В радиоэлектронной аппаратуре лишь несколько процентов энергии, подводимой от источника электропитания, расходуется на полезную обработку сигналов. Остальная часть энергии выделяется в виде тепловой энергии. Температурный режим элементов радиоэлектронной аппаратуры (компьютеров, радиостанций, сотовых аппаратов) является одним из основных факторов, ограничивающих уменьшение габаритов корпуса радиоэлектронной аппаратуры. Ряд радиэлектронных узлов требует отвод дополнительного тепла (охлаждение), что приводит к увеличению веса и габаритов изделия.
Перенос тепловой энергии из одной части радиоэлектронной аппаратуры в другую или в окружающую среду называется теплообменом. Температурное состояние (пространственно-временное распределение температуры внутри корпуса аппаратуры) называется тепловым режимом.
Перенос тепловой энергии может протекать за счет явления теплопроводности (кондукции), конвекции и излучения. В реальной аппаратуре все три способа переноса тепла работают одновременно и тепловой режим РЭА определяется всеми тремя явлениями сразу. Точный расчет охлаждения возможен только для тел простой геометрической формы, поэтому расчет охлаждения аппаратуры можно провести только приближенно, для определения исходных параметров конструкции. Затем следует изготовление опытного образца изделия и экспериментальная проверка его температурного режима.
Комплекс конструктивных решений, направленных на снижение температуры радиоэлементов, требует значительных материальных затрат. В процессе разработки конструкции РЭА следует уделять внимание снижению стоимости конструкции охлаждения радиоэлектронных элементов и блоков. С этой точки зрения лучше всего добиваться охлаждения при помощи естественной конвекции, принимая меры по увеличению передачи тепла за счет теплопроводности и излучения. Принудительное охлаждение приводит к дополнительному потреблению энергии, увеличению шума и снижению надежности работы аппаратуры.
При естественном охлаждении РЭА при нормальных климатических условиях от наружных поверхностей ее корпуса за счет конвекции отводится около 80% тепла, 10% за счет теплопроводности и приблизительно 10% излучается в окружающее пространство. По тепловому режиму блоки и узлы радиоэлектронной аппаратуры можно разделить на теплонагруженные и теплоненагруженные. Оценка тепловой нагрузки корпуса производится по тепловому потоку, проходящему через единицу поверхности. Обычно считается, что тепловой поток до 0,05 Вт/см определяет малую тепловую нагрузку, свыше 0,05 вт/см — большую.
Прежде чем приступить к разработке конструкциии радиоэлектронной аппаратуры, необходимо установить степень тепловой нагрузки всех радиоэлектронных элементов. После этого необходимо разнести на максимальное расстояние теплочувствительные элементы от максимально нагретых и обеспечить теплоизоляцию их друг от друга. Если это не противоречит условиям электромагнитной совместимости или другим важным параметрам аппаратуры, то теплонагруженные и теплочувствительные радиэлектронные элементы лучше разнести в отдельные блоки или субблоки.
В блоках с малой тепловой нагрузкой при естественном охлаждении температура среды внутреннего пространства корпуса не превышает окружающую более чем на
Системы охлаждения классифицируются как:
