在瀏覽散熱器的宣傳頁面時，我們常常能看到一些玄乎其玄的名稱與概念。“逆重力熱管”或許正是其中之一。

所謂“逆重力熱管”，它的工作方向難道一直與重力相反嗎？在這令人暈頭轉向的概念之內，重力對散熱效能的影響又有多大呢？

本期文章將以實測重力對散熱效率的影響，並分析“逆重力”熱管的技術原理。

熱管原理

電腦散熱器所使用的，一般是毛細熱管。

1963年，航天器的散熱需求與日俱增，傳統材料導熱能力此時已不能滿足需求。而當時的“熱管”是藉助重力工作的，在太空中無能爲力。

爲解決航天器在微重力環境下的散熱問題，NASA同LosAlamos實驗室聯合研發了能在微重力環境下工作的導熱材料——毛細作用熱管。

毛細作用在生活中相當常見。將細吸管插入水中，我們將會看到吸管中的液麪高於水面，這其中便發生了毛細作用：使管內液麪逆於重力的力量，正是毛細力。這也是熱管內冷卻液的迴流原理。

抽成負壓的銅管中注有冷卻液。當有溫度差存在時，冷卻液在靠近芯片的銅底一端受熱蒸發，內部的氣壓帶動它流到冷凝端。此處裝有散熱鰭片，因此溫度較低。冷卻液遇冷、凝結放熱，從而將熱量傳導。

隨後，冷卻液通過毛細作用，沿熱管壁流回較熱的蒸發端，這種循環是快速進行的，熱量可以被源源不斷地傳導開來。

示意圖來自網絡

可以看到，當熱管的蒸發端低於冷凝端時，冷凝液的毛細迴流方向與重力方向相同。此時熱管的效率會有所提升。

而當熱管的蒸發端高於冷凝端時，冷凝液的毛細迴流方向與重力相反。此時熱管的效率會一定程度下降，這便是所謂的“逆重力”工況，熱管越長，重力造成的影響就明顯。

無論是生活中常見的毛細作用，還是散熱器熱管所使用的毛細迴流原理，它們本就能夠“逆重力”進行。而“逆重力熱管”的改進之處，便是提高熱管所產生的毛細力，提高其對抗重力干擾的能力。

那麼，在實際使用情況下，重力究竟會對熱管效能造成多大的影響呢？就讓我們在具體的測試中探討答案。

測試平臺

本次測試使用了大陸利民的單塔散熱器Ultra120 eXtreme Rev.4，即U120EX。

這款散熱器號稱使用了AGHP“逆重力熱管”技術，通過全新的“工藝製程”，能夠“解決熱管受到重力影響毛細迴流緩慢性能低下”的問題

相信這款散熱器能夠體現“逆重力”的技術優勢。

而在顯卡位置，我選擇安裝一塊藍寶石“超白金”RX480 8G。這塊顯卡爲2016年首發購入，並非礦卡，此前已完成了導熱介質的更換。

這張顯卡的最大功率爲150W，散熱模組配有三條“非逆重力”的U型熱管，我希望它能反映“非逆重力”的普通熱管的表現。不知在複雜的重力環境下，這塊顯卡的熱管表現如何呢？

