热管理中的声学限制
测量和测试技术中的电子器件封装密度不断增加，由此产生的热负载和冷却要求也越来越高。同样，这也会影响到系统内部的热管理。由于主动冷却而导致的噪音负载可能会成为一个问题，尤其是在实验室或办公室环境中。为了尽可能降低噪音级别，必须仔细权衡各种因素：首先是选择合适数量和大小的风扇，包括过滤器等级和尺寸、空气过滤器或过滤风机的位置，以及确定应使用哪种格栅。例如，进气格栅与出气格栅之间存在差别，其他功能也是如此。因此，nVent 建议检查最终应用场景的声学限制，后续执行内部噪声测量。
1.原因和影响：声功率和声压级
确定声功率级别是为了客观比较不同设备的声功率。在此情况下，声功率是指声源在单位时间内向空气中发射的声能总和。另一方面，声压是我们的耳朵所感知的噪声。声压的测量单位是分贝 (dB)，是由声源辐射的声能传输到声学环境并在特定位置测量的结果。
2.系统性地组装零部件：声学设计
任何系统的声学设计都应该从产品开发的早期阶段开始。此时应考虑两个特别重要的相关参数：优化的机箱设计与合适的风扇选择。设计机箱时要避开边角和窄管，因为这些部位会产生噪音。在此阶段，还会检查进气口和排气口的打孔金属板或金属丝网是否能提供更好的通风效果。相应风扇的设计取决于安装现场的环境和整个系统的空气阻力：可选类型包括轴流、径流和斜流，并包含在风扇设计图纸的尺寸标注中。设计过程中还需要考虑其他诸多因素，其中包括最终应用场景中的操作点和可行的风扇档位。
3.关键点：考虑系统所处的工作环境
鼓风机噪音取决于风扇的性能及其转速：风量和风压越大，风扇产生的噪音就越大。反之，这意味着只有考虑到系统最大功率损耗的影响，并且将风量和风压降低到所需最小值，才能达到低噪音级别。此外，还必须考虑机柜、系统本身或机箱的空气阻力。因此，必须将空气阻力保持在尽可能低的水平。我们还建议在应用场景中提供风扇控制系统。这种系统可以根据当前需求调整冷却性能，并确保在部分负载下显著降低噪音。
4.优化最高环境温度和出气口温度的温差
温差 T (ΔT) 用于定义进气口（环境温度）与出气口之间的允许温差，对系统的能量要求会产生重要影响。需要在计算中考虑以下问题：预计最高温度持续多久？几秒钟、几分钟、几小时还是几天？是否需要在最高温度下保持全功率？
为了降低由于冷却而产生的噪音级别，最需要考虑的因素之一是优化系统中的空气流动。这种优化可以从插件板开始，其设计应该考虑达到理想的散热性能。只有妥善安置所有组件，才能最大程度地减少气流堵塞情况。在 nVent，通过在热管理概念开发过程中执行模型仿真，确定了散热器的适当大小、结构和尺寸。此外，还可以在组装系统时考虑空气流至发热点的路线，利用挡板封闭前面板当中的空槽位。
5.备选冷却概念：静音 - 传导散热机箱
在不同的应用场景和地点，需要采用不同的解决方案来实现既节能又降噪的冷却效果。例如，如果要求冷却过程不能产生任何噪音，也不能因风扇故障而导致停机，则可以使用传导散热方法。要满足此类要求，可以使用印刷电路板上安装的金属框架（传导散热组件 - CCA），也可以将印刷电路板完全封装到两半机箱（蛤壳式）中。随后，它们会连接到印刷电路板中插接的铜表面以实现冷却，并且直接连接到耗电组件的表面。热量此时将从发热点传递到 CCA 或蛤壳式机箱，再通过插件板固定件传输到机箱并散失。务必注意，耗电组件（处理器或 FPGA）与金属框架之间需要涂抹导热膏。这样可确保接触良好，并补偿任何安装公差。但在使用这种为实验室环境开发的冷却方法时必须注意一点，其冷却性能显著低于强制风冷方法。这种冷却方法需要使用专为传导散热开发的插件板，还需要其他一些特殊组件。与风冷式系统相比，这种类型的冷却技术成本要高得多。
6.备选冷却概念：高效 - 适用于模块化设备的液冷解决方案
尽管目前在技术环境中使用水作为冷却介质并不容易被接受，但有两种非常节能的冷却方案技术值得一提：带有水冷式散热垫的传导散热机箱，以及发热点液冷。此处所述的方法包括出流温度 (LFT) 和喷雾冷却，但后者仅适用于非导电介质，因此应用范围有限。相关的硬件接口包括快卸接头 (QD) 以及防滴漏阀。如果使用这两种方法，则必须确保基础设施具备使用这些冷却方案的条件。此外，其初期成本也相当高，并且所用的泵和阀门会造成噪音污染，只能安装在外部。
7.优先级问题：哪种冷却解决方案契合您的需求？
为了尽可能降低噪声级别，整个应用场景的所有部分都必须经过优化。关键是在可实现的噪声级别、冷却性能与可用预算之间，找到一个合适的折中方案。我们的提示：评估应用场景。在什么温度下和什么环境类型中，通常需要怎样的冷却性能？
我们的专家提供各种 nVent SCHROFF 硬件组件、流程和服务，可在测试和测量环境中确保系统和设备实现既节能又降噪的冷却效果。