א.מערכות פתרונות איוורור וחימום - הבנת קירור אוויר מאולץ בסוגי אספקת החשמל שונים,
תנור גז  |  תנור חימום  |  קירור  |  מזגן נייד  |  מאוורר  |  מסך אוויר

  
 לייעוץ מקצועי בחינם חייגו: 08-9999029 




 

לשיחת ייעוץ בחינם חייגו
08-9331239  או מלאו
את הטופס >>


 
 



 

הבנת קירור אוויר מאולץ בסוגי אספקת החשמל שונים,

חזור לעמוד הקודם ►    
מסך אוויר | מזגן נייד | מאוורר 
דף הבית >> מאמרים >> כללי >> הבנת קירור אוויר מאולץ בסוגי אספקת החשמל שונים,

 כל סוגי ספקי הכוח מייצרים חום עודף שצריך להתפזר. אפקט החימום גדל ככל שמספר גדול יותר של רכיבים נדחסים לתוך חללים קטנים יותר. התוצאה של מזעור היא דרגות גבוהות יותר של חום לכל נפח חלל מעוקב. החום המיוצר באמצעות רכיבים לא רק עובר לתוך האוויר שסביב הרכיבים אלא נספג גם על ידי חלקים סמוכים, על ידי ה- PCB  ועל ידי מעטפת הציוד. כתוצאה מכך, מגוון חלקים של המערכת בסופו של דבר פועלים בתנאי טמפרטורה גבוהים יותר מהצפוי במקור, מה שמשפיע לרעה על המהימנות ועל חיי שירות המוצר. בעוד שטכניקות מנבאות כגון ניתוח דינמי של נוזל, יכולות לסייע בחיזוי בעיות פוטנציאליות הנגרמות כתוצאה מחום עודף, אין תחליף לשילוב בין ניסיון להערכה מעשית (שימושית) על מנת להשיג את התפקוד התרמי האופטימאלי.
 שתי הדרכים השכיחות ביותר לקירור ספק כוח הן קירור באמצעות הסעת חום וקירור באמצעות אוויר מאולץ. גיליונות נתונים עבור ספק כוח יציינו דירוגי קירור באמצעות הסעת חום  או דירוגי קירור באמצעות אוויר מאולץ, או את שניהם. במקרים בהם ספק הכוח מכיל דירוג קירור באמצעות הסעת חום, הוא נועד לשימוש בסביבה שבה יש אוויר חופשי. עליכם לוודא שקיים מספיק מקום סביב ומעל היחידה על מנת שזרמי הסעת חום של אוויר חופשי יקררו את היחידה ועליכם לוודא גם שטמפרטורת הסביבה המקומית של ספק הכוח נשלטת בדרגה הנמצאת בקרב הדרוגים המרביים שלה. ספקי כוח עם דירוגי קירור באמצעות אוויר מאולץ עשויים לשלב מאוורר קירור, או שהיצרן עשוי לציין את קירור המאוורר החיצוני הנדרש על מנת להפעיל את היחידה בעומס מרבי ובטמפרטורת סביבה מרבית. עליכם לבחון את גיליונות נתוני ספק הכוח בקפידה בשלב מוקדם בתכנון על מנת להחליט אם נדרש קירור חיצוני.
 
