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1. Dissipatori per l’elettronica

2. Dissipatori
• In elettronica un dissipatore è un dispositivo, montato generalmente
su una scheda elettronica, che consente l'abbassamento della
temperatura dei componenti elettrici e/o elettronici presenti che
sprigionano calore come transistor e processori, evitando che il
surriscaldamento degli stessi ne provochi il malfunzionamento o
l'arresto.
• I materiali utilizzati sono il rame e l'alluminio; il primo viene impiegato
nei casi dove occorra la massima efficienza nel trasferimento termico,
accettandone il maggior costo e il maggior peso specifico, l'alluminio
viene scelto per condizioni operative meno impegnative.

3. Dissipatori attivi
• Dispongono di un corpo dissipante alettato in alluminio o rame,
attraverso il quale viene fatto passare un flusso d'aria generato da una
ventola, che ne asporta il calore trasferendolo lontano dal
componente.
• È il sistema di raffreddamento di minore ingombro e più economico, e
può essere più o meno rumoroso a seconda dell'efficienza del corpo
dissipante, della velocità di rotazione della ventola e dalla qualità dei
cuscinetti adottati.

4. Dissipatori attivi

5. Dissipatori passivi
• Costituiti da lamelle in rame o alluminio molto ravvicinate, tenute
insieme da una struttura portante, anch'essa in rame e/o alluminio.
Le lamelle possono essere realizzate con procedimenti diversi:
pressofusione dell'alluminio, ribattitura o saldatura delle stesse ad un
blocco portante, o ricavate per fresatura dal pieno (il più costoso).

6. Dissipatori passivi
• Una superficie alettata (o alettatura) è
una parete avente una superficie
interna (lato processo) ed una superficie
esterna (lato ambiente) con aree assai
differenti: questo permette al fluido
raffreddante, in genere aria, di
scambiare più velocemente calore.
L'aria ha infatti un basso coefficiente di
scambio termico, e per aumentarlo è
quindi necessario impiegare una
superficie di scambio abbastanza
estesa.

7. Dissipatori passivi
• Il calore viene dissipato grazie alla conduttività termica del metallo
utilizzato ed alle correnti convettive che si generano, per effetto della
differenza di temperatura, nell'aria intorno al dissipatore.
• Per questo è molto importante che il dissipatore venga posizionato
nel verso giusto: ovvero bisogna fare in modo che l'aria abbia la
possibilità di scorrere in verticale lungo le superfici del dissipatore,
perciò le alette del dissipatore devono essere orientate in verticale e
mai in orizzontale.

8. Dissipatori passivi
• Nel caso del dissipatore, per il fatto che questo si trova a temperatura
superiore rispetto agli oggetti circostanti l'energia emessa è maggiore
di quella ricevuta.
• Il contributo dell'irradiazione alla dissipazione è predominante alle
basse temperature e si può dire che sia praticamente l'unico mezzo di
dissipazione di calore per i componenti elettronici comuni. Per i
dissipatori in genere ha luogo un mix di scambio convettivo e
irradiazione che viene raggruppato sotto la definizione di adduzione,
a cui si riferiscono i coefficienti che solitamente si trovano in giro.

9. Dissipatori ad acqua
• Questi dissipatori sono dei veri e propri piccoli
impianti di raffreddamento, dove l'acqua, fatta
circolare da una pompa, passa attraverso il
waterblock, un dispositivo che ha lo scopo di
assorbire il calore dal componente da
raffreddare e trasferirlo all'acqua in circolo, la
quale fluendo attraverso un radiatore
attraversato da un flusso d'aria generato da una
o più ventole, il calore dell'acqua viene disperso
nell'ambiente.

10. Dissipatori ad acqua

11. Celle di Peltier
• La cella di Peltier è fondamentalmente una pompa di calore a stato
solido dall'aspetto di una piastrina sottile; una delle due superfici
assorbe il calore mentre l'altra lo emette. La direzione in cui il calore
viene trasferito dipende dal verso della corrente continua applicata ai
capi della piastrina stessa.

12. Celle di Peltier
• Una comune cella Peltier è formata
da due materiali semiconduttori
drogati di tipo N e di tipo P, collegati
tra loro da una lamella di rame. Se si
applica al tipo N una tensione
positiva e al tipo P una tensione
negativa, la lamella superiore si
raffredda mentre quella inferiore si
riscalda. Invertendo la tensione lo
spostamento di energia termica
viene invertito.

13. Celle di Peltier
• Le celle di Peltier sono usate laddove
occorra raffreddare piccole quantità di
materiale in modo rapido. Sono utilizzate
per esempio per congelare campioni
biologici, per raffreddare i sensori CCD di
telescopi e termocamere, nei laser per
mantenere stabile la temperatura di
lavoro e alcune volte per raffreddare le
CPU o GPU utilizzando una heat pipe per
raffreddare il lato della cella che si
riscalda.

14. Heat pipe
• Un heat pipe (condotto termico) è un meccanismo di scambio di calore
che può trasportare delle grandi quantità di calore con una differenza
molto piccola nella temperatura fra le interfacce calde e fredde.

15. Heat pipe
• Un heat pipe (condotto termico) tipico è un tubo (cilindro cavo) di metallo
termoconduttore, ad esempio rame o alluminio, chiuso, contenente una
piccola quantità di fluido refrigerante quali acqua, etanolo o mercurio; il
resto del tubo è riempito dal vapore del liquido, in modo che non siano
presenti altri gas.
• Un heat pipe serve per trasferire calore da un estremo (caldo) all'altro
(freddo) del condotto, per mezzo dell'evaporazione e condensazione del
refrigerante. L'estremo caldo, a contatto con una sorgente di calore, cede
calore al liquido refrigerante, che vaporizza e perciò aumenta la pressione
del vapore nel tubo. Inoltre, il calore latente di vaporizzazione assorbito dal
liquido fa diminuire la temperatura all'estremo caldo del cilindro. La
pressione del vapore vicino all'estremo caldo è più alta di quella
d'equilibrio all'estremo freddo, perciò questa differenza di pressione fa sì
che ci sia un trasferimento molto veloce di vapore verso l'estremo freddo,
dove il vapore in eccesso rispetto all'equilibrio condensa, cedendo calore
all'estremo freddo.

16. Uso di heat pipe

17. Raffreddamento ambientale - PUE

18. Esempi di architetture di data center