国家标准 GB/T31845一2015 电工电子设备机械结构热设计规范 Mechaniealstructuresforelectrotechniealamdelectronicequipment Thermaldesigmspecification 2015-07-03发布 2016-02-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T31845一2015 目次前言范围规范性引用文件术语和定义热设计概述 4.I热设计的基本原则 4.2热设计的相关影响因素 4.3热量传递的基本方式 4.4冷却方法的选择 4.5可触及表面的温度 4.6设备的温度 4.7器件的温度 4.8设备的噪声 4.9冗余设计 4.10其他常用散热技术 5.1 自然散热 5.1.1自然散热中的传导 5.1.2自然散热中的对流 5.l.3自然散热中的辐射 5.1.4自然散热传热路径控制 5.2强迫风冷 1 5.2.1风道设计 16 5.2.2风机的选型,安装与调速控制 12 5.2.3热交换器选型 16 5.2.4防尘网选型 17 5.2.5强迫风冷设备的噪声控制 18 5.2.6强迫风冷散热常用的主要措施 19 5.2.7强迫风冷设备的热管理原则 19 5.3其他散热技术 20 5.3.1液冷技术 20 5.3.2热电致冷 20 5.3.3相变蓄热 20 2d 机房热管理技术 20 6.1概述 21 6.2机房热管理基本原则 21 6.2.1机房规划
GB/I31845一2015 2: 6.2.2机房冷却方式 26 6.2.3机房冷却方式选择 26 关键散热部件及导热界面材料 26 7.1散热器 26 7.1.1散热器的设计 26 7.1.1.1散热器的设计流程 21 7.1.1.2散热器的一般设计要求 7.1.2散热器的安装要求 7.2热管 7.2.1概述热管的应用扬台 7.2.2 热管的选择安装 2 7.2.3 7.3导热界面材料 21 2 7.3.I概述 7.3.2导热界面材料的性能与参数 28 导热系数 7.3.2.1 28 7.3.2.2热阻 28 7.3.2.3连续使用温度 28 7.3.2.4硬度和可压缩性 28 7.3.,2.5击穿电压 28 7.3.3导热界面材料的种类 28 热测试 28 8.1热测试的目的 28 8.2热测试的内容 28 8.3热测试方案的制定 29 8.3.1测试环境 29 8.3.2测试点的选择 29 8.4常用测试设备 29 8.5传感器的安装位置 29 8.5.1测试器件表面温度时的安装位置 29 8.5.2测试空气温度时的安装位置 30 8.5.3测试PCB温度时的安装位置 3 8.5.4测试功放管时的安装位置 3 附录A(资料性附录热设计常用计算 2 36 附录B(资料性附录材料的热物理性质 38 附录C资料性附录热管的构成与不同类型热管的比较 39 附录D资料性附录导热界面材料的种类和使用要求参考文献
GB/T31845一2015 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本标准由全国电工电子设备结构综合标准化技术委员会(SAC/TC34)提出并归口本标准起草单位:中兴通讯股份有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司、华为技术有限公司、国网电力科学研究院、南京南瑞继保电气有限公司、许继电气股份有限公司、国电南京自动化股份有限公司、船舶重工集团公司第七一五研究所,烽火通信科技股份有限公司、江苏天港箱柜有限公司、慈溪奇国电器有限公司、万控集团有限公司,天津正本电气股份有限公司本标准主要起草人;薛松,景宿享,张开国,田衡、张实,张钰、尹东海,郭雨龙,王蔚,宋小军、陈爱军朱云霄、吴蓓、庞海鸥、袁丰华,游汉涛、巫球、江国庆、马桂昌、申随章 m
GB/T31845一2015 电工电子设备机械结构热设计规范范围本标准规定了电工电子设备机械结构热设计的基本原则、热设计要求,常用散热技术,关键散热部件、导热界面材料以及热测试的相关要求,同时在附录中介绍了热设计算法和常用材料的物理参数本标准适用于除手持终端以外所有电工电子设备机械结构的热设计以下电工电子设备简称“设备”,电工电子设备机械结构简称“机械结构” 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB3095环境空气质量标准 GB3096声环境质量标准 GB4943.1一2011信息技术设备安全第1部分;通用要求 GB/T14295一2008空气过滤器 YD/T1821一2008通信中心机房环境条件要求 ETS300119-5设备工程;对于设备实际应用的欧洲通信标准;第五部分:热管理(En% nironmental EngieerimngCEE);EuroyeanTedleommuniceationsSandardorEwipmentPraetiee;Paurt5Therml Management GR63网络设备构建系统的要求;物理保护(NetwokEpmeaBldngsytemReire ment:PhysicalProtection AsTMD5470热导性电绝缘材料的热传输特性的标准试验方法(StandardTestMethodfor ThermalTransmissionPropertiesofThermallyConductiveElectrieallnsulationMaterials) 术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 温度梯度temperaturegradiemt 等温面法线方向上,单位长度的温度变化量 3.2 热流量heattransferrate 单位时间内热路上传递的热量 3.3 热阻 thermalresistance 热路上的温差除以热流量 1 ASTM:AmericanSocietyforTestingandMaterials,美国材料和试验协会
