还显卡一片清凉 机箱辅助显卡散热测试
不可否认的是，散热永远是DIY的热门话题。而显卡作为目前机箱内部大的发热大户，如何对其更好地散热一直被玩家所津津乐道。“曲线救国”的道理大家都懂，通过多年的DIY经验，不少玩家都发现只要善于利于机箱的风道设计，可以极大地降低显卡的发热量，其作用不亚于直接更换显卡散热器。可问题是，机箱风道的营造究竟怎样才是合理的？搭配几个风扇为合适？会不会使得噪音过大？这种方法对多显卡互联平台有用吗？……今天，笔者就目前玩家急需解决的有关机箱辅助显卡散热的种种问题进行测试，所有答案一目了然！
从某种意义上来说，机箱是电脑主机中显眼同时也是不起眼的配件。说它显眼，是因为它决定了电脑主机的外观。说它不起眼，是因为机箱不像CPU、显卡、内存等配件能直接决定和提高整机性能，所以在DIY中，一直被大部分玩家列为不关注对象。机箱的价格从几十元到几千元不等，很多玩家在装机时往往只考虑机箱的外观与价格，而忽略了机箱的散热性能。
机箱的发展速度相比其它主要硬件要慢很多，但它也经历了几次大的变革，而每一次的变革都是为了适应日新月异发展着的CPU、主板、显卡等核心硬件的需要。从AT架构到ATX、BTX架构机箱，再到38℃机箱，机箱的发展趋势就是内部布局更加合理，散热效果更加理想，在使用习惯上更加的人性化。在硬件发展史上很长的一段时间里，CPU都一直作为电脑主机中大的用电和发热大户，因此在机箱的散热设计上一直偏重于CPU的辅助散热，例如在机箱尾部靠近CPU的位置上增加排风风扇、在机箱侧板靠近CPU的位置镂空并增加导风管和进风风扇等。
采用侧吹式散热器的显卡本身就具有把热空气排出机箱外的独立风道，图为常见侧吹式散热器的基本构成。
不过随着显卡性能的不断提高，其功耗与发热量均已经远远超过CPU，尤其是多显卡互联的功耗更是数倍于同级别CPU。因此机箱辅助散热设计的重心开始由CPU转移到显卡上来，开始出现了机箱侧板显卡位镂空、增加散热风扇等设计。今天我们就抛开显卡本身散热不谈，另辟蹊径，一起来研究一下不同机箱风道对显卡的辅助散热作用究竟有何差别。
主流显卡散热方式及对机箱风道的依赖性
目前主流显卡主要采用两种不同的散热方式：侧吹式散热与直吹式散热，其中直吹式散热使用较为广泛。下面我们来了解一下这两种散热方式的异同。
侧吹式散热模式
绝大部分NVIDIA与AMD公版显卡采用的都是侧吹式散热器，主要由散热鳍片、涡轮风扇、导风罩、散热底座组成。其散热过程大致为：涡轮风扇在一端把冷空气吸入密闭导风罩内，与其中的散热鳍片进行热交换，此时冷空气带走散热鳍片上的热量而温度升高，然后热空气从另外一端的散热孔直接排出机箱外。
其特点是兼容性好、设计灵活。如果显卡发热量大，就在散热鳍片与吸热底座之间增加热管；如果显卡发热量小，就可以缩小散热鳍片体积或者减少热管数量来降低成本。缺点是无法随意增加风扇数量，而且涡轮风扇的尺寸受到限制，因此提升散热效率的方法就只能依靠提高风扇转速来实现，而涡轮风扇在高速运转时的噪音很大。侧吹式散热器本身具有把热空气排出机箱外的独立风道，因此相对而言对机箱风道的依赖性较小。
直吹式散热模式
相比侧吹式散热器而言，直吹式散热器的使用率明显更高，广泛见于各种档次的显卡产品上。直吹式散热器的散热原理和侧吹式散热器是一样的，两者的大不同在于前者的风扇是垂直对GPU进行散热，风扇是吹风设计。而侧吹式散热器的风扇并不直接对GPU散热，本身是抽风设计，依靠风道设计，将GPU热量排走。不考虑风道等因素的话，直吹式散热器对GPU的散热是直接有效的。而造成这种差异的主要原因是两者的导风罩设计、散热方式的不同。
