Конвекционное охлаждение: Правильное охлаждение электроники — Control Engineering Russia

Правильное охлаждение электроники — Control Engineering Russia

Адам Павловский (Adam Pawlowski)

Опубликовано в номере: Control Engineering Россия Октябрь 2016

PDF версия

Детально проработанные стратегии охлаждения имеют важное значение для предотвращения перегрева. Увеличение плотности электронных компонентов и их потребляемой мощности приводит к росту тепловыделения, что значительно повышает вероятность сбоя электронных устройств и систем. Именно поэтому производители корпусов, такие как, например, Pentair, предлагают широкий спектр продуктов, позволяющих найти решение для любой задачи охлаждения компонентов.

Естественное конвекционное охлаждение

При выборе типа охлаждения, необходимого для конкретного применения, существует два ключевых фактора, которые следует учитывать: максимально допустимая температура компонента (определяется суммарной потерей мощности) и основные условия окружающей среды в месте установки. Использование естественного конвекционного охлаждения является наиболее экономически эффективным методом отвода тепла от корпуса или шкафа. Как правило, это весьма действенный метод, но он работает только тогда, когда наружному воздуху передается достаточное количество энергии, препятствующее превышению максимально допустимых значений температуры компонентов. В случае замкнутых шкафов или корпусов движение воздуха происходит преимущественно вдоль боковых стенок, которые должны обеспечивать его свободную циркуляцию как вдоль внутренней, так и внешней стороны корпуса. Температура окружающей среды должна быть значительно ниже требуемой температуры внутри корпуса. Свободная конвекция в качестве решения данной проблемы предусматривает свои ограничения, когда нужно отвести большое количество тепла. Это происходит потому, что количество рассеиваемого тепла (энергии) имеет линейную зависимость от площади поверхности корпуса и разницы между внешней и внутренней температурой.

В таком случае может помочь повышение коэффициента тепло­передачи ? (для обозначения коэффициента теплопередачи часто используется h), для этого потребуется переход от естественной конвекции к принудительной. Принудительный поток воздуха вдоль внутренней стороны корпуса или шкафа может увеличить количество рассеиваемого тепла на 50%.

 

Принудительная конвекция с использованием вентилятора

Рис. 1. 19″-кассета вентиляторов

Наиболее распространенной формой охлаждения является принудительное воздушное охлаждение — метод, достаточный для большинства корпусных решений. Здесь естественная конвекция усиливается за счет использования вентиляторов или кассеты вентиляторов (рис. 1). Иногда вентиляторы применяются, если аэродинамическое сопротивление воздуха внутренних компонентов существенно снижает эффективность естественной конвекции. Температура внешней среды, как и в предыдущем случае, должна быть значительно ниже, чем требуемая температура системы. Принудительные методы охлаждения можно разделить на два основных подхода: «на вдув» и «на выдув». При работе «на вдув» вентиляторы располагаются перед компонентами, которые необходимо охлаждать, и толкают воздух по направлению и вдоль нагревающихся элементов.

В случае работы «на выдув», напротив, вентиляторы устанавливаются за компонентами, они вытягивают воздух, проходящий вдоль компонентов. Возможно также объединение обоих типов охлаждения. Какое из двух решений эффективнее, определяется исходя из окружающих условий. Если используется вариант «на вдув», в расчет должно быть добавлено тепло, вырабатываемое вентилятором. Для метода «на выдув» следует принимать во внимание и воздействие на него тепла компонентов (что приводит к снижению срока службы вентилятора).

В выборе подходящих вентиляторов решающую роль играют следующие параметры:

• Вентиляторы должны обеспечивать максимальный требуемый поток воздуха с учетом необходимой избыточности. Также должна быть учтена максимальная высота эксплуатации. Даже на высоте 1000 м над уровнем моря воздушный поток должен быть увеличен примерно на 18%.
• Мощность системы питания должна соответствовать суммарной максимальной мощности всех вентиляторов.
• При общем расчете теплового баланса следует принимать во внимание тепло, вырабатываемое вентиляторами (особенно в случае работы «на вдув»).
• Размер, геометрия и воздушный поток должны соответствовать доступному пространству. Это часто влечет за собой необходимость выбора между осевыми и радиальными вентиляторами.
• Вентиляторы должны соответствовать доступным параметрам электропитания (например, 230 VAC или 24 VDC и т. д.), требуемым сигналам тревоги и типу управления (например, регулирование частоты вращения в зависимости от температуры).
• Выбор вентиляторов должен основываться на максимальном уровне шума, определенного и/или разрешенного для места работы. При этом недостаточно знать уровень шума, указанный изготовителем вентилятора. Должны быть учтены турбулентные потоки воздуха, которые часто и создают основной шум.