GB/I31845一2015 3.4 接触热阻 cOntactresistance 接触界面间所产生的热阻 3.5 conduction 导热het 不同温度的物体或物体内不同温度的各部分之间,分子动能和自由电子运动所引起的一种热量传递过程 3.6 导热系数thermalconduetivity 表征物质导热能力的参数,它等于热流密度除以温度梯度对流换热heateonveetion 流体流过物体表面时所发生的一种热量传递过程 3.8 自然对流naturalconvection 由流体各部分温度不均匀造成的浮升力所引起的流体运动 3.9 强迫对流forcedcoveetiom 由外力迫使流体流动的一种运动 3.10 层流laminarflow 流体流动时,相邻两层之间质点互不混杂,层次分明的一种流动状态 3.11 紊流turbulentflow 流体流动时,质点相互混杂,而无层次的一种流动状态 3.12 当量直径equivalentdiameter 非圆截面槽道等效之圆管直径,等于4倍的流体流动的槽道的截面积与湿润周边长度之比 3.13 对流换热系数coeffieilentofconveetiveheattransfer 表示流体与物体表面之间换热能力的参数 3.14 传热系数overallcoerfieientofheattransfer 表示流体在传热过程中换热能力的一个参数,它等于热流密度除以温度差 3.15 辐射换热rad adiationheattransfer 物体间以电磁波的形式辐射和吸收热量所形成热量传递过程 3.16 黑度emissivity 实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力之比值 3.17 热环境 thealenvirOnment 影响设备或元器件热特性的各种环境因素之总称
GB/T31845一2015 3.18 传热路径heattransferpath 热量传递的路径 3.19 热流密度heattux 单位面积的热流量 3.20 体积功率密度ometriepwerdlnsity 单位体积内的热流量 3.21 自然冷却naturalcooling 利用导热、自然对流和辐射换热三种方式之一或其组合进行的冷却 3.22 强迫冷却ftorced .eing 利用通风机,泵或其他压力源迫使冷却介质流经发热元器件或设备的冷却 3.23 强迫空气冷却foeelaircling 利用通风机或其他压力源驱动冷却空气流经发热元器件或设备进行的冷却 3.24 射流冷却iptngementaireooling 利用高压气流对发热表面进行喷射的冷却 3.25 液体冷却liquideooling(orluidcoling) 利用液体对发热元器件或设备进行的冷却 3.26 直接液体冷却directliquidcooling 将电子元器件直接置于冷却液体中进行的冷却利用液体汽化时吸收汽化热进行的冷却 3.27 散热器heatsink 具有扩展表面以增强电子元器件或设备散热的器件 3.28 型材散热器shapeheatsink 用扩展表面为连续肋片的型材加工而成的散热器 3.29 换热器heatexehanger 用来把热量从热流体传至冷流体的一种换热装置 3.30 冷板coldpate 利用单种流体进行热交换的一种换热装置 3.31 热管heatpipe -种靠工质相变时吸收和释放汽化潜热,并由蒸汽流动传输热量的真空密封高效传热器件
GB/I31845一2015 3.32 theralcharacteristie 热特性设备或元器件的温度、压力和流量(或流速)分布随热环境及功耗而变化的特性 3.33 静压staticpressure 静压是由于分子运动力而产生的对壁面的压力 3.34 动压 velocitypressure 由流体运动速度引起的压力 3.35 全压totalpressure 静压和动压之和 3.36 lowrate 体积流量volume 单位时间内流过某指定截面的流体的体积 3.37 质量流量massflowrate 单位时间内流过某指定截面的流体的质量 3.38 热应力 thermalstress 电子元器件材料因温度引起热胀冷缩所产生的应力 3.39 系统阻力特性systemimpedancecharacteristie 流道系统(或机柜)中压力损失与流量的函数关系 3.40 offa 通风机工作点operationalpoint fan 风道阻力特性曲线与风机的静压(或全压)特性曲线在同一坐标系上的交点 3.41 热通道/冷通道hotaisle/coldaisle 数据中心的服务器机架和其他计算设备的布局设计热通道/冷通道构造旨在通过管理气流来节约能源和降低冷却成本最简单的数据中心热通道/冷通道设计是在交又行排列服务器机架,让冷空气的进口朝一边,热空气的出口朝另一边机架前端组成的行称为冷通道,通常情况下,冷通道面向空调的输出管道热空气输出的那一行称为热通道,通常情况下,热通道面向空调的回风管道热设计概述 4.1热设计的基本原则热设计应保证设备在规定的环境条件下长期正常运行,辅助散热所需能耗力求最低,并在短期严酷的环境条件下具有必要的安全冗余 4.2热设计的相关影响因素热设计的影响因素包括: 环境温度和大气压力(或海拔高度);
GB/T31845一2015 b环境温度和大气压力(或海拔高度)的变化率太阳或周围物体的辐射热; c d)设备的热耗大小及分布情况冷却介质的物理特性、温度、压力和允许的压降; e f 机械结构的热特性等 4.3热量传递的基本方式不同设备热量传递的基本方式 a)自然冷却系统，一般需要同时考虑传导,对流和辐射三种传热方式; b强迫对流冷却系统,只需考虑传导和对流,辐射散热可以忽略; 对于直接受太阳辐射的室外设备,应考虑太阳辐射 c 4.4 冷却方法的选择在选择冷却方法时,应考虑设备的热流密度、体积功率密度和温升等相关因素假设设备内产生的热量均匀分布在其有效空间中,同时充分地传递到设备表面如设备表面热流密度小于0.08w/emm时,建议采用自然冷却方式;如热流密度超过0.08w/em'或体积功率密度超过 0.18w/em》时,建议采用强迫风冷或液冷等方式在温升为40K时,各种冷却方法适用的热流密度和体积功率密度值的范围如图1所示 0.04 自然冷却 (最大最大160 强迫液体冷，天翻强迫空气冷却最大800大温差直接液体冷却燕发冷却 0.8 热流密度/w/cmi 热流密度自然空气冷却0.009 塑科封装0.015 金属传导 i0.3最大 0.12 强迫空气冷却 0.43 0.6 直按液体冷却蒸发冷却 0.3 0.6 0.9 1.22 体积功率密度/(w/emPy 体积功率密度(适用于密封单元内部的冷却图1温升为40K时,各种冷却方法适用的热流密度和体积功率范围
