1.3.3　冷却方式的选择

不同电子设备热量传递的基本方式如下[6]。

① 自然冷却系统，一般需要同时考虑传导、对流和辐射三种传热方式；

② 强迫对流冷却系统，只需考虑传导和对流，辐射散热可以忽略；

③ 对于直接受太阳辐射的室外电子设备，应考虑太阳辐射。

在选择冷却方法时，应考虑电子设备的热流密度、体积功率密度和温升等相关因素。假设电子设备内产生的热量均匀分布在其有效空间中，同时充分地传递到设备表面。设备表面热流密度小于0.08W/cm2时，建议采用自然冷却方式；如热流密度超过0.08W/cm2或体积功率密度超过0.18W/cm3时，建议采用强迫风冷或液冷等方式。在温升为40K时，各种冷却方法适用的热流密度和体积功率密度值的范围如图1-1所示[6]。

图1-1　各种冷却方法适用的热流密度和体积功率密度值的范围

热设计不能盲目加大散热余量，应尽量使用自然对流或低转速风扇等可靠性高的冷却方式。使用风扇冷却时，要保证噪声指标符合标准要求。在规定的使用期限内，冷却系统（如风扇等）的故障率应比元器件的故障率低。

热设计应考虑产品的经济性指标，选择的冷却系统应是简单又经济的，并适合于特定的电气和机械及环境条件，同时满足可靠性要求，冷却系统要便于监控与维护。

针对温升要求不同的设备，也可以根据热流密度和温升关系选择适用的冷却方法[6]，如图1-2所示。

对于电子元器件和PCB来说，温升指元器件温度与环境温度的差。如果忽略温度变化对空气中电子元器件和PCB的非线性影响，可以将在一般环境温度下测量获得的温升直接加上最高可能的环境温度，得到在最高可能的环境温度下的电子元器件和PCB近似温度。例如，测得某元器件温升为40℃，则在55℃最高环境温度下，该元器件的温度将为95℃[7]。

图1-2　热流密度与温升关系图

对于室内设备，建议按照GR-63标准中的推荐值，对其最大散热量进行约束。表1-5为设备安装条件及最大散热量约束要求[6]。

表1-5　设备安装条件及最大散热量约束要求

注：完全由强迫对流冷却设备构成的系统可以将指标提高到1075W/m2（99.9W/ft2）和1290W/m2（119.8W/ft2）。