Guide complet des solutions thermiques pour les entreprises

Introduction

La gestion de la chaleur reste une préoccupation majeure des entreprises modernes. Par exemple, les centres de données et les usines de fabrication, ainsi que de nombreuses autres industries, ont besoin de solutions thermiques optimales pour obtenir des performances, une fiabilité et une efficacité énergétique optimales. La durabilité et l'automatisation étant de plus en plus recherchées dans l'industrie, la concurrence pour fournir ces solutions de gestion thermique avancées s'est également accrue. Dans ce guide, nous examinerons l'importance de la gestion thermique et les différentes solutions thermiques disponibles pour les entreprises aujourd'hui.

Qu'il s'agisse d'une nouvelle petite entreprise ou d'une grande société, il est essentiel de savoir comment choisir le bon système pour répondre de manière adéquate à la chaleur dans les opérations de l'entreprise et obtenir une longueur d'avance sur le marché.

L'importance de la gestion thermique dans les entreprises modernes

L'importance de la solution thermique électronique est un élément essentiel de l'activité commerciale d'aujourd'hui. Au fil des ans, les progrès technologiques ont considérablement accru l'efficacité de tout appareil électronique. En revanche, une mauvaise régulation thermique peut entraîner une série de problèmes tels qu'une baisse de la productivité, des dépenses d'énergie supplémentaires et des pannes d'équipement, si elle n'est pas gérée correctement. Une gestion thermique avancée permet de s'assurer que les machines restent dans des fourchettes de température conformes, ce qui maximise l'efficacité de l'entreprise.

Les rapports de l'Uptime Institute indiquent que 70% des pannes des centres de données sont liées aux systèmes de refroidissement. Ces données soulignent la nécessité d'investir dans des solutions thermiques fiables et efficaces pour éviter des temps d'arrêt coûteux et améliorer la continuité des activités. Il doit y avoir une relation synergique entre les systèmes de chauffage et de refroidissement pour assurer un fonctionnement sans heurts et éliminer les interruptions.

En outre, une bonne gestion thermique peut permettre aux entreprises d'être plus efficaces en matière d'utilisation de l'énergie et de réduire leurs niveaux d'émission de carbone. En investissant dans des systèmes de refroidissement efficaces et en optimisant l'utilisation de l'énergie thermique, les entreprises peuvent donc économiser beaucoup d'argent tout en contribuant au développement durable. La réalisation de ces objectifs de développement durable améliore également la citoyenneté de l'entreprise et la réputation de la marque, ce qui est vital dans le paysage commercial écologique actuel.

Comprendre les solutions thermiques efficaces sur le plan énergétique

Principes du transfert de chaleur

Pour contenir la chaleur dans un environnement professionnel, il faut savoir comment la chaleur est transférée. Le transfert de chaleur s'effectue par conduction, convection et radiation.

Le contact direct entre deux objets conduit à la conduction. Cette méthode est la plus courante dans les appareils électroniques, car les composants génèrent de la chaleur et les matériaux environnants l'absorbent.
La convection implique le mouvement des fluides ou des gaz pour transférer la chaleur. Dans les systèmes de refroidissement, les pompes et les ventilateurs sont utilisés pour déplacer l'air ou les liquides de refroidissement, ce qui permet d'éliminer la chaleur de la source.
Le rayonnement implique le transfert de chaleur sans contact avec la surface. Bien que cela soit peu fréquent dans les entreprises, certains processus qui se déroulent à des températures élevées peuvent utiliser le rayonnement.

