5 规范内容
5.1 遵循的原则
5.1.1进行产品的热设计应与电气设计、结构设计同时进行，平衡热设计、结构设计、电气设计各种需求。
5.1.2 热设计应遵循相应的国际、国内标准、行业标准、公司标准。
5.1.3 热设计应满足产品的可靠性要求，以保证设备内的元器件均能在设定的热环境中正常工作，并保证达到设定的MTBF指标。
5.1.4 各个元器件的参数选择、安装位置与方式必须符合散热要求。
5.1.4.1元器件的发热表面与散热表面之间的接触热阻应尽可能小。
5.1.4.2 根据元器件的损耗大小及温升要求确定是否加装散热器。
5.1.4.3 模块的控制回路中尽可能加装温度继电器、压力继电器等热保护回路，以提高系统的可靠性。
5.1.5 在进行热设计时，应考虑相应的设计冗余，以避免在使用过程中因工况发生变化而引起的热耗散及流动阻力的增加。
5.1.6 热设计应考虑产品的经济性指标，在保证散热的前提下使其结构简单、可靠且体积最小、成本最低。
5.1.7 采用自然冷却的条件：常压下单位面积的最大功耗：小于0.024-0.039w/cm2，上限适应于通风条件较恶劣的情况，下限适应于通

风条件较好的场合。
5.2 产品热设计要求
5.2.1产品的热设计指标
5.2.1.1 散热器的表面温度最高处的温升应小于50℃.
5.2.1.2 模块内部空气的平均温升应小于25℃。
5.2.2 元器件的热设计指标
元器件的热设计指标应符合TS-S0A0204001《器件应力降额规范》，具体指标如下：
5.2.2.1 功率器件的工作结温应小于最大结温的(0.5-0.8)倍
对额定结温为175℃的功率器件, 工作结温小于140℃.
对额定结温为150℃的功率器件, 工作结温小于120℃.
对额定结温为125℃的功率器件, 工作结温小于100℃.
5.2.2.2 碳膜电阻 120℃
金属膜电阻 100℃
压制线绕电阻 150℃
涂剥线绕电阻 225 ℃
5.2.2.3 变压器、扼流圈表面温度
A级 90 ℃
B级 110 ℃
F级 150 ℃
H级 180 ℃
5.2.2.4 电容器的表面温度
纸质电容器 75-85℃
电解电容器 65-80℃
薄膜电容器 75-85℃
云母电容器 75-85℃
陶瓷电容器 75-85℃
5.3 系统的热设计
5.3.1 常见系统的风道结构
5.3.1.1系统风道设计的一些基本原则：
 进、出风口尽量远离，以强化烟囱效果。
 出风口尽可能设计在系统的顶部。
 在机柜的面板、侧板、后板没有特别要求一般不要开通风孔，以利于形成有效的烟囱。
 系统后部应留一定空间以利于气流顺畅流出。
 为了避免下部热源对于上层热源的影响，可采用隔板形成独立风道。
 为了避免热空气流入配电单元而影响其可靠性，可把气流风道隔离，形成完整、独立的风道。
5.3.1.2一些典型的风道结构
5.3.2 系统通风面积的计算
系统进风口的面积大小按下式计算：
S=Q/(7.4³10-5H³Δt1.5) ....……………..(1)
s-通风口面积的大小，cm2
Q-机柜内总的散热量，W
H-机柜的高度，cm
Δt=t2-t1--内部空气温度t2与外部空气温度 t1 之差 ， ℃
出风口的面积大小应为进风口面积大小的1.5-2倍；

5.3.3 户外设备(机柜)的热设计
5.3.3.1 太阳辐射对户外设备(系统)的影响
5.3.3.1.1 太阳辐射强度及其影响因素
户外柜由于处于室外，太阳辐射将是其热设计必须考虑的重要一环。到达地面的太阳辐射主要受大气层厚度的影响，大气层越厚，对太阳辐射的吸收、反射和散射就越严重，到达地面的太阳辐射就越少。此外大气的状况和大气的质量对到达地面的太阳辐射也有影响。到达地面的太阳辐射强度的大小，主要取决于地球对太阳的相对运动，也就是取决于被照射地点与太阳射线形成的高度角β和太阳光线通过大气层的厚度，显然地球上不同地区、不同季节、不同气象条件下到达地面的太阳辐射强度都是不相同的。到达地面的太阳辐射有两部分：
直接辐射 太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的，称为太阳直接辐射。太阳直接辐射的强弱和许多因子有关，其中，最主要的是太阳高度角(直射或斜射)，其次为大气透明度，或者说，太阳辐射(直射时)经过大气的路程愈短，被大气削弱的愈少，到达地面的太阳辐射愈多；反之，愈少。
一天当中，日出、日没时太阳高度最小，直接辐射最弱；中午太阳高度角最大，直接辐射最强。在一年当中，直接辐射在夏季最强，冬季最弱。以纬度而言，低纬度地区一年各季太阳高度角都很大，地表面得到的直接辐射就比中、高纬度地区大得多。
散射辐射 太阳高度角增大时，到达地面层的直接辐射增强，散射辐射也就相应地增强；相反，太阳高度角减小时，散射辐射也弱。太阳经过大气路程长，参与散射作用的质点增多，散射辐射增强；相反，减弱。云也能强烈地增大散射辐射。阴天的散射辐射比晴天强。

