Lämpötilanhallintaa

Lämpötilanhallinta on suunnittelun ala, joka keskittyy lämpötilojen säätelyyn ja ylläpitoon järjestelmissä siten, että ne toimivat turvallisesti, luotettavasti ja energiatehokkaasti. Tavoitteena on estää ylikuumeneminen, varmistaa suorituskyky sekä pidentää laitteiden ja järjestelmien käyttöikää.

Lämpö siirtyy kolmella päätavalla: johtumisen, konvektion ja säteilyn kautta. Lämpöä syntyy muun muassa elektroniikassa, tehoelektroniikassa ja mekaanisissa järjestelmissä. Lämpötilan hallinta vaatii ymmärrystä sekä lämpökuormituksesta että ympäristön olosuhteista.

Hallintakeinot jaotellaan passiivisiin ja aktiivisiin. Passiivinen jäähdytys hyödyntää rakenteita ja materiaaleja, jotka siirtävät lämpöä pois ilman erillistä energiaa: lämpölevyt, lämpöputket, lämmöneristys sekä lämpökontaktin parantamiseen tarkoitettuina lämpösiirtopinnoitteet. Aktiivinen jäähdytys tuo kylmää ilmaa tai nestettä järjestelmään: puhaltimet, nestejäähdytys, kiertojärjestelmät sekä termisiä komponentteja kuten Peltier-elementit.

Suunnittelussa huomioidaan lämpökuorman hallinta, kontaktipintojen laatu, lämpösiirtotiivisteet, anturien sijoittelu ja ohjausjärjestelmät. Yleensä käytetään sulautettua ohjausta ja PID-säätöä tai kehittyneempiä ohjausalgoritmeja lämpötilan pitämiseksi asetetuissa rajoissa.

Sovelluksia ovat tietokoneet ja palvelimet, sähköajoneuvojen akut ja voimansiirrot, prosessiteollisuus sekä kotitalouksien laitteet. Lämpötilanhallinta on keskeinen tekijä suorituskyvyssä, energiatehokkuudessa sekä järjestelmien luotettavuudessa ja elinikässä. Tulevaisuuden kehitykseen kuuluvat muun muassa nestejäähdytys, mikrokanavajäähdytys sekä uusien materiaalien käyttö.