Principaux indicateurs de performance

Lors de l'évaluation des solutions thermiques, plusieurs marqueurs métriques sont prioritaires et revêtent une importance capitale. Il s'agit de ر

Résistance thermique (°C/W) : Capacité de dissipation thermique d'un matériau, changement de température en degrés Celsius pour chaque watt de puissance fournie, la résistance thermique est la capacité d'un matériau ou d'un système spécifique à transférer la chaleur. La résistance thermique est la capacité d'un matériau ou d'un système spécifique à transférer la chaleur. Une résistance thermique plus faible signifie une meilleure capacité à dissiper la chaleur et est donc idéale.
Refroidissement Capacité (W) : Il s'agit de la quantité d'énergie qu'une solution thermique est capable de retirer du système. Des capacités de refroidissement plus élevées sont nécessaires pour les applications plus complexes. Un système de refroidissement installé sur un serveur de milieu de gamme aura une capacité de refroidissement comprise entre 500 et 1000 W, tandis qu'un système de refroidissement liquide destiné à l'informatique de haute performance dépassera les 3000 W.
Niveau de bruit (dBA): Le niveau de bruit est un élément à prendre en compte, en particulier sur le lieu de travail ou à la maison. Le niveau sonore le plus bas est généralement le meilleur pour augmenter le confort et la productivité. Par exemple, un ventilateur de refroidissement d'ordinateur silencieux peut fonctionner à 20-30 dBA, tandis qu'un ventilateur de refroidissement à usage industriel peut fonctionner à 50-60 dBA.

Métrique	Définition	Applications industrielles et valeurs typiques
Résistance thermique (°C/W)	Capacité d'un matériau ou d'un système à résister au flux de chaleur ; des valeurs plus faibles indiquent une meilleure dissipation de la chaleur.	- Résistance thermique totale du dissipateur de chaleur de l'unité centrale : 0,1-0,5°C/W (y compris les matériaux d'interface) - Résistance thermique locale du caloduc : aussi faible que 0,01°C/W
Capacité de refroidissement (W)	La quantité totale de chaleur qu'une solution thermique peut éliminer doit correspondre à la charge thermique de l'appareil.	- Petits appareils électroniques : <50W - Stations de base 5G : 200-500W - Systèmes de refroidissement par liquide (calcul à haute performance) : >3,000W - Baies de serveurs : 10-30kW
Niveau de bruit (dBA)	Le bruit de fonctionnement de l'équipement, qui affecte le confort du lieu de travail.	- Norme pour les environnements de bureau : <45dBA (ISO 7779) - Ventilateurs industriels : 50-60dBA - Conceptions optimisées pour le silence : peuvent être réduites à 35 dBA (par exemple, scénarios médicaux)

La connaissance de ces paramètres permet aux entreprises de choisir les solutions thermiques qui répondent le mieux à leurs besoins.

Types de solutions thermiques pour les entreprises

Systèmes de refroidissement passif

Les systèmes de refroidissement passif utilisent le transfert naturel de chaleur pour éliminer la chaleur sans composants actifs. Les systèmes de refroidissement passif les plus répandus sont les suivants

Dissipateurs de chaleur : Les dissipateurs de chaleur fonctionnent en augmentant la surface qui peut être physiquement touchée pour dissiper la chaleur. Ils sont généralement fabriqués dans des matériaux à forte conductivité thermique, tels que l'aluminium ou le cuivre, et sont dotés d'ailettes ou de broches pour améliorer le transfert de chaleur.
Changement de phase (PCM) : Les PCM sont des matériaux qui absorbent ou libèrent de la chaleur au cours du processus de fusion et de solidification. L'électronique peut utiliser ces matériaux pour stabiliser les températures et réduire les pics de charge thermique.
Matériaux d'interface thermique (MIT) : Les MIT ont pour but d'augmenter le transfert de chaleur entre le composant et les dissipateurs thermiques. Ils remplissent les espaces irréguliers de deux surfaces en contact, améliorant le transfert de chaleur tout en réduisant la résistance au flux thermique.

Les systèmes de refroidissement passifs se sont imposés lorsqu'il s'agit de trouver des solutions peu coûteuses, efficaces et fiables. Néanmoins, les entreprises qui exigent des applications à forte densité de chaleur peuvent trouver que les systèmes de refroidissement passifs manquent de capacités de refroidissement.

