半导体的经验法则表明,相对于电器元件的***高允许温度,电器元件温度升高10℃会使元件本身的使用寿命减半。因此,恒温是所有电器元件延长使用寿命并提高可靠性的重要先决条件,尤其是对于一个完全填充满的机柜。在机柜内布满电器元件的情况下,保证电器元件之间充足的冷空气流动尤为重要。想要实现这一目标,有众多有效且可靠的方法,但如何选择正确的方法,取决于多种因素。
机柜***常见的冷却方法是自然冷却(热对流)、风扇和过滤器装置、空气/空气热交换器、空气/水热交换器和冷却装置。
热量通过机柜壁传输到外部。自然冷却的先决条件是环境温度低于机柜内的温度。
自然冷却的计算公式如下:
Pc = k x A x ΔT
Pc=热对流:机柜表面散发的热量[W]
k=钢板传热系数【W/m】²K] ,K=5.5 W/m²K
A=机柜有效散热表面积m²
ΔT=***大允许温差[°C]=机柜内理想温度Ti-机柜的环境温度Tu
风扇和过滤器装置是机柜温度控制的***常用方式。
环境空气通过过滤垫直接吹到机柜内部,可以有效地冷却部件。空气通过出口过滤器排出,必须注意确保吸入的空气中不含任何可能损坏电子件或铜轨或铜排的污染物。
当散热损失为Pa时,所需的风扇功率计算公式参照如下:
V = f x Pa/ΔT
V=风扇和过滤装置所需的体积流量[m³/小时]
Pa=散热损失(风机和过滤装置)
F积流量参照如下:
当环境温度较高时,箱体内也需要保持***佳运行温度,正确的解决方案即选择冷却装置。它可以将机柜内的空气冷却到环境温度以下。同时根据空气技术以***佳方式布局内外环路的进气口和喷气口,确保机柜内空气以***佳方式进行流动。
注:环境温度应该比所需机柜温度低(大约5K)(K:开尔文,即增加5°C)
冷却装置的所需输出功率计算公式如下:
Qw=(Pt - Pc)/ ΔT
Pt=机柜中的总热损失[W];
Pc=热对流:机柜表面散发的热量[W]
如果可以供应冷却水,空气/水热交换器能在***小的空间内实现***大化的冷却输出功率,空气/水热交换器特别适用于有污染的环境,当环境温度高达+70°C的情况下空气/水热交换器也可以运行。
空气/水热交换器的所需输出功率Pn计算公式:Pn = Pt – Pc
冷却装置是外部环境温度较高时,而箱体内需要保持***佳运行温度的情况下可选择的解决方案。该方式甚至可以将机柜内的空气冷却到环境温度以下。根据空气技术以***佳方式布局内外环路的进气口和喷气口,确保机柜内空气以***佳方式进行流动。
冷却装置的所需输出功率计算公式如下:Pn = Pt - Pc