Axial Fan vs Centrifugal Fan: Kumpletong Gabay sa Pagpili ng Electronics Cooling

axial fan kumpara sa centrifugal fan:

Ang Axial fan ay nagpapagalaw ng malalaking volume ng hangin sa kahabaan ng rotational axis nito sa mababang static pressure at ito ang tamang pagpipilian para sa mga bukas at walang harang na cooling path. Ang Centrifugal fan, na tinatawag ding Blower fan, ay nagre-redirect ng hangin sa 90 degree na anggulo at bumubuo ng mataas na Static pressure, na ginagawa itong tamang pagpipilian sa tuwing ang daloy ng hangin ay dapat dumaan sa mga siksik na bahagi, makitid na duct, o mahigpit na pinaghihigpitang mga enclosure. Para sa mga desisyon sa Electronics cooling at Thermal management, ang nag-iisang pinaka-kapaki-pakinabang na panuntunan ay ito: kung ang iyong system ay may mababang System impedance at nangangailangan ng maximum na Airflow rate sa CFM (Cubic Feet per Minute), gumamit ng Axial fan; kung ang iyong system ay may mataas na System impedance mula sa mga filter, heatsink, o constrained na channel, gumamit ng Centrifugal fan o Blower fan. Ang lahat ng iba pa sa pagpili ng Fan ay isang pagpipino ng pangunahing prinsipyong iyon.

Axial fan: Paano Ito Gumagana at direksyon ng Airflow ng axial fan

An Axial fan gumagana sa pamamagitan ng pag-ikot ng isang set ng mga angled blades sa paligid ng isang central hub. Habang umiikot ang mga blades, kumikilos sila sa hangin sa parehong paraan na kumikilos ang propeller sa hangin o tubig, na nagtutulak ng likido sa direksyon na itinuturo ng baras. Tinutukoy nito ang direksyon ng Airflow ng axial fan: pumapasok ang hangin sa mukha ng fan nang axially, ibig sabihin ay diretso sa mga umiikot na blades, at lumalabas sa parehong direksyon ng axial sa kabilang panig. Walang pagbabago sa direksyon ng daloy, kung kaya't ang mga instalasyon ng Axial fan ay simpleng pagsamahin at kung bakit nangingibabaw ang mga ito kahit saan may available na tuwid na daanan ng airflow.

Ang blade geometry ng isang Axial fan ay ang pangunahing determinant ng pagganap nito. Ang mas mataas na blade pitch angle ay nagpapagalaw ng mas maraming hangin sa bawat rebolusyon ngunit pinapataas din ang pagkarga sa motor at ang turbulence sa likod ng blade, na nagpapataas ng ingay. Karamihan sa mga komersyal na produkto ng Axial fan para sa Electronics cooling ay gumagamit ng blade pitch na na-optimize para sa pinakamahusay na balanse ng Airflow rate sa CFM (Cubic Feet per Minute) at acoustic output sa isang partikular na bilis ng pag-ikot, kaya naman palaging ipinapakita ng datasheet ang parehong airflow at noise figure nang magkasama sa halip na magkahiwalay.

Ano ang bentahe ng paggamit ng axial fan? Ang mga pangunahing bentahe ay ang mataas na Airflow rate na nauugnay sa pisikal na laki ng frame ng fan, isang manipis na axial profile na kasya sa pagitan ng mga panel, at isang makabuluhang mas mababang halaga kaysa sa isang maihahambing na Centrifugal fan sa parehong diameter. Ang isang 120 mm Axial fan na tumatakbo sa 2000 RPM ay karaniwang naghahatid ng 60 hanggang 110 CFM (Cubic Feet per Minute) habang kumokonsumo lamang ng 3 hanggang 7 watts, na ginagawa itong napakatipid sa enerhiya para sa dami ng hangin na inilipat. Ang pangalawang mahalagang bentahe ay ang maramihang Axial fan unit ay maaaring i-stack sa serye o i-array nang magkatulad sa isang panel upang sukatin ang airflow o pressure nang hindi nangangailangan ng mas malaki, mas mahal na Centrifugal fan assembly.

• Mataas na Airflow rate sa CFM (Cubic Feet per Minute) sa bawat unit ng laki ng frame at nakonsumo ng kuryente
• Ang manipis na axial profile ay nagbibigay-daan sa direktang pag-install sa mga flat panel o sa pagitan ng mga board na may mahigpit na pagitan
• Mas mababang acoustic output kaysa sa Centrifugal fan na naghahatid ng parehong dami ng hangin sa isang open system
• Mas mababang halaga ng unit at mas malawak na kakayahang magamit sa mga karaniwang laki ng frame mula 25 mm hanggang 250 mm
• Simpleng pagsasama sa kasalukuyang mga flat panel cutout na walang scroll housing o directional discharge adapters

Ang limitasyon ng Axial fan ay tiyak ang mababang Static pressure na kakayahan nito. Habang tumataas ang impedance ng System, ibig sabihin habang nagiging mas nahahadlangan ang daanan ng daloy ng hangin, mabilis na bumababa ang inihatid na CFM (Cubic Feet per Minute) ng Axial fan. Ito ay makikita sa anumang curve ng fan para sa isang Axial fan: bumababa nang husto ang curve habang tumataas ang back pressure, at naabot ng fan ang stall pressure nito sa medyo mababang halaga kumpara sa Centrifugal fan na may parehong diameter.