GB/I31845一2015 针对温升要求不同的设备也可以根据热流密度和温升关系选择适用的冷却方法,如图2所示 108 2 I 10: 对却空 10 弗腾冷却 R 翼 1 w首 10- 10 热流密度/w/em) 图2热流密度与温升关系图对于室内设备,建议按照GR-63标准中的推荐值,对其最大散热量进行约束表1为设备安装条件及最大散热量约束要求表1设备安装条件及最大散热量约束要求备约束要求设自然对流 1450w/m'(134,7w/t' 单机架强迫风冷 1950w/m(181.2w/t 整个系统 860w/m=(79.9w/f 多机架在一个更大系统内的任意6.1m× 1075W/m=99.9w/t 6.1m(20t×20ft)的正方形区域子架(含插箱自然对流设备每占用1m高的机架垂直空间:740w/m=(20.9w/f/f 和机箱) 强迫风冷设备每占用1m高的机架垂直空间:985w/m(27.9w/t/ft 注:完全由强迫对流冷却设备构成的系统可以将指标提高到1075w/m(99,9W/t')和1290W/mm(l19.8Ww/ft' 4.5可触及表面的温度热设计应保证可触及表面的温度符合GB4943.12011或相关产品标准规定的安全要求 GB4943.1一2011规定的可触及表面的温度限值列于表2 表2设备可触及表面的温度限值最高温度/C 操作人员接触区的零部件金属玻璃、瓷料和釉料塑料和橡胶" 85 仅短时间被握持或被接触的把手、旋钮、提手等 60 70 正常使用时被连续握持的把手,旋钮、提手等 55 75 65 可能会被接触到的设备外表面" 70 80 95
GB/T31845一2015 表2(续最高温度/ 操作人员接触区的零部件金属玻璃、瓷料和袖料塑料和橡胶" 70 80 95 可能会被接触到的设备内表面对每一种材料,应当考虑该种材料的参数特性,以便确定适宜的最高温度下述零部件的温度不超过100是允许的: 在正常使用时不可能被触及到的、尺寸不超过50mm的设备外表面上的某一部位;和如果操作人员很清楚地知道设备的某个零部件需要热量来完成预定功能在设备的临近发热零部件的显著位置应当有警告标识允许温度超过限值的零部件应满足如下条件 -不可能无意间接触这样的零部件;和有警告标识的零部件,该标记指明此零部件是发热的 4.6设备的温度设备的温度与设备温升和局部环境温度有关设备温升为设备出风口平均温度与设备人风口平均温度的差值局部环境温度为设备内部一定空间区城中的空气平均温度一般应满足以下要求 a)在最高极限环境温度下工作时,设备内部的局部环境温度不宜超过70C; b)对于出风口温度高于70C的设备,需要增加高温警示标识 ;其他独立风道的设备,设备温升范围对户内直通风道设备,设备温升花w- c) 一般为8C15 -般为5C10C 当设备内部热耗分布均匀时,设备温升取上限值;当设备热耗分布不均匀时,设备温升取下限值,以保证局部环境温度满足使用要求; 对户外设备,如果具备对太阳直射和其他热源辐射等的防护措施,设备温升范围一般为15C~ d 20C;如果无相应的防护措施,其外表面温度将会相对较高,设备温升范围一般为5C10C 4.7器件的温度设备内部器件的工作温度满足其耐温规格是热设计的基本要求在通常情况下,器件的耐温规格由设备可靠性预计所分解给器件的失效率确定在设备开发过程中,为降低器件的失效率,提高设备可靠性,在器件选择时应采取一定的降额措施; 具体的降额要求参见GJBz27一1992. 4.8设备的噪声在实际使用环境中,设备的散热装置所产生的噪声对周围环境造成的影响,应满足GB3096的相关规定 4.9冗余设计考虑到器件个体差异导致的性能离散,热设计符合度和散热部件失效等因素导致的相对严酷环境热设计应考虑一定的冗余度,以提高设备的环境适应能力,保证满足可靠性要求 4.10其他包括: 热设计应与硬件、软件、结构、安全、电磁兼容和环境等相关系统设计并行开展 a
GB/I31845一2015 b冷却系统力求结构简单、工作可靠; 设备内部单板或热源应尽量均匀分布 c D 冷却系统应具有可维修性易损活动部件应便于快速拆卸,清洗和更换应设置提醒用户维护的标志,减少维护对设备系统运行的影响; 强迫风冷设备的风机选型及配置数量应考虑风机工作点和噪声指标,根据工作环境采用转速控制等降噪措施,满足相应标准的要求; 对散热部件的失效应有实时检测和告警措施,并具有过热保护装置规避安全风险; 应考虑材料老化等原因导致的散热条件恶化的影响,进行适当的冗余设计 g h户外设备应考虑低温启动要求; 元器件应当按其耐温规格分类布局,耐温规格较高的元器件布置在气流下游;热敏感器件应布 iD 置在气流上游,必要时采取热隔离措施热设计常用计算参见附录A 材料的热物理性质参见附录B 常用散热技术 5.1自然散热 5.1.1自然散热中的传导 -般情况下,器件的热量主要利用接触面以热传导的形式散发应通过导热界面材料例如导热胶、导热陶瓷和导热衬垫等)减小器件与机壳间的界面热阻界面热阻的理论计算公式如下: 0r 十R kTIM 式中: 01 热界面材料有效综合热阻; kTs9 -热界面材料的导热系数; 热界面材料的厚度; 热界面材料与接触表面的接触热阻 R 设计中应遵循以下基本原则 a)尽量减少传热路径上的分界面,缩短传热路径 b)增大热传导面积,增加与发热器件的接触面积,保证接触面光滑平整; e)使用合适的导热界面材料,保证足够的接触压力,减少接触热阻 5.1.2自然散热中的对流 5.1.2.1计算公式当环境风速低于0.2m/s时,可认为是自然对流对流换热的热量按照牛顿冷却定律计算 Q =h.ATw一TA 式中: -对流换热的热流量,单位为瓦(w); A 与热量传递方向垂直的面积,单位为平方米(m'); -固体壁面温度,单位为开尔文K);
GB/T31845一2015 T -流体的温度,单位为开尔文(K); 对流换热系数,自然对流时换热系数在1w/mK)10w/nm'K)量级，一般不会超过3w/(mK)5w/(mK). 5.1.2.2自然对流散热设计的基本原则自然对流散热设计的基本原则如下确保自然散热设备.单板.散热器之间的空间距离,以减少对流热阻 a 采用肋片等表面扩展技术增加对流换热表面积 b 增加散热物体与外界环境之间的温度差; c 增加通风孔(通常在顶部开出风孔,底部或侧面开进风孔,形成气流合理风道); 有通风孔的自然对流设备,出风面积应大于进风面积; e 在 -定功率和温升限制条件下,自然散热设备的强化散热措施主要是通过有效扩展散热表面积常用的方式有散热器齿厚和齿数优选 a b)增加表面波纹、凹槽或突起等结构,扩展表面积; e)采用高效散热器; d)表面喷涂高效散热涂料 5.1.2.3通风孔设计的基本原则通风孔设计的基本原则如下 a)通风孔的开设要形成有效的自然对流气流通道,进风孔与出风孔应远离,以避免气流短路; D 进风孔尽量对准发热元器件; 进出风孔设计要满足电磁兼容要求: d)开孔率和当量直径尽可能大,常用开孔形式有;圆孔,方孔,长条孔、十字条孔和异形孔等 e)出风口面积与进风口面积的比值大于1.1l1.2 5.1.3自然散热中的辐射 5.1.3.1辐射散热高温器件可以通过热辐射将部分热量传递给机壳,机壳对辐射热的吸收强度和表面的辐射率成正比同样,机壳可以通过热辐射将设备的部分热量传递到外界低温环境中辐射换热理论公式: Q=5.67×10-"eAT" 式中辐射换热的热流量,单位为瓦(w) 物体的绝对温度值,单位为开尔文(K); 辐射表面积,单位为平方米(m'); 表面的黑度或发射率(这里主要指红外波段的发射率),其值总小于1 该值取决于材料热物理性质相关参数、表面温度和表面状况,与颜色无关辐射散热设计的基本原则如下选用辐射率高的表面,保持光亮,减少吸收其他物体的辐射热量; a b增加需散热的物体散热表面积增加需散热的物体与外界环境之间的温度差 c
