更好的外殼冷卻技術(shù)

電子系統(tǒng)的可靠性對于當(dāng)今各行各業(yè)都至關(guān)重要，從運行大型數(shù)據(jù)中心的商業(yè) ISP 到依靠電子控制來維持工廠運轉(zhuǎn)的汽車制造商。對這些系統(tǒng)的最大威脅是熱量：半導(dǎo)體器件的內(nèi)部結(jié)溫每升高 10oC，其使用壽命通常會縮短一半。

使問題更加復(fù)雜的是，為了保護(hù)電子設(shè)備免受周圍環(huán)境中的污染物（例如污垢、灰塵、甚至水或噴漆）的影響，商業(yè)數(shù)據(jù)中心和工業(yè)電子設(shè)備通常安裝在大型外殼中。但是封閉的電子設(shè)備往往會使它們產(chǎn)生的熱量保持不變，從而危及電子設(shè)備的使用壽命。出于這個原因，外殼設(shè)計人員提出了多種方法來去除外殼中的熱量。正如將要看到的，最新的技術(shù)非常有效，并為用戶帶來了許多額外的好處。

傳統(tǒng)的冷卻方法

首先，讓我們看一下從封閉式電子系統(tǒng)中散熱的一些傳統(tǒng)方法。過去，有時使用熱傳導(dǎo)或?qū)α鞅粍拥貜耐鈿ぶ腥コ裏崃?，具體取決于外殼是打開的（透氣的）還是封閉的（氣密的）。使用開放式外殼，只需通過自然空氣循環(huán)即可將熱量從外殼中帶走，即。熱傳導(dǎo)，由內(nèi)向外。另一方面，如果外殼必須保持關(guān)閉狀態(tài)，則熱量只能通過外殼壁，即通過對流消散。這種方法的優(yōu)點是不會增加外殼的額外成本并且不需要任何能量。但是，這種方法可以處理的最大熱量僅為 350 W 左右，并且外殼中可能會出現(xiàn)熱點。

為了通過外殼壁上的對流來改善散熱，有時會使用循環(huán)風(fēng)扇。通過使外殼內(nèi)的空氣循環(huán)，這些風(fēng)扇可在外殼內(nèi)和外殼壁處提供更好的熱量分布，并限制內(nèi)部熱點。最大冷卻功率仍然只有 350 W，并且需要為風(fēng)扇增加功率（圖 1）。

圖 1：無源系統(tǒng)，即使是此處所示的使用循環(huán)風(fēng)扇的系統(tǒng)，也無法提供當(dāng)今大多數(shù)電子系統(tǒng)所需的冷卻量。

當(dāng)今的許多系統(tǒng)都依靠主動冷卻方法來克服散熱的限制。世界上使用最廣泛的外殼和電子外殼散熱解決方案是外殼冷卻裝置。通過使用該單元，可以將外殼內(nèi)部溫度冷卻到遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度，例如，在環(huán)境溫度為 45°C 的情況下，內(nèi)部溫度可以輕松保持在 35°C。

這些系統(tǒng)的工作原理與冰箱或空調(diào)相同（圖 2）。在冷卻單元中，制冷劑（R134a 型）用作冷卻介質(zhì)。氣態(tài)制冷劑被壓縮機(jī)壓縮，使其升溫。制冷劑通過制冷劑管道被引導(dǎo)到外部熱交換器（冷凝器），在那里，制冷劑的熱量散發(fā)到環(huán)境空氣中（冷卻）。由于這種冷卻，制冷劑液化并通過過濾干燥器流向膨脹閥. 減壓發(fā)生在這里。制冷劑被減壓并流過位于外殼內(nèi)的第二個內(nèi)部空氣熱交換器。來自外殼的熱量被該熱交換器中的制冷劑吸收。由于加熱，制冷劑再次成為氣態(tài)并被冷卻壓縮機(jī)壓縮，循環(huán)再次開始。