Centrifugal fan at Blower fan: Paano gumagana ang isang centrifugal fan

Paano gumagana ang isang centrifugal fan? A Centrifugal fan , na ibinebenta din bilang isang Blower fan sa maraming linya ng produkto ng electronics, kumukuha ng hangin sa axially sa pamamagitan ng isang pumapasok sa gitna ng impeller nito at pagkatapos ay pinapabilis ang hangin na iyon nang radially palabas gamit ang centrifugal force habang umiikot ang impeller. Ang hangin ay itinatapon sa panlabas na gilid ng scroll o volute housing, kung saan ang kinetic energy ay na-convert sa pressure, at pagkatapos ay lalabas ang hangin sa pamamagitan ng isang solong discharge port na naka-orient sa 90 degrees sa inlet. Ang pangunahing pagbabagong ito sa direksyon ng daloy ay ang nagbibigay sa Centrifugal fan ng tiyak na kalamangan nito: maaari itong makabuo ng mas mataas na Static pressure kaysa sa Axial fan na may parehong diameter dahil nakukuha ng scroll housing ang radial velocity ng hangin at ginagawa itong magagamit na pressure head.

Mas malakas ba ang mga centrifugal fan? Sa mga tuntunin ng pagbuo ng presyon, oo. Ang mga high static pressure na centrifugal blower ay maaaring makabuo ng 5 hanggang 10 beses ang maximum na Static pressure ng isang may kaparehong laki ng Axial fan , kung kaya't ang mga ito ay tinutukoy sa tuwing ang daloy ng hangin ay dapat dumaan sa isang heat exchanger core, isang siksik na filter, isang malapit na nakaimpake na hanay ng PCB, o isang mahabang makitid na duct kung saan mataas ang System impedance. Ang trade off ay ang isang Centrifugal fan ay pisikal na mas mataas kaysa sa isang Axial fan na may parehong inlet diameter, kumokonsumo ng mas maraming kapangyarihan sa katumbas na airflow laban sa resistensya, at karaniwang gumagawa ng mas tonal na profile ng ingay dahil sa interaksyon ng mga blades na dumadaan sa fixed discharge cutoff point sa scroll housing.

Ang mga hugis ng centrifugal fan impeller blade ay malaki ang pagkakaiba-iba at ang bawat hugis ay gumagawa ng ibang balanse ng presyon, daloy, at kahusayan. Ang mga backward curved blades ay ang pinaka-episyenteng hugis at ito ay pamantayan sa mataas na performance ng Electronics cooling blower dahil ang mga ito ay hindi nag-overload, ibig sabihin, ang pagkonsumo ng kuryente ng motor ay hindi tumataas kung ang resistensya ng system ay bumaba nang hindi inaasahan. Ang mga forward curved blade ay nagpapagalaw ng mas maraming hangin sa mababang presyon at karaniwan sa mga blower ng HVAC at consumer appliance. Ang backward inclined flat blades ay nag-aalok ng middle ground at mas madaling gawin, na ginagawang epektibo ang mga ito para sa mga mid-range na application.

Static pressure, Airflow rate, CFM (Cubic Feet per Minute), at System impedance Explained

Ang mabisang pagpili ng Fan ay nangangailangan ng malinaw na pag-unawa sa apat na magkakaugnay na dami: Static pressure, Airflow rate, CFM (Cubic Feet per Minute), at System impedance. Ang pagkalito sa mga ito o pagtrato sa kanila sa paghihiwalay ay ang ugat na sanhi ng karamihan sa mga pagkabigo sa paglamig sa pagbuo ng produktong elektroniko.

Ang static pressure ay ang puwersa sa bawat unit area na ginagawa ng fan sa hangin na ginagalaw nito, na sinusukat sa pulgada ng column ng tubig (sa H2O) o Pascals (Pa). Kapag ang isang fan ay nagtulak ng hangin sa isang pinaghihigpitang landas, dapat nitong malampasan ang paglaban ng landas na iyon, at ang Static pressure ay ang pera na ginagamit nito upang gawin ito. Ang isang fan na bumubuo ng 0.1 inches na H2O ng maximum Static pressure ay maghahatid ng malapit sa zero airflow kung ang system na pinapakain nito ay nangangailangan ng 0.15 inches na H2O upang malampasan ang resistensya nito.

Ang airflow rate ay ang dami ng hangin na inilipat sa bawat yunit ng oras. Sa North American engineering at karamihan sa mga electronics datasheets, ito ay ipinahayag bilang CFM (Cubic Feet per Minute), habang ang metric datasheets ay gumagamit ng cubic meters kada oras (m3/h) o liters per second (L/s). Ang karaniwang 80 mm Axial fan na tumatakbo sa 2500 RPM ay karaniwang naghahatid ng 25 hanggang 40 CFM (Cubic Feet per Minute) sa libreng hangin ngunit maaari lamang maghatid ng 10 hanggang 15 CFM (Cubic Feet per Minute) kapag naka-install sa loob ng computer case na may katamtamang System impedance. Ang agwat na ito sa pagitan ng pagganap ng libreng hangin at pagganap ng naka-install ay kung saan nagmula ang maraming pagkakamali sa pamamahala ng Thermal.

Ang system impedance, kung minsan ay tinatawag na system resistance, ay ang kabuuang pagbaba ng presyon sa lahat ng bahagi sa daanan ng airflow sa isang naibigay na rate ng daloy. Ang bawat elemento sa path, grilles, filter, heatsink, PCB card gaps, cable bundle, ay nagdaragdag sa System impedance. Habang tumataas ang airflow rate, tumataas ang impedance ng System nang halos kasabay ng parisukat ng bilis ng daloy, kaya naman lumalabas ang mga curve ng system resistance sa fan curve chart bilang mga parabolic na linya sa halip na mga tuwid. Ang operating point ng anumang fan sa anumang totoong enclosure ay ang intersection ng pressure ng fan versus flow curve sa resistance curve ng system.

