Akustiske grenser i varmeavledning

1. Årsak og virkning: Lydeffekt og lydtrykknivå

Lydeffektnivået bestemmes for å muliggjøre en objektiv sammenligning av lydeffekten til ulike enheter. I dette tilfellet er lydeffekten den totale luftbårne lydenergien som avgis av en lydkilde per tidsenhet. Lydtrykk er derimot det ørene våre oppfatter som støy. Lydtrykket måles i desibel (dB) og er et resultat av lydenergien som utstråles fra lydkilder som overføres til et akustisk miljø og måles på et bestemt sted.

2. Metodisk kombinasjon av komponenter: Den akustiske utformingen

Den akustiske utformingen av ethvert system bør begynne i de tidlige stadiene av produktutviklingen. To relevante parametere er spesielt viktige her: en optimalisert kabinettdesign og valg av en egnet vifte. Når kabinettet utformes, er målet å unngå hjørner, kanter og smale kanaler, ettersom disse genererer støy. På dette tidspunktet sjekkes det også om perforert metallplate eller trådnett for luftinntak og eksosåpninger gir bedre resultater. Utformingen av den aktuelle viften bestemmes av installasjonsstedet og luftmotstanden i det totale systemet: Som et alternativ er aksiale, radiale og diagonale modeller tilgjengelige og inkludert i dimensjoneringen av viftens design. Under prosjekteringen tas det også hensyn til blant annet driftspunkt og mulig viftetrinn i den endelige applikasjonen.

3. Fokuspunkt: Vurderer systemet i dets arbeidsmiljø

Støyen fra viftene avhenger av viftenes ytelse og hastighet - jo høyere luftvolum og det resulterende lufttrykket er, desto høyere støy genererer viften. Omvendt betyr dette at et lavt støynivå bare kan oppnås hvis det tas hensyn til systemets maksimale effekttap, og luftmengde og lufttrykk reduseres til de nødvendige minimumsverdiene. I tillegg er luftmotstanden i kabinettet, selve systemet eller kabinettet også aspekter som må tas i betraktning. Derfor må luftmotstanden holdes så lav som mulig. Vi anbefaler også at det følger med et viftestyringssystem i søknaden. Dette viftestyringssystemet tilpasser kjøleytelsen til det aktuelle behovet og sørger for en betydelig støyreduksjon ved del-last.

4. Optimalisering av temperaturdifferansen: maksimal omgivelsestemperatur og luftutløpstemperatur

Delta T (ΔT) definerer det tillatte temperaturområdet fra luftinntaket (omgivelsestemperaturen) til luftutløpet og påvirker i betydelig grad systemets energibehov. Følgende spørsmål er tatt med i beregningen: Hvor lenge forventes maksimumstemperaturen å holde seg? Sekunder, minutter, timer, dager? Er det behov for full elektrisk effekt ved maksimal temperatur?

For å redusere det kjølerelaterte støynivået er det viktig å optimalisere luftstrømmen gjennom systemet. Denne optimaliseringen starter med innstikkskortene, som allerede bør være utformet med tanke på ideell termisk ytelse. Bare den perfekte plasseringen av alle komponenter minimerer forekomsten av luftstrømblokkeringer. Hos nVent blir den riktige størrelsen, arkitekturen og dimensjonene på kjøleribben bestemt ved hjelp av modellsimuleringer allerede under utviklingen av det termiske konseptet. Når systemene monteres, kan man dessuten ta hensyn til luftføringen til de varme punktene ved å stenge tomme spalter gjennom frontpaneler med luftbaffler.

5. Alternative kjølekonsepter: Lyden av stillhet – konduksjonskjølte kabinetter

Avhengig av bruksområde og plassering er det ulike løsninger som egner seg for energi- og støyeffektiv kjøling. Konduksjonskjøling brukes for eksempel der kjøleprosessen ikke må generere støy, og der det er viktig å unngå driftsstans på grunn av defekte vifter. Disse kravene kan oppfylles enten ved å bruke en metallramme (Conduction Cooled Assembly - CCA) - installert på et kretskort (PCB)- eller ved å omslutte kretskortet helt med to halvdeler av kabinettet (kapslingen). Disse er i sin tur koblet til kobberflatene som er satt inn i kretskortet for kjøling, samt direkte til overflaten på de strømkrevende komponentene. Nå overføres varmen fra lokale varmepunkter (hot spots) til kretskortmodulen eller kapslingen, og derfra via en kortholder til kabinettet, hvor den avledes. Det er viktig å vite at det er nødvendig med termisk pasta mellom de strømkrevende komponentene (prosessorer eller FPGA-er) og metallrammen. Dette sikrer god kontakt og kompenserer for eventuelle toleranser. Ved bruk av en slik kjølemetode - som ble utviklet for laboratoriemiljø - må man imidlertid være oppmerksom på at kjøleeffekten er betydelig lavere enn ved bruk av tvungen luftkjøling. Slik kjøling krever plug-in-kort som er spesialutviklet for konduksjonskjøling, samt andre spesialkomponenter. Denne typen kjøling er betydelig dyrere i innkjøp enn luftkjølte systemer.

6. Alternative kjølekonsepter: Høy virkningsgrad - Væskekjølingsløsning for modulære enheter

Selv om det for øyeblikket ikke er helt akseptert å bruke vann som kjølemedium i tekniske miljøer, bør to teknologier for en svært energieffektiv kjøleløsning nevnes her: konduksjonskjølte kabinetter med en vannkjølt kjøleplate og varmepunkt (hot spot)-kjøling med væske. Metodene som brukes her, omfatter avgangstemperatur (LFT) og spraykjøling, som imidlertid bare er mulig med ikke-ledende medier og dermed har et begrenset bruksområde. De tilhørende maskinvaregrensesnittene er hurtigkoblinger (QD - quick disconnect) samt drypp- og lekkasjesikre ventiler. Hvis man bruker disse to metodene, må man forsikre seg om at infrastrukturen tillater bruk av disse kjøleløsningene. I tillegg er startkostnadene ganske høye, og pumpene og ventilene som brukes, bidrar til støyforurensning og må monteres eksternt.

7. Et spørsmål om prioritering: Hvilken kjøleløsning "passer"?

For å oppnå lavest mulig støynivå er det viktig å optimalisere alle deler av den samlede applikasjonen. Nøkkelen er å finne et passende kompromiss mellom det oppnåelige støynivået, kjøleytelsen og budsjettet som er tilgjengelig for dette. Vårt tips: Evaluer søknaden. Hvilken ytelse kreves vanligvis ved hvilken temperatur og i hvilken type miljø?

Våre eksperter tilbyr et bredt utvalg av nVent SCHROFF-maskinvarekomponenter, prosesser og tjenester for energi- og støyeffektiv kjøling av systemer og utstyr innen test og måling.