如何计算电子设备的产热与散热

diandao999

所有的电子设备在工作过程中都要产生热量，这些热量必须排出到设备外部，否则热量的积累将会导致故障。选择适合的通风或冷却系统，首先需要知道设备的产热量和散热空间。
热是一种能量，其度量单位是焦耳，BTU（British thermal unit,英制单位）和卡。通用的计量标准是BTU/小时或焦耳/秒（焦耳/秒等同于瓦特），在实际应用中这两个单位会需要换算，计算公式如下：
3.41 BTU/小时 = 1 瓦特
在计算机或其他处理信息的仪器中真正用于处理数据的电源能量是很少的，可以忽略不记。因此，交流电源的能量几乎全转化成热量了，也就是说，从设备的电源消耗就可推算出热量的产生量。
制冷量取决于全部系统
一个系统总的发热量是由所有产热设备相加得出。产生的热量通常用表示为 BTU/小时，也可以用其他单位表示，这个数据可以从设备的手册中得到。将每个设备的发热量相加就得出整个系统总的值。UPS作为一个特殊的例子在下面详细介绍。
很多IT设备的交流功率消耗（瓦特）可以在APC的UPS选择方案中找到，或者从设备的产品数据中也可查到。若设备的耗电量由VA或电压-电流值的形式来表示，那么设备的伏安数也可以代替瓦来衡量热量的输出。要是设备的功耗用安或安培表示，则用电流值乘以交流供电电压得出伏安值。由于有功率因数存在，用伏安值来估算设备的发热量，其准确程度是比不上用瓦特来表示的，依据不同的设备会有0到35%的误差。但是，这些估算方法都可以给出一个比较保守的，不会低估的设备发热量。
对于UPS散热量的确定
由于UPS将功率从输入端送到输出端，因此在计算UPS的散热量时与其他IT设备时是有区别的。UPS工作在不同的模式下，其产生的热量也是不同的。在UPS的绝大多数运行时间内，是工作在普通状态下的，即把AC电源提供给被保护设备，这时UPS运行效率可以达到80%到98% 。因此，UPS的无用功（或称功率损失）会在2%到20%之间，这部分交流输入功率会转化成热量。
不同类型的UPS产生的无用功是由其设计电路结构决定的，可由下表估算出：

UPS热量的产出由此公式计算得出：
产热量（BTU/小时） = 负载功率（瓦特）x 无用功比例（由表1查出）x 3.41 （BTU转换常数）
注意：当UPS工作在电池放电模式或正在给电池充电时，它的产热量会增加，但这是很正常的。UPS输出的这些能量并不需要特别注意，无须计算在通风冷却系统的设计容量中。
综述
一个电子系统总的热量输出是其中每个设备热量输出的总和。热量的输出（BTU/小时）是设备自身的一个指标；但在技术手册中不一定能查到，也可以用设备的电源功率消耗来估算。UPS的产热量可由技术手册中查到，或通过负载量和产生无用功比例计算得出。在设计通风冷却系统时，应将容量考虑的大一些，以适应将来设备的增加而带来的额外热量。