Pag-unawa sa fan curves airflow vs static pressure para sa Praktikal na pagpili ng Fan

Ang pag-unawa sa mga curve ng fan na daloy ng hangin kumpara sa static na presyon ay ang pinakamahalagang kasanayan sa pamamahala ng Thermal at pagpili ng Fan. Ang fan curve ay isang two axis chart kung saan ang horizontal axis ay nagpapakita ng Airflow rate sa CFM (Cubic Feet per Minute) at ang vertical axis ay nagpapakita ng Static pressure. Ang bawat fan ay may katangian na curve na nagsisimula sa pinakamataas na Static pressure kapag ang daloy ay zero, nagku-kurba pababa habang tumataas ang daloy, at nagtatapos sa maximum na libreng daloy ng hangin kapag ang Static na presyon ay zero.

Ang system resistance curve ay na-overlay sa parehong tsart. Nagsisimula ito sa pinanggalingan (zero flow, zero pressure) at kumukurba paitaas habang tumataas ang daloy. Ang punto kung saan tumatawid ang dalawang curve ay ang operating point: ang aktwal na Airflow rate at Static pressure kung saan tatakbo ang fan sa partikular na pag-install na iyon. Ang paglipat ng operating point na iyon ay ang pangunahing gawain ng pagpili ng Fan at Thermal na disenyo.

Para sa isang Axial fan, ang curve ng fan ay mabilis na bumababa habang tumataas ang presyon sa likod. Nangangahulugan ito na ang isang Axial fan na tumatakbo malapit sa stall pressure point nito ay naghahatid ng napakakaunting aktwal na CFM (Cubic Feet per Minute) kahit na ito ay umiikot nang buong bilis at kumonsumo ng buong lakas. Para sa isang Centrifugal fan, ang pressure curve ay mas flat sa mas malawak na hanay ng mga rate ng daloy, ibig sabihin, ang Centrifugal fan ay nagpapanatili ng kapaki-pakinabang na airflow kahit na ang System impedance ay tumataas. Ang pagkakaibang ito sa hugis ng kurba ay ang pangunahing praktikal na dahilan upang pumili ng Centrifugal fan para sa mga pinaghihigpitang disenyo ng espasyo: hindi lamang dahil ito ay bumubuo ng higit na maximum na Static pressure, ngunit dahil pinapanatili nito ang pressure na iyon sa mas malawak na hanay ng mga kondisyon ng pagpapatakbo.

Karamihan sa mga datasheet ng fan ay may kasamang power curve at minsan ay noise curve sa parehong chart. Ang pagbabasa ng tatlo nang magkasama ay nagbibigay ng kumpletong larawan ng kung ano talaga ang ihahatid ng fan sa partikular na System impedance point ng target na application, sa halip na ang mga optimistikong libreng air figure na lumilitaw sa mga buod ng marketing. Ang mga thermal engineer na laktawan ang hakbang na ito at ang laki ng mga tagahanga ay mula sa libreng air CFM (Cubic Feet per Minute) na numero ay patuloy na nakikita na ang kanilang mga build ay tumatakbo nang mas mainit kaysa sa hinulaang kapag na-assemble, dahil ang naka-install na airflow ay palaging mas mababa kaysa sa libreng airflow.

Pagkakaiba sa pagitan ng axial at centrifugal fan: Isang Detalyadong Side by Side View

Ang Pagkakaiba sa pagitan ng axial at centrifugal fan ay umaabot nang higit pa sa direksyon ng daloy ng hangin at kakayahan sa presyon. Ang pag-unawa sa buong hanay ng mga pagkakaiba ay nagbibigay-daan sa isang Thermal management engineer o product designer na gumawa ng kumpiyansa na desisyon sa pagpili ng Fan nang hindi nagde-default sa alinmang uri ng fan na ginamit nila sa nakaraang proyekto.

Ang isang madalas na hindi napapansin na aspeto ng Pagkakaiba sa pagitan ng axial at centrifugal fan ay ang pag-uugali kapag nagbabago ang resistensya ng system sa panahon ng operasyon. Ang isang server na may barado na air filter ay nagpapakita ng mas mataas na System impedance sa mga tagahanga nito kaysa sa isang malinis na server. Ang isang Axial fan sa sitwasyong ito ay mabilis na nawawalan ng airflow at ang temperatura ng processor ay tumataas, na posibleng mag-trigger ng thermal throttling o shutdown. Ang isang Centrifugal fan sa parehong sitwasyon ay nagpapanatili ng higit sa daloy ng hangin nito laban sa tumaas na resistensya, na nagbibigay sa system ng mas maraming thermal headroom bago maabot ang isang fault condition. Ang katatagan na ito sa iba't ibang System impedance ay isang pangunahing dahilan kung bakit madalas na ginusto ng mga OEM ng server at storage ang mga module ng Centrifugal fan sa mga high density na deployment.

Axial fan vs centrifugal blower para sa paglamig ng electronics: Pagpili ng Tamang Uri

Ang desisyon sa pagitan ng Axial fan vs centrifugal blower para sa electronics cooling ay bumaba sa apat na praktikal na tanong na masasagot nang mabilis sa panahon ng maagang yugto ng disenyo bago magsimula ang anumang thermal simulation o prototype na pagsubok.

