热效果。并且电源依旧保持独立风道状态。对风道以及风扇进风冷空气的利用率会大大提升,增强CPU的散热效果。

虽然倒置38度机箱被人们认为不主流,并且渐渐的在DIY消费者们之间淡去,但是机箱这种大胆的设计是比较强力的,对于散热来说也有着不错的表现,现在市面上的倒置38度机箱依然不少,消费者们可以去经销商处或者是京东看看。

04,一家独大 垂直风道设计

我们都知道,热空气是向上流通的,那么在机箱中除了顶部开设散热孔、加速热空气排出外,外还有没有方法可以更有效利用这一效应呢?当然有。

主板及显卡接口都在机箱顶部

机箱采用垂直风道设计,内部硬件也采用垂直摆放,显卡呈竖直放置,主板及显卡接口都在机身顶部,机箱从底部吸入冷空气,之后将热空气从顶部排出。

05,无招胜有招? 全裸结构

说了这么几种风道的散热方式,那么接下来再来看看一些比较奇怪的机箱设计,这种设计你可以说他不伦不类,但是散热性还是比较可观的,这就是“全裸”的散热方式。

联力红蜘蛛

全裸机箱所用的组装机方式那就是裸平台了,这样一来风道就会被大幅弱化甚至消失,各个硬件直接裸露在空气中,虽然散热也能有不错的保障,但对于灰尘的防御力几乎为零,功能、扩展等方面也会受到不少限制,因此这类全裸机箱更多是如同概念车一样,为了展示前卫的设计理念与个性而存在,并不一定符合普通大众用户的需求,而且一般用户也不容易接触到。

下置电源位及立体式风道是目前主流

总结:

通过前面的介绍,相信大家对于机箱风道类型已经有了大致认识。从中我们可以看出,风道结构会随着机箱结构改变而改变,而机箱结构的发展也是向着优化风道、提升散热的方向前进,两者之间关系十分密切。

目前市场中,基本上是以立体式风道、下置电源结构机箱为主流,价位高低都有,无论是入门用户还是发烧玩家都能找到适合自己的款式,可以说是占据主导位置。

而倒置38度机箱、垂直风道机箱虽然有一定代表性,但是在市场中占有比例并不高,比较适合那些在散热和机箱结构方面都有要求的玩家选购。

机柜散热风道设计「机箱结构设计之风道散热你知道多少」

电脑机箱哪种风道设计对散热好?

1个风扇的时候,安装机箱后方出风风扇效果最佳,尤其是CPU温度,降低最为明显。

2个风扇的时候,安装1个后方出风风扇和1个前方进风风扇,降温最明显,达到了不错的散热效果,前吸冷风后排热风。

3个风扇的时候,安装1个后方出风风扇和2个前方进风风扇,降温效果最佳。

4个风扇的时候,安装1个后方出风风扇和2个前方进风风扇以及1个上方出风风扇,相比3个风扇(前2后1)的时候降温幅度已经很小了。

5个风扇的时候,就是在机箱底部增加了一个风扇,对CPU温度几乎没有影响,但是能够稍微降低了显卡的温度,只有1-2度。

机柜散热风道设计「机箱结构设计之风道散热你知道多少」

机箱的散热风道发展史,有了解的吗?

从电脑这个产物的诞生,机箱就与电脑形影不离,它担负着保护机箱内部硬件不受外力损坏的重任,同时还能避免电磁辐射危害用户健康,是每一台电脑、每一个DIY玩家的必备之物,延续至今已经有数十年的历史,一直跟随电脑硬件不断革新。
过去老旧的机箱架构有诸多不合时宜,新产品才值得DIY玩家拥有,正如同2012年攒机的焦点已经从传统的ATX慢慢转变成ITX一样。机箱产品在一路革新,优胜劣汰,但这并不意味着新机箱能够一统天下。在近两年这样一个潮流涌动,标准不一的环境下,新锐的设计理念或许会短命,38℃仍旧在市场中拥有一定份额,笔者也很难断定那种机箱才是最好的选择。
在目前行业里,无论是38℃机箱、电源下置位机箱、超薄HTPC机箱、Mini机箱、ITX机箱……市场中规格不同,特性各异的机箱产品让人无从抉择,历史的意义不仅仅在于让我们记住过去,更多的是让我们看清未来。今天我们追忆机箱进化史上的每一个重大变革,从历史追述未来。

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