伴隨著工業(yè)4.0和邊緣計(jì)算的興起，制造領(lǐng)域的領(lǐng)先者們正向改進(jìn)制造過程中的數(shù)據(jù)遷移和分析轉(zhuǎn)變。當(dāng)越來越多的具備通信功能的計(jì)算機(jī)被激活時，對管理更加復(fù)雜的自動化工作負(fù)載的要求更加智能化，可靠性更高的計(jì)算機(jī)也在不斷增加。由于更多的制造公司將智能機(jī)器集成到工廠中，這就促使人們對堅(jiān)固耐用工業(yè)電腦的需求不斷增加，這種電腦甚至能在最糟糕的環(huán)境中作出反應(yīng)。經(jīng)常被忽視的一個共同的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)就是能夠承受更大的溫度，從而獲得最有效的可靠性。全天候24/7在惡劣工業(yè)環(huán)境下工作。所以，主要有兩種設(shè)計(jì)原則，即被動式或主動式冷卻，可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境下為計(jì)算機(jī)散熱。

    何為被動冷卻？如何在工業(yè)計(jì)算機(jī)上應(yīng)用？

    無源制冷是一種通過建筑設(shè)計(jì)和散熱器來實(shí)現(xiàn)高水平空氣對流與散熱的方法。舉例來說，大多數(shù)工業(yè)電腦的外罩就像一個堅(jiān)固的散熱器，把熱傳到關(guān)鍵部件。這一設(shè)計(jì)理念給工業(yè)環(huán)境中可能不適用于扇形計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序帶來了很多好處，例如：

    安靜運(yùn)行：電腦產(chǎn)生的噪聲大多是由風(fēng)扇產(chǎn)生，風(fēng)扇的電源噪音問題較容易解決，選擇一個靜音電源即可。

    傳熱：無風(fēng)扇的電腦利用了框架上的金屬散熱片這樣的結(jié)構(gòu)技術(shù)，以幫助將計(jì)算部件的熱量散發(fā)出去，例如處理器和存儲驅(qū)動器。這樣可以幫助增大表面面積和最大限度的散熱，同時計(jì)算機(jī)甚至可以在極寬的溫度范圍內(nèi)保持在一個安全的溫度范圍。

    縮短停機(jī)時間：堅(jiān)固的嵌入式計(jì)算機(jī)被埋藏在一個更大的系統(tǒng)框架內(nèi)，所以替換重要部件并不理想。電扇發(fā)生機(jī)械故障或故障時，當(dāng)你遇到超出熱閾值的危險(xiǎn)時，要立即引起注意。這樣會嚴(yán)重影響電腦的穩(wěn)定性和運(yùn)行狀態(tài)，甚至?xí)谰眯缘負(fù)p壞部件，造成關(guān)鍵操作停機(jī)。

    延長使用壽命：減少可移動部件的數(shù)量，使電腦更不易受到由碎屑、碰撞或震動引起的機(jī)械故障的影響。防止污染，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)，從而避免收入和生產(chǎn)率的下降。

    有源和無源冷卻的區(qū)別。

    主動式冷卻是利用能量實(shí)現(xiàn)低溫，被動冷卻是依靠自然對流實(shí)現(xiàn)的。有源冷卻依賴于內(nèi)部風(fēng)機(jī)強(qiáng)制空氣或熱電冷卻器(TEC)通過電腦部件控制熱量水平。它最大的優(yōu)勢在于它可以最大化性能和計(jì)算能力。舉例來說，數(shù)據(jù)中心為可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲和高性能計(jì)算提供了多種架式計(jì)算機(jī)和服務(wù)器。這類數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)和服務(wù)器專門用來處理最復(fù)雜的計(jì)算算法，這為機(jī)器學(xué)習(xí)和人工學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)情報(bào)。在一個可控制的環(huán)境中，為了提供最好的計(jì)算能力，這些計(jì)算機(jī)和服務(wù)器通過強(qiáng)大的扇子主動地冷卻。不管電腦采用主動式或被動式冷卻方式，都是為了使電腦各部件產(chǎn)生熱量，使其運(yùn)行溫度保持穩(wěn)定，因此這一點(diǎn)至關(guān)重要，這是由于過熱而造成的嚴(yán)重后果，例如系統(tǒng)故障和無法修復(fù)的部件損壞。

    扇形電腦在工程上比較容易實(shí)現(xiàn)，但也有一些設(shè)計(jì)上的缺點(diǎn)，而且一般不適用于工業(yè)。

    噪音污染：內(nèi)部的風(fēng)扇會引起運(yùn)動部件的移動，這些部件可能會使電腦機(jī)架松散和震動。這樣會堵塞排氣孔，產(chǎn)生更多的熱，造成風(fēng)扇工作不正常。所以，當(dāng)風(fēng)扇持續(xù)超時時，風(fēng)扇發(fā)出的噪音會逐漸增大。

    微粒污染：不像沒有風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，帶有風(fēng)扇的電腦需要通風(fēng)，以確保空氣順暢，因此有可能接觸到微粒。如果風(fēng)機(jī)被吹進(jìn)室內(nèi)，它不僅帶來了冷空氣，也帶來了空氣中潛在的塵埃和碎片。堆積如山的碎屑會造成通氣孔堵塞，這有可能破壞電子元件，最終造成電腦凍結(jié)、窒息和關(guān)閉。

    一段時間后，灰塵會堆積起來，導(dǎo)致風(fēng)扇堵塞，導(dǎo)致電腦出現(xiàn)過熱或整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障的危險(xiǎn)。

    為何工業(yè)上的被動冷卻很重要？

    因?yàn)橐苿硬考惋L(fēng)扇通常是故障點(diǎn)的元兇，所以在工業(yè)上嵌入式計(jì)算機(jī)中，通常首選無源冷卻或無風(fēng)扇。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是可消除風(fēng)扇的運(yùn)動，但最終能控制塵埃和顆粒的入侵，避免不必要的硬件故障?！皩τ诮?jīng)常接觸到殘?jiān)?、塵埃或其它有害污染物的工業(yè)和堅(jiān)固耐用的應(yīng)用場合，無風(fēng)扇設(shè)計(jì)的概念很受歡迎。最大限度地減少可動零件的數(shù)量，從而提高電腦的可靠性和壽命，特別是在易受震動和沖擊的環(huán)境下。

    那么是否該沒有風(fēng)扇？

    在任何情況下，對冷卻系統(tǒng)散熱都是電腦的天然組成部分。因?yàn)闊崮苁巧a(chǎn)過程的自然副產(chǎn)物，所以總是需要以最有效的方法控制溫度水平。這種情況在工業(yè)應(yīng)用中特別重要，因?yàn)闇囟仍跇O端變化。相對于傳統(tǒng)的扇形系統(tǒng)，在可靠性和壽命方面，無風(fēng)扇電腦顯然更受歡迎。用來模擬機(jī)械風(fēng)扇的電腦，他們可以達(dá)到高水平的自然對流，將部件污染的危險(xiǎn)降到最低。