1. Magkano ang System impedance ang naroroon ng daanan ng daloy ng hangin? Kung ang mga bahagi ay siksikan, kung may mga filter, kung ang hangin ay dapat dumaan sa isang mahabang makitid na duct, o kung ang isang heatsink fin array na may fine pitch spacing ay nasa landas, ang System impedance ay mataas at ang Centrifugal fan ang tamang panimulang punto
2. Gaano karaming pisikal na taas ang magagamit para sa fan? Kung manipis ang enclosure, gaya ng 1U rack server, laptop, o tablet, ang kakayahan ng Centrifugal fan na magpapasok ng hangin sa pamamagitan ng manipis na slot at discharge nang patagilid ay isang geometric na bentahe na walang Axial fan ang maaaring tumugma anuman ang pressure performance
3. Ano ang mga kinakailangan ng acoustic? Kung ang ingay ay isang pangunahing alalahanin at ang system ay bukas na may mababang System impedance, ang isang Axial fan ay halos palaging magiging mas tahimik sa antas ng airflow na kinakailangan. Kung ang System impedance ay mataas, ang Axial fan ay iikot sa maximum RPM na sinusubukang pagtagumpayan ang resistensya at magiging mas maingay kaysa sa isang maayos na laki ng Centrifugal fan na tumatakbo sa katamtamang bilis.
4. Ano ang badyet sa bawat yunit? Ang mga axial fan unit sa karaniwang laki ng frame ay mas mura kaysa sa Centrifugal fan assemblies, na mahalaga sa mataas na dami ng mga produkto ng consumer. Para sa pang-industriya, medikal, o propesyonal na kagamitan kung saan ang pagiging maaasahan at pagganap ay pangunahin, ang premium sa gastos ng isang de-kalidad na Centrifugal fan ay karaniwang nabibigyang katwiran.

Para sa isang desktop computer case na may malalaking mesh panel, maraming 120 mm o 140 mm na Axial fan unit sa front intake at rear exhaust ang halos lahat ay tamang sagot. Para sa isang 1U rack server na may siksik na PCB card array at manipis na profile na pumipigil sa fan diameter, isang pares ng high speed Centrifugal fan module sa push or pull arrangement ang tamang solusyon. Para sa isang laptop na may napakanipis na copper vapor chamber at fine pitch heatsink fins, isang blower fan na kumukuha ng hangin mula sa ibaba ng keyboard at naglalabas sa likurang gilid ay ang tanging configuration na pisikal na akma sa thermal at geometric na mga kinakailangan nang sabay-sabay.

Paghahambing ng antas ng ingay axial vs centrifugal fan: Ano ang Talagang Nararanasan ng mga Engineer at User

Ang paghahambing ng antas ng ingay ng axial vs centrifugal fan ay nangangailangan ng pagkakaiba sa pagitan ng dalawang magkaibang sitwasyon: free air open system at naka-install na restricted system. Sa isang libreng air open system, ang Axial fan ay halos palaging nananalo sa acoustics dahil ito ay nagpapagalaw ng malaking volume ng hangin sa mababang RPM, at malakas ang ingay sa bilis ng pag-ikot at bilis ng dulo ng blade. Ang 120 mm Axial fan na naghahatid ng 60 CFM (Cubic Feet per Minute) sa isang open case ay karaniwang gumagawa ng 25 hanggang 35 dBA, na itinuturing na tahimik sa karamihan ng mga consumer at office environment.

Sa isang naka-install na system na may makabuluhang System impedance, ang paghahambing ng antas ng Ingay axial vs centrifugal fan ay bumabaligtad. Ang Axial fan, na pinilit na lumaban sa back pressure, ay bumibilis sa pinakamataas na RPM upang mapanatili ang anumang kapaki-pakinabang na airflow at bumubuo ng malaking broadband na ingay mula sa blade stall at turbulence. Ang Centrifugal fan, na gumagawa ng parehong trabaho laban sa parehong resistensya na may katangian nitong flat pressure curve, ay tumatakbo sa mas mababang bahagi ng maximum na bilis nito at gumagawa ng mas kaunting kabuuang acoustic power kahit na ang ingay nito sa bawat RPM ay mas mataas kaysa sa Axial fan. Sa isang pinaghihigpitang sistema, ang isang maayos na napiling Centrifugal fan na tumatakbo sa 60 hanggang 70 porsyento ng maximum na bilis ay maaaring maghatid ng parehong paglamig CFM (Cubic Feet per Minute) bilang isang Axial fan na tumatakbo sa 95 porsyento ng maximum na bilis, na may makabuluhang acoustic advantage sa karamihan ng mga sukat.

Ang tonal noise na katangian ng isang Centrifugal fan ay nagkakahalaga ng hiwalay na atensyon sa anumang acoustically sensitive na application. Ang dalas ng pagpasa ng blade, ang tono na ginagawa sa tuwing ang blade ng impeller ay pumasa sa fixed discharge cutoff sa scroll, ay itinuturing ng karamihan sa mga tagapakinig na mas nakakainis kaysa sa pagsirit ng broadband ng isang Axial fan sa parehong kabuuang antas ng dBA. Ang mga thermal management engineer sa consumer electronics, mga medikal na device, at mga produkto sa home office ay kadalasang mas gusto ang Axial fan para sa eksaktong kadahilanang ito kahit na sa mga system na katamtamang pinaghihigpitan, na tumatanggap ng bahagyang mas mataas na RPM kapalit ng ingay na hindi gaanong nakikita ng mga end user.