本次測試使用的機箱爲酷冷至尊MasterBox Q500L。在測試過程中，我將通過不同方式擺放機箱，以調整重力對熱管的影響。

由於風道的差異，不同機箱間的測試結果也可能有所出入。因此，測試結果僅供參考。我會在測試過程中拆下側板，儘量減少風道對散熱結果的干擾。

試驗結果

首先，我將機箱平臥在地面上，模擬臥式機箱的散熱表現。重力方向如圖所示。

對CPU散熱器而言，此時熱管靠近冷凝端的一段可能會受到重力影響，而蒸發端附近則不受重力干擾。

同時運行OCCT（CPU）+Furmark No AA（GPU）雙烤測試。顯卡與CPU均保持在各自的最大功耗附近。

10分鐘後，OCCT與HWINFO所記錄的結果如圖所示。

可見，顯卡最高溫度達到了68度，CPU更是上升到了86度（HWINFO則爲85度），我們將以此爲基準。

隨後將機箱豎立，此時更接近通常使用的情況。重力方向如圖所示。

此時，CPU的熱管冷凝端不受重力影響，但其中一側的蒸發端會受重力而回流受阻。

等待CPU、GPU溫度降至此前記錄的最低溫度後，重新開始雙烤測試。10分鐘後，結果如下：

此次OCCT與HWINFO記錄的溫度有較大出入。對使用“逆重力熱管”的CPU一方來說，OCCT的最大溫度由此前的86℃漲至91℃，不可謂不明顯。

但HWINFO上記錄的最高溫度則是87℃，有上漲，不過還在正常水平。OCCT的溫度監控同樣基於HWINFO，這表明91℃可能只是瞬時極端值。

而對沒有“逆重力技術”的顯卡而言，HWINFO所記錄下的最高溫也從68℃上升至72℃。溫度改變幅度與“逆重力”技術加持的CPU相仿，同樣不容忽視。

讓我們繼續測試，這次將機箱旋轉90度。此時的佈局更貼近銀欣RV02等“垂直風道機箱”。重力方向已標註在圖上。

此時，CPU散熱器的熱管近似與地面平行，基本可認爲不受重力干擾。

待冷卻後再次運行雙烤測試。等待10分鐘後，結果如下：

完全不受重力干擾後，CPU封裝溫度比常規情況低了不少，達到了測試中的“最低溫”——僅有84℃。

而在沒有“逆重力”能力的顯卡這邊，GPU溫度略微降低了1℃，最高溫度爲71℃。這其中或許有CPU的溫度大幅下降的功勞，整體上仍處在誤差範圍內——顯卡溫度仍然比臥式安裝時更高。

總結與分析

經過此前的測試，我們不難分析得出，“逆重力熱管”不能完全抵消或解決重力的影響。即便是在利民指定的“主板立式方向”上，CPU一側仍然上升到了整場測試的最高溫——91℃。

且在改變重力方向時，比起沒有“逆重力”技術的顯卡而言，CPU溫度的變化甚至更爲明顯。在不同的安裝方向下，溫差最高可達7℃。

當然，CPU與顯卡的散熱模組畢竟有所不同。但可以肯定的是：“逆重力熱管”或許促進了熱管的毛細作用以對抗重力，但並不意味着它如宣傳那般全能——“逆重力熱管”不能解決CPU側受重力干擾的問題。

而對沒有搭載“逆重力熱管”的顯卡散熱器而言，則需要根據散熱模組分別討論了。

對於採用“U型熱管”的顯卡來說，熱管冷凝端面向機箱側板方向。因此，當機箱以臥式安裝時，熱管冷凝端遠高於蒸發端，重力與毛細迴流方向相同。顯卡散熱效率因此得以最大限度地提升，核心溫度僅爲68℃。

而當機箱以常規豎立時，顯卡的熱管全部平行於地平線。冷凝端與蒸發端齊平，重力幾乎不影響顯卡熱管的運作，因此顯卡溫度也較此前上漲了4℃。

當近似於“垂直風道”的安裝形式時，有一條熱管的冷凝端高於蒸發端，重力促進迴流，其餘熱管的冷凝端則低於蒸發端，重力阻礙迴流。

由於這張顯卡的鰭片是一個縱向整體，並沒有隔斷，因此鰭片上的熱量分佈尚且能夠均勻。在CPU溫度大幅下降的情況下，顯卡溫度僅改變了1℃，基本在誤差範圍內。

補充

當顯卡散熱器的設計有所不同時，可能會得出截然不同的測試結果。以大名鼎鼎的“AC三奶”Arctic Accelero爲例，此類散熱模組呈縱向佈局熱管。一旦以“垂直風道”的方式安裝，顯卡的熱管將近乎垂直於地面。

此時，鰭片較多一側的大型冷凝端遠遠低於蒸發端，重力阻礙迴流。而鰭片較少一側的小型冷凝端略高於蒸發端，重力促進迴流。

如前所述，熱管越長，重力造成的影響就越顯著，而此類散熱器的熱管長度，遠遠超過了“U型”佈局。雪上加霜的是，上下兩部分的冷凝端鰭片相互分隔、並不相連，熱量無法藉由鰭片進行傳遞。

於是，大型冷凝端處的熱管傳熱不足，而小型冷凝端則不堪重負。在垂直於地面的工況下，這些散熱器的效率將會斷崖般地下跌。

如今，Arctic Accelero這般的熱管佈局正是市場的主流，大部分顯卡的散熱器都採用了類似的佈局，旗艦顯卡尤爲典型。

僅僅是安裝方式的差異，此類散熱模組的效能卻會天差地別。這也是真正需要強化毛細迴流力量、普及所謂“逆重力”技術的地方。

後記

如今，一些熱管供應商已經在嘗試使用溝槽與粉末燒結相結合的複合熱管，這種熱管兼具兩家之長。

相信在不遠的將來，會有更多製造商加入到這些先進技術的探索中來，以技術層面的改進，爲散熱器的發展添磚加瓦！