1. Oorzaak en gevolg: Geluidsvermogen en geluidsdrukniveau

Het geluidsvermogensniveau wordt bepaald om een objectieve vergelijking van het geluidsvermogen van verschillende apparaten mogelijk te maken. In dit geval is geluidsvermogen de totale geluidsenergie die door een geluidsbron per tijdseenheid wordt afgegeven. Aan de andere kant, is geluidsdruk wat onze oren zien als geluid. De geluidsdruk wordt gemeten in decibel (dB) en is het resultaat van de geluidsenergie die wordt afgegeven door geluidsbronnen, wordt overgebracht naar een akoestische omgeving en wordt gemeten op een specifieke locatie.

2. Methodisch combineren van componenten: Het akoestische ontwerp

Het akoestische ontwerp van elk systeem moet al in een vroeg stadium van de ontwikkeling van een product beginnen. Twee relevante parameters zijn hierbij van bijzonder belang: een geoptimaliseerd behuizingsontwerp en de selectie van een geschikte ventilator. Bij het ontwerpen van de behuizing is het de bedoeling om hoeken, randen en smalle kanalen te voorkomen, omdat deze eigenschappen ruis genereren. Op dit moment wordt ook gecontroleerd of geperforeerd plaatmetaal of draadgaas voor luchtinlaat- en uitlaatopeningen betere resultaten opleveren. Het ontwerp van de juiste ventilator wordt bepaald door de installatielocatie en de luchtweerstand van het totale systeem: Als optie zijn axiale, radiale en diagonale modellen beschikbaar die zijn opgenomen in de afmetingen van het ontwerp van de ventilator. Tijdens het ontwerp wordt onder andere rekening gehouden met het bedrijfspunt en het geschikte ventilatorniveau in de uiteindelijke toepassing.

3. Focuspunt: Rekening houden met het systeem in zijn werkomgeving

Het geluid van de blazer is afhankelijk van de prestaties van de ventilatoren en hun snelheid – hoe hoger het luchtvolume en de luchtdruk, des te harder het geluid dat door de ventilator wordt gegenereerd. Omgekeerd betekent dit dat een laag geluidsniveau alleen kan worden bereikt als er rekening wordt gehouden met de invloed van het maximale vermogensverlies van het systeem, en het luchtvolume en de luchtdruk worden verlaagd tot de vereiste minimumwaarden. Verder zijn de luchtweerstand van de kast, het systeem zelf of de behuizing ook aspecten die in overweging moeten worden genomen. Daarom moet de luchtweerstand zo laag mogelijk worden gehouden. Wij adviseren ook om een ventilatorregelsysteem in de toepassing te installeren. Dit ventilatorregelsysteem past de koelprestaties aan de huidige vraag aan en zorgt voor een aanzienlijke geluidsreductie bij deellast.

4. Optimaliseren van het temperatuurverschil: maximale omgevings- en luchtuitlaattemperatuur

Delta T (ΔT) definieert het toegestane temperatuurbereik van de luchtinlaat (omgevingstemperatuur) t.o.v. de luchtuitlaat en heeft een aanzienlijke invloed op de energiebehoefte van het systeem. Bij de berekening wordt rekening gehouden met de volgende vragen: Hoe lang blijft de maximale temperatuur naar verwachting in stand? Seconden, minuten, uren, dagen? Is het volledige elektrische vermogen vereist bij de maximale temperatuur?

Om het geluidsniveau van de koeling te verminderen, is het optimaliseren van de luchtstroom door het systeem een van de belangrijkste overwegingen. Deze optimalisatie begint met de plug-in-kaarten, die al ontworpen zouden moeten zijn met het oog op ideale thermische prestaties. Alleen de perfecte plaatsing van alle componenten minimaliseert het optreden van luchtstroomverstoppingen. Bij nVent worden de juiste grootte, architectuur en afmetingen van de warmteafleider al bepaald door modelsimulaties tijdens de ontwikkeling van het thermische concept. Bovendien kan bij de assemblage van de systemen al rekening worden gehouden met het traject van de lucht naar de hotspots door de lege slots met luchtkeerschotten te sluiten via frontpanelen.

5. Alternatieve koelconcepten: Geluidsarm – conductiegekoelde behuizingen

Afhankelijk van de toepassing en locatie zijn verschillende oplossingen geschikt voor energie- en geluidsefficiënte koeling. Conductiekoeling wordt bijvoorbeeld gebruikt wanneer het koelproces geen geluid mag veroorzaken en stilstand als gevolg van defecte ventilatoren moet worden voorkomen. Aan deze eisen kan worden voldaan door een metalen frame (conductiegekoelde eenheid – CCA) te gebruiken—geïnstalleerd op een printplaat—of door de printplaat volledig te omsluiten met twee helften van de behuizing (clamshell). Deze zijn op hun beurt aangesloten op de koperen oppervlakken die in de printplaat zijn geplaatst voor koeling, evenals direct op het oppervlak van de energieverbruikende componenten. Nu wordt de warmte overgebracht van de hotspot naar de CCA of clamshell en van daaruit via een kaarthouder naar de behuizing en afgevoerd. Het is belangrijk om te weten dat thermische pasta vereist is tussen de energieverbruikende componenten (processors of FPGA's) en het metalen frame. Dit zorgt voor een goed contact en compenseert eventuele toleranties. Bij het gebruik van een dergelijke koelmethode, die is ontwikkeld voor een laboratoriumomgeving, moet echter worden opgemerkt dat de koelprestaties aanzienlijk lager zijn dan bij geforceerde luchtkoeling. Voor dergelijke koeling zijn plug-in-kaarten nodig die speciaal zijn ontwikkeld voor conductiekoeling en andere speciale componenten. Dit type koeling is aanzienlijk duurder in aanschaf dan luchtgekoelde systemen.

6. Alternatieve koelconcepten: Hoge efficiëntie – vloeistofkoelingsoplossing voor modulaire apparaten

Hoewel het gebruik van water als koelmedium in technische omgevingen op dit moment niet graag wordt geaccepteerd, moeten we hier twee technologieën voor een zeer energiezuinige koeloplossing benoemen: conductiegekoelde behuizingen met een watergekoeld koelpad en vloeistofkoeling van hotspots. De methoden die hier worden gebruikt, zijn onder andere de temperatuur van de uitgaande vloeistof (LFT) en de spraykoeling, die echter alleen mogelijk is met niet-conductieve media en dus een beperkt aantal toepassingen heeft. De bijbehorende hardware-interfaces zijn snelkoppelingen (QD – snelkoppeling) en druppelvrije en lekvrije kleppen. Bij het gebruik van deze twee methoden moet ervoor worden gezorgd dat de infrastructuur het gebruik van deze koeloplossingen mogelijk maakt. Bovendien zijn de initiële kosten vrij hoog en dragen de gebruikte pompen en kleppen bij aan geluidsoverlast en moeten ze extern worden gemonteerd.

7. Een kwestie van prioriteiten stellen: Welke koeloplossing is "passend"?

Om het laagst mogelijke geluidsniveau te bereiken, is het optimaliseren van alle onderdelen van de complete toepassing een must. De sleutel is om een passend compromis te vinden tussen het haalbare geluidsniveau, de koelprestaties en het beschikbare budget. Onze tip: Evalueer de toepassing. Welke prestaties zijn gewoonlijk vereist bij welke temperatuur en in welk type omgeving?

Onze experts bieden een breed scala aan hardwarecomponenten van nVent SCHROFF, processen en diensten voor de energie- en geluidsefficiënte koeling van systemen en apparatuur voor test- en meetdoeleinden.