在导风罩设计方面，直吹式散热器与侧吹式散热器的大不同在于：后者是依靠涡轮风扇把冷空气从一端排向另外一端，有明确的方向性；前者则比较开放，甚至很多导风罩的作用就是为了固定散热风扇和增加美观，本身并不具备风道设计。因此它的风流是敞开式的，好处是可以一定程度照顾到除GPU核心之外的其他部件的散热。
此外，有些产品干脆就没有使用导风罩，把散热风扇直接安装到散热鳍片上，这样设计的优点是用户可以非常方便地更换风扇或者增加风扇数量来提高散热性能。一些产品还采用金属材料来制造导风罩，例如微星GTX 680闪电显卡，其导风罩完全采用合金材料制造，紧密地连接在散热鳍片上。这种导风罩除了能够固定散热风扇和减少风扇扰流产生的噪音之外，还可以起到增加散热鳍片体积的作用。
总体而言，直吹式散热器在设计上灵活多变，其散热的特点都是依靠风扇把散热鳍片附近的热空气驱赶到散热器周围，但如果机箱风道不给力的话，散热器周围就容易出现热量堆积影响散热效果。因此开放式散热器对机箱风道的要求比侧吹式散热器要高很多。
不同机箱风道对显卡辅助散热实测
普通的机箱风道对显卡散热的影响
接下来，笔者会就不同的机箱风道设计对显卡散热的影响进行测试，首先，将测试普通机箱风道对显卡散热的影响。目前为普遍的机箱风道设计一般是前面板采用1个～2个风扇进风，后面板1个风扇排风，机箱上方或增加1个～2个风扇排风。测试选用的机箱是酷冷至尊HAF-XM，它的风扇配置如下：前面板20cm风扇一个（进风），后面板12cm风扇一个（排风），机箱上方20cm风扇一个（排风），侧面板不安装风扇，并把风扇安装位上的进风孔用厚纸板挡住（侧面板默认是不带风扇的，后文将单独测试安装了侧板风扇后的散热情况）。
HAF-XM的内部的风扇位较为充足，本身也具备合理的风道设计，在显卡位附近镂空并提供单20cm风扇或者双14cm风扇的安装孔。
显卡方面，选用了3款产品，分别是采用侧吹式散热器的双敏小妖G660Ti（采用公版散热器）和采用直吹式散热器的微星660Ti PowerEdtion、铭鑫GTX680靓彩版。
测试软件选用FurMark，运行极限拷机模式10分钟后记录下GPU核心的高温度。同时使用噪音测试仪在距离机箱侧板约25c m处测试噪音值，并记录下10分钟内的大值。测试环境为安静的室内，冷气调节室温为28℃，环境噪音约49d B。该项测试分为三轮：第一轮在全部机箱风扇停止运转的环境下进行；第二轮在三个机箱风扇运行的状态下进行，此时为默认转速；第三轮在三个机箱风扇全速转速下进行（用风扇调速器实现）。
从表1的测试结果可以看出，采用直吹式散热器的微星660Ti PowerEdtion和铭鑫G T X680靓彩版对机箱风道的要求比较高：将平台置于没有风道（机箱风扇全部停用）的密闭机箱内时，显卡核心温度比平台置于机箱外时大约升高了5℃。
在全速启用三个机箱风扇营造出出色的风道之后，这两块显卡的核心温度比平台置于机箱外时下降了3℃～4℃。也就是说，机箱风道的好与坏，直接导致了这两块显卡满载下的核心温度出现了8℃～9℃的差距变化。
而采用侧吹式散热器的双敏小妖G 660Ti对机箱风道的依赖则明显要小很多。平台无论是置于机箱外、密闭机箱内、风道良好的机箱内时，该显卡的核心温度差距都仅为1℃左右。在噪音测试环节中，默认转速下启用三个机箱风扇时，噪音与没有机箱风扇时基本一致，可见合理的增加机箱风扇并不会带来明显的噪音增大。
