保持低溫操作

要讓你日子不好過很簡單，只要讓大量的熱能在機櫃內肆虐就行了。簡而言之，這會大大縮短元件的預期使用壽命、造成工作中斷，並可能給員工帶來危害。所以，讓我們防止這類事情發生，並談談如何避免機櫃的溫度失控。

能量守恆

我想最好的切入點就是談談能量守恆。

智者曰：如果想保持溫度穩定，從所有來源流入封閉固定區域 (例如機殼或特定元件) 的總能量，必須等於流出該區域的總能量。在穩態操作下，系統元件的溫度會發生變化，以達到此平衡。

我說：基本上，流入的能量 (本例指機殼內所使用的電能) 必須等於流出的能量 (散熱解決方案所排放的熱量)。因此，系統的元件會以升高或降低溫度的方式來回應變化，直到取得熱平衡。達到溫度平衡的溫度最好低於「起火」溫度。

這為什如此重要

智者曰：依據《阿倫尼亞斯定律》，溫度每升高 10°C，機電和其他流程的反應速度大約會加速兩倍。

我說：眨眼...眨眼...什麼？要多喝些咖啡才能消化這句話...

不開玩笑啦，這對您的元件意味著什麼？這意味著電解電容和電池等元件的使用壽命，會隨著溫度升高而縮短。有鑑於此，將元件的容量或額定值納入考量至關重要，因為這兩項條件常常會限制效能和使用壽命等因素。

圖 1：(圖片來源：www.istockphoto.com)

在我進一步探討前，最好先回顧幾個熱管理術語。

傳導

智者曰：傳導是指在系統中兩個實體連接元件之間的熱傳遞。

我說：若將一塊熱金屬與另一塊熱金屬相連，熱量會在兩塊金屬之間傳遞，直到兩者達到相同的溫度為止。

對流

智者曰：對流即熱量透過空氣或流體的循環進行傳遞。

我說：一個非常熱的物體透過空氣 (或其他流體) 將其熱量傳遞給另一個物體，直到兩者溫度相等為止。

輻射

智者曰：輻射即能量粒子從一個物體傳遞，穿越中介空間，再由另一個物體吸收。

我說：想想烤麵包機。

熱模型

智者曰：熱模型是在電子應用中進行基本熱分析計算的過程。

我說：嘿，快來看看這個連結！(EEwiki 文章)

封閉式與開放式系統的散熱比較

機櫃散熱通常會採用兩種傳統方法進行。封閉式系統內沒有冷卻劑 (空氣或流體) 在機櫃的內外移動。所有的散熱都是由傳導進行。與任何優良決定一樣，這種方法也有利有弊。我們來看一看。首先，不需要過濾，意味著維護作業較少。這對於微粒物質很多的環境非常有用。而這也意味著，面板內的設備不容易變髒。當然，這也代表在傳導過程的限制下，溫度上升幅度會較高。產生的熱量需要先透過機殼壁傳遞，才能釋放到周圍空氣中。在高溫環境中，這可能會產生很大的問題，因為這個過程本身不利於排放大量的熱能。不過，這也不是沒有解決之道，或許您可以在面板內增加一個封閉的迴路散熱系統，透過攪拌吸熱流體，將熱從元件中吸出。

下一個選擇是開放式系統。此系統可讓空氣或流體，透過過濾系統進入機櫃，並利用對流使其在機櫃內循環。與封閉式系統相比，這種方法通常能讓機櫃在較低的溫度下運作，但需要進行維護。因為使用過濾系統，過濾器需要經常更換，以免空氣流通不順暢，最終導致元件效能下降。開放式系統也有其限制。所需的流體 (通常是空氣) 流速取決於冷卻流體的熱容量、吸收溫度、排放溫度，以及允許的元件溫度。此外，需要注意的是機櫃的內部溫度仍會高於排放溫度。

更多資訊和實用連結

風扇選購與應用指南：瀏覽參數屬性 (EEwiki 文章)

一些可用選項：

• 封閉式
  • Laird Thermal Systems - SuperCool 系列熱電組件
  • Laird Thermal Systems 通道系列 TEA
• 開放式
  • Orion 的百葉式過濾風扇套件
  • Orion 的 AC 和 DC 風扇托盤