High airflow low pressure cooling fan: Kapag Malinaw na Tamang Sagot ang Axial fan

Ang high airflow na low pressure cooling fan ay ang natural na domain ng Axial fan, at ang pagtukoy sa anumang bagay sa sitwasyong ito ay nangangahulugang magbayad ng mas malaki para sa mas mababang performance. Ang mga application na tunay na nagtatampok ng mababang System impedance at nangangailangan ng maximum na posibleng CFM (Cubic Feet per Minute) mula sa available na panel space ay kinabibilangan ng open tower desktop computer cases, telecommunication outdoor cabinet na may malalaking louvered door, industrial control panel cooling kung saan ang enclosure ay malalim at mahusay na vented, at data center row level cooling units kung saan dumadaan ang hangin sa mga malalaking open space sa pagitan ng mga server.

Para sa mga application na ito ng High airflow na low pressure cooling fan, ang isang 120 mm o 140 mm na Axial fan sa 1200 hanggang 1800 RPM ay naghahatid ng pinakamahusay na kumbinasyon ng airflow, ingay, paggamit ng kuryente, at magagamit na gastos. Ang pagsasalansan ng dalawang Axial fan unit na magkakasunod sa iisang duct ay humigit-kumulang na nagdodoble sa Static pressure na may katamtamang parusa lamang sa airflow, na kapaki-pakinabang kapag ang isang bukas na sistema ay may isang solong bottleneck tulad ng isang siksik na heatsink fin stack na dapat itulak ng hangin ang mga fan bago bumukas muli ang natitirang bahagi ng landas.

High static pressure centrifugal blower: Mga Application Kung Saan Hindi Mapapalitan ang mga Ito

Ang mga high static pressure na centrifugal blower ay sumasakop sa isang partikular na zone ng pagganap na talagang hindi maabot ng mga unit ng Axial fan kahit gaano karami ang nakaayos sa serye. Kapag ang System impedance ay lumampas sa humigit-kumulang 0.5 hanggang 0.8 inches na H2O sa buong cooling path, ang High static pressure na centrifugal blower ay ang tanging solong fan solution na naghahatid ng sapat na airflow. Ang threshold na ito ay karaniwang tinatawid sa mga sumusunod na kategorya ng produkto.

• Mga laptop na computer kung saan dapat dumaan ang hangin sa napakahusay na pitch na tansong heatsink sa mataas na bilis sa isang napakaliit na cross sectional area, na nangangailangan ng mga antas ng Static na presyon na hindi maibibigay ng walang Axial fan na ganito ang laki.
• Ang mga projector kung saan ang mga filter ng alikabok, optical engine baffle, at lamp cooling channel ay lumikha ng isang kumplikado, mataas na resistensyang daanan ng daloy ng hangin sa isang sobrang siksik na enclosure
• Mga medikal na diagnostic na kagamitan kung saan ang mga selyadong enclosure, mga filter ng pinong particle, at ang pangangailangan para sa positibong presyon sa loob ng aparato upang maiwasan ang kontaminasyon ay lahat ay nagpapataas ng impedance ng System nang sabay-sabay
• Mga instrumentong pang-industriya at analyzer kung saan dapat ibomba ang hangin sa pamamagitan ng mga reaction chamber o sensor cell sa isang tinukoy na rate ng daloy laban sa mga variable na presyon ng likod mula sa mga sample na linya
• Networking switch at router sa compact form factor kung saan ang mga line card ay gumagawa ng napakataas na System impedance sa isang chassis na masyadong makitid para sa karaniwang Axial fan modules

Pinakamahusay na cooling fan para sa high density na mga rack ng server: Axial fan Arrays vs Centrifugal fan Module

Ang pagpili ng Pinakamahusay na cooling fan para sa mga high density na server rack ay nangangailangan ng pagbabalanse ng Static pressure, Airflow rate sa CFM (Cubic Feet per Minute), pisikal na mga hadlang, redundancy, at serviceability sa mga paraan na hindi hinihingi ng Thermal management sa desktop o workstation. Ang mga high-density server rack ay karaniwang nawawala ng 20 hanggang 40 kW o higit pa sa bawat rack, na nangangahulugang ang mga kinakailangan sa airflow ay sinusukat sa daan-daang CFM (Cubic Feet per Minute) bawat 1U o 2U server, at ang mga fan na nagtutulak sa airflow na iyon ay kabilang sa pinakamataas na stressed na bahagi sa buong data center.

Para sa mga 1U rack server, ang nangingibabaw na solusyon sa industriya ay isang hanay ng 4 hanggang 7 dual rotor Centrifugal fan modules na nakaayos sa likuran ng chassis ng server, ang bawat module ay independiyenteng kinokontrol at hot swappable para sa N plus 1 redundancy. Gumagamit ang mga module na ito ng mga paatras na curved impeller na umiikot sa 15,000 hanggang 25,000 RPM at naghahatid ng 15 hanggang 30 CFM (Cubic Feet per Minute) bawat isa laban sa 0.8 hanggang 2.0 inches na H2O ng System impedance na ipinapakita ng isang siksikan na 1U server. Ang isang Axial fan sa diameter at bilis na ito ay ganap na titigil laban sa antas na ito ng back pressure at talagang walang daloy ng hangin.

Para sa 2U at mas malalaking server na may mas maraming available na fan diameter, ang mas malalaking Axial fan unit sa 60 hanggang 80 mm na hanay ay nagiging praktikal sa ilang arkitektura, partikular na kapag ang server ay gumagamit ng open midplane na disenyo kung saan ang airflow ay dumadaan sa malalaking card cage openings na medyo mababa ang System impedance. Gayunpaman, kahit na sa mga kasong ito, ang mga nangungunang tagagawa ng hyperscale server ay lumipat patungo sa mga module ng Centrifugal fan sa karamihan ng mga linya ng produkto dahil sa kanilang superyor na katatagan ng pagganap sa buong hanay ng pag-load ng filter at mga thermal na kondisyon na nakatagpo sa totoong operasyon ng data center.

