无风扇计算机设计及其工作方式

随着工业4.0和边缘计算的兴起，制造领导者正在朝着在其制造过程中改善数据移动性和分析的方向转移。随着越来越多的具有通信能力的计算机被激活，对管理更复杂的自动化工作负载的甚至更智能，更可靠的计算机的需求也日益增长。随着越来越多的制造企业将智能机器集成到工厂现场，这驱使了对坚固耐用的工业计算机的需求的增长，这些计算机甚至可以在最恶劣的条件下做出响应。一个通常被忽略的常见设计挑战是抵抗宽广的温度以实现最有效可靠性的能力。在恶劣的工业环境中24/7全天候运行。因此，有两种主要的设计原理具有被动或主动冷却功能，可用于在恶劣的工业环境中为计算机散热。

什么是被动冷却 ，它如何应用于工业计算机？

被动冷却是一种通过建筑设计和散热器实现高水平自然空气对流和散热的方法。例如，大多数工业计算机的外部机箱充当坚固的散热器，以将热量传递给关键组件。此设计概念为可能不适用于扇形计算机的工业环境中的应用程序提供了许多优点，例如：

静音操作：计算机产生的大部分噪音都是由风扇产生的，电源风扇噪音的问题比较容易解决，选用一款静音电源就可以了。

导热性： 无风扇 计算机利用诸如机架上的金属散热片之类的结构壮举来帮助散发处理器和存储驱动器等计算组件的热量。这有助于增加表面积并最大程度地散热， 同时即使在极端宽的温度下也可 将计算机 保持在 安全的温度范围内。

减少停机时间：坚固的嵌入式计算机被埋在较大系统的框架中，因此更换重要组件不是理想的选择。当风扇出现机械故障或故障时，当您面临超过热阈值的风险时，需要立即予以注意。这对计算机的稳定性和运行状况极为不利，甚至可能永久损坏组件， 从而导致关键操作的停机时间。

更长的使用寿命：减少活动部件的数量，使计算机更不容易受到因碎屑，撞击或振动引起的机械故障的影响。更好的保护免受污染， 否则将 导致系统关闭，这将防止收入和生产力损失。

主动冷却及其与被动冷却的区别

主动冷却涉及使用能量来达到较低的温度，而被动冷却则依赖于自然对流。主动冷却依靠内部风扇迫使空气或热电冷却器（TEC）通过计算机组件来管理热量水平。 使用扇形计算机的主要优点是 能够最大化性能和计算能力。 例如，数据中心提供了多个机架式计算机和服务器，用于可扩展的数据存储和 高性能 计算。这些数据中心计算机和服务器专用于最复杂的计算算法，这些算法为机器学习和人工学习奠定了基础 情报。为了提供最高水平的计算能力，这些计算机和服务器在受控的环境中由强大的滚珠风扇主动冷却。无论计算机是使用主动方法还是被动方法进行冷却，对于提供一种将热量从计算机中的组件散发出来以维持可操作温度的方法而言，至关重要 吨这里是附带过热严重的后果，如总的系统故障和不可修复的部件损坏。

从工程角度来看，扇形计算机更易于实现，但存在一些设计缺陷，通常不适合工业应用：

噪声污染： 拥有内部风扇会导致移动的部件移动，这些部件可能会松动并在计算机机架上振动。这可能会阻塞通风孔并产生更多的热量，导致风扇工作异常。因此，随着风扇继续超时工作，风扇产生的噪音将逐渐变得越来越大。

颗粒物污染：与无风扇 设计不同，带 风扇的计算机需要通风以确保气流顺畅，从而暴露出颗粒物污染的风险。当风扇向内吹时，它不仅会带入冷空气，而且还会带入空气中任何潜在的灰尘或碎屑。超时堆积的碎屑会导致通风孔堵塞，从而可能损坏电子组件，并最终 导致计算机冻结，窒息和 关机。

随着时间的流逝，灰尘会积聚并造成风扇阻塞，使您的计算机承受过热和整个系统故障的风险。

为什么被动冷却是工业应用很重要？

由于移动部件和风扇通常是故障点的元凶，因此 对于工业嵌入式计算机，通常首选无源冷却或 无风扇设计。被动冷却设计的主要好处是可以消除风扇的移动，但最终可以控制灰尘和微粒侵入的程度，从而避免了不必要的硬件故障。“ 无风扇 设计” 的概念在经常暴露于碎屑，灰尘或其他有害污染物的工业和坚固应用中变得非常流行 。工业计算机的主要目标是最大程度地减少活动部件的数量，从而增加计算机的可靠性和使用寿命，尤其是在易于振动和冲击的环境中。

那你应该无风扇吗？

无论如何完成，通过冷却系统散热都是计算机的天生部分。由于热量是制造过程中的自然副产品，因此始终需要以最有效的方式来管理温度水平。这在温度在极端之间波动的工业应用中尤其重要。在可靠性和寿命对于制造成功必不可少的空间中 ，与传统的扇形系统相比，无风扇计算机显然受到青睐。在使用模拟机械风扇的计算机中，它们能够实现高水平的自然对流并最大程度地降低组件污染的风险。