5 規范內容
5.1 遵循的原則
5.1.1進行產品的熱設計應與電氣設計、結構設計同時進行，平衡熱設計、結構設計、電氣設計各種需求。
5.1.2 熱設計應遵循相應的國際、國內標準、行業標準、公司標準。
5.1.3 熱設計應滿足產品的可靠性要求，以保證設備內的元器件均能在設定的熱環境中正常工作，并保證達到設定的MTBF指標。
5.1.4 各個元器件的參數選擇、安裝位置與方式必須符合散熱要求。
5.1.4.1元器件的發熱表面與散熱表面之間的接觸熱阻應盡可能小。
5.1.4.2 根據元器件的損耗大小及溫升要求確定是否加裝散熱器。
5.1.4.3 模塊的控制回路中盡可能加裝溫度繼電器、壓力繼電器等熱保護回路，以提高系統的可靠性。
5.1.5 在進行熱設計時，應考慮相應的設計冗余，以避免在使用過程中因工況發生變化而引起的熱耗散及流動阻力的增加。
5.1.6 熱設計應考慮產品的經濟性指標，在保證散熱的前提下使其結構簡單、可靠且體積最小、成本最低。
5.1.7 采用自然冷卻的條件：常壓下單位面積的最大功耗：小于0.024-0.039w/cm2，上限適應于通風條件較惡劣的情況，下限適應于通

風條件較好的場合。
5.2 產品熱設計要求
5.2.1產品的熱設計指標
5.2.1.1 散熱器的表面溫度最高處的溫升應小于50℃.
5.2.1.2 模塊內部空氣的平均溫升應小于25℃。
5.2.2 元器件的熱設計指標
元器件的熱設計指標應符合TS-S0A0204001《器件應力降額規范》，具體指標如下：
5.2.2.1 功率器件的工作結溫應小于最大結溫的(0.5-0.8)倍
對額定結溫為175℃的功率器件, 工作結溫小于140℃.
對額定結溫為150℃的功率器件, 工作結溫小于120℃.
對額定結溫為125℃的功率器件, 工作結溫小于100℃.
5.2.2.2 碳膜電阻 120℃
金屬膜電阻 100℃
壓制線繞電阻 150℃
涂剝線繞電阻 225 ℃
5.2.2.3 變壓器、扼流圈表面溫度
A級 90 ℃
B級 110 ℃
F級 150 ℃
H級 180 ℃
5.2.2.4 電容器的表面溫度
紙質電容器 75-85℃
電解電容器 65-80℃
薄膜電容器 75-85℃
云母電容器 75-85℃
陶瓷電容器 75-85℃
5.3 系統的熱設計
5.3.1 常見系統的風道結構
5.3.1.1系統風道設計的一些基本原則：
? 進、出風口盡量遠離，以強化煙囪效果。
? 出風口盡可能設計在系統的頂部。
? 在機柜的面板、側板、后板沒有特別要求一般不要開通風孔，以利于形成有效的煙囪。
? 系統后部應留一定空間以利于氣流順暢流出。
? 為了避免下部熱源對于上層熱源的影響，可采用隔板形成獨立風道。
? 為了避免熱空氣流入配電單元而影響其可靠性，可把氣流風道隔離，形成完整、獨立的風道。
5.3.1.2一些典型的風道結構
5.3.2 系統通風面積的計算
系統進風口的面積大小按下式計算：
S=Q/(7.4³10-5H³Δt1.5) ....……………..(1)
s-通風口面積的大小，cm2
Q-機柜內總的散熱量，W
H-機柜的高度，cm
Δt=t2-t1--內部空氣溫度t2與外部空氣溫度 t1 之差 ， ℃
出風口的面積大小應為進風口面積大小的1.5-2倍；

5.3.3 戶外設備(機柜)的熱設計
5.3.3.1 太陽輻射對戶外設備(系統)的影響
5.3.3.1.1 太陽輻射強度及其影響因素
戶外柜由于處于室外，太陽輻射將是其熱設計必須考慮的重要一環。到達地面的太陽輻射主要受大氣層厚度的影響，大氣層越厚，對太陽輻射的吸收、反射和散射就越嚴重，到達地面的太陽輻射就越少。此外大氣的狀況和大氣的質量對到達地面的太陽輻射也有影響。到達地面的太陽輻射強度的大小，主要取決于地球對太陽的相對運動，也就是取決于被照射地點與太陽射線形成的高度角β和太陽光線通過大氣層的厚度，顯然地球上不同地區、不同季節、不同氣象條件下到達地面的太陽輻射強度都是不相同的。到達地面的太陽輻射有兩部分：
直接輻射 太陽以平行光線的形式直接投射到地面上的，稱為太陽直接輻射。太陽直接輻射的強弱和許多因子有關，其中，最主要的是太陽高度角(直射或斜射)，其次為大氣透明度，或者說，太陽輻射(直射時)經過大氣的路程愈短，被大氣削弱的愈少，到達地面的太陽輻射愈多；反之，愈少。
一天當中，日出、日沒時太陽高度最小，直接輻射最弱；中午太陽高度角最大，直接輻射最強。在一年當中，直接輻射在夏季最強，冬季最弱。以緯度而言，低緯度地區一年各季太陽高度角都很大，地表面得到的直接輻射就比中、高緯度地區大得多。
散射輻射 太陽高度角增大時，到達地面層的直接輻射增強，散射輻射也就相應地增強；相反，太陽高度角減小時，散射輻射也弱。太陽經過大氣路程長，參與散射作用的質點增多，散射輻射增強；相反，減弱。云也能強烈地增大散射輻射。陰天的散射輻射比晴天強。