Pinakamahusay na cooling fan para sa high density server racks buod ng server form factor:

Pagpili ng centrifugal fan para sa mga pinaghihigpitang disenyo ng espasyo: Mga Pangunahing Parameter at Proseso

Ang pagpili ng centrifugal fan para sa mga pinaghihigpitang disenyo ng espasyo ay isang proseso na makabuluhang naiiba sa pangkalahatang pagpili ng fan, dahil ang mga pisikal na hadlang ng enclosure ay kadalasang na-override ang mga purong aerodynamic na kagustuhan at nangangailangan ang engineer na mag-optimize sa loob ng isang mahigpit na hangganan na espasyo ng solusyon.

Ang unang parameter na itatatag kapag ang pagpili ng centrifugal fan para sa mga pinaghihigpitang disenyo ng espasyo ay ang pinakamataas na magagamit na inlet diameter, dahil ang impeller diameter ay ang nag-iisang pinakamalaking determinant ng parehong pressure at flow capability. Kahit na ang ilang millimeters ng karagdagang inlet diameter ay makabuluhang nagbabago kung ano ang maihahatid ng Centrifugal fan. Para sa isang laptop na may 8 mm na available na taas ng fan, ang pagpipilian ay maaaring limitado sa isang 50 hanggang 65 mm na diameter impeller, at ang buong thermal na disenyo ay dapat na buuin ayon sa kung ano talaga ang maaaring makuha ng fan na iyon.

Ang pangalawang parameter ay direksyon ng paglabas at laki ng port, dahil ang paglabas ng Centrifugal fan ay dapat na nakahanay sa exhaust port ng enclosure. Karamihan sa manipis na notebook na Centrifugal fan ay nagdidisenyo ng discharge sa pamamagitan ng isang makitid na slot sa isang gilid ng enclosure, at ang scroll housing geometry ay dapat na iruta nang eksakto ang discharge sa slot na iyon nang walang hindi kinakailangang mga baluktot na magdaragdag ng resistensya at makakabawas sa naihatid na airflow.

• Tukuyin ang maximum na available na taas at diameter para sa impeller bago kumonsulta sa anumang fan catalog o supplier
• Sukatin o tantyahin ang System impedance para sa partikular na heatsink at duct path sa target na enclosure, hindi isang generic na pagtatantya
• Kumpirmahin ang direksyon ng paglabas ng port at mga sukat upang ang scroll housing ay mai-orient nang tama sa layout ng enclosure
• Suriin ang fan curve sa tinantyang System impedance operating point upang kumpirmahin na ang inihatid na CFM (Cubic Feet per Minute) ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa Thermal management
• I-verify na ang kapangyarihan ng motor sa operating point ay pasok sa thermal at electrical budget ng host PCB o power supply
• Kumpirmahin ang acoustic output sa bilis ng operating point laban sa anumang badyet sa ingay sa detalye ng produkto

Thermal na gabay sa disenyo para sa paglamig ng computer case: Pagsasama ng pagpili ng Fan sa Buong System

Kailangang tugunan ng Thermal na gabay sa disenyo para sa paglamig ng computer case ang pagpili ng uri ng fan, disenyo ng daanan ng airflow, at ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito bilang pinagsama-samang sistema sa halip na ituring ang fan bilang isang nakahiwalay na desisyon sa bahagi. Ang isang malakas na fan sa isang hindi magandang idinisenyong daanan ng airflow ay maghahatid ng mga nakakadismaya na resulta, habang ang isang katamtamang fan sa isang mahusay na dinisenyo na landas ay maaaring lumampas sa thermal performance ng isang mas malakas na fan na nakikipaglaban sa magulo o recirculating airflow.

Desktop ATX Case: Ang Karaniwang Axial fan Approach

Ang isang full tower o mid tower ATX case na may mesh front panel, bukas na mga slot ng card, at isang rear exhaust opening ay may mababang System impedance sa pangunahing daanan ng airflow. Dalawa o tatlong 120 mm o 140 mm na Axial fan unit sa harap na nagpapapasok ng malamig na hangin, na sinamahan ng isa o dalawang Axial fan unit sa likuran at sa itaas na nakakapagod na mainit na hangin na lumabas, ay lumilikha ng positibong front to rear pressure gradient na mahusay na nagwawalis ng init mula sa CPU at GPU. Gumagana ang Thermal management approach na ito dahil mababa ang System impedance para gumana ang Axial fan units malapit sa kanilang peak efficiency point sa kanilang mga fan curve.

Mga Small Form Factor at Mini ITX Cases: Kapag Nangangailangan ang isang Blower fan

Ang isang maliit na form factor case na may limitadong internal volume, minimal na mga pagbubukas ng panel, at isang GPU na may reference na istilo na Blower fan cooler ay nagpapakita ng isang napaka-ibang System impedance na larawan. Dito, ang sariling Blower fan ng GPU, isang Centrifugal fan na kumukuha ng hangin mula sa itaas ng PCB at direktang naglalabas ng rear bracket slot, ay kadalasang mas mahusay na thermal solution kaysa sa open air GPU cooler dahil agad itong nag-aalis ng init mula sa case sa halip na i-recirculate ito sa nakapaloob na volume kung saan binabawasan nito ang pagiging epektibo ng paglamig ng CPU.

