MARK 1 - 设计型 PC 与垂直风道

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公司最近需要更新一台设计用主机给美工小姐姐，主要用于图形设计、3D设计和渲染。

具体要求：
1、满足工作需求；
2、完善的散热系统，不可使用水冷；
3、减少不必要的装饰组件（例如 RGB 灯效等）；
4、不需要前置 USB 和音频（公司的规定）；
5、噪音不可过大避免影响其他人工作；
6、对主机外观没有具体要求。

简而言之，就是朴实无华的生产力工具。

要求不可使用水冷倒是可以理解，毕竟生产力工具一旦出现漏液损失将不可估量。但设计型的主机发热量大家都是知道的，不能采用水冷的条件下还要将发热量控制住，也算个不大不小的难题。

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CPU：Intel i9 10900K
散热：猫头鹰 U12
主板：华硕 ROG STRIX Z490-G WIFI
内存：海盗船 复仇者 DDR4 4000 16G *4
显卡：丽台 nVIDIA Quadro RTX 4000
硬盘：三星 970 Evo Plus 1T *2
电源：海盗船 RM1000x
机箱：（？）

那么，回到刚才的问题，风冷散热怎样效率高？

根据个人这些年的使用经验，风冷散热若想达成较高的效率，需要形成“风道”，即对机箱内空气流动形成有序的、科学的控制（关于风道的讨论在本帖 2 楼）。而在诸多风道类型中，个人认为垂直风道的散热效率要更高，而垂直风道的代表作有银欣的乌鸦1/2/3、FT02等。但这几个系列的机箱已经有个好几年没更新了，相对于更新较快的平行风道机箱，垂直风道机箱稍显落后。随后我又观察了一下美工的工作台，发现能放置电脑主机的空间大概只有 48cm 深，所以即便我能弄来一个乌鸦2来估计也放不进去，而且千把块的机箱想必地主也不会批的。那么想要垂直风道、符合尺寸、价格还不能超级贵，我自己做个机箱总行了吧？反正生产力工具对外观也没巨大的需求呗？

好，开工！

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用铝型材搭建机箱的构架

搭积木似的，还挺好玩

用不锈钢板做主板背板

1.5mm 厚钢板，有效预防 CPU 散热器重导致的主板变形问题

机箱构架初步搭建完成

主板和处理器

这个 CPU 的盒子需要开三下……

细节近照

供电扎实

背板 IO 充足

集成的声卡还挺不错

装好 CPU 散热器（5热管，双风扇）

双 M.2 NVME 硬盘

重头戏：显卡

涡轮散热

单槽，3 DP + 1 Type-C

供电为单 8 针

主板与显卡装入机箱，旋转90°，IO端朝上

猫头鹰 20cm 风扇双发（你没看错，是 20cm，不是 12cm）

两个 20cm 风扇装入机箱底部向上吹风，建立垂直风道

电源入场

把电源“挂”进机箱

手工做好电源线（此处省略 N 分钟）

安装固定卡

依次预设固定卡扣

好吧，开始理线

理好

捆好

OK，基本完活儿

定制的不锈钢板和防尘网到货

安装前面板

工业开关

安装好开机键

理好前面板相关线材

底板与防尘网

安装好底板

这时，久等的内存终于到了，装入

细节，即便内存带马甲，相互之间仍有不错的空隙，插槽设计的不错

简单测试一下，运气不错，一次点亮

继续安装背板

有人问我顶部的 IO 怎么处理？
其实并不需要处理，IO 朝上时所有插线是理好了从背后出去的，注意背板散热网上的方孔了吗？

装好顶板，IO 插孔就隐藏不见了

这个角度更清晰，插好线后引向背后出线即可

定制的黑色亚克力侧板

安装侧板

转一下看看背面

完工！

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其他补充

01、对，没错，就是丑，但甲方也没要求好看啊。

02、暂名命名为 MARK1。

03、凸显的螺丝只是个人喜好，有一种粗糙的工业感，可换沉头螺丝，但总觉着不带感。

04、目前 MARK1 属于功能验证机型，待改进的地方还有很多。

05、顶部没有排风的风扇，因为必要性不大，显卡是涡轮直接将热风抽出了机箱，CPU塔式散热的第二个风扇就离背板一个供电区域的距离，底部20cm风扇的风量形成了足够的向上风力，而热量天然就是上升的。

