Sammenligning av aksial- og sentrifugalvifter

Når det kommer til håndtering av overskuddsvarme i et system, er vifter en foretrukket varmestyringsløsning når det kommer til å fjerne uønsket varme og forsyne kald luft over viktige komponenter. Utenom å undertrykke systemeffekten, legge til kjøleribber eller bruke rør eller kjøleplater, er det ofte behov for å generere tvungen luft for å ytterligere kjøle ned komponenter.

Dette gir teknikere valget mellom en aksial viftekonstruksjon og en sentrifugal viftekonstruksjon. Selv om beslutningen ikke er altfor kompleks, har denne artikkelen som mål å skissere de grunnleggende driftsprinsippene for hver type, ta for seg vanlige konstruksjoner og bruksområder samt oppsummere fordeler og ulemper.

Grunnleggende informasjon om aksialvifter og deres bruksområder

Aksialvifter, også noen ganger kalt propellvifter, har skjeve blader montert på en roterende akse (eller aksel) som drives av en motor. Aksialvifter fungerer ved å trekke luft inn i den ene enden og tvinge den ut av den andre i en parallell retning med aksen (figur 1). Aksialvifter i rør (tubeaxial eller vaneaxial) er en annen vanlig betegnelse, som rett og slett betyr aksialvifter som passer i kanaler eller rør.

Figur 1: Grunnleggende luftstrømretning for en aksialvifte. (Bildekilde: Same Sky)

Aksialvifter er tilgjengelige i så og si alle størrelser, fra kretskortstørrelse til romstørrelse, og de krever vanligvis ikke mye strøm for å fungere, men dette er til en viss grad avhengig av størrelsen. Tilbys i versjoner med både vekselstrøm (AC) og likestrøm (DC), der vekselstrømsvifter utnytter nettstrøm og er generelt klassifisert til over 100 V, mens likestrømsvifter har mye lavere spenning, i området 3 til 48 VDC, og disse drives vanligvis av batterier eller en strømforsyning.

Luftstrømmen som aksialvifter produserer har høyt volum, men lavt trykk. Denne utgangsluftproduksjonen med høyt volum og lavt trykk gjør dem godt egnet for kjøleutstyr og -områder, både små og store, takket være den jevnt fordelte luftstrømmen over et definert område. Aksialvifter er ofte å finne i kjøledatamaskiner eller datasenterutstyr, de anvendes i klimaanlegg, AC-kondensere eller varmevekslere og de brukes til punktkjøling i industrielle systemer. De kan også fungere som eksosvifter.

Grunnleggende informasjon om sentrifugalvifter og deres bruksområder

Sentrifugalvifter er også kjent som radialvifter eller sentrifugalblåsere, og de har viftehjul inne i et motordrevet nav som tar inn luft i huset og deretter sender luften ut igjen fra et utløp 90 grader (vinkelrett) til inntaket (figur 2).

Figur 2: Grunnleggende luftstrømretning til en sentrifugalvifte. (Bildekilde: Same Sky)

Sentrifugalvifter er utgangsenheter med høyt trykk og lavt volum, og de setter i hovedsak luft under trykk inne i viftehuset, som arbeider for å produsere en jevn luftstrøm med høyt trykk, men ved mer begrensede volumer sammenlignet med aksiale versjoner. Fordi de blåser ut luft fra et utløp, er de ideelle når det kommer til å rette luftstrømmen i et bestemt område for å kjøle ned en bestemt del av systemet som genererer mye varme, for eksempel en FET, DSP eller FPGA. I likhet med sine aksiale motparter, er de også tilgjengelige i vekselstrøm- og likestrømversjoner med en rekke størrelser, hastigheter og formater, men de bruker vanligvis mer strøm. Den innkapslede konstruksjonen gir litt ekstra beskyttelse til de forskjellige bevegelige delene, noe som gjør dem til et pålitelig, slitesterkt og skadebestandig alternativ.