GB/I31845一2015 5.1.3.2太阳辐射对户外自然散热的影响对于户外设备,太阳辐射是热设计中首要考虑的因素与物体本身的长波热辐射不同,太阳辐射的 0,76 能量主要集中在可见光(0.4Am m),红外线(>0.76Mm)和紫外线(<0.4Am)等短波波段户外自然散热设备主要散热方式是依靠设备表面与外界环境的对流与辐射换热,设备表面特性对太阳辐射能量的吸收程度对其自然散热影响相对较大对于户外自然散热设备,可采取措施降低设备表面对太阳能的吸收率,减少对室外环境中太阳辐射能量吸收,保证足够高的表面发射率以增强辐射散热不同表面太阳辐射吸收率及红外发射率见表3 表3不同表面太阳辐射吸收率以及红外发射率表面太阳辐射吸收率红外发射率抛光铝 0.03 0.05 0.40 0.30 表面氧化的铝黑色漆 0.92 0.90 棕色漆 0.88 0.90 浅棕色漆 0.80 0.90 0.74 0.90 红油漆浅色涂料 0.50 0,90 银色漆 0.25 0.90 减少户外设备受太阳辐射影响的方法有 a)阻挡阳光的直射和反射,如遮阳篷,遮阳罩等; b避免阳光的直射和反射;自然散热设备尽量安装于建筑物的背阴面，表面使用对太阳辐射中可见光部分吸收比低的涂料 5.1.4自然散热传热路径控制自然散热时,设备内部的主要传热方式宜采用传导,并尽量减小发热器件到机壳的传导热阻,不宜采用辐射作为主要传热方式注:对封闭式设备的自然散热,内部可考虑采用风机以强化内部空气对流,防止出现局部热点 5.2强迫风冷风道设计 5.2.1 5.2.1.1风道设计的基本原则根据散热方式的不同,风道可以分为自然散热风道和强迫散热风道;对于使用空调/热交换器的系统,可分为内风道和外风道风道设计的基本原则是 a)降低压力损失,保证有足够的空气流量通过发热源; 保证流过关键热源的风速 b 防止风道中产生空气回流; d)防止空气短路; 防止设备中发热部件的相互影响 e 10o
GB/T31845一2015 风道设计应注意的基本要求 a)应尽可能减少压力损失; 应避免风道的骤然扩展和骤然收缩风道应尽可能简洁通直,避免过多弯转,在气流急剧转弯的地方,应采用导风板或者导流插箱使气流逐渐转向,以实现流场的均匀分配; 风道中下游的过流截面积应大于上游的过流截面积 PCB插板的导轨和加强筋尺寸应尽可能小;底板、屏敲板、隔热板、PCB板和电缆的位置应使气流畅通,避免阻断或妨碍空气流动当大功耗器件位于单板进风口位置时,在布局上应避开导轨或加强筋的流场影响区域;风机附近不应存在大尺寸障碍物,例如PCB板导轨和支撑横梁设计要减小噪声和风阻;不能避免障碍物时,应尽可能增大障碍物与风机的距离; 对于进出风口的通风网孔,在满足电磁兼容和强度等其他要求的前提下,开孔率应尽可能大在开孔率相同的情况下,应尽可能选当量直径大的孔,推荐采用六边形蜂窝孔; 对于上下风道,风道的进风口尽可能靠下,同时应适当距离地面一定的高度，一般距离地面应不低于20cm:; 应尽可能使风量在系统中均匀分布对于有集中热耗的设备,可根据具体情况,集中冷却发热区域在局部低速区或回流区,应避免发热量大的器件布放对于风道不均匀的地方,需要采用导流板、阻尼网孔或者其他匀流结构以改善风量的分配; 当设备热耗大时,应避免风道出风口正对设备正面人员操作的高度位置合理利用走线空间,在允许的情况下走线架应考虑作为进风空间 5.2.1.2风道形式 5.2.1.2.1插箱系统的风道形式插箱系统的典型风道形式如图3所示推荐采用“前进-后出”“前下进-后上出”和“前下进-顶出” 三种风道形式前进后出前下进-后上出前下进-顶出左倒面进-右侧面出右侧面进-左侧面出图3插箱系统的风道形式 5.2.1.2.2机柜系统的风道形式针对机柜,其风道形式宜符合ETs300119-5的相关规定常用的风道形式主要有以下几种,见 1l
GB/I31845一2015 图4 推荐采用前进-后出及前进-顶出的风道形式前进-后出下进-顶出下进后前进-顶出注，如机柜前门为玻璃门,允许机柜后门进风图4机柜系统的风道形式 5.2.1.3风道的选择当插箱热耗在300w以下时,可以由多个插箱组成一个风道,热耗小的插箱位于机柜底部;对于插箱热耗大于500w时,优先采用独立的风道如果可行,也可以两个插箱组成一个风道;对于热耗大于 1000w的插箱,建议采用独立的散热风道 5.2.1.4风道的密封与隔离风道应有明确的进、出风口,其余部分应密封,风道各部分应实现无缝连接;对于不同的风道,例如自然散热的风道与强迫风冷的风道、自带冷却的模块与其他的风道等应相互隔离;不同的风道之间,还应防止气流短路,避免一个风道的出风成为另一个风道的进风在插箱(子架)中,当有空槽位时,应安装假面板;假面板上应装挡风板来模拟单板流阻以防止流体的短路,且对插箱(子架)中挡风板下游其他部分单板(模块)的散热影响最小 5.2.2风机的选型、安装与调速控制 5.2.2.1风机选型的流程与原则风机选型的流程第1步;根据设备的热耗及阻抗计算系统所需的风量; 第2步;计算设备的压力损失; 第3步;选择一款PQ性能合适的风机,根据上面两步得出的风量和风压要求,确定其应用数量及串、并联形式,确保风机工作点处在合理的区间第！步;确定风机的工作电压、电压范围、防护等级、信号方式、调速方式、噪声等应根据上述第3,第4步的结果反复调整,直至满足要求风机选型的基本原则: a)选择最佳工作点风机的总压力用以克服设备(或通风管道)的阻力,并在出口处形成一定的速度图5中I、I、瓜三条曲线分别代表不同设备(风道)的阻力特性曲线设备(风道)的阻力特性曲线与风机的特性曲线交点即为风机的工作点如果风机安装在系统l中,其工作点为B,风量为Qa(m'/),风压为r,(Pa) 为了使风机的效率最高、噪声最低,轴流风机的最佳工作点在风机特性曲线的后1/3部分,即风量 12