06、使用铝型材是因为好安装，使用钢板是因为不锈钢加工随处可见，亚克力同理，你们要考虑一下我的施工能力啊亲们，你们见过数学老师玩电焊吗？

07、工作测试，室温 26℃ 的条件下，显卡满载 30 分钟 83℃，CPU 满载 30 分钟 71℃，热量自然上升结合垂直风道形成了较好的效果。

08、值得一提的是，10900K 软件测试最大功耗约 243W，尽管可能不准确，但功耗大户基本是没跑。

09、主机内所有风扇均为 PWM 控制，可以兼顾静音和高功耗时的散热需求。而且 20cm 风扇可以在较低转速下形成较高的风量，噪音进一步得到控制。

10、不锈钢为 304 不锈钢，铝型材型号为欧标 2020v。

11、不锈钢可以喷涂颜色，但对生产力工具而言不是必要的。

12、外观尺寸大约 440mm(D)*500mm(H)*245mm(W)

13、关于风道的讨论在楼下。

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2021-06-01 补充

有坛友问垂直风道 IO 插线要怎么走，见下图：

插好线，理顺好

从后方预留孔穿出

盖上顶盖就 OK 了！

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关于机箱风道，说一些个人见解。欢迎讨论，杠精绕行。下文图片中所可能涉及的散热设备品牌，均为讨论问题时的参照，无任何追捧、贬低之意。

所谓风道，1楼已经说过，即对机箱内空气流动形成有序的、科学的控制。根据风扇的尺寸、风量，合理的调整风扇的位置，形成“对流风”，让冷的空气有效进入，让热的空气及时出来，这是研究机箱风道的最终目的。合理的风道可以有效提高散热效率，事半而功倍，不合理的风道则会对主机散热产生或大或小的影响。

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1、平行风道与垂直风道
平行风道是现在最常见的风道方式。在光驱逐步淘汰和 m.2 接口硬盘逐步普及后，原本位于机箱前部的光驱位、硬盘位被逐步废弃，令机箱前部变得通畅起来。在机箱前部安装风扇将空气吸入，在机箱后部安装风扇将热空气吹出，形成良好的空气循环，这也是目前主流机箱的常见风道：

而垂直风道并不多见，早期银欣在做，后来就越来越少见了。垂直风道相当于把平行风道转了个90°，在机箱底部安装风扇将空气吸入，在机箱顶部安装风扇加速热空气的排除，而由于热空气是自然上升的，所以一般而言垂直风道的散热效率要略高。下图为垂直风道参考：

注意观察机箱底部的 3 个 18cm 风扇，提供了向上的风道。

2、正压与负压
正压，即吸入的空气总量大于排出的，而负压则相反。一般而言，将机箱风道设计为正压风道可以加速空气循环，并可以减少由于负压而从机箱侧板空隙等位置吸入灰尘。但并不是正压一定好，如果输入比输出大的太多，也会一定程度造成热量堆积无法扩散。那么怎样调整为正压？这个需要根据风扇的直径、转速、风量以及经验来综合计算，下文会提到关于风扇的重要参数。

3、风扇与风量
风扇的尺寸不同、转速不同，则风量也有所不同，下图为截取的部分猫头鹰风扇的主要参数，通过观察这些参数我们可以得到一些基本结论：

（1）一般情况下，直径越大的风扇提供的风量（气流）也越大（除非转速差距太大）；
（2）转速越大，则噪音越大，包含风噪和风扇本身的机械噪音；
（3）达成同样的风量，直径越大则需要的转速越低，噪音也越低；
（4）并非直径越大的风扇噪音一定越大，这个还得看转速；
（5）尽可能使用 PWM 风扇，可以根据系统负载实时调整转速，兼顾静音和性能；
（6）风扇未必多就好，这得看总体达成了多大风量的流动。

4、风量与风通量
风量是指单个风扇的性能，风通量则是指单位时间内进入与排出机箱的空气总量。这样，在计算使用几个风扇达成风道时就需要特别注意的一种问题了，举个例子，如果 CPU 散热器是 12cm 风扇，而进风量连 1 个 12cm 风扇都没有，那么这个 CPU 散热器的性能估计是要打折扣的。进而可知，在机箱内空间理想的条件下，进气量至少要满足主要设备的风量。再进一步推断，每种 CPU 或 显卡都会有一个对应的最低的风量需求值，而一旦进风低于这个值，则整体散热就要受影响。而在机箱内空间过小的条件下，即便可以达成足够的风通量，进来的空气刚进来就被加热了，没有一个足够的缓冲空间，也会造成小空间内热量上升。这些问题，都是在设计风道时需要考虑到的。但麻烦的是，实际情况中并没有这么贴近理论值的时候，毕竟电脑是一个整体，每个设备都有自己的发热量，而散热与散热之间又存在着相互影响。风通量设计通常只能取尽可能大的值。