Både sentrifugal- og aksialvifter produserer hørbar og elektromagnetisk støy, men støyen i sentrifugalvifter har en tendens til å være høyere enn aksialvifter. Siden begge viftemodellene bruker motorer, kan EMI-effekter påvirke systemets ytelse i sensitive konstruksjoner.

Det høye trykket og lave volumproduksjonen til en sentrifugalvifte gjør den ideell for luftstrømning i konsentrerte områder som rør eller kanaler (figur 3), eller for ventilasjon og eksos. Dette betyr at de fungerer godt i klimaanlegg eller tørkesystemer, mens den ekstra holdbarheten som vi nevnte tidligere muliggjør drift i røffe omgivelser som håndterer partikler, varm luft og gasser. Når det gjelder elektroniske konstruksjoner, brukes sentrifugalvifter vanligvis i bærbare datamaskiner på grunn av deres lave profil og høyere retningsbestemthet (luftstrømmen blåses ut 90 grader fra inntaket).

Figur 3: Sentrifugalvifte brukt i kanal. (Bildekilde: Same Sky)

EMI- og støyvurdering for vifte

Elektromagnetisk interferens (EMI) generert av vifter er en viktig konstruksjonsmessig vurdering som må tas tidlig i prosessen. Alle vifter kan generere enten utstrålt EMI fra selve viften eller ledet EMI fra strømledningene. Ikke-innesluttede magnetfelt (UMF – uncontained magnetic fields) som oppstår fra motormagneter og statorviklinger kan også resultere i interferens. Selv om viften er installasjonsspesifikk, vil nøye vurdering i de tidlige stadiene av designprosessen spare tid og penger. Generelt sett skaper likestrømsvifter mindre EMI enn vekselstrømsvifter.

Figur 4: Aksialvifter har en tendens til å produsere mindre støy enn sentrifugalblåsere. (Bildekilde: Same Sky)

En annen anvendelsesspesifikk vurdering som må tas, er den hørbare støyen som genereres av vifter. Støy varierer etter bruksområdet, tettheten av komponenter, plasseringen i et system, størrelsen på viften, mengden luft som beveges, rullelager som brukes osv. Rullelagre i en vifte påvirker ikke bare akustikken, men kan også påvirke levetiden og potensielle bruksområder. Hørbar støy kan ofte reduseres ved bedre vifteplassering, mekanisk isolasjon eller bruken av luftinntaksgriller eller utløpsdiffusorer. En god tommelfingerregel er at jo høyere CFM-en (CFM – cubic feet per minute) eller luftstrømmen er, jo høyere er den hørbare støyen. Når det er sagt, hvis både en større vifte og en mindre vifte har lignende CFM-klassifisering, vil den større viften vanligvis resultere i en mer stillegående samlet løsning. Som nevnt tidligere, er aksialvifter vanligvis mer stillegående enn de sentrifugale alternativene.

Endelig sammenligning

For å konkludere ting har vi en rask sammenligning av de forskjellige fordelene, ulempene og egenskapene til aksial- og sentrifugalvifter. Å bestemme seg for det beste alternativet vil avhenge av det tiltenkte bruksområdet, tilgjengelig plass og de generelle termiske kravene til sluttsystemet.

Figur 5: Sammenligning av grunnleggende egenskaper for aksial- og sentrifugalvifter. (Bildekilde: Same Sky)

Konklusjon

Å holde elektroniske komponenter som produserer uønsket varme kalde, kan effektivt håndteres med enten aksial- eller sentrifugalvifter. Begge viftetypene er bevist ute i felten gjennom mange års bruk og kontinuerlige forbedringer. Same Sky tilbyr et bredt spekter av DC-aksialvifter og -sentrifugalblåsere med en rekke rammestørrelser og luftstrømsklasser, slik at teknikere enklere kan matche spesifikke termiske krav.