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论机箱散热

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2024年4月14日发(作者:达昆)

转自摩丁中国论坛

论机箱散热 (一)

众所周知,电子元件在运作的时候,无法达到100%的效率,所流失的能量绝大部分都转换

成为热量发散,但是对于电子元件来说,温度每上升10℃,其寿命就减少到原来的一半甚

至更短,这就是其随温度而变的特性。

电脑,除了显示器、键盘、鼠标等外设外,机箱内的各个硬件都是发热大户,中央处理

器(CPU)、主板、内存、图形处理器(GPU)、硬盘、电源等,甚至各类连接用的数据线与

电源线,也都是发热源。这些热都是从何而来的呢?原因就是本文在开头中提到的电子特性,

流失的能量转换成为热能而发散出来。可能相对而言,这些部件的发热量还是比较小的,但

是当这么多发热源集中在一个有限的空间里以后,那发热量就相当可观了。根据能量守恒定

律,热不会消失,只是转移至其他地方,如果机箱无法起到良好的散热效果,那么郁积下来

的热量势必对电脑硬件以及系统的正常使用造成严重影响,如此说来,对机箱的散热要求就

非常高了。

这是一张机箱风道的示意图,通过安装机箱风扇及风向的调整,气流在机箱内按照箭头所指

的方向进行流动,同时,箭头的颜色也代表了气流的温度(蓝色代表低温,红色代表高温)。

这张风道图描述的相当标准。我们会针对机箱散热及风道的相关理论知识做进一步的阐述。

论机箱散热(二)

根据前面提到的热量与电子元件寿命之中的关系,如果一款机箱不能够起到良好的散热效

果,那么对这些硬件就会产生不可逆转的损坏。随着电脑配件中几大件发热源功率的不断增

加,INTEL公司为了保证自己生产的CPU的温度能被控制在一个稳定工作范围内,针对机箱

提出了机箱散热规范CAG(Chassis Air Guide),该规范是一个机箱内各部件的冷却散热

解决方案,具体来说就在是35度室温中,要求机箱的整体散热能力必须保证CPU散热器表

面测试区域的平均空气温度保持在38度左右甚至更低。这也就是“38度机箱”称谓的由来。

随后,Intel还推出了CAG升级版CAG1.1,这是专门针对INTEL Prescott处理器而制定的。

实际上CAG是属于建议性的规范,相关的认证标准是INTEL TAC标准(Thermally Advantaged

Chassis),也就是“散热优势机箱”。TAC也有1.0版本和1.1版本之分,采用CAG1.0设

计的机箱就用TAC1.0标准认证,而TAC1.1也与CAG1.1相对应。TAC是对于制造机箱的一

个很全面的认证,其中不仅仅包括了散热风道设计(这是CAG中的重要内容)还包括了诸如

EMI、结构等多方面设计规范。只有通过了结构、EMI、噪音、散热等所有一系列测试,一款

机箱才能够被认定为是符合TAC规范的产品。

大致了解这些规范后,我们还需了解的就是关于散热原理方面的一些知识了。热量是如

何转移的呢?通常情况下都是通过传导、对流以及辐射的方式,由温度高的地方向温度低的

地方转移,如接触传导、风扇转动引起的空气对流、空气的温度差异引起的自发反应等等。

机箱的设计者就会按照热量转移的这些特性,结合INTEL的规范,考虑到机箱的材料选择、

加工工艺、结构设计等,总而言之,一款看似简单而且在电脑使用者心目中地位极低的机箱,

从设计到生产以及成型,都是一个相当复杂的过程。

正是由于INTEL规范的提出,非常多的厂商针对机箱散热做出了改善,如,在机箱侧板

出现了导风孔甚至加装风扇,底部也增加了进气孔,把原来的8公分机箱风扇更换成尺寸更

大风量也更大的12公分风扇,专用风道等也随之出现。还有更加专业的水冷、干冰降温以

及液氮、压缩机等BT的散热方式,但这些方式大部分针对的都是部分硬件的降温。我们更

关心的还是相对而言成本较低,也容易动手进行改善的系统散热方式-风冷,面对如此多的

改动,到底采用何种方式对散热的帮助更大?

