Ograniczenia akustyczne w zarządzaniu temperaturą

1. Przyczyna i skutek: Moc akustyczna i poziom ciśnienia akustycznego

Poziom mocy akustycznej określa się w celu umożliwienia obiektywnego porównania mocy akustycznej różnych urządzeń. W tym przypadku moc akustyczna to całkowita energia dźwiękowa emitowana przez źródło dźwięku w jednostce czasu. Z drugiej strony, ciśnienie akustyczne określa dźwięk, który nasze uszy obierają jako hałas. Ciśnienie akustyczne jest mierzone w decybelach (dB). To wynik emitowania przez źródła dźwięku energii akustycznej, która jest przekazywana do środowiska akustycznego i mierzona w określonym miejscu.

2. Metodyczne łączenie komponentów: Konstrukcja akustyczna

Konstrukcja akustyczna każdego systemu powinna rozpocząć się na wczesnych etapach rozwoju produktu. Szczególne znaczenie mają tu dwa istotne parametry: zoptymalizowany projekt obudowy i wybór odpowiedniego wentylatora. Podczas projektowania obudowy ważne jest unikanie narożników, krawędzi i wąskich kanałów, ponieważ to one generują hałas. Na tym etapie sprawdza się również, czy lepsze wyniki zapewniają perforowane blachy, czy siatki druciane na otworach wlotowych i wylotowych. Konstrukcja odpowiedniego wentylatora musi być dostosowana do miejsca instalacji i oporów przepływu powietrza w całym systemie: Dostępne są modele osiowe, promieniowe i ukośne, które mogą być opcjonalnie uwzględniane podczas wymiarowania konstrukcji wentylatora. Podczas projektowania uwzględnia się również, między innymi, punkt pracy i właściwą konfigurację zespołu wentylatora w końcowym zastosowaniu.

3. Punkt ogniskowy: Biorąc pod uwagę system w jego środowisku pracy

Hałas dmuchawy zależy od wydajności i prędkości pracy wentylatorów — im większa objętość powietrza i wynikowe ciśnienie powietrza, tym wyższy poziom hałasu generowanego przez wentylator. Oznacza to także efekt odwrotny — niski poziom hałasu można osiągnąć tylko wtedy, gdy uwzględniony zostanie wpływ maksymalnych strat mocy systemu, a objętość i ciśnienie powietrza zostaną zredukowane do wymaganych wartości minimalnych. Co więcej należy wziąć pod uwagę również takie aspekty, opór powietrza w szafie, w samym systemie lub w obudowie. Dlatego opór powietrza musi być utrzymywany na jak najniższym poziomie. Zalecamy również zainstalowanie w aplikacji systemu sterowania wentylatorem. Układ sterowania wentylatorem dostosowuje wydajność chłodzenia do bieżącego zapotrzebowania i zapewnia znaczną redukcję hałasu przy częściowym obciążeniu.

4. Optymalizacja różnicy temperatur: maksymalna temperatura otoczenia i powietrza na wylocie

Delta T (ΔT) określa dopuszczalny zakres temperatur między wlotem powietrza (temperaturą otoczenia) a wylotem powietrza i znacząco wpływa na zapotrzebowanie energetyczne systemu. W obliczeniach uwzględniane są następujące zagadnienia: Jak długo będzie się utrzymywać maksymalna temperatura? Sekundy, minuty, godziny, dni? Czy przy maksymalnej temperaturze wymagane jest wykorzystanie pełnej mocy elektrycznej?

Aby obniżyć poziom hałasu związanego z chłodzeniem, jednym z najważniejszych czynników jest optymalizacja przepływu powietrza przez system. Optymalizacja rozpoczyna się od kart wtykowych, które powinny zostać zaprojektowane z myślą o idealnej wydajności termicznej. Tylko idealne rozmieszczenie wszystkich elementów minimalizuje pojawianie się utrudnień przepływu powietrza. W firmie nVent odpowiednie parametry robocze, konfiguracje i wymiary radiatora są określone przez symulacje modelowe już na etapie opracowywania koncepcji termicznej. Ponadto, gdy systemy są montowane, można już uwzględnić doprowadzenie powietrza do gorących miejsc poprzez zamykanie pustych otworów w przednich panelach z przegrodami powietrznymi.

