공랭식대액체냉각:
전력전자분야열관리의진전
전력전자분야열관리의진전
지난수십년간전력과에너지는전자분야에서가장빠르게성장하는두가지산업으로떠올랐습니다。전력변환,역변환,정류를비롯하여배터리및연료전지기술까지모든산업에서기술적성장에불가결한요소로떠올랐습니다。
전력전자시스템이더복잡해지고기능하는전력범위가더넓어짐에따라폼팩터는계속작아지고있어열문제는이분야의가능성을가장크게제약하는요인중하나가되고있습니다。소산되는전력량을처리하려면공랭식솔루션이최적화되어야하고과도한열을적절히제거할수있도록커져야합니다。일부의경우에는크기가강제대류식해법적용에제약요소가됩니다。이와같이크기또는무게로인해공랭식시스템의적용이현실적으로불가능한경우,액체냉각이가장각광받는대안으로자리잡고있습니다。
공랭식시스템에서액체냉각으로의전환은빠르게또는가볍게결정할사항이아닙니다。더큰열부하를처리하기위해열관리를개선할때는다양한요소와가능성을고려해야합니다。시장의추세에따르면결국완전액체냉각시스템이전력전자분야냉각의산업적표준이될것으로보이지만,귀사시스템의발전또는향상되는과정에서두방식의장점을모두활용할수있는옵션과하이브리드솔루션들이많이있습니다。예산또는시간적제약으로인해액체냉각으로바로전환하는것이비현실적이라면설계개선을통해또는상2냉각이나액체냉각구성요소의도입을통해강제대류솔루션을최적화하는것이실용적인과도적해법입니다。
엔지니어들은냉각시스템을완전히대체할수있는기존에어냉각솔루션에무료로제공되는개발하고있습니다。이는액체냉각을통해즉각적인이점을얻을수있는전자장치에집중하여수행됩니다。이시스템은유체커플링,신뢰할수있는펌프시스템및소형열교환기를활용하여공기에서액체로유입되는열을제거하여다른곳에서이송및관리합니다。다른경우,엔지니어는공기냉각시스템을액체냉각으로완전히교체하여즉시더높은전력출력을가능하게하고열성능을최적화하기로결정합니다。
전력전자장치및시설의성능을향상시키기위해액체냉각으로전환하는것을고려할때다음과같은몇가지주요결정요인이있습니다。
•필요한크기와무게,열성능은어느정도입니까?
•공랭식시스템을더최적화할수있습니까?
•귀사의용도에공랭식시스템이실용적인열관리솔루션으로얼마나더오래기능할수있을까요?
•액체또는용적의가용성에제약사항이있습니까?
•액체냉각에대한투자가성능과효율성을향상시키는데에얼마나걸릴까요?
•액체냉각방식을귀사의용도에어떻게구현또는설계해넣을수있을까요?용도/시설가동중단에는어떤영향을미치게될까요?
•언제어떻게시작하시겠습니까?
공랭식의장점
공기냉각시스템은액체시스템보다훨씬저렴합니다。그들은규제또는전문을필요로하지않으며유체는액체시스템의구성요소보다경제적인적은구성요소로구성되어있습니다。누출할액체가없고파손할부품이적기때문에고장모드도적습니다。높은신뢰성과낮은비용뿐만아니라,공기냉각시스템은수정하거나업그레이드하기쉽게。
공랭식의한계
일반적인응용분야에서공기냉각시스템은압출기접합핀방열판과종종팬으로구성됩니다。신뢰성이중요한요소인경우엔지니어는팬을포기하고대신패시브솔루션을선택할수있습니다。
자연대류와강제대류모두에는제한이있습니다。자연대류는열을발산하는데필요한전체표면적에의해제,한이것은종종비실용적인크고무거운용액을필요로한다。
강제대류솔루션은압력강하로제한됩니다。열싱크와가능한볼륨의큰표면적은흐름의양을방해하고따라서열전달팬생성할수있는공기저항의높은금액을생성합니다。더큰강제대류솔루션은또한더큰필요또는더많은팬,솔루션에의해생성된소음의양을증가。
그러나공기냉각솔루션의가장큰한계는열성능입니다。공기와같은용량을가지고있지않습니다액체흡수및열을전달합니다。특정임계값에서공기냉각은불충분한솔루션이되고액체냉각이필요합니다。
공랭식의수정과하이브리드솔루션
공기냉각시스템을개선하는세가지일반적인방법이있습니다。첫번째는방열판디자인을최적화하고팬선택을하는것입니다。더많은공기흐름을생성하고,핀형상을최적화하거나,방열판볼륨을늘리는것은추가기술을도입하지않고도공기냉각솔루션을개선하는방법입니다。두번째는설계에두단계냉각을도입하는것입니다。열파이프더높은전력밀도를확산하거나더쉽게발산될수있는anarea로열을이동하기위해통합될수있다。공냉식용액의성능을높이는세번째가장일반적인방법은수동열병균같은액체시스템의요소를도입하는것입니다。
액냉식의효능
액체는동일한질량의공기용량보다최대4배높은열을전달할수있는용량을가합니다。이를통해더작은솔루션에서더높은열성능을구현할수있습니다。액체냉각시스템은일반적으로열원및장치와인터페이스하는콜드플레이트,시스템을통해유체를순환하는펌프및장치에서액체에의해흡수된열을거부하는열교환기로구성된유압회로입니다。액체냉판은동일한응용프로그램에대한공기냉각에사용되는방열판보다훨씬작은작업봉투를가지고있다。또한성능에미치는영향을최소화하면서다중콜드플레이트를동일한교환기에연결할수있습니다。액체냉각은냉각판에대한입구온도와유량을제어하기때문에냉각시스템에대한추가제어수준을부여합니다。