一日内正午前后散射辐射最强，一年内夏季最强。
总辐射 同时到达地面(水平面)的太阳直接辐射和散射辐射之和，称为总辐射。
5.3.3.1.2 户外柜表面所吸收的太阳辐射热
当太阳射线照射到户外柜表面时，一部分被吸收，一部分被反射，二者的比例取决于表面材料的种类、粗糙度和颜色，表面愈粗糙、颜色愈深，吸收的太阳辐射热愈多。同一材料对于不同波长的辐射光的吸收率也是不同的，黑色表面对各种波长的辐射几乎全部吸收，而白色表面对不同波长的吸收率不同，对于可见光几乎90%都反射回去，所以户外柜表面最好为白色和相近色，以减少进入户外柜内部的太阳辐射热。表1列举出了常用户外柜材料及表面颜色的吸收率和发射率。表2列举出了建筑常材料及表面颜色的吸收率和发射率。
表1常用户外柜材料及表面颜色的吸收率和发射率
SURFACE   Shortwave (solar) absorptance  Longwave emittance
Polished Aluminum     0.03         0.05

户外柜表面所吸收的太阳辐射热按式(2)进行计算。
Q = solQsun„„„„„„„„„„„„„(2)
其中：Q―户外柜表面所吸收的总太阳辐射热，W
sol―户外柜表面的太阳短波吸收率
Qsun―照射到户外柜表面的总太阳辐射热，W，包括太阳直射、散射到户外柜表面以及周围其它表面反射的太阳辐射热(开放式空间除外)。
Qsun＝I0³A
I0―太阳辐射强度，W/m2,从当地的气象资料中查取。
A－户外柜被太阳照射到的表面积，m2.
5.3.3.2 户外柜的传热计算
户外柜的传热模型可以简化为如图2所示的热阻网络。
图2 户外柜传热简化模型
其传热路径包括两个部分：
路径一：户外柜内部生成的热量通过对流及辐射传给户外柜内表面，再通过夹层材料(如空气、海面、泡沫等)的导热传到户外柜外表面，最后通过对流及辐射传给周围的大气。
路径二：户外柜外表面吸收了太阳辐射的热量，一部分通过对流及辐射传给周围大气，另一部分则通过夹层材料(如空气、海面、泡沫等)的导热传到户外柜内。
要保持户外柜内的温度Ti恒定，进入户外柜的热量加上内部生成的热量应等于户外柜表面的散热量。如果不能够平衡，则需要借助热交换器或空调来强制维持热量的平衡，保证内部温度达到设计要求并保持恒定。户外柜传热计算的目的就是要计算出需要依靠热交换器或空调来强制维持热量平衡的净热量Qnet。
依据热网络图2给出的传热方程式为：
Ti - Tair = RiQi + RoQi + RoQ - [Ro/Rrad][Tair - Tsky]…………..(3)
l/Ro = l/Rconv + l/Rrad
Q――户外柜吸收的太阳辐射的热量，W，Q = solQsun
Qsun――太阳辐射的总热量，W
Ti――户外柜内部允许的环境温度，℃
Tair――户外柜周围的外部环境温度，℃
Tsky――户外柜远处的环境温度，℃
Ro――户外柜外表面的总热阻，℃、W
Rconv――户外柜外表面的对流热阻，℃/W
Rrad――户外柜外表面向周围环境及大气的辐射热阻，℃/W
Ri---户外柜外内表面的热阻，℃/W sol---户外柜表面的太阳辐射吸收率
具体计算方法按照表3提供的小程序即可快速计算出冷却所需的净热量Qnet。

热设计规范下载:  艾默生热设计规范.pdf

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