 

Охлаждение за счет теплопроводности

Охлаждение за счет теплопровод­ности относится к передаче тепла внутри корпуса или шасси, при котором применяется непосредственный контакт между двумя телами, без использования воздуха в качестве проводящей среды. Каждый контакт обладает определенным тепловым сопротивлением. Это значение влияет на передачу тепла по всей цепочке охлаждения за счет теплопроводности. Технические средства реализации охлаждения за счет теплопровод­ности имеют несколько форм.

Технология теплоотводящих кожухов (clamshell)

Технология Clamshell от Pentair — один из доступных вариантов специальных теплоотводящих кожухов. Такие кожухи оснащены распорными клиновыми зажимами Wedge-Loks/Card-Loks в верхней и нижней части, а также специальными ручками для вставки/изъятия модулей из шасси. Это гарантирует, что в полностью собранном виде данная конфигурация обеспечивает надежную фиксацию печатных плат в шасси, а также теплопроводность благодаря контакту металл-металл. Компоненты на печатных платах обычно располагаются с обеих сторон, поэтому теплоотводящие кожухи устанавливаются с двух сторон платы. Предлагаются два варианта поставки кожухов: с плоской внутренней поверхностью и поверхностью, фрезерованной по чертежам заказчика. При фрезеровке создается поверхность такой конфигурации, которая позволяет прижать кожух ко всем тепловыделяющим компонентам и обеспечить максимальную площадь теплового контакта. Для оптимальной теплопередачи дополнительно предусмотрены специальные эластичные теплопроводящие прокладки. Благодаря этой технологии тепло практически беспрепятственно передается на внешние поверхности кожухов, вот почему ограничивающим фактором является передача тепла от шасси воздуху. Есть целый ряд решений подобной проблемы, например, с помощью вентиляторов, обеспечивающих принудительное воздушное охлаждение через гладкие или ребристые поверхности.

Теплоотводы Flexible Heat Conductor

Рис. 2. Корпус Schroff Interscale C со встроенным теплопроводником FHC

Для корпусов небольших размеров или встраиваемых систем, которые из-за областей применения должны быть замкнутыми, тепло от сильно нагревающихся источников (например, процессоров) также отводят с помощью охлаждения за счет теплопроводности. До настоящего времени в качестве теплопроводника обычно использовались твердые металлические элементы с термопрокладками или термопастами, которые передавали тепло к поверхности корпуса прибора. Для подобных применений компания Pentair разработала теплоотвод FHC (Flexible Heat Conductor), показанный на рис. 2. Такие теплоотводы изготовлены из алюминия, имеющего очень высокий коэффициент теплопроводности, и могут изменять свою высоту. Это позволяет FHC обеспечивать хороший тепловой контакт, в частности с процессорами. FHC устраняет любые проблемы, связанные с допусками по высоте: теплоотводы либо присоединяются к процессорам посредством существующих монтажных креплений на печатной плате, либо, в случае небольших процессоров, монтируются с помощью тонкой теплопроводной двухсторонней клейкой ленты.

Охлаждение стойки с оборудованием

При установке в одну стойку нескольких корпусов или шасси для обеспечения требуемого воздушного потока могут понадобиться дополнительные меры. Обычно это принудительное охлаждение всей стойки. В большинстве случаев для такого охлаждения устанавливают вентиляторы на задней двери стойки или в верхней панели. В особых случаях используются дополнительные нагнетающие вентиляторы на передней панели стойки, подводятся существующие системы кондиционирования. Иногда для охлаждения стойки применяют воздушные и воздушно-водяные теплообменники и кондиционеры.

