1.2.4 Techniques avancées appliquées au
refroidissement de l'électronique
Dans les situations où l'air ambiant est absent ou sa
température dépasse la limite admissible par les composants
électroniques, comme c'est le cas de l'appareillage des volcanologues,
utilisé pour naviguer dans des zones enflammées où l'air
ambiant peut être chauffé à plus de 85 °C, ou dans les
zones ou l'air est absent, comme dans les applications spatiales, le
refroidissement des équipements électroniques par convection
naturelle ou forcée est délicat, et même impossible. Une
revue de la littérature spécialisée dans ce domaine montre
l'existence d'une limite de l'aptitude des fluides à évacuer
toute la puissance dissipée par les sources de chaleur. Dans ces
situations il faut prévoir d'autres stratégies de
refroidissement.
Les résultats expérimentaux obtenus par Kelleher
et al. [25] et Turner et al. [26] relatifs au transfert de chaleur par
convection naturelle au sein d'une cavité rectangulaire munie de sources
de chaleur démontrent aussi la limite de la capacité de l'air
à extraire naturellement toute la puissance dissipée par les
composants électroniques. D'autres investigations relatives au
refroidissement par convection naturelle par l'éthylène glycol
utilisé pour dissiper la puissance générée par des
sources de chaleur protubérantes sur un substrat vertical sont aussi
menées par Keyhani et al. [27] et Ju et Chen [28]. Dans ces
études, les auteurs montrent la limite de l'éthylène
glycol à refroidir les sources de chaleur.
Parmi les alternatives possibles, on peut citer la technique
de refroidissement par réfrigération qu'est utilisée pour
refroidir des super calculateurs, utilisés pour des missions
scientifiques [29]. La convection naturelle et forcée ne peut assurer le
refroidissement de l'appareil électronique qui doit être refroidi
par des méthodes non conventionnelles. La Figure 1.3 illustre une
unité centrale d'un serveur informatique utilisé dans un sous
marin avec un micro processeur de haute fréquence. Ce système est
refroidi par réfrigération à l'aide d'un
mini compresseur similaire à celui utilisé dans les
réfrigérateurs. Cette solution présente des défauts
tels que: encombrement, bruit sonneur et coût élevé.
Figure 1.3: Prototype, `Kryotech IBM S/390
G4', pour le refroidissement du CPU utilisant un mini compresseur [29]
Dans le même sens, Joshi [30] a mis en oeuvre la
technique `Thermosiphon Biphasée' pour le refroidissement des composants
électroniques de haute puissance (Figure 1.4). Cette technique est
démontrée en 2001 avec succès pour des microprocesseurs de
type Pentium 4, dissipant une puissance de chaleur allant jusqu'à 85 W.
Cette méthode de refroidissement est actuellement utilisée dans
la majorité des unités centrales des ordinateurs de bureau.
Echangeur de chaleur croisé à ailettes plates
Caloduc
Absorbeur/collecteur
Microprocesseur
Ventilateur d'air
Figure 1.4: Refroidissement du microprocesseur
par 'Thermosiphon Biphasée', [30].
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