Raspberry Pi refrigeração; Sopre ar frio ou aspire o ar quente?

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Estou anexando um ventilador ao gabinete original do RPi. Eu queria usar um ventilador da CPU do laptop. Devo aspirar o ar quente da RPi? ou soprar ar frio dentro do gabinete? Aliás, há um dissipador de calor no chip Soc e LAN & USB.

JFetz2191
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Apenas no caso de haver qualquer confusão: Se você quiser fazer isso, tudo bem, mas a menos que haja alguma razão peculiar por isso que você precisa fazer isso com base na temperatura observada de sensor interno do SoC, cuidado com ele provavelmente não vai fazer qualquer diferença real para o próprio Pi.
goldilocks

Respostas:

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Não importa. De qualquer maneira, você está movendo o ar de um lugar para o outro. O resfriamento é sobre o volume de ar, não a direção da viagem.

Em teoria, retirar o ar pode criar pressão negativa dentro do gabinete, o que, em teoria, pode ser vantajoso para o resfriamento, no entanto, na realidade, isso não acontecerá a menos que o seu ventilador seja um motor a jato, o que provavelmente terá efeitos colaterais muito prejudiciais. no caso e coisas dentro.

Uma preocupação mais pragmática nos gabinetes de mesa é o acúmulo de poeira no interior por causa de todo o ar em movimento. No entanto, empurrando o ar para dentro e não para fora, você pode manter o interior limpo, incluindo um filtro de poeira na parte externa da ventoinha - basta aspirar o filtro de poeira ocasionalmente. Tentar usar filtros ao contrário, a menos que você tenha algum tipo de caso especial, é impossível; se você estiver soprando ar, acabará aspirando-o de alguma rachadura, lacuna ou furo arbitrário e a poeira revestirá os componentes entre o ventilador e a saída.

Com uma caixa do tamanho de pi, o acúmulo de poeira não gera muito aborrecimento. No entanto, como já comentei, em circunstâncias normais, mover o ar com um ventilador provavelmente não faz sentido, além de servir como gerador de ruído branco.

Cachinhos Dourados
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Pelo contrário, tive um excelente sucesso ao resfriar meu Pi com um pequeno motor a jato. :)
cat
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Estou confuso ... Você deseja criar pressão positiva (como na pressão mais alta do que fora da caixa) para aumentar a convecção, certo?
Antzi 11/07
@ Antzi Não pensei nisso dessa maneira - não sou físico e foi uma piada baseada na ideia de que a temperatura cai com a pressão. Estou falando sério sobre a pressão positiva ser, em geral, melhores casos de computador WRT e poeira (funciona muito bem, de fato). E, levando a sério o problema do superaquecimento, acumular poeira certamente não ajudará, é como adicionar lentamente isolamento.
goldilocks
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Você sempre quer soprar ar em um estojo, não aspirar ar. Você está confiando em um diferencial de pressão para fechar o loop de fluxo através do gabinete, e o ventilador pode aumentar a pressão mais do que pode derrubá-lo.
David Schwartz
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@Luaan concordou. Você também pode ter problemas com um gabinete grande se tiver muitos ventiladores tentando puxar o ar para fora do gabinete e não forçar o suficiente para entrar nele. A entrada de ar suficiente no gabinete é crítica.
David Schwartz
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Como o ar quente tende a ficar preso dentro do gabinete, eu acho que sugá-lo é mais eficaz. De qualquer maneira, verifique se há furos suficientes além do ventilador para que o ar circule.

mistério
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O problema de "ficar preso" é que o ar não circula em todo o gabinete; dependendo do design do gabinete e da localização do ventilador, isso pode ocorrer com pressão negativa, pressão positiva ou ambas.
Mark
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Testei isso com estojo de acrílico não original e parece que há resultados um pouco melhores com a entrada de ar frio na caixa. Veja este vídeo com gráfico: https://youtu.be/N6keyV-gOzQ

peluca
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A resposta é: você deve direcionar o fluxo de ar frio diretamente para o dissipador de calor.

Geralmente, existem setas estampadas na caixa do ventilador que mostram a direção da rotação das pás e a direção do ar que flui através da ventoinha quando está ligada. Instale o ventilador de modo que o ar flua diretamente sobre a superfície quente.

Além disso, em todas as situações semelhantes (se você tiver um fluxo de fluido que deseja usar para resfriar uma superfície quente), verifique se está direcionando a parte mais rápida do fluxo para o local mais quente. Isso daria o melhor resultado possível.

Aqui está o porquê:

Existem três mecanismos gerais de transferência de calor:

  1. Condução de calor - quando a energia é transferida por colisões entre partículas (moléculas, átomos);
  2. Convecção de calor - quando a energia é transferida de um lugar para outro usando o fluido em movimento (ar, água etc.) como ambiente de transporte; Existem dois tipos de convecção - livres e forçados.
  3. Radiação de calor - quando a energia é transferida pela emissão ou absorção de ondas eletromagnéticas;

Quando queremos transferir o calor de uma superfície quente (como a superfície do dissipador de calor ou a superfície do chip IC) para o ar circundante com o uso do fluxo de ar, estamos criando uma condição de convecção forçada. Ou seja, a corrente de ar 'pega' as moléculas de ar acima da superfície quente e as move para o espaço externo.

Em geral, a eficácia desse mecanismo de transferência de calor depende da velocidade do fluxo de ar que "pega" as moléculas quentes e as joga fora, porque, quanto mais moléculas quentes pudermos remover da superfície acima, mais frio será será.