圖 2：傳統(tǒng)的基于制冷劑的冷卻系統(tǒng)可以有效地轉(zhuǎn)移大量熱能，但這樣做的代價是消耗大量電力。

雖然這種冷卻裝置很有效，并且可以輕松處理高達(dá) 5,000 W 的冷卻，但它們往往會消耗大量能源，從而使其運行成本高昂。

冷卻突破

得益于一項改變游戲規(guī)則的專利混合技術(shù)，一系列名為 Blue e+ 的冷卻裝置改變了機(jī)箱的冷卻模式。威圖最近推出的這些裝置在性能和能耗方面都比任何傳統(tǒng)的冷卻裝置都更有效。這種先進(jìn)的冷卻技術(shù)采用兩個并聯(lián)的冷卻回路協(xié)同工作；每個電路的使用程度取決于外殼與其外部環(huán)境之間的溫差。

在 Blue e+ 中，一個冷卻回路是被動的，而另一個是主動的。無源電路基于熱管技術(shù)（圖 3）。在熱管冷卻回路中，蒸發(fā)器盤管內(nèi)的液態(tài)制冷劑蒸發(fā)，從外殼內(nèi)部吸收能量并變成氣體。然后氣態(tài)制冷劑在管道內(nèi)上升到冷凝器，在那里它冷卻下來，將其熱能釋放到外部周圍環(huán)境并返回其液態(tài)。然后，由于重力，現(xiàn)在變成液態(tài)的制冷劑通過銅管流回蒸發(fā)器盤管，在那里再次開始冷卻循環(huán)。

圖 3：使用無源熱管技術(shù)顯著降低了實現(xiàn)最佳冷卻所需的功耗。

熱管系統(tǒng)的優(yōu)點是不需要任何能量來循環(huán)制冷劑，但它本身不能處理環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境之間的大溫差。因此，被動技術(shù)與主動技術(shù)相結(jié)合，本質(zhì)上是上述空調(diào)系統(tǒng)，因此組合系統(tǒng)可以以最有效的方式提供所需的冷卻。

該操作的關(guān)鍵是智能冷卻速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，計算機(jī)柜內(nèi)所需的冷卻輸出，并通過逆變器集中控制風(fēng)扇和壓縮機(jī)的速度。這會顯著減少外殼中的熱循環(huán)（圖 4），從而為組件提供更好的保護(hù)，因為它可以保持恒定的冷空氣出口溫度。此外，冷卻單元可以靈活地適應(yīng)外殼中的溫度變化。

圖 4：Blue e+ 減少的熱循環(huán)可以顯著提高電子設(shè)備的可靠性和使用壽命。

此操作還導(dǎo)致提供當(dāng)今可用的最高季節(jié)性能源效率比 (SEER)。雖然能源效率比 (EER) 是使用 35°C 的假設(shè)環(huán)境溫度（也稱為大廳溫度）計算的，但實際上，溫度通常明顯低于 35°C，并且在一年中波動。為了精確計算能源效率，有必要考慮季節(jié)性溫度變化。因此，SEER 是一種更好、更真實的效率衡量標(biāo)準(zhǔn)。

由于 Blue e+ 是新開發(fā)的，它以其他系統(tǒng)沒有的方式響應(yīng)了主要的工業(yè)趨勢。例如，Blue e+ 旨在與全球所有常見的電力系統(tǒng)一起運行，無論是 50 赫茲還是 60 赫茲，也不管電壓水平如何。此外，該裝置的控制機(jī)制也是最先進(jìn)的，提供了一個簡單的手持設(shè)備，該設(shè)備使用近場通信 (NFC) 讓維護(hù)人員與系統(tǒng)通信，以獲取性能數(shù)據(jù)并使用簡單的簡單語句設(shè)置參數(shù)當(dāng)?shù)卣Z言。?

因此，Blue e+ 可以提供公司需要確保其系統(tǒng)提供在當(dāng)今市場競爭所需的正常運行時間所需的性能。
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審核編輯：湯梓紅