ההבדל המרכזי בין מוצרים עם הסעת חום וקירור מאולץ הוא בצפיפות ההספק המועבר לתועלת נתונה. מוצרים המתקררים באמצעות הסעת חום בדרך כלל מציעים צפיפות הספק נמוכה יותר ממוצרים המתקררים באמצעות אוויר מאולץ, מה שאומר שהם תופסים נפח גדול יותר. לדוגמא, לספק כוח בגודל שטח סטנדרטי של מפעל 3 אינץ' X 5 אינץ' יתכן ויש דירוג הסעת חום של 100 וואט בעוד שגרסת הקירור באמצעות אוויר מאולץ עשוי להכיל דירוג של עד 200 וואט. השימוש במאווררים הולך וגדל, ככל שיותר יישומים שמים דגש יותר ויותר על השגת צפיפות ההספק הטובה ביותר שניתן.
קירור באמצעות אוויר מאולץ
מוצרים המתקררים באמצעות אוויר מאולץ המכילים מאווררי קירור בלתי נפרדים פשוטים וקלים יחסית ליישום בתכנון – זהו עניין פשוט של הבטחה שלא עוברים את טמפרטורת הסביבה המרבית המצוינת עבור דרוג עומס נתון, וכי אזור הכניסה והפליטה אינם חסומים. במקרים בהם אתם זקוקים לקירור חיצוני, עליו להיות מתאים כיוון שטמפרטורה מוגברת יכולה לגרום לתוצאות הרסניות על מהימנות וחיי מוצר של ספק הכוח ושל המערכת. כמות הקירור הנדרשת ספציפית ליישום ותלויה בטמפרטורת הסביבה, בעומס המופעל ובמיקום הפיזי בהקשר למאוורר הקירור ולמכלולי מערכת אחרים.
באורח אופייני, ספקי כוח המצריכים מכם לספק קירור באמצעות אוויר מאולץ יציינו זרימת אוויר מרבית נדרשת. הדבר נכון בדרך כלל עבור הפעלה ב-100% של דרוג ההספק בטמפרטורת הסביבה המרבית המותרת. זרימת האוויר הנדרשת לעתים קרובות מצוינת ברגל מעוקב לדקה (CFM), הנחשבת גם כן לשיטת הדרוג השכיחה ביותר עבור מאווררי קירור. יש לקחת בחשבון את יעילותם של מאווררי קירור המותקנים בשטחים סגורים ולזכור כי דרוג ה- CFM עוסק בנפח של אוויר ולא במהירות הרוח, שהינו הגורם החשוב. המטרה היא לשמר את הרכיבים הנמצאים בשימוש עם ספק הכוח בטמפרטורת הפעלה בטוחה ולהבטיח חיי שירות מתאימים.
כאשר זרימת האוויר הנדרשת מצוינת ב- CFM היא לוקחת בחשבון שספק הכוח מותקן במקום הדומה במידה ניכרת לאזור הרוחבי שלו. זהו המצב לעתים נדירות, היות שספק הכוח בדרך כלל נמצא בשימוש בתור מכלול משנה בתוך מעטפת הציוד השלם. תהיה הנחה גם לכך שהאוויר מכוון לספק הכוח, שיתכן וזהו גם המצב, כך שהמרה לרגל ליניארי בדקה (LFM) או מטרים בשנייה (מ/בשנייה) מספקת קריטריון תקף יותר –מדידות מהירות אוויר לינארית מציינות היכן האוויר זורם ומתקשר באופן ישיר להעברת החום.
במקרים בהם נדרש שימוש באוויר מאולץ, דרגת הקירור חשובה בקביעת התפקוד הסביבתי של ספק הכוח וחיי הפעולה שלו. מאוורר הקירור לכשעצמו כמעט תמיד המרכיב עם זמן חיי המוצר הקצר ביותר מכיוון שמדובר ברכיב מכני הכולל מנגנון נשחק. במידה וספק כוח זקוק לקירור של 30CFM, המאוורר יפעל במהירות, ויישחק יחסית מהר, יצריך יותר הספק וישמיע יותר רעשים, בהשוואה לספק כוח המצריך קירור של 12CFM. ספקי כוח מתוכננים היטב בהספק של 100/200 וואט עם צפיפות ההספק הטובה ביותר בדרוג שלהם אינם אמורים להצריך יותר מקירור של 12CFM על מנת להשיג את הדרוגים המרביים שלהם, ויתכן ויצריך 5CFM בלבד. אולם, עדיין ישנם ספקי כוח רבים בשוק המצריכים 30CFM או יותר על מנת לספק דירוגים דומים, לכן משתלם לבדוק את גיליונות הנתונים בקפידה בהקשר הזה.
דוגמא
עבור ספק כוח EMA212 של XP Power, גיליון הנתונים של היצרן מציין שהוא מצריך אוויר מאולץ של 12CFM בכיוון המצוין באמצעות החץ באיור 1. אזור חתך הרוחב הינו: 3 אינץ' X 1.34 אינץ' = 4 אינצ'ים בריבוע או 0.028 רגל בריבוע.