机箱的侧板风扇对显卡散热的影响
接着笔者将测试在拥有普通机箱风道的情况下，增加机箱侧板风扇对显卡散热的影响。测试中选用酷冷至尊的HAF-X和HAF-XM这两款机箱：前面板20cm风扇一个（进风），后面板12cm风扇一个（排风），机箱上方20cm风扇一个（排风）。这里加入HAF-X机箱的原因是其侧板可以安装23cm风扇。
机箱侧板则安装不同的散热风扇进行测试，分别为：单个14cm风扇、两个14cm风扇、单个20cm风扇、单个23cm风扇（此项测试使用HAF-X机箱，其余机箱风扇同HAFX M机箱），全部风扇工作在默认转速下。
从表2的测试结果中可以看出，在相同风道条件的机箱内，增加侧板风扇对显卡的辅助散热作用比较明显。虽然采用侧吹式散热器的双敏小妖G 660Ti在不同侧板风扇的“照顾”下温度变化不明显，但是对比没有侧板风扇的情况下也有2℃的温度下降。出现这样的结果与侧板风扇直接把机箱外空气带到显卡周围，提供更多的冷空气给涡轮风扇“享用”有关。
而机箱侧板风扇给微星660Ti PowerEdtion和铭鑫GTX680靓彩版带来的辅助散热效果则要明显得多。对比没有侧板风扇的情况下，这两块显卡的大降温幅度均达到4℃左右。不同口径的侧板风扇带来的辅助散热效果差别也在这时显现出来。23cm口径的大风扇比14cm口径的小风扇降温效果要强2℃～3℃。
在噪音方面，无论是增加单个14cm、20cm还是23cm口径的机箱侧板风扇，噪音都很小，几乎感觉不到新增风扇带来的听觉上的变化。不过两个14cm风扇并排的降温效果虽然可以和单个23cm风扇媲美，但是噪音也要相应地高出一点。
侧板风扇对极限超频下的散热
很多玩家都会以为，对显卡、CPU等硬件进行加压极限超频的操作都是在平台置于机箱外的“裸奔”环境下进行为合适。其实不然，针对液氮超频而言，由于机箱对接驳“铜炮”散热器、主板保温防潮等操作存在各种限制，所以首选把平台置于机箱外。但是在风冷条件下进行加压极限超频的话，只要机箱具备优秀的风道设计，将平台置于机箱内其实可以获得更好的散热效果。
表1：普通机箱风道散热测试成绩
当我们把平台置于机箱外“裸奔”时，显卡散热器上的吸热铜底座和热管会把热量带到硕大的散热鳍片上，再由风扇把周围的冷空气吹到散热鳍片上进行热交换，同时把完成交换后的热空气排到周围的空间里。如果平台周围没有良好的通风设备，热空气就会堆积在平台周围，时间一长就会影响热交换效果。而如果把平台置于机箱内时，良好的风道可以让热空气及时排出机箱外，冷空气迅速补充到机箱内进行热交换，更有利于显卡等硬件的散热。
表2：侧板风扇对显卡散热测试成绩
在测试之前笔者通过对各个显卡BIOS的破解，将电压上限提升到1.2125V，功率限制均提升到660W，因此可以对这三个显卡尽情地进行加压超频。测试中，笔者把三个机箱风扇全部通过调速器设置在高转速下以打造强的机箱风道。测试分为两轮：第一轮，侧板风扇在默认转速下；第二轮，侧板风扇则全部连接风扇调速器，设置在大转速下。测试机箱依旧使用了酷冷至尊的HAF-X和HAF-XM。
表3：侧板风扇对显卡极限超频的散热测试成绩