GB/T31845一2015 大、风压低的区间(见图5) 如果风量足够的话,也可以在前面的1/3部分,即风量小、风压高的区间但是要避免在中间的不稳定区离心风机的最佳工作点在风机特性曲线的中间偏前1/3部分 I P O 风量o 图5风机的特性曲线与工作点 b合理运用风机的串联和并联当所选风机的风量或风压不能满足要求时,可采用串联或并联的工作方式串联或并联的合理使用,还可提升风机设备的冗余性能当风机的风量能满足要求.而风压不足时,可采用风机串联的工作方式,以提高其工作压力风机串联时,其风机特性曲线发生变化;风量基本上是单台风机的风量,而风压理论上则为相同风量下两台风机风压之和,但实际往往会略小,如图6a)所示当风机并联使用时,其风压比单个风机的风压稍有提高,而总的风量理论上是各风机风量之和,但实际往往会略小,如图6b)所示当风道特性曲线比较平坦,需增大风量时,可采用并联系统并联系统的优点是气流路径短,阻力损失小,气流分布比较均匀,但效率低 m B串联 A单个 H 并联 c风道特性 P c风道特性 A单个厂 2Q2 O O2 风量g 风量g 图6风机的串联和并联 5.2.2.2风机的安装设备中风机的位置会影响到系统内部的流场等,设计时应关注以下几点: a)风机与被冷却单板的距离强迫风冷中,风机出口的增压均流空间要大于1/4风机直径同时,风机距离被冷却单板至少要大于0.5倍的风机厚度对于吹风,风机与被冷却单板的距离建议大于1U,推荐为2U;对于抽风,该距离建议为1U;风机的进风空间(吹风)和出风空间(抽风)要求不小于1U 13
GB/I31845一2015 风机与防尘网的距离 b 风机与防尘网之间的距离应保持在10mm以上 c)吹风吹风适用于热量分布不均匀,需要对专门区域进行集中冷却的情况 d)抽风抽风方式适用于阻力较大的系统 e)降噪风机的固定安装应采用橡胶螺钉,橡胶垫圈等减振降噪措施 5.2.2.3风机的工作环境和寿命风机的工作环境温度一般为一20C十70C,并应根据工作环境规定相应的防水、防尘和防盐雾等要求风机的寿命一般由加速老化试验推算得出不同制造商采用的计算方法、,测试温度可能各有不同在比较不同制造商风机寿命时,应采用相同的计算方法,并推算到相同工作温度下进行比较一般来说,通信机柜所用风机要求工作温度为40C时,寿命应大于7万小时(采用工作温度每升高10C,寿命下降一半的计算方法判断风机失效的常用依据 a)风机停转或风机的实际转速小于目标转速的20%; b)风机的噪声突然增大 5.2.2.4风机转速控制对于强迫风冷的设备，一般要求对风机进行转速控制,实现环境温度与风量良好匹配,降低系统噪声风机转速控制的依据可以分为 a)进风口的空气温度(一般为环境温度): 出风口的空气温度; b e)关键芯片(或附近的监控芯片)检测温度考虑到可靠性和准确性，一般推荐采用进风口空气温度和关键芯片监控芯片)的温度作为风机转速控制的依据风机转速控制的方案,常见的主要有方案1启停控速风机设置开,关两种状态.根据系统散热状况在全速或停转之间切换当 a 环境温度(监测温度)高于某一值T时,风机开启,全速运行;当低于某一值“T一AT”时,风机停转 AT是为了避免转速在切换点的波动所设置的一个回滞温度，一般推荐为2C一5c 启停控速曲线如图7所示风机转迎 100% I耳地/Tsx 图7启停控速曲线 14
GB/T31845一2015 b方案2;两段控速风机设置全速、半速(或为根据需要确定的固定转速)两种状态当环境温度监测温度)高于某一值丁时,风机全速运行;当低于某一值“T一AT”时,风机半运行两段控速曲线如图8所示风机转选 100% 50% T环地/I州图8两段控速曲线方案3;多段控速风机设置多种转速状态,对应多个温度切换点方案3可视为方案2的扩展,适用于比较复杂的系统其控速曲线如图9所示轮" 100%6 X% 了耳境/监刻图9多段控速曲线 d)方案4:线性控速根据温度变化线性地控制风机转速其控速曲线如图10所示风机转速 100% X"% 几m 7Hp T环境/Ta测图10线性控速曲线 15
GB/T31845一2015 对监控点是环境温度的情况,T一般取常温,如25C,而THh一般可取产品长期工作温度的上限 X%则根据设备常温情况下的散热及噪声测试的情况综合确定在制定转速控制策略时,设定的每个转速区间应为产品最常见的工作温度区间,以避免风机频繁变速温度传感器测温范围应能满足在产品的环境规格下系统内部温度分布的情况,以2C较为合适 5.2.3热交换器选型热交换器是户外设备常用换热部件,通常采用空气/空气热量交换,以及空/液、液/液热交换根据冷热空气(或液体)在热交换器内的流动形式,一般可分为顺流、逆流和交叉流等类型不同的介质流动形式,热交换器内的换热效果不同逆流热交换器,热流体介质可以达到更低的温度,甚至低于冷流体的出口温度;而顺流热交换器,热流体的温度只能接近玲演体的出口温度,无法得到更低的出口温度应优先选用逆流热交换器热交换器的综合换热系数,即换热量与温差的比值,反映热交换器的综合换热能力,单位为w/K 或W/ 通常取内循环的回风温度同环境温度的差值标定热交换器的换热系数对特定的热交换器,设计不同的温差对应不同的换热量,描述温差与换热关系的曲线为热交换器的性能曲线典型热交换器的性能曲线如下图11所示 10 30 ，35 40 5 350030002500200015001000500 10 2030 40 50 70 80 说明 AT 温差,单位为开(K); 热耗,单位为瓦(w). Q 热容(又称换热系数),单位为瓦每开(w/K) 9v 芯体表面积,单位为平方米(m'). A 图11典型的热交换器性能曲线在已知设备的热负荷为Q=1700w,机柜内外温差为AT=15c,机柜的传热系数为K一 5.5w/m' K),机柜的传热表面积为F=8m'时,根据性能曲线可以确定需要的热交换器换热系数为70w/K 热交换器在机柜上的典型安装方式有温控设备顶置、侧装以及门装三种,如图12所示 16
GB/T31845一2015 图12热交换器典型安装形式 5.2.4防尘网选型 5.2.4.1防尘网的性能参数般可以用过滤效率,阻力、容尘量三个指标反映评价防尘网的性能过滤效率是指在特定流速下,过滤介质可以阻止灰尘微粒的百分比不同标准所规定的过滤效率测试方法有很大的差异对同一种过滤介质用不同的方法进行测试,测得的效率值就会不同阻力是指气流经过防尘网时,在防尘网前后所形成的压降大小防尘网的压降,流速与过滤介质的材料紧密相关每种过滤介质在特定速度下的压降不同,应参照过滤介质的风速 -压降曲线(风阻曲线)进行设计当阻力增大到某一规定值时,防尘网失效,应更换或清洗防尘网新防尘网的阻力为初阻力”;对应防尘网失效时的阻力为“终阻力” 终阻力影响防尘网的使用寿命、系统风量变化范围、系统能耗大多数情况下,终阻力应是初阻力的2倍4倍容尘量指防尘网达到终阻力时,容纳粉尘的多少,一般以重量表示容尘量直接影响到防尘网的使用寿命一般来说,具有立体网格结构的过滤介质的容尘量高于平面结构的过滤介质 5.2.4.2防尘网的选择选择防尘网应考虑的因素与产品应用环境有关的防尘网性能 a b) 匹配防尘网通风量与系统风量要求 e)防尘网的大小(长,宽、厚度); d)防尘网应满足的标准 5.2.4.3防尘网的一般要求防尘网的一般要求如下 a)防尘网应有效降低灰尘和昆虫进人的可能; b防尘网至少应具有UL94HF-2的可燃性等级室内设备防尘网应至少可抑止65%的尘埃(高度在2U以上的设备,其防尘网抑尘率应在 c 80%以上); d)防尘网应定期维护和清洗,维护间隔取决于用于的设备和其工作环境; 防尘网的设计应做到在不影响设备运行的情况下便于更换和清洗 e 17
