Raspberry Pi refrigeração; Sopre ar frio ou aspire o ar quente?

Estou anexando um ventilador ao gabinete original do RPi. Eu queria usar um ventilador da CPU do laptop. Devo aspirar o ar quente da RPi? ou soprar ar frio dentro do gabinete? Aliás, há um dissipador de calor no chip Soc e LAN & USB.

Não importa. De qualquer maneira, você está movendo o ar de um lugar para o outro. O resfriamento é sobre o volume de ar, não a direção da viagem.

Em teoria, retirar o ar pode criar pressão negativa dentro do gabinete, o que, em teoria, pode ser vantajoso para o resfriamento, no entanto, na realidade, isso não acontecerá a menos que o seu ventilador seja um motor a jato, o que provavelmente terá efeitos colaterais muito prejudiciais. no caso e coisas dentro.

Uma preocupação mais pragmática nos gabinetes de mesa é o acúmulo de poeira no interior por causa de todo o ar em movimento. No entanto, empurrando o ar para dentro e não para fora, você pode manter o interior limpo, incluindo um filtro de poeira na parte externa da ventoinha - basta aspirar o filtro de poeira ocasionalmente. Tentar usar filtros ao contrário, a menos que você tenha algum tipo de caso especial, é impossível; se você estiver soprando ar, acabará aspirando-o de alguma rachadura, lacuna ou furo arbitrário e a poeira revestirá os componentes entre o ventilador e a saída.

Com uma caixa do tamanho de pi, o acúmulo de poeira não gera muito aborrecimento. No entanto, como já comentei, em circunstâncias normais, mover o ar com um ventilador provavelmente não faz sentido, além de servir como gerador de ruído branco.

Como o ar quente tende a ficar preso dentro do gabinete, eu acho que sugá-lo é mais eficaz. De qualquer maneira, verifique se há furos suficientes além do ventilador para que o ar circule.

Testei isso com estojo de acrílico não original e parece que há resultados um pouco melhores com a entrada de ar frio na caixa. Veja este vídeo com gráfico: https://youtu.be/N6keyV-gOzQ

A resposta é: você deve direcionar o fluxo de ar frio diretamente para o dissipador de calor.

Geralmente, existem setas estampadas na caixa do ventilador que mostram a direção da rotação das pás e a direção do ar que flui através da ventoinha quando está ligada. Instale o ventilador de modo que o ar flua diretamente sobre a superfície quente.

Além disso, em todas as situações semelhantes (se você tiver um fluxo de fluido que deseja usar para resfriar uma superfície quente), verifique se está direcionando a parte mais rápida do fluxo para o local mais quente. Isso daria o melhor resultado possível.

Aqui está o porquê:

Existem três mecanismos gerais de transferência de calor:

1. Condução de calor - quando a energia é transferida por colisões entre partículas (moléculas, átomos);
2. Convecção de calor - quando a energia é transferida de um lugar para outro usando o fluido em movimento (ar, água etc.) como ambiente de transporte; Existem dois tipos de convecção - livres e forçados.
3. Radiação de calor - quando a energia é transferida pela emissão ou absorção de ondas eletromagnéticas;

Quando queremos transferir o calor de uma superfície quente (como a superfície do dissipador de calor ou a superfície do chip IC) para o ar circundante com o uso do fluxo de ar, estamos criando uma condição de convecção forçada. Ou seja, a corrente de ar 'pega' as moléculas de ar acima da superfície quente e as move para o espaço externo.

Em geral, a eficácia desse mecanismo de transferência de calor depende da velocidade do fluxo de ar que "pega" as moléculas quentes e as joga fora, porque, quanto mais moléculas quentes pudermos remover da superfície acima, mais frio será será.

Precisamos analisar a distribuição de velocidade dos fluxos de ar que podem ser gerados em diferentes cenários de colocação de ventiladores. Para isso, vamos nomear os lados do ventilador primeiro: a parte de trás do ventilador é o lado em que o ar é aspirado. E a parte da frente do ventilador é o lado em que o ar é expelido. Além disso, vamos supor que haja um dissipador de calor conectado ao IC.

Agora, vamos comparar os dois casos a seguir.

Para um cenário, em que o ventilador é conectado à superfície quente com as costas (de modo a sugar o ar para a superfície quente pelas laterais do dissipador de calor, perpendicular ao eixo do ventilador e soprando o ar aspirado para o espaço externo através na frente), a velocidade do fluxo de ar próximo à superfície quente será mais lenta que a velocidade do fluxo de saída que é soprado na frente do ventilador.

Para um ventilador que está conectado à superfície quente com o lado frontal (de modo que aspira o ar pelas costas, o joga diretamente sobre a superfície quente e o ar é expelido pelas laterais do dissipador de calor) , a velocidade máxima do fluxo seria correta no ponto mais quente, fornecendo as condições ideais para o resfriamento.

A IBM e a HP fizeram muitas pesquisas sobre esse tópico nos anos 60 e 70. O sopro de ar resfria a parte mais quente da melhor forma, mas envia esse calor para outras partes, aquecendo-as e diminuindo o MTBF geral. A sucção evita esse problema, desde que o ventilador seja montado pelas partes mais quentes, mas não esfria tão bem.

E a poeira se acumula de qualquer maneira. Sempre acontece quando você tem superfícies frias com fluxo de ar.

Veja a configuração dos gabinetes para PCs de mesa - todos eles têm ventiladores que aspiram o ar e alguns também têm ventiladores que aspiram o ar.

Os ventiladores da caixa estão sempre atrás, soprando ar; PSUs expelem ar; placas gráficas expelem ar.

Alguns servidores montados em rack têm ventiladores no meio - agindo para soprar e sugar ao mesmo tempo!

O truque é um bom fluxo de ar (e é por isso que alguns têm dois conjuntos de ventiladores) - se você pode selar o restante do gabinete e fornecer um bom caminho para a entrada e saída de ar (geralmente na frente) e soprado (geralmente na parte traseira), então você obtém o melhor resfriamento pela menor quantidade de movimento do ar. Se você pode restringir a entrada de ar a uma determinada área, também pode colocar filtros de poeira.

Você pode ver isso em servidores finos de montagem em rack de 1U, onde os ventiladores são pequenos e projetados para levar o ar pela frente e soprá-lo diretamente pela parte traseira sobre quaisquer componentes que sejam cuidadosamente posicionados no fluxo.