Precisamos analisar a distribuição de velocidade dos fluxos de ar que podem ser gerados em diferentes cenários de colocação de ventiladores. Para isso, vamos nomear os lados do ventilador primeiro: a parte de trás do ventilador é o lado em que o ar é aspirado. E a parte da frente do ventilador é o lado em que o ar é expelido. Além disso, vamos supor que haja um dissipador de calor conectado ao IC.

Agora, vamos comparar os dois casos a seguir.

Para um cenário, em que o ventilador é conectado à superfície quente com as costas (de modo a sugar o ar para a superfície quente pelas laterais do dissipador de calor, perpendicular ao eixo do ventilador e soprando o ar aspirado para o espaço externo através na frente), a velocidade do fluxo de ar próximo à superfície quente será mais lenta que a velocidade do fluxo de saída que é soprado na frente do ventilador.

Para um ventilador que está conectado à superfície quente com o lado frontal (de modo que aspira o ar pelas costas, o joga diretamente sobre a superfície quente e o ar é expelido pelas laterais do dissipador de calor) , a velocidade máxima do fluxo seria correta no ponto mais quente, fornecendo as condições ideais para o resfriamento.

Samuil9999
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A IBM e a HP fizeram muitas pesquisas sobre esse tópico nos anos 60 e 70. O sopro de ar resfria a parte mais quente da melhor forma, mas envia esse calor para outras partes, aquecendo-as e diminuindo o MTBF geral. A sucção evita esse problema, desde que o ventilador seja montado pelas partes mais quentes, mas não esfria tão bem.

E a poeira se acumula de qualquer maneira. Sempre acontece quando você tem superfícies frias com fluxo de ar.

Mike Bryant
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Veja a configuração dos gabinetes para PCs de mesa - todos eles têm ventiladores que aspiram o ar e alguns também têm ventiladores que aspiram o ar.

Os ventiladores da caixa estão sempre atrás, soprando ar; PSUs expelem ar; placas gráficas expelem ar.

Alguns servidores montados em rack têm ventiladores no meio - agindo para soprar e sugar ao mesmo tempo!

O truque é um bom fluxo de ar (e é por isso que alguns têm dois conjuntos de ventiladores) - se você pode selar o restante do gabinete e fornecer um bom caminho para a entrada e saída de ar (geralmente na frente) e soprado (geralmente na parte traseira), então você obtém o melhor resfriamento pela menor quantidade de movimento do ar. Se você pode restringir a entrada de ar a uma determinada área, também pode colocar filtros de poeira.

Você pode ver isso em servidores finos de montagem em rack de 1U, onde os ventiladores são pequenos e projetados para levar o ar pela frente e soprá-lo diretamente pela parte traseira sobre quaisquer componentes que sejam cuidadosamente posicionados no fluxo.

gbjbaanb
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"todos eles têm ventiladores que sugam o ar" -> Muitas vezes, mas esse é um design ruim que continua por causa da inércia da tradição; veja meus comentários sobre poeira e criação de pressão positiva soprando um volume maior de ar do que você aspira. Como David Schwartz observa lá em um comentário, isso também é mais provável para garantir que não haja pontos mortos em lugar algum. Ou seja, se você usa vários fãs, o maior deles deve ser a entrada. Tentar "selar o resto do caso" é uma tarefa tola.
goldilocks
Quando eu estava montando PCs, fomos avisados ​​de que devíamos tirar o ar da parte superior do gabinete e empurrá-lo para baixo, para que não tivéssemos que lutar contra o calor que subia ao topo, para que os fãs da PSU tenderia a sair, simplesmente porque eles geralmente terminavam no topo em quase todos os modelos de gabinetes disponíveis.
21716 SeanC
@SeanC Eu acho que é por isso que tradicionalmente os casos vêm com um pequeno ventilador que explode - porque ele é montado no topo de uma pequena grade, da mesma forma com a PSU (além disso, você não gostaria de uma PSU soprando porque esse ar aquecido pela fonte de alimentação). As caixas vêm com uma grande grade aberta na parte inferior> _ <A melhor coisa a fazer com algo assim seria adicionar um segundo ventilador nessa grade inferior (com filtro externo de poeira) com uma classificação CFM significativamente mais alta do que o de cima. É claro que chegamos muito longe do assunto aqui WRT the Rpi ... um fã é um exagero, não importa dois.
goldilocks
@goldilocks Obviamente, não hermeticamente selado, mas olhe para as caixas dos servidores - o ar flui pela frente e pelas costas em um caminho claro. De qualquer forma, para o Pi, certamente um fã é: grande demais para o gabinete ou pequeno demais e, portanto, barulhento. Talvez a melhor solução seja a melhor maneira de permitir que o calor forneça o fluxo de ar de resfriamento naturalmente - permitindo que ele flua sobre ou através do gabinete sob sua própria convecção.
Gbjbaanb
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A @goldilocks olha para o link - é uma imagem de um gabinete de montagem em rack vazio. Quanto às ranhuras nos dissipadores de calor - se as aletas estiverem na horizontal, não haverá lugar para o acúmulo de poeira (por exemplo, se incline para os lados para que o ar possa subir entre eles). Meu gabinete em casa tem um filtro de poeira na frente inferior e os ventiladores usuais de gfx, psu e gabinete soprando na parte de trás - há muito pouco pó dentro, mas o filtro de pó fica coberto de lixo, então acho que o aspecto importante é o filtro, sem isso você aspirará poeira, independentemente da configuração da ventoinha de entrada / saída.
Gbjbaanb