 
איור 1: ספק הכוח EMA212 עם הספק של 212 וואט, מצריך אוויר מאולץ של 12CFM בכיוון המצוין באמצעות החץ.
לכן מהירות האוויר הנדרשת היא:
 12/0.028 = 429 LFM או 2.17 מטרים/בשנייה.
מהירות אוויר זו ניתנת למדידה ברמה מקומית לספק הכוח על מנת להבטיח כי כמות מספיק גדולה של קירור אוויר מאולץ מסופקת.
בדיקה
עם נתון הפוטנציאל לשוני בין שימוש אחד לשימוש אחר, הבדיקה האמתית היחידה היא מדידת הטמפרטורה של הרכיבים הקריטיים שבמכלול ספק הכוח כאשר הוא מותקן בתוך יישום הקצה בתנאי סביבה חיצוניים הגרועים ביותר. אפשרות נוספת היא להדגים את היישום בצורה מדויקת בעזרת סימולציה של תוכנה מתאימה.
את הקריטריונים להפעלה בטוחה יצוינו עבור ספק הכוח המדובר ניתן להשיג מהיצרן. עבור הדוגמא המצוינת לעיל, טמפרטורת הרכיב הספציפיות להפעלה בטוחה עבור EMA 212 נתונות בטבלה 1: אלו אופייניות לספק כוח מהסוג הזה.

 טבלה 1: טמפרטורות נפעלת מרביות עבור רכיבים המתויגים באיור 1 בספק כוח דגם EMA212.
 
בעוד שמספרים אלו יבטיחו הפעלה בטוחה, הן אינן מעניקות ציון של חיי שירות אותו ניתן לצפות.
חיי השירות של ספק הכוח נקבע במידה ניכרת מטמפרטורת הקבלים האלקטרוליטיים, המכילים מנגנון שחיקה. כחוק כללי, חיי שירות של קבל יכולים להכפיל את עצמם עבור כל ירידה של 10°C בטמפרטורת ההפעלה. הגרף שבאיור 2 מציין את חיי השירות הצפויים של ספק הכוח EMA212 על בסיס מדידת של שני קבלים אלקטרוליטיים ראשיים.
לנהוג על פי קווי הנחיה של היצרן לקירור בטוח ונכון אמור תמיד לספק הפעלה בטוחה של ספק הכוח העומד בתחולת החיים שלו או עובר אותם. לסיכום, אם ספק הכוח מצריך קירור בהסעת חום, אז בדרך כלל מדובר רק בעניין של ווידוא כי קיים מספיק מקום סביב ספק הכוח וכי טמפרטורת הסביבה אינה גבוהה מהמותר. ספקי כוח המכילים מאוורר מצריכים התקנה זהירה על מנת להבטיח כי פתח כניסת האוויר ופתחי מפלט האוויר אינם חסומים. יישום קירור חיצוני משלכם מהווה תהליך מורכב יותר, אולם זרימת אוויר סביב היחידה ניתנת למדידה על מנת להבטיח שנכנסת מספיק זרימת אוויר. כבדיקה אחרונה, את הטמפרטורה של רכיבים קריטיים בספק הכוח ניתן למדוד על מנת להבטיח שהם נמצאים בגבולות הבטוחים. חלק מהיצרנים, לרבות XP, מציעים שירותי ניתוח תרמי לקביעת מדדים אלו והלכה למעשה, רק סוג זה של מדידה וניתוח, נערך בתנאי הפעלה בעולם האמתי, המספק תוצאות עליהן ניתן לסמוך בדרגת אמון גבוהה.
הפחתת טמפרטורת ההפעלה של רכיבים אלו מתחת למקסימום, במיוחד עבור קבלים אלקטרוליטיים, תשפר גם כן במידה ניכרת את חיי השירות של PSU.

איור 2: העלייה בחיי השירות של המוצר נגרמת בעקבות שמירה על הקבלים האלקטרוליטיים בטמפרטורות נמוכות יותר.
 
לייבסיטי - בניית אתרים