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Luft- und Flüssigkeitskühlung: Fortschritte im Wärmemanagement für Leistungselektronik

Übersicht

In den letzten Jahrzehnten haben sich die Strom- und Energiebranche zu den beiden am schnellsten wachsenden Branchen im Elektroniksektor entwickelt. Energieumwandlung, Umrichtung und Gleichrichtung sowie Batterie- und Brennstoffzellentechnologien sind wesentliche Bestandteile des technologischen Wachstums in allen Industriezweigen geworden.

Während Leistungselektronik-Systeme zunehmend komplexer werden und in höheren Leistungsbereichen arbeiten, werden die Formfaktoren kleiner, wodurch Wärme zu einem der wesentlichen Faktoren wird, die das Erreichbare einschränken. Um die abgeführte Leistungsmenge zu bewältigen, müssen Luftkühlungslösungen optimiert und vergrößert werden, um die überschüssige Wärme ausreichend abzuführen. In manchen Fällen stellt die Größe einen begrenzenden Faktor für Zwangskonvektionslösungen dar. In den Fällen, wo Luftkühlungssysteme aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichts unbrauchbar sind, ist die Flüssigkeitskühlung rasch zu einer beliebten Alternative geworden.

Die Entscheidung, von einem luftgekühlten System zu einem flüssigkeitsgekühlten System zu wechseln, sollte nicht rasch und leichtfertig getroffen werden. Wenn Sie Ihr Wärmemanagement verbessern möchten, um höhere Wärmebelastungen zu bewältigen, sind viele Faktoren und Möglichkeiten zu berücksichtigen. Auch wenn die Markttendenzen anzeigen, dass sich vollständige Flüssigkeitskühlsysteme zum Industriestandard für die Kühlung der Leistungselektronik entwickeln, gibt es viele Optionen und Hybridlösungen, mit denen Sie sich die Vorteile beider Kühlsysteme zunutze machen können, während Sie Ihr eigenes System weiterentwickeln und verbessern. Wenn Budget- und Zeitbeschränkungen keinen direkten Wechsel zur Flüssigkeitskühlung zulassen, stellen die Optimierung der Zwangskonvektionslösung durch Designverbesserungen oder durch die Einführung von Zwei-Phasen-Kühlung oder flüssigen Komponenten sinnvolle Zwischenlösungen dar.

Ingenieure haben Flüssigkeitssysteme entwickelt, die bestehende luftgekühlte Lösungen ergänzen und erweitert werden können, um die luftgekühlten Systeme im Laufe der Zeit vollständig zu ersetzen. Dies geschieht durch Fokussierung auf die elektronischen Geräte, die sofort von Flüssigkeitskühlung profitieren können. Durch die Verwendung von Flüssigkeitskupplungen, zuverlässigen Pumpensystemen und kompakten Wärmetauschern entfernt das System Wärme aus dem Luftstrom in die Flüssigkeit, wo sie an anderer Stelle übertragen und verwaltet wird. In anderen Fällen entscheiden sich die Ingenieure dafür, ihre luftgekühlten Systeme vollständig durch flüssigkeitsgekühlte Systeme zu ersetzen, um sofort höhere Leistung zu ermöglichen und die thermische Leistung zu optimieren.

Wenn Sie die Umstellung auf Flüssigkeitskühlung in Betracht ziehen, um die Leistung Ihrer Leistungselektronikgeräte und -einrichtungen zu verbessern, gibt es mehrere wichtige bestimmende Faktoren:

  • Welche Anforderungen haben Sie in Bezug auf Größe, Gewicht und Kühlleistung?
  • Können Sie Ihr luftgekühltes System weiter optimieren?
  • Wie lange noch werden luftgekühlte Systeme eine sinnvolle Wärmelösung für Ihre Anwendung sein?
  • Gibt es Einschränkungen bei der Verfügbarkeit von Flüssigkeit und beim Volumen?
  • Wie lange wird es dauern, bis sich die Investition in Flüssigkeitskühlung durch eine Steigerung der Leistung und Effizienz bezahlt macht?
  • Wie kann die Flüssigkeitskühlung konzipiert und in Ihre Anwendung integriert werden? Welche Auswirkungen sind in Bezug auf Ausfallzeiten Ihrer Anwendung/Anlage zu erwarten?
  • Wie und wann beginnen Sie mit der Umstellung?

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