Ang Thermal na gabay sa disenyo para sa computer case cooling principle na nagtulay sa lahat ng form factor: idisenyo muna ang daanan ng airflow, pagkatapos ay piliin ang mga fan na ang mga fan curve ay nagsalubong sa system resistance curve sa kinakailangang CFM (Cubic Feet per Minute) at sa isang puntong malayo sa rehiyon ng stall. Ang isang fan na tumatakbo malapit sa stall ay malakas, hindi mahusay, at naghahatid ng mahinang aktwal na paglamig sa kabila ng mataas na paggamit ng kuryente. Ang isang fan na tumatakbo sa 50 hanggang 70 porsiyento ng pinakamataas na rate ng daloy nito ay tahimik, mahusay, at may margin para tumaas ang bilis kung tumaas ang temperatura sa ilalim ng pagkarga.

Kailan gagamit ng blower sa halip na axial fan: Isang Praktikal na Buod ng Desisyon

Kailan gagamit ng blower sa halip na isang axial fan sa huli ay isang tanong na sinasagot ng kumbinasyon ng System impedance at physical geometry, at ang pagsunod sa logic sa ibaba ay pumipigil sa parehong over engineering at under engineering sa anumang Thermal management project.

Gumamit ng Blower fan o Centrifugal fan kapag nalalapat ang alinman sa mga sumusunod na kondisyon:

• Ang impedance ng system ay lumampas sa 0.5 pulgadang H2O dahil ang daanan ng airflow ay dumadaan sa mga siksik na heatsink, pinong filter, o mahahabang makitid na duct kung saan humihinto ang isang Axial fan
• Ang enclosure ay sapat na manipis na ang available na fan diameter ay masyadong maliit para sa isang Axial fan upang makapaghatid ng sapat na CFM (Cubic Feet per Minute) sa mga katanggap-tanggap na antas ng ingay
• Dapat baguhin ang direksyon ng paglabas mula sa direksyon ng pumapasok upang iruta ang daloy ng hangin patungo sa isang partikular na pagbubukas ng tambutso sa enclosure, tulad ng sa gilid ng isang laptop o sa pamamagitan ng rear bracket ng isang graphics card
• Ang redundancy at hot swap serviceability ay kinakailangan sa isang server o telecom application kung saan ang isang nabigong fan ay dapat palitan nang hindi pinapatay ang system

Gumamit ng Axial fan kapag nalalapat ang alinman sa mga sumusunod na kundisyon:

• Ang impedance ng system ay mababa dahil ang enclosure ay mahusay na nalalabas at ang daanan ng daloy ng hangin ay bukas nang walang makakapal na sagabal
• Ang pinakamataas na posibleng CFM (Cubic Feet per Minute) sa bawat unit ng ingay ay kinakailangan, tulad ng sa isang tahimik na home office o consumer audio environment
• Ang halaga ng unit sa bawat fan ay isang pangunahing pagsasaalang-alang at ang disenyo ng system ay maaaring tumanggap ng mas malalaking panel cutout na kinakailangan ng mga karaniwang sukat ng Axial fan frame.
• Maramihang mga tagahanga ay ilalagay nang magkatulad sa isang malaking panel upang mapakinabangan ang kabuuang daloy ng hangin sa isang malawak na lugar, tulad ng sa isang rack enclosure na pintuan sa harap o isang wall mount telecommunications cabinet

Ang sagot sa kung kailan gagamit ng blower sa halip na isang axial fan ay palaging nakaugat sa System impedance: sukatin o tantiyahin ang paglaban ng daanan ng daloy ng hangin, i-plot ito sa fan curve ng bawat kandidato, at ang tamang pagpipilian ay nagiging halata mula sa kung saan bumabagsak ang operating point sa bawat curve. Walang tuntunin ng thumb ang pumapalit sa hakbang na ito sa isang seryosong proseso ng engineering sa pamamahala ng Thermal.

Mga Madalas Itanong

Ano ang bentahe ng paggamit ng axial fan kaysa sa centrifugal fan?

Ano ang bentahe ng paggamit ng axial fan? Ang mga pangunahing bentahe ay ang mataas na Airflow rate sa CFM (Cubic Feet per Minute) na may kaugnayan sa laki ng pisikal na frame ng fan, isang manipis na axial profile na direktang akma sa mga flat panel na walang scroll housing, mas mababang ingay sa katumbas na airflow sa mga open system, mas mababang halaga ng unit, at mas malawak na availability sa mga karaniwang sukat mula 25 mm hanggang 250 mm. Ang mga kalamangan na ito ay ginagawang ang Axial fan ang nangingibabaw na pagpipilian para sa anumang bukas, mababang System impedance cooling application.

Ang mga centrifugal fan ba ay mas malakas kaysa sa axial fan?

Mas malakas ba ang mga centrifugal fan? Sa mga tuntunin ng kakayahan ng Static pressure, oo sa pamamagitan ng isang malaking margin: Ang mga centrifugal blower ng high static pressure ay maaaring makagawa ng 5 hanggang 10 beses ang maximum na Static pressure ng isang may kaparehong laki ng Axial fan. Sa mga tuntunin ng libreng air Airflow rate sa CFM (Cubic Feet per Minute), ang mga unit ng Axial fan ay karaniwang naghahatid ng higit pa para sa isang partikular na diameter ng frame at power input. Alin ang mas malakas ay ganap na nakasalalay sa kung ano ang hinihingi ng application.

Paano gumagana ang isang centrifugal fan na naiiba mula sa isang axial fan?

Paano gumagana ang isang centrifugal fan? Ito ay kumukuha ng hangin nang axially papunta sa gitna ng isang umiikot na impeller at pagkatapos ay i-fling ang hangin na iyon nang radially palabas gamit ang centrifugal force, na nagko-convert ng kinetic energy sa Static pressure sa loob ng isang scroll housing bago ito i-discharge sa 90 degrees sa inlet. Ang isang Axial fan ay nagpapalipat-lipat ng hangin sa parehong direksyon sa pag-ikot ng shaft, na bumubuo ng Airflow rate sa CFM (Cubic Feet per Minute) na may kaunting conversion ng presyon.