从表3的测试结果中我们可以看到，在把三款显卡的核心电压均增加到1.2125V进行风冷极限超频时，显卡的发热量都激增。测试过程中用手触摸显卡背面PC B时可以明显感到非常烫手。当把平台置于仅有前、后、上方三个全速运转机箱风扇的机箱内时，三个显卡的核心温度均低于把平台置于机箱外。可以看出，此时显卡周围的热空气已经很快地出现堆积，而三个机箱风扇在全力工作下尚可以把热空气及时排出机箱外。
表4：侧板风扇对多卡互联显卡的散热测试成绩
在增加了侧板风扇之后，显卡核心温度明显下降。大口径风扇的散热优势依旧非常明显，单个23cm风扇的降温效果要比单个14cm风扇要低2℃～3℃。而对比无机箱风道辅助散热的“裸奔”平台，佳降温效果可以达到约7℃～8℃。双14cm风扇的散热效果虽然不逊于单个23cm风扇，但工作噪音也明显要高于单个20cm或23cm风扇。增加了侧板风扇辅助散热之后，用手触摸显卡背面的PCB，可以明显感觉到温度没有之前那么烫手。
侧板风扇对多卡互联下的显卡散热
玩过AMD CrossFireX或者NVIDIA SLI双显卡互联的玩家都有一个体会，那就是当主卡的那块显卡通常都很“受伤”。这是因为受到主板上PCI-E插槽之间距离的限制，组建双显卡互联平台时两块显卡之间的距离通常都比较短，主卡的散热风扇进风受到了很大的影响，所以主卡的温度会比副卡要高很多。如果增加机箱侧板风扇对主卡的散热是否有所帮助呢？下面就让笔者通过测试来验证一下：组建GTX 660Ti SLI和GTX 680 SLI系统进行测试。
HAF-X机箱侧板上的23cm大口径风扇
测试中我们重点关注卡1（主卡）的温度变化。首先是GTX 660Ti SLI的测试，作为主卡的微星GTX 660 PowerEdition由于散热风扇进风口受到一定程度的遮挡，所以散热效能大打折扣，机箱外“裸奔”时满载约85℃，侧板未安装风扇时核心温度甚至达到86℃，这与安装机箱侧板进一步影响主卡的风扇进风有关。而在增加了机箱侧板风扇之后能够把冷空气吹到双显卡之间的“缝隙”里，增加主卡的风扇进风量，从而起到辅助散热的作用。我们可以看到单个23cm风扇的佳辅助散热效果能够让主显卡核心温度下降约6℃。
由于主板上PCI-E插槽之间距离的限制，在双显卡互联平台上，第一块显卡的风扇进风受到了第二块显卡的干扰。
接下来是GTX 680 SLI的测试。GTX680的发热量要比GTX 660Ti高很多，因此即使微星GTX 680闪电配备了顶级的散热器，在作为SLI主卡时依然无法逃脱高温的命运。在增加了机箱侧板风扇之后，无论是单个14cm、20cm、23cm风扇，还是双14cm风扇，均能够使主显卡的核心温度明显下降。另外值得一提的是，组建双显卡SLI互联平台时，不仅主卡的核心温度上升明显，而且副卡的背面PCB散热也会受到一定程度的影响。在增加机箱侧板风扇辅助散热之后，副卡PCB的背面的温度也要凉快许多。
显卡散热新思路
本文从一个比较另类的角度探讨了显卡散热的新思路——机箱辅助散热，通过模拟各种玩家的使用环境和使用模式，进行了大量的散热测试，解决了玩家的困惑。从上文中的各项测试结果中我们可以看到，优秀的机箱风道设计对显卡的辅助散热效果非常明显。尤其是增加机箱侧板风扇之后，显卡的核心温度下降幅度大可以达到7℃～8℃，降温效果甚至要比单纯地更换显卡散热器来得明显。在多显卡互联平台中，机箱辅助散热的作用更加突出。机箱侧板风扇可以从侧面对多显卡之间的散热死角进行“扫荡”，从而解决显卡散热器无法搞定的问题。大家可以借鉴本文的经验，只需要在机箱上合理增加几个风扇，就能够给显卡等硬件带来一片清凉。