GB/I31845一2015 5.2.5强迫风冷设备的噪声控制强迫风冷设备噪声控制的原则是在满足系统散热要求的前提下,尽可能选用转速较低的风机; a b)采用风机转速控制策略,使得不同的散热需求下配备不同的风机转速,实现风机噪声的最小化配合风机选型的合理风道设计,使风机尽量工作在低噪声区域(轴流风机应尽量工作在PQ 曲线的后1/3段,离心风机则应尽量工作在PQ曲线的前1/3段),避免风机工作点落在风机的不稳定区(也称失速区) 图13、图14分别显示了轴流风机与离心风机工作点与噪声的变化关系 50 100 风噪声 90 45 变化前线 40 80 70 35 风扇PQ曲线 60 50 40 30 理想工作点 20 10 2.02.53.0 0.5 3.5 风量/(ms/min 图 13轴流风机工作点与噪声的变化关系最佳运行范围风量V/(m/h) 图14离心风机工作点与噪声的变化关系 18
GB/T31845一2015 d)加大风机的出风口与结构件的距离,避免风机进风口面及出风口面附近有障碍物一般情况出风区的障碍物产生的噪声值较低,而进风区障碍物产生的噪声值较高障碍物距风机进风口面最小距离应大于0.5倍风机厚度,建议大于30n mm; 风机的马达区域应避允有障碍物 e 应加强风道中结构件强度,减少机械振动噪声;防止机柜的振动频率与风机的转动频率形成叠 f 加,造成共振现象; 在安全允许的情况下,可去除风机的防护罩,粘贴警示标识;或者用风阻较小的防护罩代替风阻较大或加工中易出现尖锐边角的防护罩(见图15),推荐光滑的钢丝网式、蜂窝网孔形式(见图16); 图15标靶造型冲压形式风机防护罩(不推荐图16钢丝网式防护罩和蜂窝网式孔防护罩(推荐) g避免风道中风速较高的区域存在缝隙,防止产生啸叫 h)在风速较高的区域,可采用吸音棉吸音降噪 5.2.6强迫风冷散热常用的主要措施强迫风冷散热常用的主要措施有: 增加有效散热面积例如,在芯片表面安装散热器;将热量通过引线或导热绝缘材料传导到 PCB板上,利用周围PCB的表面散热; b)提高过流表面风速,增大对流换热系数，增加扰动,破坏层流边界层紊流的换热强度是层流的数倍; 换热壁面上的不规则凸起可以破坏层流状态尽量减小导热界面的接触热阻在接触面可以使用导热硅胶(绝缘性能好),导热硅脂或铝箔等材料 5.2.7强迫风冷设备的热管理原则根据环境温度,设备应可以进行风机调速,以达到降低噪声和节能的目的同时应考虑降低风机损 19
GB/I31845一2015 坏,防尘网堵塞等所导致的设备温度过高的散热安全风险,并采用热管理措施以下三种热管理方法可以组合使用,也可以只用其中的一种对强迫通风设备每个风机的运行状态进行实时检洲,若检渊到任一风机故障时,则设备应自动 a 将设备中其余所有的风机提速到最大转速 b监控设备出风口的温度,当温度过高时立即报警在设备中重要单板、芯片处安装温度传感器,当温度过高时立即报警 5.3其他散热技术 5.3.1液冷技术液冷方式分直接冷却和间接冷却两种型式直接冷却,即冷却液与被冷却的电子器件或模块直接接触设计直接液体冷却系统时,应注意冷却液的黏度、冷却液的稳定性、机壳的强度及密封性能、元器件的排列间接冷却,即借助冷板及换热器等部件,使电子元器件或者局部环境内空气的热量得到有效的散失,从而获得满意的许用温度采用间接液冷时,应注意使电子元器件或模块与冷板间保持良好的接触,确保热量有效传递且冷却液一般应采用综合性能较好的水,推荐采用去离子的蒸憎水 5.3.2热电致冷热电致冷(半导体致冷),是指利用半导体的帕尔帖效应,借助于电子(空穴)在运动中直接传输能量来实现致冷(或制热) 热电致冷模块一般由热电堆、冷却基板、散热器组成通常一级致冷最大能得到50C左右的温差，如果需要较大的温差,可采用多级半导体致冷设计时应考虑其适合的场合与条件 a)适用直流电源; b) 加热效率可大于1 e)需要高可靠性能; d) 不需要致冷剂等其不适应的场合与条件对工作效率要求的较低; a b对重量和体积有限制要求等 5.3.3相变蓄热相变蓄热是指利用相变材料的潜热,达到能量储存的目的,利于实现节能和温度控制设计时应注意其主要应用于空调蓄冷、电子器件控温等机房热管理技术 6.1概述机房热管理是指将设备和机房作为一个整体,对机房内的热流进行研究,规划和管理,通过将机房的空调制冷系统与设备的通风散热系统实施合理配置,在为设备提供所需工作环境的条件下,达到节能降耗的目的 2o0
GB/T31845一2015 6.2机房热管理基本原则 6.2.1机房规划 6.2.1.1规划原则规划原则是优先考虑设备、其次考虑环境 a b)冷热通道独立设置 6.2.1.2机房分类按机房的功率密度,分为高密度机房、中密度机房和低密度机房,其单位面积功耗、单机柜功耗等控制指标见表4 表4机房分类表序号机房类型单位面积平均功率单机柜最大功率高密度机房 s1.6kWw/m" <8kw/柜 <1.2kw/m" <3kw/柜中密度机房低密度机房 <0,.8kW/m" 二2kw/柜 6.2.1.3机柜排列机房机柜布置宜采用“面对面、背对背”的排列方式,即相邻两列设备的吸风面(正面)安装在冷通道上,排风面(背面)安装在热通道上,如图17所示在冷热通道端头可设置不到顶的垂直挡板,将冷热通道进行隔离,该措施不应对气体灭火喷头产生阻挡机桐热通通机柜后后机柜前冷通道-机柜前前机柜图17机柜正确排布,构成冷热通道 6.2.1.4走线架要求机房线缆布放时应采用走线架,不宜采用走线槽道走线架应安装在机柜上方,不应安装在热通道 21
GB/T31845一2015 上方 6.2.1.5设备列间距设备柜列间距应考虑安装、运行和维护空间,以及机柜装机功率密度的大小采用上送风方式时,根据风速和机柜装机功率计算列间距,最小间距不宜小于800n mm 采用下送风方式时,冷通道布置地板送风口在满足设备维护空间的前提下,还要满足两列机柜的风量单机柜平均发热量约为2kw时,机柜间距宜为900 需求 mm~1000mm;单机柜平均发热量约为3lkw 时,机柜间距宜为1000mm~1200mm;单机柜平均发热量约为5kw时,机柜间距宜为15001 mm一 1800mm 6.2.1.6架空地板高度下送风方式的架空地板高度(含地板厚度)不宜小于400mm,小于此值时下部区域不可作为静压箱考虑静压箱的作用是稳压、降噪,并把部分动压变为静压使风量均匀分配静压箱的设计应考虑总风量时通过三个截面中的任意一个的风速不应大于2m/s 6.2.1.7机柜内挡风板当机柜内未装满设备时,未安装设备的位置应统一安装挡风盲板(假面板),以防止冷空气直接由该位置进人热通道 6.2.2机房冷却方式对于中心机房,一般采用空调上送风或下送风两种冷却方式,根据送风方式的不同可采用风管、冷热通道封闭等方法或措施提升冷量利用率，对于采用空训的通讯基站机房等小型机房,可根据环境因素选择智能新风、智能换热等节能措施 6.2.2.1地板下送风方式地板下送风方式气流模拟情况如图18所示天花板冷过道冷过道精密空调热过精空调穿孔地板砖精密空调活动地板图18地板下送风气流图采用地板下送风方式时,应采用上走线形式地板下不应布放任何通信或电源线等相关线缆(消防用线缆除外). 架空地板应采用阻燃材料制成,并具有良好的防静电、防老化及防龟裂性能架空地板的支架结构设计应满足抗震和设备的承重要求为避免楼板凝露,可对楼板进行保温处置,并送风温度不宜太低,其温度可根据烙湿图设定 22
