30.1 Классификация воздушных систем охлаждения. Охлаждение стоек, шкафов, пультов с рэу.

Системы газового (воздушного) охлаждения можно классифицировать по нескольким принципам:

1) по способу передачи теплоносителя — на системы есте­ственного и принудительного охлаждения. В системах естественного охлажде­ния теплоноситель движется вдоль тепловыделяющих поверхностей за счет раз­ности плотностей в нижней и верхней частях потока. В системах принудительного охлаждения жидкость или газ направ­ляется к объектам охлаждения с помощью специальных устройств (насосов, компрессоров, вентиляторов и пр.). На охлаждение РЭА расходуется мощность.

2) по способу воздействия на объекты охлаждения системы охлаждения раз­деляются на системы прямого и косвенного воздействия. Прямое воздействие предусматривает непосредственный контакт теплоносителя с объектом охлаж­дения. При косвенном охлаждении между теплоносителем и объектом охлаж­дения существует какое-то дополнительное тепловое сопротивление в виде слоя воздуха, стенки корпуса и т. п.

3) по количеству объектов охлаждения системы охлаждения делятся на сис­темы общего и локального охлаждения. В случаях общего охлаждения при пра­вильном распределении теплоносителя охлаждаются все тепловыделяющие элементы.

4) по конструктивному исполнению разом­кнутые и замкнутые. В разомкнутых системах теплоноситель, отняв тепло от его источников, выбрасывается в окружающую среду и в дальнейшем больше не используется. В замкнутых системах теплоноситель циркулирует по замкнутому циклу.

Учитывая возможное заражение окружающей среды, отрицательно влияющее на работоспособность аппаратуры и обслуживающего ее персонала, системы воздушного охлаждения чаще всего делаются замкнутого типа.

Естественное возд. охлаждение. В большинстве современных конструкций ЭВМ при нормальных климатических условиях обычно около 75% теплоты отводится за счет естественной конвекции, 15 - за счет теплопроводности и 10% - за счет излучения.

Эффективность охлаждения естественной конвекцией тем выше, чем больше поверхность корпуса охлаждаемого изделия и разность температур между корпусом и окружающей средой. Для увеличения объема охлаждающего воздуха возможно выполнение в стенках корпуса перфорационных отверстий. Печатные платы с элементами желательно размещать вертикально, а не горизонтально, чтобы не было препятствий свободному току воздуха. Платы с недостаточно теплостойкими элементами желательно размещать внизу конструкции, т. е. в зоне с наименьшей температурой. Охлаждение естественной конвекцией воздуха неэффективно при жарком климате и низком атмосферном давлении (например, на высоте над уровнем моря свыше 5 км), а также в герметичных конструкциях. Поэтому необходимо сочетать естественное охлаждение конвекцией с охлаждением кондукцией и излучением.

Для интенсификации естественного охлаждения необходимо уменьшать: 1) количество выделяемой элементом теплоты, определяемое его рассеиваемой мощностью; 2) температуру корпуса, контактирующего с окружающей средой (воздухом); 3) тепловое сопротивление участка пути передачи теплоты от охлаждаемого элемента к корпусу. Рекомендуется также: уменьшение пути теплопередачи; применение в зазоре между контактирующими поверхностями различных теплопроводящих паст, пластических прокладок; окрашивать теплонагруженные элементы в темные цвета.

Принудительное охлаждение. В настоящее время до 90% современных конструкций ЭВМ оборудовано системами принудительного воздушного охлаждения с использованием вентиляторов. Основные причины применения принудительного воздушного охлаждения в ЭВМ - наличие дешевого и доступного теплоносителя, относительная простота и надежность элементов системы охлаждения (вентиляторов, нагнетающих воздух, воздуховодов и т. п.). На практике используются три системы принудительного воздушного охлаждения: приточная, вытяжная и приточно-вытяжная (рис. 1.21).

Приточная система характеризуется тем, что воздух под давлением, создаваемым вентилятором, поступает в аппарат, отбирает тепло от элементов и выбрасывается в окружающую среду или поступает в вытяжной воздуховод (коллектор).В вытяжной системе вентилятор устанавливается на выходе воздуха из шкафа. При этом он высасывает воздух из шкафа.В приточно-вытяжной системе вентиляторы устанавливают и на входе и на выходе воздуха.

Приточная вентиляция эффективнее вытяжной, поскольку воздух подается внутрь охлаждаемого устройства с повышенным давлением, что способствует улучшению теплоотдачи. Однако нагнетаемый воздух может уходить через неплотности в кожухе. Повысить напор охлаждающего воздуха можно в приточно-вытяжной системе охлаждения.

Недостатки принуд. охл.: увеличиваются объем и масса конструкций ЭВМ в целом; требуются большие затраты мощности на охлаждение; высок уровень акустических шумов и вибраций и др. Кроме того, в последние годы в связи с ростом тепловой нагрузки возникают ситуации, когда принудительное воздушное охлаждение не в состоянии обеспечить необходимый тепловой режим. В этих случаях более эффективно принудительное жидкостное, воздушно-жидкостное или кондуктивно-жидкостное охлаждение.

На практике аппараты требующие охлаждения собирают в группы. Воздух для охлаждения подаётся послед-но либо параллельно. При последовательной подаче воздуха в шкаф, он при помощи регулируемых элементов (сеток, заслонов) подаётся в каждый шкаф в количествах определённых тепл. расчётом, забирает тепло, собирается в верхнем коллекторе. Процесс параллельного распределения очень трудоёмок. При последовательной подаче трудоёмкость регулировочных работ ниже. В каждый последующий шкаф воздух поступает подогретым и в конце может превышать допустимое значение температуры.