Technologies de refroidissement actif

Le refroidissement actif fait référence aux technologies qui nécessitent des pièces motorisées pour éliminer la chaleur d'un système. Parmi les solutions de refroidissement actif les plus courantes, on peut citer

Ventilateurs de refroidissement : Dans le domaine de l'électronique, les ventilateurs de refroidissement se sont révélés très efficaces pour assurer le refroidissement par convection. Ils poussent l'air sur les dissipateurs thermiques et autres composants pour améliorer le refroidissement. Dans ce domaine, ACDCFAN se distingue en tant que développeur et fabricant de premier plan de ventilateurs de refroidissement compacts conçus pour un large éventail d'industries. ACDCFAN est un expert dans la production de ventilateurs à courant alternatif, à courant alternatif et à courant continu, ce qui garantit la haute qualité et la durabilité de ses produits, ainsi que la flexibilité nécessaire pour répondre à des conditions particulières, lorsque des performances et une fiabilité supérieures sont requises.
Refroidissement liquide : Comparé à l'air, le liquide est un meilleur réfrigérant, et c'est pourquoi les systèmes de refroidissement par liquide sont utilisés. Ils utilisent de l'eau ou un liquide spécial pour évacuer la chaleur des composants. Ces systèmes contribuent de manière significative à la circulation du liquide de refroidissement dans les ordinateurs et les centres de données.
Refroidisseurs thermoélectriques (TEC) : Également appelés refroidisseurs Peltier, les refroidisseurs thermoélectriques utilisent l'effet Peltier pour créer un dissipateur de chaleur sur la surface opposée. Ces refroidisseurs ont de nombreuses applications pour les consommateurs à très faible consommation d'énergie, comme les diodes laser et l'électronique de précision à température réglable. Ces dispositifs sont courants dans les applications à petite échelle.

Le refroidissement actif est celui qui a le plus progressé en raison de son efficacité et de sa capacité à traiter des charges thermiques plus difficiles que les systèmes passifs. Ces systèmes nécessitent toutefois des services d'entretien réguliers et consomment de l'électricité, ce qui les empêche d'atteindre des niveaux de performance optimaux.

Approches hybrides

Les systèmes de refroidissement à stratégie mixte comprennent des approches de refroidissement actives et passives afin d'atteindre les objectifs de performance, d'efficacité et de coût requis. Par exemple, un système hybride peut utiliser un dissipateur thermique passif en conjonction avec un ventilateur de refroidissement pour améliorer encore le refroidissement.

Grâce à leur flexibilité, ces approches hybrides permettent de répondre à des besoins d'application spécifiques. La combinaison de méthodes de refroidissement actives et passives permet d'optimiser les approches pour différentes conditions de fonctionnement et densités de puissance.

Défis et stratégies thermiques spécifiques à l'industrie

Innovations en matière de refroidissement des centres de données

Le contrôle de la température dans un centre de données peut s'avérer assez difficile car il est considéré comme l'un des systèmes de gestion thermique les plus complexes à mettre en œuvre. Les serveurs sont de plus en plus denses et puissants et, par conséquent, les centres de données ont besoin de solutions de refroidissement de plus grande capacité pour une performance énergétique et une efficacité optimales.

Les systèmes à base d'air sont d'une importance cruciale, en particulier pour les centres de données de petite à moyenne taille et moins denses. Ces environnements nécessitent également des ventilateurs de refroidissement à haut rendement pour déplacer l'air de manière adéquate et maintenir des températures confortables. Ces ventilateurs sont utilisés dans les baies de serveurs, les échangeurs de chaleur, les unités de traitement de l'air, etc. pour évacuer efficacement la chaleur. Les ventilateurs à capuchon électronique pour l'IdO et le froid, dotés d'une commande de vitesse variable et de géométries de pales optimisées, consomment moins d'énergie tout en contribuant à améliorer, ou du moins à maintenir, l'efficacité du refroidissement.

Pour les centres de données qui cherchent à optimiser l'efficacité du refroidissement, le système ACDCFAN ventilateurs pour baies de serveurs offrent un équilibre entre performance, fiabilité et rentabilité.

