非有效通風的開關設備是指IP54等無法安裝通風孔,無法形成有效對流的開關設備。
開關柜熱管理主要是指包括開關柜內部的元器件、發熱源的發熱,熱量的傳遞。熱能傳遞包括傳導、對流、輻射,開關柜的傳導主要是熱量從高熱點沿著母線向低溫點傳遞;對流是開關內部氣流從高溫向低溫流動,包括自然冷卻和強制風冷;輻射是熱量向金屬板傳遞。
開關柜內部導電回路最基礎的降溫是通過殼體散熱,殼體與外界冷空氣接觸,直接把通過輻射、對流吸收到表面熱量散發到外部。一般來說表面積越大,有效散熱面積越大,按照IEC60890標準,開關柜的頂部表面的系數是1.4,前后是0.9,對于中間柜兩側的系數是0.5來計算有效散熱系數。殼體系數和有效冷卻面積關系如下圖(無通風孔殼體),有效冷卻面積越大,殼體系數越小,而殼體系數與內部空氣溫度成正比,系數越小溫度越低。
顯而易見,殼體散熱是有限的,對于一個600mm寬、800mm高、250mm深、IP54的配電箱,內部元器件的發熱功率允許最大的發熱功率只有250W左右,如果在這個配電箱裝其它大功率的元件就需要考慮其它散熱方式。
由于IP54無法實現有效的對流冷卻,其中熱管冷卻對于低壓設備應用是有效的。
熱導管(或稱熱管)系一種具有快速均溫特性的特殊材料,其中空的金屬管體,使其具有質輕的特點,而其快速均溫的特性,則使其具有優異的熱超導性能;熱管的運用范圍相當廣泛,最早期運用于航天領域,現早已普及運用于各式熱交換器、冷卻器、天然地熱引用…等,擔任起快速熱傳導的角色,更是現今電子產品散熱裝置中最普遍高效的導熱(非散熱)元件。
從熱力學的角度看,為什么熱管會擁有如此良好的導熱能力呢?物體的吸熱、放熱是相對的,凡是有溫度差存在的時候,就必然出現熱從高溫處向低溫處傳遞的現象。從熱傳遞的三種方式來看(輻射、對流、傳導),其中熱傳導最快。熱管就是利用蒸發制冷,使得熱管兩端溫度差很大,使熱量快速傳導。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內部是被抽成負壓狀態,充入適當的液體,這種液體沸點低,容易揮發。管壁有吸液芯,其由毛細多孔材料構成。熱管一端為蒸發端,另外一端為冷凝端,當熱管一端受熱時,毛細管中的液體迅速蒸發,蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端,并且釋放出熱量,重新凝結成液體,液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發端,如此循環不止,熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環是快速進行的,熱量可以被源源不斷地傳導開來。單根熱管的散熱能力有限,如大功率,需要更多的熱管,熱管一端與發熱體連接,另一端與殼體連接,對應殼體處可安裝散熱器,加快散熱,同時增大溫差,加速散熱。
其次是水冷的方法,在變頻器、船用變壓器等廣泛使用。水冷系統是指在相對密閉的殼體內利用水的比熱容大的特點對變頻器等易發熱模塊進行散熱的物理循環系統。水冷系統多管道。體積(所謂"體積"包括物理部件的體積和管道容積之和)較大,結構相對復雜。水冷系統,至少要包括:水冷頭、散熱排(冷排)、水箱、水泵、水管、水冷液等基本組成部分。水冷頭又針對不同的散熱對象分為不同的冷頭。散熱排針對不同規格的風扇也有大小、厚薄不同的型號。