Wärmewiderstand
Bei der Auswahl des passenden Wärmeableitgehäuses spielt neben dem Volumen auch der absolute Wärmewiderstand eine wichtige Rolle. Dieser wird in Kelvin/Watt (K/W) angegeben und gibt Information darüber wie viele Kelvin Temperaturdifferenz nötig sind um 1Watt Leistung abzuführen. Kurz gesagt ein Wert der aussagt wie gut die Wärme abgeleitet wird. Umso kleiner der Wärmewiederstand ist desto besser ist der Kühlkörper. Ob das Gehäuse bzw. der Kühlkörper die Anforderungen erfüllt ist erst nach der Bestimmung des erforderlichen Wärmewiederstandes ersichtlich.
Computergestützte Wärmesimulation
Bei komplexen Systemen kommen computergestützte thermische Simulationen zum Einsatz. Eine Wärmesimulation kann bereits in der frühen Entwicklungsphase eingesetzt werden um bereits frühzeitig Erkenntnisse über möglichen Problemzonen zu bekommen. Unter realitätsnahen Bedingungen werden mittels 3D-Daten Baugruppen evaluiert. Hot- Spots und thermisch kritische Bereiche lassen sich so visuell erkennen und einfacher optimieren. Nachträgliche kostenintensive Korrekturmaßnahmen bleiben erspart.
Wärmesimulation eines EMB-135-Gehäuses (Bild: Fischer Elektronik GmbH & Co. KG)
Natürliche oder forcierte Kühlung
Der zukünftige Einsatzort der Elektronik und die abzuführende Leistung sind die Hauptparameter für die Auswahl des Entwärmungskonzeptes. Bei Industrie-PCs die z.B. in rauer Umgebung arbeiten sind geschlossene Gehäuse prädestiniert. Dies hat den Grund, dass Staub oder Wasser ins Gehäuse gelangen und zu Systemausfällen führen können. Geschlossene Systeme verfügen über feste Kühlkörper die für die Entwärmung der Elektronik zuständig sind. In so einem Fall spricht man von einer natürlichen Kühlung bzw. einer passiven Kühlung. Die Vorteile liegen auf der Hand, das System ist wartungsarm und langlebig. Ist die passive Kühlung nicht ausreichend muss auf eine forcierte Kühlung, auch bekannt als aktive Kühlung, ausgewichen werden. Bei der forcierten Kühlung kommen meist Lüfter zum Einsatz. Sie haben die Aufgabe das Gehäuse mit frischer Luft zu versorgen und einen Luftstrom um den internen Kühlkörper zu erzeugen. Durch den Luftstrom vervielfacht sich die Kühlleistung des Kühlkörpers. Größere Mengen Wärme lassen sich so abtransportieren. Ein großer Nachteil der Lüfter ist, dass diese sich bei staubiger Umgebung zusetzen können. Eine Drehzahl- und Temperaturüberwachung der Elektronik ist Pflicht. Außerdem müssen Gehäuse über Lüftungsöffnungen aufweisen die nur eine niedrige Gehäuseschutzklasse erlauben.