Критическими факторами для выбора подходящей стратегии охлаждения являются место установки (офис, лаборатория или промышленная среда с соответствующими требованиями к уровню шума или к IP), инженерная инфраструктура (наличие фальшпола, подключение к холодной воде, система кондиционирования) и влияние окружающей среды (температура окружающей среды, тепловое излучение, загрязнение воздуха, повышенная влажность). Различные элементы системы охлаждения всегда следует выбирать в соответствии с требованиями к их производительности и с учетом их взаимодействия с другими компонентами системы. Например, вентиляторы переменного тока являются источниками электромагнитных помех.

 

Программное обеспечение для теплового анализа

Рис. 3. Распределение температуры в трехмерной модели, полученной с использованием 6Sigma

В некоторых случаях для разработки эффективной системы охлаждения нужно выполнить численное моделирование, для которого применяется специальное программное обеспечение.

При разработке своих корпусов, стоек и шасси Pentair работает с двумя пакетами программ трехмерного моделирования и анализа: 6Sigma (рис. 3) и FloTHERM. Компания предлагает своим клиентам, занимающимся созданием собственного оборудования, использовать свою испытательную лабораторию, оснащенную большой климатической камерой и аэродинамической трубой, пригодной для теплового анализа, а также помощь экспертов.

Принцип действия программы моделирования относительно прост. Пользователь строит трехмерную геометрическую модель своей системы, состоящую из набора компонентов. Модель также может быть импортирована из других программ. Когда программа применяется при разработке стандартных корпусов, внутрь корпусов для теплового расчета помещаются типовые компоненты (жесткие диски, источники питания), обычно установленные в таких корпусах. Когда тепловой расчет выполняется по конкретному заказу, учитываются модели конкретных компонентов. Кроме геометрических моделей, для расчета задаются физические параметры, например материальные константы, мощность тепловыделения компонентов, параметры вентиляторов, окружающей среды и другие подобные факторы. Затем программа генерирует трехмерную сетку, с помощью которой вычисляет распределение температуры и других величин, обусловленных процессами естественной и принудительной конвекции, лучистой теплопередачи и теплопроводности.

Результаты расчета отображаются в виде распределения температуры, давления, скорости воздушного потока. На основании этих данных инженер может определить меры по оптимизации системы охлаждения, такие как замена типа вентиляторов, изменение мест установки вентиляторов и воздухозаборников, установка дефлекторов, изменение взаимного расположения компонентов, изменение толщины теплопроводных элементов и т. д. Оптимизация конфигурации с последующими расчетами может выполняться несколько раз до тех пор, пока не будет найдено идеальное решение. Использование средств моделирования оптимизирует стратегию охлаждения на ранней стадии проектирования и сокращает затраты и время разработки.

 

Не забывая про энергоэффективность

Ключевым аспектом разработки охлаждения электроники является стремление к более высокой энерго­эффективности на ранней стадии. Поскольку снижение тепловых потерь до нуля — недостижимый идеал, выделяемую тепловую мощность нужно рассеять с минимальными затратами. Разработчик должен убедиться, что выбранная система охлаждения и ее компоненты оптимальны с точки зрения энергоэффективности. Оптимизация воздушных потоков при этом иногда может приводить даже к изменению стратегии вентиляции. Кроме того, важно проверить возможность снижения затрат энергии на охлаждение за счет замены большого количества вентиляторов, например водяным или другим типом охлаждения.

Система охлаждения электрического шкафа: полное руководство по часто задаваемым вопросам :: Статья компании ОША

Зачем вам нужна система охлаждения электрического шкафа?

Системы охлаждения электрического шкафа необходимы для:

1.       Контроля максимальной внутренней температуры шкафа до рекомендуемого порога

2.     Удаления доступа тепла из электрического шкафа. Избыточное тепло может исходить из окружающей среды или рассеиваться электронными компонентами.

3.       Уменьшения выхода из строя компонентов из-за чрезмерного нагрева

4.       Более низкой стоимости эксплуатации электрических шкафов и систем

5.       Предотвращения выхода из строя, вызванного перегревом

6.       Увеличения срока службы электронных компонентов

7.       Исключения возможности возникновения пожара из-за перегрева

Кроме того, в процессе охлаждения электрического шкафа вы защитите его от грязи, агрессивных паров, мусора и т. д.