L'immersion dans un liquide est un moyen innovant de refroidir le serveur. Cette technique consiste à immerger le serveur dans un liquide diélectrique qui extrait directement la chaleur des composants. Cette méthode permet une plus grande évacuation de la chaleur et réduit considérablement la consommation d'énergie, qui est nécessaire pour les systèmes traditionnels à base d'air.

Un nouveau développement dans le refroidissement des centres de données est l'intervention de l'intelligence artificielle (IA) et des algorithmes d'apprentissage machine (ML) pour améliorer dynamiquement les performances de refroidissement. Les systèmes de refroidissement qui utilisent l'IA peuvent augmenter ou diminuer leur puissance de refroidissement en fonction des données reçues des capteurs et des moniteurs afin de répondre à des demandes thermiques variables.

solution de surveillance de la température thermique

EV Gestion thermique des batteries

Pour alimenter les moteurs des véhicules électriques (VE), des batteries de grande capacité sont utilisées. Pour que ces batteries fonctionnent efficacement, qu'elles soient extrêmement sûres et qu'elles aient une longue durée de vie, une régulation thermique efficace est nécessaire.

Les systèmes de refroidissement liquide sont une méthode standard de gestion thermique des batteries de véhicules électriques. Ces systèmes utilisent un liquide de refroidissement qui passe par des canaux ou des plaques en contact direct avec la batterie et qui circule pour absorber la chaleur tout en maintenant une température de fonctionnement optimale.

Les ventilateurs de refroidissement ont une fonction supplémentaire dans la gestion thermique des batteries de véhicules électriques. Par exemple, les ventilateurs peuvent être utilisés en conjonction avec des systèmes d'imagerie thermique infrarouge à refroidissement liquide pour augmenter la circulation de l'air de convection autour de la batterie, améliorant ainsi la dissipation de la chaleur.

En outre, les ventilateurs sont couramment utilisés dans d'autres composants des VE, tels que les onduleurs, les moteurs électriques et les unités de chauffage/refroidissement de l'habitacle. Les ventilateurs de refroidissement à haut rendement pour l'automobile, tels que ceux fabriqués par ACDCFAN sont conçus pour une faible consommation d'énergie et une grande fiabilité et fonctionnent très bien dans les véhicules électriques. Ces ventilateurs permettent de garantir une température de fonctionnement optimale et d'améliorer la consommation d'énergie et les performances du véhicule.

Choisir la bonne solution thermique

Charge thermique Méthodes de calcul

Déterminer la charge thermique qui doit être dissipée pour une application donnée est crucial avant de choisir une solution thermique particulière. Il existe plusieurs méthodes pour mesurer les charges thermiques :

Méthodes analytiques : Il s'agit de techniques qui intègrent la géométrie et les propriétés des matériaux aux systèmes de contrôle thermique et à leurs limites afin de formuler une équation basée sur des calculs relatifs à la production et au transfert de chaleur dans un système.
Simulations de la dynamique des fluides numériques (CFD) : Dans les simulations CFD, les fluides en mouvement sont calculés mathématiquement dans un système donné, et leurs valeurs numériques fournissent des informations sur l'équilibre des flux d'air et des températures.
Mesures expérimentales : Des équipements et des capteurs de chaleur sont nécessaires pour tester certains mouvements opérationnels. Cette approche permet de recueillir des informations précises et est idéale pour analyser certaines procédures et en tirer des conclusions.

Étant donné qu'il existe différentes méthodes de collecte d'informations sur la température, la puissance thermique et d'autres contraintes du système, il est désormais beaucoup plus facile pour les entreprises de recueillir des informations pertinentes permettant d'estimer avec précision les charges calorifiques, et donc de les aider à développer des solutions thermiques appropriées pour différentes capacités de refroidissement.

Adaptabilité environnementale

L'environnement des opérations est un élément clé dans le choix d'une solution thermique. Chaque environnement comporte ses propres défis qui doivent être relevés pour garantir le bon fonctionnement de la solution.