5、显卡与废热
原厂显卡在设计时，通常散热部分是使用一个涡轮将热量直接吹出机箱外：

优点是显卡的热量几乎不会直接影响主机内其他设备，缺点是单个涡轮散热效率有限。

为了进一步压榨显卡的性能，一般显卡厂商会使用直吹方式散热（开放式散热）：

由于散热片的增大、风扇的增加，散热效率显著提升，但缺点也比较明显，显卡的热量并没有被吹出机箱，多数热量滞留在了机箱内，等待被机箱的排风风扇吹出。

这种情况下，显卡确实是“凉快”了，但由于热气是自然上升的，CPU却在“喝废气”，表示很闹心。而且这种条件下显卡与CPU的热气均需要由机箱后方的风扇排出，后风扇风量不够时容易造成积热量，压力有点大。

为了解决这个问题，机箱开始留出了更多的风扇位，例如底部增加下进气扇，顶部增加上排风扇：

解决方案简单粗暴（但有效，顶部开孔后也给水冷排留出了空间），甚至还给出了风扇HUB以解决主板风扇插针不够用的问题，妥妥的一个机箱里10个风扇还能个个光污染。

6、显卡与弯
近几年显卡越做越大，散热片越做越厚，一个高端显卡长度近 35cm 还能占 2.5 个 PCI 位，鄙人表示服气。问题随之而来，重量导致显卡会逐渐变弯，运气不好还会导致一些奇怪的电气问题。为了防止这个问题，显卡厂商想了各种办法，例如给显卡增加金属背板防弯，顺道还能增加显卡背面的散热。第三方厂商则提供了各种新奇的显卡“千斤顶”，PCI位的、磁吸的、粘底板上的层出不穷，显卡支架成了个应运而生的产品。机箱厂商也不甘落后，直接给出了显卡竖装方案，使用 PCI-E 16x 延长线和竖装支架把显卡“立”起来。

其中，竖装方案的效果拔群，不仅解决了问题，还把脸朝下的显卡改了个脸朝外，一直默默干饭的显卡终于有了个露脸的机会。但这个方案也有 2 个小缺点：（1）PCI-E延长线可能会带来延迟；（2）PCI-E 延长线挡住了其他 PCI-E 插槽，如果除了显卡还有其他 PCI-E 设备时则有点闹心。

7、垂直与直
那么我们说回垂直风道：

显卡是垂直挂着的，弯的条件就没有了，而且是直插 PCI-E 槽，不需要延长线，不会影响其他 PCI-E 设备。另外，由于显卡和 CPU 是左右并列的，热量又是自然上升的缘故，CPU 所喝到的显卡尾气要少于显卡在下、CPU在上的情况。综上，垂直风道在增加了散热效率的同时，还解决了显卡弯的问题，并减轻了显卡废热影响 CPU 的问题。这也是我选择垂直风道的原因。

8、我与MARK1
MARK1 是我根据近些年对风道的理解、实践得到的结果，并实体化。

（1）MARK1 使用了垂直风道
（2）以两枚 20cm 风扇提供足够的向上风量，形成正压
（3）CPU 采用双风扇塔式直吹，将热量向上再向上
（4）显卡采用涡轮方式，将热量直接甩到机箱顶部

显卡涡轮散热热量不影响CPU，CPU双风扇将热量甩出，热量还是自然向上的，故推断这种条件下无需再辅以顶部风扇（后续的实测结果验证了我的推测）。如果下次显卡是开放式散热的，我再加个顶部风扇吧。终于完成了，我特么居然用铝和钢“糊”了个机箱，想想也真是奇葩，哈哈。

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欢迎各位将想法与我讨论！

PS：某个 9cm 风扇无敌的 SVIP 不要与我抬杠，老子谢谢你。

完活儿，休息~
前 20 位捧场的亲返钻石嗷~

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S大，来啦，前排围观

支持支持

好好了，又可以看s大的教程了

先抢个坐再说

先占座，慢慢看

666 S大niubility

PS：某个 9cm 风扇无敌的 SVIP 不要与我抬杠，老子谢谢你。

这机器配置强悍  做工扎实  散热方面更是精益求精
问题来了，这台机器价几何

风道设计不错

前置USB 啥的 没买一个吗？
还有中奖概率 这多少有点坑了！

全部DIY啊？是哪位小姐姐呢？

好长啊  先回复  再看

shc 发表于 2021-5-27 11:13
PS：某个 9cm 风扇无敌的 SVIP 不要与我抬杠，老子谢谢你。

你知道是谁了对吧？

支持一下

先回复了。。

krayli 发表于 2021-5-27 11:15
这机器配置强悍  做工扎实  散热方面更是精益求精
问题来了，这台机器价几何

你还是直接问地主吧