Raspberry Pi enfriamiento; ¿Sopla aire frío o aspira el aire caliente?

Adjunto un ventilador al estuche original del RPi. Quería usar un ventilador de computadora portátil. ¿Debo aspirar el aire caliente de RPi? o soplar aire frío dentro de la caja? Por cierto, hay un disipador de calor en el chip Soc y LAN y USB.

No importa. De cualquier manera, está moviendo el aire de un lugar a otro. La refrigeración se trata de volumen de aire, no de la dirección de desplazamiento.

En teoría, extraer el aire puede crear una presión negativa dentro de la carcasa, lo que, en teoría, puede ser ventajoso para enfriar, sin embargo, en realidad esto no sucederá a menos que su ventilador sea un motor a reacción, lo que probablemente tendrá efectos secundarios muy perjudiciales. en el caso y las cosas dentro.

Una preocupación más pragmática en las cajas de escritorio es la acumulación de polvo en el interior debido a todo el aire en movimiento. Sin embargo, al empujar el aire hacia adentro en lugar de hacia afuera, puede mantener limpio el interior al incluir un filtro de polvo en el exterior del ventilador, luego solo tiene que aspirar el filtro de polvo ocasionalmente. Intentar usar filtros al revés, a menos que tenga algún tipo de caso especial, es imposible; Si está expulsando aire, terminará absorbiéndolo de alguna grieta, espacio u orificio arbitrario y el polvo cubrirá los componentes entre allí y el ventilador de salida.

Con una carcasa del tamaño de un pi, la acumulación de polvo no supondrá mucha molestia. Sin embargo, como ya he comentado, en circunstancias normales, mover el aire con un ventilador en primer lugar probablemente no tenga sentido, aparte de servir como generador de ruido blanco.

Como el aire caliente tiende a atascarse dentro de la carcasa, supongo que succionarlo es más efectivo. De cualquier manera, debe asegurarse de que haya suficientes agujeros además del ventilador para que circule el aire.

Probé esto con una caja de acrílico no original y parece que hay resultados ligeramente mejores al introducir aire frío en la caja. Vea este video con gráfico: https://youtu.be/N6keyV-gOzQ

La respuesta es: debe dirigir la corriente de aire frío directamente al disipador térmico.

Por lo general, hay flechas estampadas en la carcasa del ventilador que muestran la dirección de rotación de las aspas y la dirección del aire que fluye a través del ventilador cuando se enciende. Instale el ventilador de manera que el aire fluya directamente sobre la superficie caliente.

Además, en cualquier situación similar (si tiene una corriente de fluido que desea usar para enfriar una superficie caliente), asegúrese de dirigir la parte más rápida de la corriente directamente al punto más caliente. Eso daría el mejor resultado posible.

Aquí es por qué:

Existen tres mecanismos generales de transferencia de calor:

1. Conducción de calor: cuando la energía se transfiere por colisiones entre partículas (moléculas, átomos);
2. Convección de calor: cuando la energía se transfiere de un lugar a otro utilizando el fluido en movimiento (aire, agua, etc.) como entorno de transporte; Hay dos tipos de convección: libre y forzada.
3. Radiación de calor: cuando la energía se transfiere mediante la emisión o absorción de ondas electromagnéticas;

Cuando queremos transferir el calor de una superficie caliente (como la superficie del disipador de calor o la superficie del chip IC) al aire circundante con el uso de flujo de aire, estamos creando una condición de convección forzada. Es decir, la corriente de aire 'toma' las moléculas de aire por encima de la superficie caliente y las traslada al espacio externo.

En el caso general, la efectividad de dicho mecanismo de transferencia de calor depende de la velocidad del flujo de aire que 'toma' las moléculas calientes y las arroja, porque, cuantas más moléculas calientes podamos eliminar de la superficie, más fría será estarán.

Necesitamos analizar la distribución de velocidad de las corrientes de aire que se pueden generar en diferentes escenarios de colocación de ventiladores. Para eso, nombremos primero los lados del ventilador: la 'parte posterior' del ventilador es el lado donde se aspira el aire. Y el 'frente' del ventilador es el lado donde se expulsa el aire. Además, supongamos que hay un disipador de calor conectado al CI.

Ahora, comparemos los siguientes dos casos.

Para un escenario, donde el ventilador está unido a la superficie caliente con su parte posterior (de modo que está aspirando el aire hacia la superficie caliente desde los lados del disipador de calor, perpendicular al eje del ventilador y expulsando el aire aspirado hacia el espacio externo a través de su frente), la velocidad del flujo de aire cerca de la superficie caliente será más lenta que la velocidad de la corriente de salida que se expulsa en la parte delantera del ventilador.

Para un ventilador que está unido a la superficie caliente con su parte frontal (para que esté aspirando el aire por la parte posterior, luego lo arroja directamente sobre la superficie caliente y luego el aire se expulsa a través de los lados del disipador de calor) , la velocidad de flujo máxima estaría justo en el punto más caliente, dando las condiciones óptimas para el enfriamiento.

IBM y HP investigaron mucho sobre este tema en los años 60 y 70. Soplar aire enfría mejor la parte más caliente, pero envía ese calor a otras partes calentándolas y bajando el MTBF general. La succión evita este problema siempre que el ventilador esté montado por las partes más calientes, pero no se enfría tan bien.

Y el polvo se acumula de cualquier manera. Siempre lo hará cuando tenga superficies frías con flujo de aire.

Mire la configuración de las carcasas de PC de escritorio: todas tienen ventiladores que extraen aire, y algunos también tienen ventiladores que extraen aire.

Los ventiladores de la caja siempre están atrás, expulsando el aire; Las fuentes de alimentación expulsan el aire; Las tarjetas gráficas expulsan el aire.

Algunos servidores de montaje en bastidor tienen ventiladores en el medio , ¡actuando para soplar y chupar al mismo tiempo!

El truco es un buen flujo de aire (que también es la razón por la cual algunos tienen 2 juegos de ventiladores): si puede sellar el resto de la carcasa y proporcionar un buen camino para que ingrese el aire (generalmente en la parte delantera) y se expulse (generalmente en la parte posterior) entonces obtienes el mejor enfriamiento para la menor cantidad de movimiento de aire. Si puede restringir la entrada de aire a un área determinada, también puede colocar filtros de polvo en su lugar.

Puede ver esto en servidores delgados de montaje en rack de 1U, donde los ventiladores son pequeños y están diseñados para tomar aire en la parte delantera y expulsarlo directamente por la parte posterior sobre los componentes que se colocan cuidadosamente en el flujo.