Par exemple, dans certains environnements industriels difficiles, les solutions thermiques peuvent devoir être renforcées pour résister aux vibrations, aux chocs et aux températures extrêmes. À l'extérieur, ces solutions thermiques peuvent avoir besoin d'être protégées de la poussière, de l'humidité et même de la corrosion.

En outre, la performance des solutions thermiques peut être considérablement affectée par la température et l'humidité de l'environnement. Dans les environnements thermiques à chaleur intense, la capacité de refroidissement des solutions thermiques peut être limitée. Cela conduit à l'utilisation de systèmes surdimensionnés ou redondants.

Si les entreprises prennent le temps d'analyser les conditions environnementales et choisissent des solutions thermiques conçues pour relever ces défis, elles sont en mesure d'obtenir des performances cohérentes et efficaces dans une myriade de contextes.

solution de gestion thermique pour dissipateur

La valeur des équipements de refroidissement professionnels : Les pratiques d'ingénierie de l'ACDCFAN

Les équipements de refroidissement professionnels ne sont pas faciles à négliger lorsqu'il s'agit de choisir une solution thermique. Les ventilateurs standard sont confrontés à plusieurs problèmes en ce qui concerne la consommation d'énergie, les nuisances sonores et la durée de vie. Tout d'abord, les ventilateurs classiques consomment beaucoup d'énergie, ce qui entraîne des dépenses à long terme. Ensuite, le bruit peut être un problème critique dans des environnements spécifiques destinés à des activités silencieuses, ce qui peut nuire à l'expérience de l'utilisateur. Enfin, les ventilateurs standard ont une faible durabilité, ce qui entraîne une fréquence de remplacement élevée et des dépenses de maintenance importantes.

ACDCFAN est en mesure de résoudre ces problèmes grâce à ses conceptions brevetées et à ses techniques de fabrication avancées. Notre système de Ventilateurs axiaux CA peuvent supporter des températures allant jusqu'à 150 degrés Celsius. De plus, nos ventilateurs DC&EC dépassent la fiabilité et la durée de vie des ventilateurs traditionnels de 30 000 à 70 000 heures. En outre, nos technologies brevetées et la construction de nos moteurs sans balais permettent à nos ventilateurs de résister à des conditions plus difficiles et d'obtenir un indice de protection IP68.

ACDCFAN fournit des solutions de refroidissement professionnelles à ses clients. L'entreprise se charge de la fabrication sous contrat et du service de marque, ainsi que des dispositions OEM et ODM. Par ailleurs, nos produits sont conformes aux directives RoHS et ont passé les tests rigoureux des certifications UL, CE et TUV en matière de sécurité et de respect de l'environnement. Les solutions de refroidissement personnalisées peuvent améliorer les performances thermiques, réduire la consommation d'énergie, accroître la durabilité de l'équipement, réduire les émissions sonores et donner un avantage concurrentiel sur le marché.

Conclusion

Dans l'environnement actuel, qui évolue rapidement, des mesures de refroidissement efficaces sont essentielles pour la gestion des opérations commerciales. Le principe du transfert de chaleur, ainsi que les différentes solutions thermodynamiques et leurs particularités, sont nécessaires pour les processus décisionnels spécifiques à l'industrie qui optimisent les processus thermiques.

Il existe une grande variété de solutions thermiques allant des systèmes de refroidissement passifs primitifs aux technologies actives sophistiquées qui répondent aux exigences multiples d'une entreprise. Grâce à des calculs précis de la charge thermique et à des considérations environnementales, la plupart des entreprises peuvent obtenir une efficacité énergétique, des performances optimales inégalées et une fiabilité constante.

L'intensité des problèmes thermiques auxquels les entreprises sont confrontées augmente au fur et à mesure que des technologies de plus en plus avancées entrent en jeu. C'est pourquoi la connaissance des innovations et des meilleures pratiques en matière de gestion thermique est plus cruciale que jamais. L'utilisation de solutions thermiques efficaces combinée à une gestion thermique proactive permettra aux entreprises de conserver une longueur d'avance dans leur secteur d'activité.