Ano ang direksyon ng Airflow ng axial fan?

Ang direksyon ng Airflow ng axial fan ay parallel sa rotational shaft. Ang hangin ay pumapasok sa mukha ng mga umiikot na blades nang axial at lumalabas mula sa kabaligtaran na mukha sa parehong direksyon ng ehe. Ang tuwid na daanan ng daloy na ito ay ang tumutukoy na katangian na ginagawang simple upang maisama ang Axial fan sa mga flat panel cutout at inline na mga seksyon ng duct.

Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng axial at centrifugal fan para sa pag-unawa sa mga curve ng fan?

Ang pag-unawa sa mga curve ng fan airflow vs static pressure ay nagpapakita ng pinakamahalagang praktikal na pagkakaiba: ang curve ng Axial fan ay mabilis na bumababa habang tumataas ang back pressure, ibig sabihin, ang inihatid nitong CFM (Cubic Feet per Minute) ay bumaba nang husto sa pagtaas ng System impedance. Ang kurba ng Centrifugal fan ay mas patag, na nagpapanatili ng kapaki-pakinabang na daloy ng hangin sa isang mas malawak na hanay ng back pressure. Ang pagkakaiba sa hugis ng kurba na ito, hindi ang pinakamataas na presyon o maximum na mga numero ng daloy, ang nagtutulak sa Pagkakaiba sa pagitan ng axial at centrifugal fan sa mga totoong naka-install na application.

Ano ang pinakamahusay na cooling fan para sa high density server racks?

Ang Pinakamahusay na cooling fan para sa high density server racks sa 1U form factor ay isang hanay ng mga backward curved Centrifugal fan modules na tumatakbo sa 15,000 hanggang 25,000 RPM, na naka-deploy sa isang N plus 1 hot swap arrangement. Ang mga ito ay naghahatid ng 15 hanggang 30 CFM (Cubic Feet per Minute) bawat isa laban sa 0.8 hanggang 2.0 inches na H2O ng System impedance na karaniwan sa isang siksikan na 1U server, isang antas ng Static pressure na hindi maaaring tugma ng mga Axial fan unit sa mga katulad na diameter.

Kailan gagamit ng blower sa halip na isang axial fan sa electronics cooling?

Kailan gagamit ng blower sa halip na isang axial fan: pumili ng Blower fan kapag ang System impedance ay lumampas sa humigit-kumulang 0.5 pulgada H2O, kapag ang enclosure ay masyadong manipis para sa isang Axial fan na may sapat na diameter, o kapag ang airflow ay kailangang i-redirect sa 90 degrees upang lumabas sa isang partikular na slot o port. Gumamit ng Axial fan kapag mababa ang impedance ng System, ang pinakamataas na libreng hangin na CFM (Cubic Feet per Minute) bawat unit ng ingay ang priyoridad, at ang gastos ay isang pangunahing hadlang.

Paano nakakaapekto ang System impedance sa pagpili ng fan sa pagitan ng mga uri ng axial at centrifugal?

Ang impedance ng system ay ang kabuuang paglaban na ipinapakita ng daanan ng daloy ng hangin sa fan. Habang tumataas ang System impedance, mabilis na nawawala ang isang Axial fan ng naihatid na CFM (Cubic Feet per Minute) dahil matarik ang fan curve nito, habang ang Centrifugal fan ay nagpapanatili ng mas maraming airflow dahil mas flat ang curve nito. Samakatuwid, ang pagpili ng fan ay nagsisimula sa pagsukat o pagtatantya ng System impedance at pagtutugma nito sa tamang uri ng fan bago isaalang-alang ang anumang iba pang parameter.

Paano gumagana ang paghahambing ng antas ng ingay ng axial vs centrifugal fan sa pagsasanay?

Sa open low System impedance system, pinapaboran ng Noise level comparison axial vs centrifugal fan ang Axial fan dahil naghahatid ito ng malaking CFM (Cubic Feet per Minute) sa mababang RPM at mababang dBA. Sa restricted high System impedance system, bumabaligtad ang paghahambing dahil ang Axial fan ay dapat tumakbo sa maximum RPM laban sa back pressure habang ang Centrifugal fan ay sumasakop sa parehong thermal load sa mas mababang bahagi ng bilis nito. Ang Centrifugal fan ay mayroon ding tonal blade pass noise character na mas nakakainis sa maraming tagapakinig kaysa sa broadband Axial fan noise sa parehong kabuuang antas ng dBA.

Ano ang mga pangunahing hakbang sa pagpili ng centrifugal fan para sa mga restricted space na disenyo?

Ang pagpili ng centrifugal fan para sa mga pinaghihigpitang disenyo ng espasyo ay may kasamang limang pangunahing hakbang: una, sukatin ang maximum na magagamit na taas at inlet diameter sa loob ng enclosure; pangalawa, tantyahin ang System impedance para sa tiyak na heatsink at duct path; pangatlo, kumpirmahin ang direksyon ng paglabas at mga sukat ng port upang matiyak na ang oryentasyon ng scroll housing ay akma sa layout ng enclosure; pang-apat, suriin ang fan curve sa kinakalkulang System impedance operating point para ma-verify na ang inihatid na CFM (Cubic Feet per Minute) ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa Thermal management; at ikalima, i-verify ang acoustic output sa bilis ng pagpapatakbo laban sa detalye ng ingay ng produkto.