一日內正午前后散射輻射最強，一年內夏季最強。
總輻射 同時到達地面(水平面)的太陽直接輻射和散射輻射之和，稱為總輻射。
5.3.3.1.2 戶外柜表面所吸收的太陽輻射熱
當太陽射線照射到戶外柜表面時，一部分被吸收，一部分被反射，二者的比例取決于表面材料的種類、粗糙度和顏色，表面愈粗糙、顏色愈深，吸收的太陽輻射熱愈多。同一材料對于不同波長的輻射光的吸收率也是不同的，黑色表面對各種波長的輻射幾乎全部吸收，而白色表面對不同波長的吸收率不同，對于可見光幾乎90%都反射回去，所以戶外柜表面最好為白色和相近色，以減少進入戶外柜內部的太陽輻射熱。表1列舉出了常用戶外柜材料及表面顏色的吸收率和發射率。表2列舉出了建筑常材料及表面顏色的吸收率和發射率。
表1常用戶外柜材料及表面顏色的吸收率和發射率
SURFACE   Shortwave (solar) absorptance  Longwave emittance
Polished Aluminum     0.03         0.05

戶外柜表面所吸收的太陽輻射熱按式(2)進行計算。
Q = solQsun„„„„„„„„„„„„„(2)
其中：Q―戶外柜表面所吸收的總太陽輻射熱，W
sol―戶外柜表面的太陽短波吸收率
Qsun―照射到戶外柜表面的總太陽輻射熱，W，包括太陽直射、散射到戶外柜表面以及周圍其它表面反射的太陽輻射熱(開放式空間除外)。
Qsun＝I0³A
I0―太陽輻射強度，W/m2,從當地的氣象資料中查取。
A－戶外柜被太陽照射到的表面積，m2.
5.3.3.2 戶外柜的傳熱計算
戶外柜的傳熱模型可以簡化為如圖2所示的熱阻網絡。
圖2 戶外柜傳熱簡化模型
其傳熱路徑包括兩個部分：
路徑一：戶外柜內部生成的熱量通過對流及輻射傳給戶外柜內表面，再通過夾層材料(如空氣、海面、泡沫等)的導熱傳到戶外柜外表面，最后通過對流及輻射傳給周圍的大氣。
路徑二：戶外柜外表面吸收了太陽輻射的熱量，一部分通過對流及輻射傳給周圍大氣，另一部分則通過夾層材料(如空氣、海面、泡沫等)的導熱傳到戶外柜內。
要保持戶外柜內的溫度Ti恒定，進入戶外柜的熱量加上內部生成的熱量應等于戶外柜表面的散熱量。如果不能夠平衡，則需要借助熱交換器或空調來強制維持熱量的平衡，保證內部溫度達到設計要求并保持恒定。戶外柜傳熱計算的目的就是要計算出需要依靠熱交換器或空調來強制維持熱量平衡的凈熱量Qnet。
依據熱網絡圖2給出的傳熱方程式為：
Ti - Tair = RiQi + RoQi + RoQ - [Ro/Rrad][Tair - Tsky]…………..(3)
l/Ro = l/Rconv + l/Rrad
Q――戶外柜吸收的太陽輻射的熱量，W，Q = solQsun
Qsun――太陽輻射的總熱量，W
Ti――戶外柜內部允許的環境溫度，℃
Tair――戶外柜周圍的外部環境溫度，℃
Tsky――戶外柜遠處的環境溫度，℃
Ro――戶外柜外表面的總熱阻，℃、W
Rconv――戶外柜外表面的對流熱阻，℃/W
Rrad――戶外柜外表面向周圍環境及大氣的輻射熱阻，℃/W
Ri---戶外柜外內表面的熱阻，℃/W sol---戶外柜表面的太陽輻射吸收率
具體計算方法按照表3提供的小程序即可快速計算出冷卻所需的凈熱量Qnet。

熱設計規范下載:  艾默生熱設計規范.pdf

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