В конечном итоге вы сэкономите деньги и время, а значит, оптимизируете операции.

Как полностью интегрировать электрические шкафы с системами охлаждения?

Существует множество систем охлаждения электрических шкафов и аксессуаров, таких как кондиционеры, вентиляторы, системы вентиляции с фильтрами, вихревые охладители и т. д.

Поэтому, объединяя электрический шкаф с системой охлаждения, вы должны выбрать набор аксессуаров, которые оптимально отводят излишки тепла от шкафа.

Для этого необходимо учитывать такие факторы как:

• Сертификация система охлаждения корпуса
• Система охлаждения, гарантирующая оптимальную производительность
• Тепловая нагрузка электрического шкафа
• Автоматизация (при необходимости) с возможностью управления всеми / некоторыми операциями удаленно или автоматически
• Охлаждение и защита корпуса от попадания грязи или воды
• Понимая окружающую среду, вы можете выбрать систему охлаждения корпуса с открытым или закрытым контуром.
• Система охлаждения должна соответствовать требованиям CE, NEMA и IP.
• Точное место для установки системы охлаждения электрического шкафа

Благодаря всему этому вы можете выбрать и установить систему охлаждения корпуса для оптимального контроля температуры.

Как тепло повреждает электрические компоненты?

Избыточный нагрев из-за перегрева приведет к частичному или полному выходу из строя электронных компонентов.

Возможный ущерб:

• Сгоревший электрический компонент
• Ухудшение материалов электронных компонентов, которое может проявляться в виде деформации, трещин, расширения, изменения цвета и т. д.
• Отказ электронного компонента
• Неточная передача сигнала или нарушение целостности сигнала
• Повышенная нагрузка, препятствующая нормальной работе

Перегрев может вызвать взрыв или пожар, что в конечном итоге приведет к травмам и повреждению компонентов.

Некоторые из основных причин нагрева — это пробой изоляции, неадекватная система охлаждения, плохие соединения и избыточные токи.

Вот исследовательская статья о влиянии тепла на электронные компоненты. 

Что такое охлаждение корпуса?

Охлаждение корпуса — это процесс поддержания нормальной рабочей температуры внутри электрического шкафа.

Оно направлено на защиту корпуса и электрических компонентов от высоких внутренних тепловых нагрузок, которые могут вызвать поломку / отказ компонентов, перегрев или пожар.

Существует множество механизмов охлаждения корпуса, таких как охлаждение с обратной связью, охлаждение с естественной конвекцией и охлаждение с принудительной конвекцией.

Система охлаждения корпуса с открытым или закрытым контуром. Как они сравниваются?

Замкнутая система охлаждения электрического шкафа	Система охлаждения электрического шкафа с открытым контуром
Подходит для суровых и агрессивных сред, где корпуса NEMA 4x являются идеальным выбором	Рекомендуется для нормальных наружных и внутренних условий с благоприятной окружающей средой (чистые и прохладные окружающие области), например, где вы можете использовать корпус NEMA 1.
Высокая начальная стоимость установки	Стоимость первоначальной установки невысока.
Полностью изолирует окружающую среду от внутренней части шкафа, т.е. воздух внутри шкафа не смешивается с окружающей средой.	Окружающий воздух и воздух корпуса смешиваются, следовательно, он не изолирует две среды.
Может достигать очень низкой рабочей температуры ниже окружающего воздуха	Невозможно снизить внутреннюю температуру шкафа ниже температуры окружающего воздуха.
Лучше всего подходит для высоких тепловых нагрузок	Подходит для низких тепловых нагрузок
Полная изоляция корпуса исключает попадание грязи, агрессивных паров, грязи, газов или водяного пара.	Грязь, коррозионный пар, влажность или грязь могут проникнуть в электрический шкаф.
Примеры включают теплообменники и кондиционеры.	Примеры включают вентиляторы с фильтрами и системы вентиляции, такие как решетки.

Где можно установить системы охлаждения электрических шкафов?

Лучшее расположение будет зависеть от конструкции электрического шкафа и типа системы охлаждения.

Например, большинство охлаждающих вентиляторов корпуса находятся в нижнем углу электрических шкафов, а выпускные решетки — в верхней части.

