Raspberry Piの冷却。冷たい空気を吹き込むか、熱い空気を吸いますか？

RPiのオリジナルケースにファンを付けています。ラップトップのCPUファンを使いたかった。RPiから高温の​​空気を吸引する必要がありますか？またはケース内に冷風を吹きますか？ところで、SocとLAN＆USBチップにはヒートシンクがあります。

それは問題ではありません。どちらの方法でも、空気をある場所から別の場所に移動します。冷却とは、移動方向ではなく、風量のことです。

理論的には、空気を抜くとケース内に負圧が生じる可能性がありますが、これは理論的には冷却に有利な場合がありますが、実際には、ファンがジェットエンジンでない限り起こりません。ケースと内の事柄について。

デスクトップケースに関するより実用的な問題は、すべての空気の移動による内部のほこりの蓄積です。ただし、外に出す代わりに空気を押し込むことで、ファンの外側にダストフィルターを組み込むことで内部をきれいに保つことができます-ダストフィルターを時々掃除機で掃除する必要があります。何らかの特別なケースがない限り、フィルターを逆に使用することは不可能です。空気を吹き出していると、任意の亀裂、隙間、または穴から空気を吸い込むことになり、埃がそこと出力ファンの間のコンポーネントを覆います。

piサイズのケースでは、ほこりの蓄積は、それほど面倒なことにはなりません。ただし、すでにコメントしたように、通常の状況では、ファンを使用して空気を移動することは、ホワイトノイズジェネレーターとして機能することを除いて、おそらく無意味です。

ケースの中に熱風が詰まる傾向があるので、吸い込む方が効果的だと思います。どちらの方法でも、ファンのほかに空気が循環するのに十分な穴があることを確認する必要があります。

私はこれをオリジナルのアクリルケースでテストしましたが、冷たい空気をボックスに押し込むと少し良い結果が得られるようです。グラフ付きのこのビデオをご覧ください：https : //youtu.be/N6keyV-gOzQ

その答えは、冷たい空気の流れを直接ヒートシンクに向けるべきです。

通常、ファンのケーシングには、ブレードの回転方向と、電源が入っているときにファンを流れる空気の方向を示す矢印が刻印されています。空気が高温の表面に直接流れるようにファンを取り付けます。

さらに、同様のすべての状況（高温の表面の冷却に使用する流体のストリームがある場合）では、ストリームの最も速い部分を最も高温のスポットに向けていることを確認してください。それが最良の結果をもたらすでしょう。

理由は次のとおりです。

熱伝達には3つの一般的なメカニズムがあります。

1. 熱伝導-粒子（分子、原子）間の衝突によってエネルギーが伝達される場合。
2. 熱対流-移動する流体（空気、水など）を輸送環境として使用してエネルギーをある場所から別の場所に移動するとき。対流には、自由と強制の2種類があります。
3. 熱放射-電磁波の放出または吸収によってエネルギーが伝達される場合;

高温の表面（ヒートシンクの表面やICチップの表面など）から周囲の空気に空気流を使用して熱を伝達する場合、強制対流条件を作成します。つまり、空気の流れが高温の表面の上の空気の分子を「取り込み」、外部の分子に移動させます。

一般に、このような熱伝達メカニズムの有効性は、高温の分子を「取り込んで」捨てる気流の速度に依存します。なぜなら、表面の上から取り除くことができる高温の分子が多いほど、その温度が低くなるからです。になります。

ファン配置のさまざまなシナリオで生成される可能性のある気流の速度分布を分析する必要があります。そのため、まずファンの側面に名前を付けます。ファンの「背面」は、空気が吸い込まれる側です。そして、ファンの「前面」は、空気が吹き出される側です。また、ICにヒートシンクが取り付けられていると仮定します。

それでは、次の2つのケースを比較してみましょう。

シナリオでは、ファンが背面で高温の表面に取り付けられています（ヒートシンクの側面からファンの軸に垂直に高温の表面に空気を吸い込み、吸い込んだ空気を外部空間に吹き出します）その前面）、高温の表面付近の気流の速度は、ファンの前面で吹き飛ばされる出力ストリームの速度よりも遅くなります。

前面が高温の表面に取り付けられているファンの場合（背面から空気を吸い込んでから、高温の表面に直接吹き付けてから、ヒートシンクの側面から空気を吹き出します） 、最大流速は、最もホットなスポットで正確になり、冷却に最適な条件が与えられます。

IBMとHPは、このトピックについて60年代と70年代に多くの調査を行いました。空気を吹き込むと、最も高温の部品が最もよく冷却されますが、その熱が他の部品に送られ、それによって部品が加熱され、全体的なMTBFが低下します。吸い上げは、ファンが最も高温の部品によって取り付けられている場合にこの問題を回避しますが、十分に冷却されません。

そして、塵はどちらかの方法で蓄積します。空気の流れのある冷たい表面がある場合は常にそうなります。

デスクトップPCケースの構成を見てください。すべてのケースに空気を吸い込むファンがあり、一部には空気を吸い込むファンもあります。

ケースファンは常に後ろにあり、空気を吹き出します。PSUは空気を吹き出します。グラフィックカードが空気を吹き出します。

一部のラックマウントサーバーには、真ん中にファンが付いています。同時に、送風と吸引の両方を行うように機能します。

トリックは、良好な空気の流れです（これは、一部のファンが2セットのファンを備えている理由でもあります）-ケースの残りの部分を密閉し、空気を（通常は前面で）取り入れて吹き出す（通常は）ための適切な経路を提供できる場合背面）で、最小限の空気の動きで最高の冷却効果が得られます。吸気を特定の領域に制限できる場合は、ダストフィルターを配置することもできます。

これは、1Uラックマウント型の薄型サーバーで見ることができます。ファンは非常に小さく、前面にある空気を取り入れて、流れの中で注意深く配置されているコンポーネントに直接吹き付けます。