EC-вентиляторы: интересно, почему?

10.10.2011

author

Раздел: Инфраструктура ЦОД, Новости, Охлаждение

Выгода от использования электронно-коммутируемых вентиляторов очевидна: они потребляют меньше энергии, более эффективны, регулируемы, гораздо более экономичны при сниженных оборотах и т.д. Но давайте рассмотрим подробнее последнее из перечисленных преимуществ: экономичность при сниженных оборотах.

Физика выгоды

Как известно из физики, расход вентилятора пропорционален частоте вращения вада, в то время как потребляемая им мощность пропорциональна частоте вращения вала в третьей степени:

G ~ n,

N ~ n³.

Следовательно: N ~ G³

А, значит, при изменении расхода мощность изменяется гиперболически:

N₁/N₂ ~ (G₁/G₂)³.

Это подтверждают и программы расчета прецизионных кондиционеров. Так, например, энергопотребление работающего на охлажденной воде шкафного кондиционера HPM L90UC:

№	G, м³/ч	N, кВт	G_x/G₁	(G_x/G₁)³	N_x/N₁	Точность, %
1	19060	3,2
2	15990	1,7	0,84	0,59	0,53	10%
3	12740	1,04	0,67	0,30	0,33	10%

Как видно из таблицы, действительно, с точностью до 10% потребляемая мощность EC-вентиляторов резко снижается при понижении оборотов (понижении расхода).

Таким образом, очевидно, что использовать пониженные обороты электронно-коммутируемых вентиляторов энергетически выгодно. И чем ниже обороты, тем выгоднее.

Как сделать ещё выгоднее?

Возникает вопрос: а что, если в кондиционеры изначально устанавливать переразмеренные вентиляторы и эксплуатировать их при малой загрузке с малыми оборотами? Быть может, мы добьёмся ещё большей выгоды? Проверим!

Ниже приведены данные по расходу и мощности для меньшего кондиционера, HPM M66UC:

G, м³/ч	N, кВт
15990	4,26
12740	2,16

Сравнивая две таблицы, оказывается, что расход воздуха 15990 м³/ч на меньшем вентиляторе потребует 4,26кВт, а на большем вентиляторе – всего 1,7кВт – на 60% меньше!

Аналогично и при расходе 12740 м³/ч: 2,16кВт против 1,04кВт и 52% дополнительной выгоды!

Но почему так не делают?

Оказывается, действительно кондиционеры выгодно оснащать переразмеренными вентиляторами и задавать им режим работы с пониженной частотой вращения вала. Интересно, почему производители так не делают?

PS. В статье представлены размышления автора. У него нет ответа на поставленный вопрос, и он выносит его на суд широкой публике.

Автор: Юрий Хомутский

Источник:

RSS 2.1

grey72 10.10.2011

Во-первых, производители так делают, но, во-вторых, имеет место ограничение по размерам.

Ответить

Sergei 10.10.2011

Самый выгодный вентилятор - это естественная конвекция. Берешь трубу в небо, метров 30 высотой, а в нижней ее части ставишь теплообменник. При 30 метрах при 40-50 градусах на пластинах тяга будет будь здоров, ну и кубы в час, соответственно. Правда, не везде такую трубу можно организировать, к сожалению...:). Но преценденты имеются, в Америке очень любят всякое экзотическое охлаждение, в тч и такое.

Ответить

Sergei 10.10.2011

Уточнение - имелся ввиду "вентилятор" внешнего теплообменника.

Ответить

Sergei 10.10.2011

А касательно переразмеренного вентилятора для внутреннего блока - к сожалению, чем больше вентилятор, тем он менее просчитываем с точки зрения ГГД - турбулентности, резонансы и прочие гадости, а на сверхмалых оборотах он вообще почти не просчитывается, то есть, чтобы посчитать такой тихоходный лопух, нужен почти что Cray. Вспомните о винтах подводных лодок, это вообще мегаискусство. Видимо, лень. А теория вроде верная, но переменных на самом деле больше.

Ответить

Константин 12.10.2011

Переразмеренный вентилятор - это в первую очередь переразмеренный кондиционер, т.е. массо-габаритные характеристики. А это не только снижение энергопотребления на вентиляторах (и шумовых нагрузок тоже), но и рост стоимости юнита, причем значительный.
Кстати, именно на этом принципе основана система энергосбережения (например у Stulz), когда в серверной, в которой установлены кондиционеры по схеме 2+1, постоянно работают все 3 машины, но в недогрузе, за счет этого получается существенная экономия.
Работает при водяной схеме охлаждения, G или GE схеме или схема A (прямое охлаждение) на инверторных компрессорах/

Ответить

Sergei 12.10.2011

Еще не стоит забывать собственно не только о потоке воздуха, но и о давлении. Чем меньше обороты, те скорость движения лопаток, тем труднее получить необходимое давление для преодоления сопротивления среды - воздуховодов, фальшпола, дамперов и тд. То есть, лопатки должны быть большими, хитроизогнутыми, и по этой причине их тяжелее ворочать. Что повышает нагрузку на двигатель. Короче, это тема для диссертации по аэродинамике, похоже. Надо будет попробовать смоделировать конвекционную схему воздух-воздух, с построением системы типа PAHU, но с естественной циркуляцией...

Ответить