产品结构设计实例讲解,机箱结构设计之风道散热设计方案解析

当前位置:首页 - 资讯 - 设计理论      2018-06-14 14:30:55     

产品结构设计实例讲解,机箱结构设计之风道散热设计方案解析

产品结构设计是不少小伙伴想要了解的,它整体是比较抽象,而且涉及各方面的知识,需要设计师不断学习,同时也需要设计师下大力气去了解产品内置元器件,主板布置,结构设计等。作为产品结构设计师,想要做好一款产品的结构设计,首先就需要接触和了解产品,进行各种分析和尝试,用数据说话。下面优概念工业设计以机箱散热的结构设计实例为大家讲解产品结构设计方案,带你了解机箱结构设计之风道散热设计方案。

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?今天我们就来简单的谈谈这个话题。

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,因此机箱更多的使用了散热铁网、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二,分成了两个新的风道,最终机箱顶部和背部都能够充分的散热。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。




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