С другой стороны, закрытые кондиционеры всегда находятся в центре.

Тем не менее, как показывает практика, система охлаждения корпуса должна обеспечивать оптимальный поток воздуха и охлаждение.

Есть ли у систем охлаждения шкафа возможность удаленного мониторинга?

Некоторые системы охлаждения шкафа, например системы с замкнутым контуром, имеют возможность удаленного мониторинга.

Однако большинство систем охлаждения с открытым контуром не имеют этой функции.

При импорте электрического шкафа с системой охлаждения укажите, нужна ли вам возможность удаленного мониторинга.

Что такое вентилятор с фильтром для бокового монтажа?

Это системы охлаждения, которые можно установить на стене панели электрического шкафа.

Как следует из названия, у них есть как вентилятор, так и система фильтров.

Они поставляются в полностью собранном виде, поэтому вы закрепите их на корпусе и подключите источник питания.

Боковой вентилятор корпуса с фильтром

Что такое направленный охлаждающий вентилятор для электрических шкафов?

Направленные охлаждающие вентиляторы выдувают воздух в определенном направлении к электрическому шкафу.

Они являются идеальным выбором для устранения горячих точек в электрических шкафах.

В зависимости от конструкции и размера, вы можете установить его на DIN-рейку или стену электрического шкафа.

Направленный вентилятор

Могут ли вентиляционные отверстия и решетки охладить электрический шкаф?

Да, вентиляционные отверстия и решетки являются важными частями систем вентиляции и охлаждения электрических шкафов .

Вентиляционные отверстия в электрическом шкафу

В электрических шкафах, которые зависят от систем охлаждения естественной конвекцией, вентиляционные отверстия и решетки обеспечивают свободный поток воздуха.

Холодный окружающий воздух поступает в корпус, обеспечивая необходимое охлаждение.

Какая система охлаждения корпуса лучше всего подходит для опасных зон?

Выбирайте охлаждение электрических шкафов кондиционерами.

Система охлаждения с замкнутым контуром

Они полностью изолируют окружающую среду от внутренней части электрического шкафа.

Следовательно, не будет попадания пыли, грязи, влаги, агрессивных газов или избыточного тепла из внешней среды в корпус.

Насколько эффективна система охлаждения электрического шкафа?

Степень эффективности будет зависеть от таких факторов:

• Тип систем охлаждения электрического шкафа — используете ли вы вентиляторы, кондиционеры или другие системы вентиляции.
• Размер электрического шкафа
• Компоненты электрического шкафа
• Окружающая среда вокруг электрического шкафа

Как правило, современные системы охлаждения электрических шкафов полностью интегрированы, чтобы обеспечить эффективный и экологичный механизм охлаждения.

Чтобы узнать о ваших уникальных требованиях к охлаждению электрического шкафа, обратитесь к производителю, который разработает для вас экологически безопасное решение.

Где можно использовать систему охлаждения электрического шкафа с термостатическим управлением?

Системы охлаждения с термостатическим управлением подходят для тех случаев, когда вы хотите поддерживать температуру в определенном диапазоне.

Термостат будет включать / выключать систему охлаждения корпуса в зависимости от требований калибровки.

Кроме того, они подходят для электрических шкафов в агрессивных средах, в системах охлаждения с обратной связью.

Что такое система охлаждения герметичного корпуса?

Это система охлаждения шкафа с ограниченной производительностью, которая полностью изолирует внутреннюю и внешнюю среду шкафа, одновременно эффективно удаляя избыточное тепло из шкафа.

Герметичные системы охлаждения шкафа экономичны и подходят там, где внутренняя температура шкафа выше, чем температура внешней среды.

Являются ли вентиляционные системы частью системы охлаждения корпуса?

Да.  Системы вентиляции являются неотъемлемой частью систем охлаждения электрических шкафов, в частности:

1.       Охлаждение с естественной конвекцией — холодный воздух вокруг шкафа свободно поступает и выходит через отверстия или вентиляционные системы шкафа.

2.       Принудительное конвекционное охлаждение — вентиляторы и нагнетатели электрического шкафа всасывают окружающий воздух (холодный) и заставляют его входить и выходить из шкафа через решетки и вентиляционные отверстия.