2024年4月14日发(作者:达昆)

转自摩丁中国论坛

论机箱散热 (一)

众所周知,电子元件在运作的时候,无法达到100%的效率,所流失的能量绝大部分都转换

成为热量发散,但是对于电子元件来说,温度每上升10℃,其寿命就减少到原来的一半甚

至更短,这就是其随温度而变的特性。

电脑,除了显示器、键盘、鼠标等外设外,机箱内的各个硬件都是发热大户,中央处理

器(CPU)、主板、内存、图形处理器(GPU)、硬盘、电源等,甚至各类连接用的数据线与

电源线,也都是发热源。这些热都是从何而来的呢?原因就是本文在开头中提到的电子特性,

流失的能量转换成为热能而发散出来。可能相对而言,这些部件的发热量还是比较小的,但

是当这么多发热源集中在一个有限的空间里以后,那发热量就相当可观了。根据能量守恒定

律,热不会消失,只是转移至其他地方,如果机箱无法起到良好的散热效果,那么郁积下来

的热量势必对电脑硬件以及系统的正常使用造成严重影响,如此说来,对机箱的散热要求就

非常高了。

这是一张机箱风道的示意图,通过安装机箱风扇及风向的调整,气流在机箱内按照箭头所指

的方向进行流动,同时,箭头的颜色也代表了气流的温度(蓝色代表低温,红色代表高温)。

这张风道图描述的相当标准。我们会针对机箱散热及风道的相关理论知识做进一步的阐述。

论机箱散热(二)

根据前面提到的热量与电子元件寿命之中的关系,如果一款机箱不能够起到良好的散热效

果,那么对这些硬件就会产生不可逆转的损坏。随着电脑配件中几大件发热源功率的不断增

加,INTEL公司为了保证自己生产的CPU的温度能被控制在一个稳定工作范围内,针对机箱

提出了机箱散热规范CAG(Chassis Air Guide),该规范是一个机箱内各部件的冷却散热

解决方案,具体来说就在是35度室温中,要求机箱的整体散热能力必须保证CPU散热器表

面测试区域的平均空气温度保持在38度左右甚至更低。这也就是“38度机箱”称谓的由来。

随后,Intel还推出了CAG升级版CAG1.1,这是专门针对INTEL Prescott处理器而制定的。

实际上CAG是属于建议性的规范,相关的认证标准是INTEL TAC标准(Thermally Advantaged

Chassis),也就是“散热优势机箱”。TAC也有1.0版本和1.1版本之分,采用CAG1.0设

计的机箱就用TAC1.0标准认证,而TAC1.1也与CAG1.1相对应。TAC是对于制造机箱的一

个很全面的认证,其中不仅仅包括了散热风道设计(这是CAG中的重要内容)还包括了诸如

EMI、结构等多方面设计规范。只有通过了结构、EMI、噪音、散热等所有一系列测试,一款

机箱才能够被认定为是符合TAC规范的产品。

大致了解这些规范后,我们还需了解的就是关于散热原理方面的一些知识了。热量是如

何转移的呢?通常情况下都是通过传导、对流以及辐射的方式,由温度高的地方向温度低的

地方转移,如接触传导、风扇转动引起的空气对流、空气的温度差异引起的自发反应等等。

机箱的设计者就会按照热量转移的这些特性,结合INTEL的规范,考虑到机箱的材料选择、

加工工艺、结构设计等,总而言之,一款看似简单而且在电脑使用者心目中地位极低的机箱,

从设计到生产以及成型,都是一个相当复杂的过程。

正是由于INTEL规范的提出,非常多的厂商针对机箱散热做出了改善,如,在机箱侧板

出现了导风孔甚至加装风扇,底部也增加了进气孔,把原来的8公分机箱风扇更换成尺寸更

大风量也更大的12公分风扇,专用风道等也随之出现。还有更加专业的水冷、干冰降温以

及液氮、压缩机等BT的散热方式,但这些方式大部分针对的都是部分硬件的降温。我们更

关心的还是相对而言成本较低,也容易动手进行改善的系统散热方式-风冷,面对如此多的

改动,到底采用何种方式对散热的帮助更大?

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