GB/T31845一2015 6.2.2.2风帽上送风方式般不推荐采用 6.2.2.3风管上送风方式风管上送风方式应设置连通风管,保证任一台空调出现故障后,机房内部不出现明显的送风不均匀情况风管上送风方式设计应综合考虑风管,风口、气体灭火管道、照明灯具,以及与走线架等专业的布置 6.2.2.4精确送风精确送风系统,主要由机房空调,送风管道,调节阀、封闭结构件及机房智能监控系统等共同组成其中,机房智能监控系统主要由空调联动监控系统、机架温度和送风阀监控系统、机房温控管理系统组成精确送风的机房布局形式有 a)风管精确上送风通过上送风恒温恒湿空调、风管、风量调节阀、门板式送风器等设备把冷风直接输送至机柜内,单机柜密度建议2kw一3kw 机房布局如图19所示风管消声静压箱保温软竹恒温恒湿空调通信机柜门板式送风器内置风量调节阀图19风管精确上送风机房布局 b精确上送风十冷通道封闭通过上送风恒温恒湿空调,风管、封闭冷通道(冷池)等设备把冷风输送至冷通道区域内,冷通道二次均压后,进人机柜冷却设备,单机柜密度可以达到5kw 机房布局如图20所示主风竹消声静压箱支风管冷池恒温恒湿空调导风柜 10 钢化玻璃防火门项部密巴通信机柜屋餐磁力吸谷囊图20风管精确上送风+冷通道封闭机房布局 23
GB/I31845一2015 精确下送风通过高架地板形成的静压箱或下送风管道将冷风直接从机柜底部或附加的送风柜底部送人设备如图21所示通信机柜智能送风柜经设备排出的热风智能控制器弧形导风板后门板(开孔送风面锁空通信设备送入的冷风变风量风机架空地板进风口地面图21精确下送风示意图 d)冷通道封闭通过地板下送风,机柜的冷通道被封闭形成冷池,单机柜密度可达到8kW 机房布局如图22 所示封闭冷通道冷池) 防火玻璃热通道顶部窗口 C悦套磁力吸合装置钢化玻璃防火门地板送风口通信机柜列头柜图22冷通道封闭机房布局 6.2.2.5智能新风智能新风设备是通过智能控制将外部冷空气经过净化、处理后引人机房,排出机房内部热空气的空气调节系统其本身不带任何制冷元件,利用室外自然冷空气实现室内风冷降温智能新风设备主要由进风装置,过滤装置,排风装置、加湿装置(可选,控制器、环境监测传感器和其他安装附件组成智能新风设备硬件应具有高可靠性,整个设备的平均故障间隔时间(MTBF)不低于20000h,使用寿命不小于10年 24
GB/T31845一2015 智能新风设备的应用,应满足下列要求密封性要求: a 1) 应具备隔离装置,防止雨水、,动物等的人侵; 2)停止工作时,应做到室内外空气隔离,进风装置及排风装置安装后开孔处应设有风阀,并在冬季做保温处理 3)运行时,室内应维持一定正压,与室外静压差不应小于5Pa b)噪声要求在额定工作状况下,新风设备的噪声要求见表5 表5新风设备工作噪声要求直流供电交流供电项目名称 380V 220V <64dBA 室内小型室外 <60dBA 55dBA <68dBA <68dBA 室内中型室外 <64dBA <64dBA 室内 <74dBA <74dBA 大型室外 <68dBA <68dBA 注1:以上噪声指标均为A计权声压级注2;使用声压计在距离引风口或排风口1m的距离,均布取5个测试点,测点水平位置应与引风口或排风口致,取加权平均值过滤器要求 1配置的过滤器应符合YD/T1821一2008中规定的洁净度要求; 面积要根据风量、风速、容尘量指标具体配置 2 37 断面风速应控制在1.5m/s2m/s范围内; 4 应可清洁并重复使用,清洗后过滤效率,阻力等指标应满足GB/T14295一2008的相关要求对于小型新风设备,应采用两级过滤,第一级用于阻挡昆虫;第二级过滤器过滤等级应高于G4 EN7792002)标准小型新风设备在额定风量下工作,第二级过滤器告警,需要更换或清洁维护时的容尘量指标,不应小于下表6中的要求表6智能新风设备第二级过滤器容尘量要求级别 1200m'/h) 1700(m'/h 3000(m'/h 1级容尘量/g 43 61 108 2级容尘量/s 65 92 162 过滤器维护时最小送风量/(m'/h) 960 1360 2400 注1;中过滤器容尘量按照智能通风机组每天工作12h,工作30天的总时长计算 ';2级注2:按照GB3095中总悬浮颗粒物年平均值划分各级容尘量总悬浮颗粒物浓度分别为1级0.2mg/m 0.3mg/m 25
GB/I31845一2015 除防虫网外,对于中大型新风设备,应采用多级过滤 d)智能监控要求实时监测室内及室外温度,湿度;在确保机房环境的前提下,依据室内外温湿度,控制风机、空调的切换运行应具有有效防止新风设备与空调频繁切换的功能新风设备与机房空调切换间隔时间应不小于35min; 3)应具有来电自启动功能; 外围传感器配置及要求见表7 表7传感器配置与参数说明类型精度要求室内室外温度传感器优于3% 室内温度传感器优于5% 压差计优于5Pa 6.2.3机房冷却方式选择应通过对机房装机率,功耗、维护,送风方式、能源管理、可靠性、经济性等方面综合评估后确定机房的冷却方式对于中心机房,风帽上送风方式不宜应用在新建机房,但可应用于解决局部过热点且改造对机房影响较小的情况. 对于小型机房,可选用智能新风或智能换热等技术小型机房也可以通过分区温控方式进行精细化冷却关键散热部件及导热界面材料 7.1 散热器 7.1.1散热器的设计 7.1.1.1散热器的设计流程散热器的设计流程如下第1步;收集元器件的热流密度、体积功率密度、温升要求及散热方式(自然冷却或强迫风冷)等信息第2步;根据器件功耗、环境条件及器件温度降额要求的允许结温,确定散热器的形状并计算出散热器的表面积、热阻等参数第3步;根据计算得到的散热器的形状,表面积和热阻等参数,选择合适的散热器,或设计新的散热器散热器选择或设计好后,可以根据实际的单板和系统布局情况建立热仿真模型,进行热仿真模拟分析,验证散热器是否满足散热要求; 第4步:根据单板的布局,选择合理的固定方式及界面材料,完成样机并进行测试 26