액냉식의잠재적리스크와장단점
일부는추가적인복잡성과누출의두려움때문에액체냉각을채택하는데신중했습니다。복잡성은종종솔루션비용과시스템실행을유지하는데필요한유지보수의양을증가시킵니다。그러나추가비용은향상된냉각성능이장치의수명과신뢰성을증가시킬것이라는점에서완화됩니다。
그복잡성때문에,액체냉각은전력전자장치에통합하기위해더나은계획과설계가필요합니다。냉판은압출또는방열판보다훨씬작지만열교환기,튜브,저장소및펌프가모두고려되면전체용액이더많은양을차지하는경향이있습니다。엔지니어는나중에합병증을피하기위해초기설계단계에서이모든것을고려해야합니다。적절한선견지명으로시스템의복잡성은시스템설계에더많은유연성이있기때문에도움이될수있습니다。
액체냉각솔루션
AAVID Hydrosink™
Aavid HydroSink™시스템은최적화된열교환기,팬,펌프,밸브,저수지,피팅,센서및제어기판을사용자정의냉판과결합하여주어진요구사항에가장적합한액체냉각솔루션을설계하는구성가능한방법입니다。
HydroSinks™는구성가능하고설계요구사항에보다쉽게적응할수있기때문에표준액체냉각시스템보다설계및설치에더많은유연성을제공합니다。인클로저내의액체콜드플레이트,제어보드및고객기계제어의밀봉및연결도사용자정의할수있습니다。
Aavid HydroSinks™는주로표준최적화된구성요소의집합으로구성되어있기때문에,그들은기존의사용자정의액체냉각및공기냉각대응보다더비용효율적입니다。
현재Aavid HydroSink™는두가지기본소형시스템크기인중소형으로제공됩니다。최종고객HydroSink™™시스템의실제크기는구성에따라다릅니다。크기는팬크기와냉각성능을기반으로합니다。작은온도상승에서작동7-20°C千瓦당매체는千瓦당3 - 9°C의상승에서작동하는동안。
AAVID액체냉각판
사용자정의Aavid액체콜드플레이트는하이드로싱크™시스템의필수적인부분입니다。Aavid는응용분야와요구사항에따라전체시스템을최적화하기위해개발된4가지의혁신적콜드플레이트설계를제공합니다。모든Aavid냉간플레이트는누출이없고신뢰할수있는솔루션을보장하기위해특수인증절차를활용하여걱정없는액체냉각을위해제작되었습니다。
Hi-Contact™튜브냉각판
Aavid Hi-Contact™튜브액체냉판은압출알루미늄플레이트에연속튜브프레스핏을활용한고성능조립을특징으로합니다。Aavid Hi-Contact™공정에사용되는특허받은지오메트리는유체가열을발생시키는장치에더가깝게이동하여튜브콜드플레이트에서최고의열성능을달성합니다。Aavid의Hi-Contact™액체냉판의성능을더욱높이기위해,열에폭시가조인트에적용되어튜브와플레이트사이의갭프리열인터페이스를제공합니다。하이컨택™플레이트는쉽게사용자정의할수있으며표준크기로제공됩니다。
블리스터냉각판
블리스터기술은베이스플레이트에채널을스탬프하여채널가공을제거하고제조비용을크게절감합니다。누출없는조인트가생성된다베이스와커버플레이트와블리스터채널사이에더큰유연성을허용하기위해액체채널의위치에관계없이콜드플레이트의상단에장착구멍을드릴。
소용돌이형액체냉각판
Aavid소용돌이액체콜드플레이트는매우높은전력을냉각하도록설계되었습니다응용프로그램。이러한콜드플레이트는可控硅형장치를냉각할때와같이높은압축부하가가해질수있는응용분야용으로처음개발되었습니다。특허받은유량경로지오메트리를사용하여소용돌이액체냉판의양면을균일하게냉각합니다。따라서두표면모두에서동등하고일관된성능을제공할수있으며보다예측가능한환경을조성할수있습니다。
확대면액체냉각판
狂热的확장표면액체냉판증가내부표면적이는더나은전반적인열전달을허용한다。혁신적인기술과제조공정은액체냉판내에서판접촉영역으로액체를증가시키는데사용됩니다。진공브레이징구조는높은열전도성을유지하면서누출없는관절을보장합니다。Aavid扩展SurfaceLiquid콜드플레이트는설계유연성을향상시키기위해특별히제작되었으며애플리케이션설계에최적화된유량경로를위해쉽게사용자정의할수있습니다。
최종결론
액체냉각및최적화된공기냉각시스템을위한효과적인설계의핵심은설계단계초기에열관리를고려하는것입니다。Aavid는요구사항,제약조건,일정,예산및기타중요한요인에따라가능한최상의솔루션을개발하고모든단계에들어올수있는설계,엔지니어링및테스트서비스를제공합니다。
전세계설계센터를통해Aavid는모든고객에게완전히최적화된시스템을설계하고제조하는데필요한엔지니어링서비스를제공할수있습니다。엔지니어는액체냉각또는공기냉각이필요한지분석에서부터최적화된통합시스템개발,전체장치의신뢰성및검증테스트에이르기까지모든단계에서사용할수있습니다。
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