5. Alternatywne koncepcje chłodzenia: Sound of Silence — obudowy chłodzone przewodnościowo

Aby chłodzenie było energooszczędne i nie generowało dużego natężenia hałasu, można wdrażać różne rozwiązania, w zależności od zastosowania i lokalizacji. Na przykład chłodzenie przewodnościowe jest stosowane tam, gdzie proces chłodzenia nie może generować hałasu i nie może dojść do przestojów spowodowanych usterkami wentylatorów. Wymagania te można spełnić, używając metalowej ramy (zespołu chłodzonego przewodnościowo — CCA) — zainstalowanej na płytce drukowanej — lub poprzez całkowite zamknięcie płytki drukowanej między dwiema połówkami obudowy (w obudowie klamrowej). Te z kolei są połączone z miedzianymi powierzchniami, włożonymi do płytki drukowanej w celu zapewnienia chłodzenia, a także bezpośrednio z powierzchnią elementów energochłonnych. Teraz ciepło jest przenoszone z gorącego punktu do CCA lub obudowy klamrowej, a stamtąd przez uchwyt karty do obudowy, gdzie jest rozpraszane. Należy pamiętać, że między energochłonnymi komponentami (procesorami lub FPGA) a metalową ramą musi znajdować się pasta termiczna. Zapewnia to dobry kontakt i kompensuje wszelkie tolerancje. Jednak przy zastosowaniu takiej metody chłodzenia, która została opracowana dla środowiska laboratoryjnego, wydajność chłodzenia jest znacznie niższa niż przy użyciu wymuszonego chłodzenia powietrzem. Takie chłodzenie wymaga kart wtykowych opracowanych specjalnie do chłodzenia przewodnościowego, jak również innych specjalnych komponentów. Ten rodzaj chłodzenia jest znacznie droższy w zakupie niż systemy chłodzone powietrzem.

6. Alternatywne koncepcje chłodzenia: Wysoka wydajność — chłodzenie cieczą urządzeń modułowych

Chociaż używanie wody jako czynnika chłodzącego w środowiskach technicznych nie jest obecnie łatwo akceptowane, należy wymienić dwie bardzo energooszczędne technologie chłodzenia: obudowy chłodzone przewodnościowo z chłodzoną wodą płytką chłodzącą i chłodzenie cieczą gorących punktów. Stosowane tu metody uwzględniają temperaturę wypływającego płynu (LFT) i chłodzenie natryskowe, co jest możliwe tylko w przypadku mediów nieprzewodzących i dlatego ma ograniczony zakres zastosowań. Powiązane interfejsy sprzętowe to szybkozłącza (QD — Quick Disconnect), a także zawory chroniące przed kapaniem i wyciekami. W przypadku stosowania tych dwóch metod konieczne jest takie skonfigurowanie infrastruktury, aby umożliwiała stosowanie tych rozwiązań chłodniczych. Ponadto początkowe koszty są dość wysokie, a pompy i zawory przyczyniają się do zanieczyszczenia hałasem i muszą być montowane zewnętrznie.

7. Kwestia priorytetów: Jakie rozwiązanie chłodzące „pasuje”?

Aby osiągnąć możliwie najniższy poziom hałasu, konieczna jest optymalizacja wszystkich części ogólnego zastosowania. Kluczem jest znalezienie odpowiedniego kompromisu między poziomem hałasu, wydajnością chłodzenia i dostępnym budżetem. Nasza wskazówka: Oceń aplikację. Jaka wydajność jest zazwyczaj wymagana przy jakiej temperaturze i w jakim środowisku?

Nasi eksperci zapewniają szeroką gamę komponentów sprzętowych nVent SCHROFF, procesów i usług do energooszczędnego i cichego chłodzenia systemów i urządzeń w instalacjach testowych i pomiarowych.