無風扇工控機的工作原理：被動冷卻

利用風扇主動冷卻的電腦與被動冷卻的電腦并沒有太大不同。在典型的風扇計算機中，CPU頂部有一個大型散熱器，風扇位于頂部或集成在內部。現代高性能計算機還為其他產生過多熱量的板載組件配備散熱器和風扇，包括GPU、板載內存、NVMe SSD存儲和圖像采集卡。這些散熱器通過真正沉入組件中將熱量從組件中吸走，從而保持組件冷卻。通過先進的散熱器設計和減少CPU等組件的功耗，可以拆除風扇，完全依靠被動冷卻。

為了牢固地安裝散熱器并保證完整且功能性的熱連接，應使用導熱膏或導熱墊的組合來消除與發熱組件配合時的任何缺陷。從這里，散熱器可以物理地固定到工業主板上，以防止在受到沖擊或振動時發生任何移動。

這涵蓋了無風扇冷卻到組件級別的基礎知識，但現在我們面臨在機箱內托管嵌入式單板計算機或工業主板的復雜性。散熱器仍然需要足夠的周圍空氣或一定程度的氣流來移動產生的熱量，以免過多積聚。例如，如果您將帶有散熱器的單板計算機放置在緊湊的外殼內，則外殼內產生熱量的所有組件都會導致外殼內的環境溫度升高，從而重復出現與您之前相同的熱量積聚問題首先試圖避免。這些熱量需要盡可能好地散發到機箱或外殼的外部，這就是無風扇工業 PC 的運行方式。散熱器用于將發熱組件與系統機箱配合，有效地將熱量導出到外部。

那么，使用多個散熱器將熱能傳遞到外部機箱后，熱量會發生什么變化呢？如前所述，CPU 散熱器通常具有集成風扇，以強制對流方式運行。采用翅片設計的工業 PC 是特意采用這種方式來受益于自然對流，這意味著它們不必依賴流動的空氣來散發系統熱量。當熱空氣上升時，這種自然的氣流將推過翅片表面并帶走附近的熱量。垂直安裝電腦將增加空氣自然通過的表面積。