Охлаждающий кожух через систему вентиляции 

Таким образом, системы вентиляции обеспечивают путь, по которому воздушный поток входит в электрический шкаф и выходит из него.

Насколько быстро электрический шкаф устранит нежелательное тепло?

Это будет зависеть от стратегии управления температурным режимом электрического шкафа.

То есть с эффективной системой охлаждения электрического шкафа и правильным пониманием тепловой нагрузки это займет несколько минут.

Чтобы быстрее устранить нежелательное нагревание, выберите систему охлаждения, которая точно соответствует техническим характеристикам электрического шкафа.

Как часто следует обслуживать систему охлаждения корпуса?

Временной интервал будет зависеть от:

• Где вы установили электрический шкаф — снаружи, в помещении или во взрывоопасной среде
• Тип системы охлаждения корпуса — это могут быть кондиционеры, фильтры вентиляторов, решетки и т. д.
• Характер технического обслуживания — это может быть генеральная очистка, удаление конденсата или замена деталей.

Как правило, у вас может быть график регулярного обслуживания и очистки, который варьируется от 7 дней до 1 или 2 месяцев.

Вам следует узнать у производителя о рекомендуемом графике чистки и обслуживания систем охлаждения корпуса.

Как сравнить системы охлаждения шкафов с температурой выше и ниже окружающей среды?

Вы можете классифицировать системы охлаждения электрического шкафа как:

1. Конвекционные системы охлаждения воздухом снаружи шкафа — здесь температура внутри электрического шкафа выше, чем внешняя температура (температура окружающей среды).  К системам охлаждения этой категории относятся вентиляторы с фильтрами, охладители с тепловыми трубками и радиаторы.
2. Замкнутые системы охлаждения — здесь температура внутри электрического шкафа ниже, чем температура окружающей среды (температура окружающей среды). Это означает что такие типы охлаждения, как естественная конвекция и принудительная конвекция не может обеспечить эффективное охлаждение. Некоторые из основных систем охлаждения корпуса в этой категории включают теплообменники жидкость-воздух, вихревые охладители, термоэлектрические охладители и кондиционеры.

Как работают радиаторы корпуса?

Радиаторы представляют собой плоские или выступающие (с ребрами) металлические конструкции, которые «улавливают» тепло из окружающего воздуха и отводят его, создавая охлаждающий эффект.

С помощью механизма вентилятора радиаторы корпуса будут проводить тепло от корпуса к окружающей среде.

Этот эффект охладит электрический шкаф.

Радиаторы

Что такое горячая точка в электрическом шкафу?

Иногда внутри электрического шкафа могут быть участки, которые невозможно охладить за счет естественной конвекции, что приводит к накоплению тепла.

Такие участки называют горячими точками.

В основном они возникают из-за ограниченного потока воздуха внутри электрического шкафа или поднутрений.

Если вы хотите узнать, есть ли горячие точки в электрическом шкафу, используйте любой из следующих методов:

• Моделирование теплопередачи
• Инфракрасное тестирование
• Тепловидение

Как уменьшить количество отказов вентилятора охлаждения корпуса?

1.       Регулярно обслуживайте вентилятор охлаждения корпуса

2.       Перед установкой проверьте мощность вентилятора электрического шкафа.

3.       Устраните неисправность охлаждающего вентилятора в соответствии с рекомендациями производителя.

4.       Покупайте качественные вентиляторы для охлаждения корпуса, соответствующие рыночным стандартам и нормам.

5.       Не злоупотребляйте вентилятором и не эксплуатируйте его без надобности, чтобы снизить скорость износа.

6.       Вентилятор охлаждения корпуса должен работать только в тех условиях, которые рекомендованы производителем.

7.       Только обученные техники должны обслуживать, заменять или регулировать вентилятор охлаждения корпуса.

Каковы распространенные ошибки при выборе системы охлаждения электрического шкафа?

