在浏览散热器的宣传页面时,我们常常能看到一些玄乎其玄的名称与概念。“逆重力热管”或许正是其中之一。
所谓“逆重力热管”,它的工作方向难道一直与重力相反吗?在这令人晕头转向的概念之内,重力对散热效能的影响又有多大呢?
本期文章将以实测重力对散热效率的影响,并分析“逆重力”热管的技术原理。
热管原理
电脑散热器所使用的,一般是毛细热管。
1963年,航天器的散热需求与日俱增,传统材料导热能力此时已不能满足需求。而当时的“热管”是借助重力工作的,在太空中无能为力。
为解决航天器在微重力环境下的散热问题,NASA同LosAlamos实验室联合研发了能在微重力环境下工作的导热材料——毛细作用热管。
这款散热器号称使用了AGHP“逆重力热管”技术,通过全新的“工艺制程”,能够“解决热管受到重力影响毛细回流缓慢性能低下”的问题
相信这款散热器能够体现“逆重力”的技术优势。
而在显卡位置,我选择安装一块蓝宝石“超白金”RX480 8G。这块显卡为2016年首发购入,并非矿卡,此前已完成了导热介质的更换。
这张显卡的最大功率为150W,散热模组配有三条“非逆重力”的U型热管,我希望它能反映“非逆重力”的普通热管的表现。不知在复杂的重力环境下,这块显卡的热管表现如何呢?
本次测试使用的机箱为酷冷至尊MasterBox Q500L。在测试过程中,我将通过不同方式摆放机箱,以调整重力对热管的影响。
由于风道的差异,不同机箱间的测试结果也可能有所出入。因此,测试结果仅供参考。我会在测试过程中拆下侧板,尽量减少风道对散热结果的干扰。
试验结果
首先,我将机箱平卧在地面上,模拟卧式机箱的散热表现。重力方向如图所示。
对CPU散热器而言,此时热管靠近冷凝端的一段可能会受到重力影响,而蒸发端附近则不受重力干扰。
同时运行OCCT(CPU)+Furmark No AA(GPU)双烤测试。显卡与CPU均保持在各自的最大功耗附近。
10分钟后,OCCT与HWINFO所记录的结果如图所示。
可见,显卡最高温度达到了68度,CPU更是上升到了86度(HWINFO则为85度),我们将以此为基准。
随后将机箱竖立,此时更接近通常使用的情况。重力方向如图所示。
此时,CPU的热管冷凝端不受重力影响,但其中一侧的蒸发端会受重力而回流受阻。
等待CPU、GPU温度降至此前记录的最低温度后,重新开始双烤测试。10分钟后,结果如下:
此次OCCT与HWINFO记录的温度有较大出入。对使用“逆重力热管”的CPU一方来说,OCCT的最大温度由此前的86℃涨至91℃,不可谓不明显。
但HWINFO上记录的最高温度则是87℃,有上涨,不过还在正常水平。OCCT的温度监控同样基于HWINFO,这表明91℃可能只是瞬时极端值。
而对没有“逆重力技术”的显卡而言,HWINFO所记录下的最高温也从68℃上升至72℃。温度改变幅度与“逆重力”技术加持的CPU相仿,同样不容忽视。
让我们继续测试,这次将机箱旋转90度。此时的布局更贴近银欣RV02等“垂直风道机箱”。重力方向已标注在图上。
此时,CPU散热器的热管近似与地面平行,基本可认为不受重力干扰。
待冷却后再次运行双烤测试。等待10分钟后,结果如下:
完全不受重力干扰后,CPU封装温度比常规情况低了不少,达到了测试中的“最低温”——仅有84℃。
而在没有“逆重力”能力的显卡这边,GPU温度略微降低了1℃,最高温度为71℃。这其中或许有CPU的温度大幅下降的功劳,整体上仍处在误差范围内——显卡温度仍然比卧式安装时更高。
总结与分析
经过此前的测试,我们不难分析得出,“逆重力热管”不能完全抵消或解决重力的影响。即便是在利民指定的“主板立式方向”上,CPU一侧仍然上升到了整场测试的最高温——91℃。
且在改变重力方向时,比起没有“逆重力”技术的显卡而言,CPU温度的变化甚至更为明显。在不同的安装方向下,温差最高可达7℃。
当然,CPU与显卡的散热模组毕竟有所不同。但可以肯定的是:“逆重力热管”或许促进了热管的毛细作用以对抗重力,但并不意味着它如宣传那般全能——“逆重力热管”不能解决CPU侧受重力干扰的问题。
而对没有搭载“逆重力热管”的显卡散热器而言,则需要根据散热模组分别讨论了。
对于采用“U型热管”的显卡来说,热管冷凝端面向机箱侧板方向。因此,当机箱以卧式安装时,热管冷凝端远高于蒸发端,重力与毛细回流方向相同。显卡散热效率因此得以最大限度地提升,核心温度仅为68℃。
而当机箱以常规竖立时,显卡的热管全部平行于地平线。冷凝端与蒸发端齐平,重力几乎不影响显卡热管的运作,因此显卡温度也较此前上涨了4℃。
当近似于“垂直风道”的安装形式时,有一条热管的冷凝端高于蒸发端,重力促进回流,其余热管的冷凝端则低于蒸发端,重力阻碍回流。
由于这张显卡的鳍片是一个纵向整体,并没有隔断,因此鳍片上的热量分布尚且能够均匀。在CPU温度大幅下降的情况下,显卡温度仅改变了1℃,基本在误差范围内。
补充
当显卡散热器的设计有所不同时,可能会得出截然不同的测试结果。以大名鼎鼎的“AC三奶”Arctic Accelero为例,此类散热模组呈纵向布局热管。一旦以“垂直风道”的方式安装,显卡的热管将近乎垂直于地面。
此时,鳍片较多一侧的大型冷凝端远远低于蒸发端,重力阻碍回流。而鳍片较少一侧的小型冷凝端略高于蒸发端,重力促进回流。
如前所述,热管越长,重力造成的影响就越显著,而此类散热器的热管长度,远远超过了“U型”布局。雪上加霜的是,上下两部分的冷凝端鳍片相互分隔、并不相连,热量无法借由鳍片进行传递。
于是,大型冷凝端处的热管传热不足,而小型冷凝端则不堪重负。在垂直于地面的工况下,这些散热器的效率将会断崖般地下跌。
如今,Arctic Accelero这般的热管布局正是市场的主流,大部分显卡的散热器都采用了类似的布局,旗舰显卡尤为典型。
仅仅是安装方式的差异,此类散热模组的效能却会天差地别。这也是真正需要强化毛细回流力量、普及所谓“逆重力”技术的地方。
后记
如今,一些热管供应商已经在尝试使用沟槽与粉末烧结相结合的复合热管,这种热管兼具两家之长。
相信在不远的将来,会有更多制造商加入到这些先进技术的探索中来,以技术层面的改进,为散热器的发展添砖加瓦!
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