电工电子设备机械结构热设计规范GB/T31845-2015解析

电工电子设备机械结构热设计规范GB/T31845-2015是我国针对电工电子设备机械结构的热设计制定的具有法律效力的标准。该规范的发布，为保证电工电子设备机械结构的正常运行提供了明确的指导。

一、适用范围

电工电子设备机械结构热设计规范GB/T31845-2015适用于电工电子设备中的机械结构在正常使用条件下的热设计，包括：开关柜、控制柜、变压器、电抗器、电容器、断路器、接触器、隔离开关及其他相关电工电子设备的机械结构。

二、术语和定义

电工电子设备机械结构热设计规范GB/T31845-2015中，涉及到的术语和定义如下：

耗散功率：指电工电子设备在正常使用条件下所消耗的功率。
机械结构：指电工电子设备中各类元件（包括但不限于变压器、电抗器、电容器等）的底座、支架、固定件、散热器等组成的整体。
导热系数：指材料单位厚度、单位面积、单位温差时导热量的大小。

三、基本要求

为了保证电工电子设备机械结构的正常运行，电工电子设备机械结构热设计规范GB/T31845-2015提出了以下基本要求：

机械结构应满足其设计寿命内的使用要求，并具有一定的安全性。
机械结构应满足其所在环境下的温度条件，保证电工电子设备的正常运行。
机械结构应具有良好的散热性能，保证电工电子设备在正常使用条件下产生的热量能够及时散发。

四、计算方法

电工电子设备机械结构热设计规范GB/T31845-2015中规定了以下计算方法：

机械结构的散热计算：包括导热系数的计算、材料厚度的选择以及散热器面积的计算等方面。
机械结构的强度计算：对机械结构的各个部分进行应力分析，以确定其强度是否满足要求。
机械结构的振动计算：对机械结构在正常使用条件下产生的振动进行分析，以确定其是否会对电工电子设备的正常运行造成影响。

五、试验方法

为了验证机械结构的热设计是否符合要求，电工电子设备机械结构热设计规范GB/T31845-2015中规定了以下试验方法：

散热试验：通过对机械结构进行散热试验，验证其散热性能是否符合要求。
强度试验：通过对机械结构进行强度试验，验证其强度是否符合要求。
振动试验：通过对机械结构进行振动试验，验证其振动是否符合要求。

六、总结

电工电子设备机械结构热设计规范GB/T31845-2015的发布，为保证电工电子设备机械结构的正常运行提供了明确的指导。无论是在机械结构的设计、制造还是检测过程中，都应该遵循该规范的相关要求，确保电工电子设备的正常运行。