• Выбор крупногабаритной системы охлаждения электрического шкафа
• Покупка системы охлаждения распределительного шкафа перед расчетом внутренней тепловой нагрузки электрического шкафа
• Использование кондиционеров в вентилируемых электрических шкафах
• Несоблюдение степени защиты IP и NEMA
• Предположение, что любая электрическая система охлаждения может работать с любым корпусом
• Несоблюдение технического обслуживания и ремонта системы охлаждения корпуса
• Наем неподготовленных технических специалистов для установки или модернизации системы охлаждения корпуса
• Выбор более дешевой и некачественной системы охлаждения корпуса
• Игнорирование воздействия окружающей среды на охлаждение и обогрев электрического шкафа
• Несоблюдение допустимых тепловых пределов

Каковы преимущества системы вентиляции и фильтрации?

Вентилятор с фильтром электрического шкафа

Системы вентиляторов и фильтров обеспечивают эффективное принудительное конвекционное охлаждение в электрических шкафах.

В состав системы вентиляции и фильтрации корпуса входят:

• Система решетки, которая позволяет воздуху поступать в электрический шкаф
• Система фильтрации, которая удаляет возможные загрязнения, такие как грязь, пыль и влага.
• Система вентилятора, которая обеспечивает циркуляцию воздуха в электрическом шкафу

Что такое управление температурным режимом электрического шкафа?

Это процесс мониторинга, оценки и управления внутренней температурой электрического шкафа.

Процесс включает в себя надлежащий анализ температуры снаружи и внутри электрического шкафа.

Он направлен на достижение баланса, который обеспечит оптимальную температуру, которая предотвратит перегрев и максимизирует работу компонентов корпуса.

Какие системы охлаждения шкафов предлагает компания ОША?

Мы предлагаем ряд решений для охлаждения корпусов, таких как вентиляторы, системы фильтрации, теплообменники, системы вентиляции, также мы можем предложить вам решения для охлаждения, такие как кондиционеры, радиаторы и вихревые охладители среди прочего.

Наши специалисты помогут вам определить подходящую систему охлаждения электрического шкафа в зависимости от вашей среды и тепловой нагрузки.

Производит ли ОША собственные системы охлаждения корпусов?

Компания ОША производит обогреватели шкафов управления ОША, а другие товары для обеспечения микроклимата в шкафу управления, такие как терморегуляторы и системы охлаждения мы закупаем у ведущих мировых производителей.

У нас хорошие рабочие отношения с нашими партнерами, и ОША обязательно предоставит вам лучшую систему охлаждения корпуса.

Что такое конвекционное охлаждение? — Санпауэр Великобритания

Конвекционное охлаждение — это механизм, при котором тепло передается от горячего устройства потоком жидкости, окружающей объект. Жидкость может быть либо воздухом, что встречается чаще всего, либо другой подходящей жидкостью.

В процессе охлаждения тепло вызывает расширение жидкости и уменьшение ее плотности. Разница в плотности заставляет жидкость течь, и при этом более горячая, расширенная и менее плотная жидкость несет с собой некоторую тепловую энергию. Это приводит к передаче энергии от горячего объекта в окружающий воздух или жидкость.

Эффективность охлаждения зависит от таких факторов, как:

• Разность температур окружающей среды и горячего объекта
• Вязкость жидкости (воздуха или жидкости)
• Скорость теплового расширения жидкости
• Форма, размер и текстура поверхности объекта
• Способность жидкости двигаться в ответ на разность плотностей

Большинство закрытого электронного оборудования имеет несколько вентиляционных отверстий на корпусах или корпусах для обеспечения естественного воздухообмена. Радиатор может быть присоединен к силовым устройствам для увеличения площади рассеивания тепла. Это позволяет отводить больше тепла от устройства, сначала за счет теплопроводности от устройства к радиатору, а затем за счет конвекционного охлаждения от радиатора к окружающему воздуху.

Существует два типа конвекционного охлаждения, а именно охлаждение с естественной конвекцией и охлаждение с принудительной воздушной конвекцией.

Охлаждение с естественной конвекцией

При естественном охлаждении воздух, окружающий объект, отводит тепло от объекта и не использует вентиляторы или воздуходувки. Большинство электронных компонентов рассчитаны на естественное конвекционное охлаждение с учетом того, что окружающий воздух всегда холоднее и остается в определенном диапазоне температур.

Преимущества включают в себя дешевизну и простоту реализации, а также обслуживания из-за того, что в нем не используются вентиляторы, которые могут требовать регулярного обслуживания и замены. Другим преимуществом является снижение акустического шума и вибраций.

Принудительное воздушно-конвекционное охлаждение

Это используется в конструкциях, где корпуса или окружающая среда не обеспечивают эффективного естественного охлаждения, в приложениях с высокой мощностью и в других областях, где естественное охлаждение неэффективно.

При принудительном воздушном конвекционном охлаждении используется охлаждающий вентилятор, который обдувает и направляет воздух к электронным компонентам с радиаторами или без них. Большинство блоков питания имеют встроенные вентиляторы, обеспечивающие необходимое принудительно-конвекционное охлаждение.

Тип вентилятора может определяться рассеиваемым теплом, доступным пространством и, в некоторых случаях, требуемым объемом воздушного потока для устройства, как указано производителем, обычно в кубических футах в минуту, что гарантирует максимальную номинальную мощность устройства.

Принудительное воздушное конвекционное охлаждение является наиболее эффективным методом охлаждения, используемым в источниках питания. Его можно настроить для обеспечения требуемой производительности охлаждения и повышения эффективности компонентов и, следовательно, эффективности в целом.

Что такое конвекционное охлаждение? (с картинками)

`;

Наука

Факт проверен

Пол Рид

Дата последнего изменения: 14 февраля 2023 г.

Конвекционное охлаждение — это любой перенос тепла, возникающий при движении жидкости. И жидкости, и газы могут проявлять конвекционное охлаждение, причем эффект может быть естественным или принудительным. Естественное охлаждение происходит за счет теплопередачи из-за изменений плотности жидкости, таких как подъем горячего воздуха и опускание более холодного воздуха. Вынужденная конвекция возникает, когда для перемещения жидкости добавляется какая-либо внешняя сила, например, вентилятор, перемещающий воздух, или ложка, перемешивающая жидкость.

Теплопередача происходит главным образом за счет теплопроводности и конвекции. Теплопроводность — это передача тепла через любой материал без движения материала. Примером проводимости является металлическая кастрюля, нагретая пламенем на газовой плите. Пламя газа нагревает нижнюю часть кастрюли, а теплопроводность передает тепло остальной части кастрюли. Когда нагрев выключен, конвекция будет охлаждать сковороду, так как тепло передается и поднимается над воздухом вокруг сковороды.

Естественное конвекционное охлаждение происходит в атмосфере Земли и океанах. Воздух нагревается от нагревания земли и поднимается вверх. Когда воздух поднимается, он охлаждается и возвращается на поверхность, создавая глобальную циркуляцию воздуха и погодные условия. Океанические течения несут теплую воду в более прохладные океаны, а более холодная вода тонет и перемещается в более теплые регионы. Солнечный свет добавляет энергии, нагревая воздух или воду, а вращение Земли передает некоторую энергию, но движение считается естественным, а не вынужденным.

Конвекционное охлаждение происходит и внутри Земли. Расплавленное ядро, нагретое распадом радиоактивных элементов, поднимается к внешней коре нашей планеты. Конвекция охлаждает расплавленный материал активной зоны, и он медленно движется обратно к центру. Это движение заставляет наши континенты медленно двигаться поверх расплавленного ядра, явление, называемое движением тектонических плит.

Принудительное охлаждение широко распространено в домах и на предприятиях. Системы кондиционирования и отопления использовали принудительную конвекцию воздуха для отвода тепла в здание или из него. Вентиляторы внутри электронного оборудования использовали принудительное конвекционное охлаждение для перемещения воздуха по электронным компонентам. В холодильных системах вентиляторы используются как для отвода тепла от змеевиков конденсатора, так и для охлаждения компрессора и перемещения воздуха внутри холодильного отделения.

Охлаждающие вентиляторы веками демонстрировали эффект конвекции. С изобретением электричества электродвигатели можно было использовать для привода настольных и потолочных вентиляторов. Сложные потолочные вентиляторы, содержащие термостаты для автоматического управления их функциями, доступны с конца 20 века. Все они основаны на одном и том же принципе охлаждения человеческого тела за счет движения воздуха по коже.

Конвекцию можно комбинировать с испарением для повышения эффективности охлаждения.