השוואת מאווררים ציריים ומאווררים צנטריפוגליים

כשמדובר בטיפול בחימום יתר במערכת, מאווררים הם פתרון ניהול תרמי מועדף עבור סילוק חום בלתי-רצוי ואספקת אוויר קר יותר לעבר רכיבים קריטיים. פרט להשנקת אספקת-כוח למערכת, הוספת גופי קירור או שימוש בצינוריות או לוחיות קירור, לעיתים קרובות יש צורך‏ ליצור אוויר מאולץ לקירור יתר של דברים.

זה מציג‏ למהנדס את הבחירה בין תכן‏ מאוורר צירי או תכן‏ מאוורר צנטריפוגלי. למרות שההחלטה איננה מורכבת במיוחד, מאמר זה שם לו למטרה להתוות את עקרונות הפעולה הבסיסיים של כל סוג, לדון ביישומים ושימושים משותפים שלהם ולסכם את היתרונות והחסרונות שלהם.

יסודות ויישומי מאוורר צירי

מאווררים ציריים, שנקראים לפעמים מאווררי פרופלור, כוללים להבים מעוקמים מורכבים על ציר מסתובב (או גל) המונע על ידי מנוע. מאווררים ציריים עובדים על ידי משיכת אוויר בצד אחד והוצאתו המאולצת בצד השני, במקביל לציר (איור 1‏). מאווררים Tubeaxial או Vaneaxial הם מונחים נפוצים אחרים, שהם פשוט מאווררים ציריים המיועדים להתאים‏ בתעלת אוויר.

איור 1‏: כיוון זרימת אוויר בסיסי של‏ מאוורר צירי. (מקור תמונה: Same Sky)

מאווררים ציריים זמינים למעשה בכל גודל מרמת לוח עד גודל חדר, ותלוי בגודל, בדרך כלל אינם דורשים הספק גבוה כדי לפעול. מוצעים בגרסאות AC כמו גם DC. מאווררי AC‏ משתמשים בזרם רשת ומדורגים בדרך כלל מעל ‎100 V‏, בעוד מאווררי DC‏ נושאים מתחים הרבה יותר נמוכים בתחום ה-3 עד ‎48 Vdc ומוזנים בדרך כלל על ידי סוללות או ספק-כוח.

מאווררים ציריים מייצרים זרימת האוויר בנפח גבוה, אבל בלחץ נמוך. יציאת אוויר זו בנפח גבוה ולחץ נמוך עושה אותם מתאימים היטב עבור קירור ציוד וחללים קטנים כמו גם גדולים הודות לביזור שווה של זרם האוויר באזור מוגדר. לעיתים קרובות ניתן למצוא מאווררים ציריים מקררים מחשבים או ציוד מרכז נתונים, משמשים במערכות חימום, אוורור ומיזוג אוויר (HVAC), מעבי AC‏ או יחידות ויסות חום, ומשמשים עבור קירור מקום במערכות תעשייתיות. הם גם יכולים לשרת כמאווררי פליטה.

יסודות ויישומי מאוורר צנטריפוגלי

ידועים גם כמאווררים רדיאליים או כמפוחים צנטריפוגליים, מאווררים צנטריפוגליים כוללים אימפלרים מוכלים ביחידה מרכזית מונעת על ידי מנוע המכניסה אוויר ואחר כך פולטת את האוויר דרך יציאה בזווית של 90 מעלות (בניצב) לכניסה (איור 2‏).

איור 2‏: כיוון זרימת אוויר בסיסי של‏ מאוורר צנטריפוגלי. (מקור תמונה: Same Sky)

כהתקני יציאה בלחץ גבוה ונפח נמוך, מאווררים צנטריפוגליים בעיקרו של דבר מעלים את לחץ האוויר בתוך בית המאוורר, דבר שגורם ליצירת זרם אוויר קבוע בלחץ גבוה, אך בנפחים קטנים יותר בהשוואה לגרסאות ציריות. בגלל שהם פולטים אוויר דרך פתח יציאה, הם אידיאליים עבור כיוון זרם אוויר לאזור מסוים כדי לקרר חלק מסוים של המערכת המיצר יותר חום, כמו FET, DSP או FPGA הספק.‏ בדומה למקבילים שלהם הציריים, הם גם כן זמינים בגרסאות AC‏ ו-DC‏ במגוון גדלים, מהירויות וחתימות שטח, אך בדרך כלל צורכים יותר הספק. התכן הסגור שלהם מציע הגנה נוספת מסוימת לחלקים הנעים השונים, דבר ההופך אותם לבחירה אמינה, עמידה וחסינה מפני נזק.

שני סוגי המאוורר, הצנטריפוגלי והצירי, מייצרים רעש נשמע ואלקרו-מגנטי, אך תכנים צנטריפוגליים נוטים להיות רועשים יותר מדגמים ציריים. מאחר ושני תכני המאוורר משתמשים במנועים, אפקטים של EMI‏ יכולים להשפיע על ביצועי מערכת ביישומים רגישים.

יציאה בלחץ גבוה ונפח נמוך של מאוורר‏ צנטריפוגלי בסופו של דבר עושה אותו לאידיאלי עבור הזרמת אוויר באזורים מרוכזים כמו צינורות או מערכת תעלות (איור 3‏), או עבור ונטילציה ופליטה. זאת אומרת הם עובדים היטב במערכות מיזוג אוויר או ייבוש, בעוד העמידות הנוספת שלהם המוזכרת לעיל יכולה לאפשר עבודה בתנאי סביבה קשים הכרוכים בחלקיקים, אוויר חם וגזים. במונחים של יישומי אלקטרוניקה, מאווררים צנטריפוגליים משמשים בדרך כלל במחשבים נישאים בשל הפרופיל הנמוך והכיווניות הגבוהה יותר שלהם (זרם אוויר נפלט ב-‏90‏ מעלות לכניסה).

איור 3‏: מאוורר צנטריפוגלי המשמש במערכת תעלות. (מקור תמונה: Same Sky)

שיקולי EMI‏ ורעש במאוורר

הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI‏) המופקות על ידי מאווררים הן שיקול תכנון חשוב שיש לקחת בחשבון בשלב מוקדם. כל המאווררים יכולים להפיק EMI מוקרן מהמאוורר עצמו או EMI ‏מולך מחוטי הכוח. שדות מגנטיים בלתי מוכלים (UMF‏) הנובעים מהמגנטים של המנוע ומליפופי הסטטור יכולים לגרום גם כן להפרעות. לעומת זאת שיקול זהיר, ייחודי ליישום, בשלבים הראשונים של התכנון יחסוך זמן וכסף בהמשך הדרך. באופן כללי, מאווררי DC‏ יוצרים פחות EMI‏ ממאווררי AC‏ מקבילים.

איור 4‏: מאווררים ציריים נוטים ליצר פחות רעש ממפוחים צנטריפוגליים. (מקור תמונה: Same Sky)

שיקול תכנון אחר ייחודי ליישום הוא הרעש הנשמע המופק על ידי מאווררים. רעש משתנה עם יישום, צפיפות הרכיבים, מיקום במערכת, גודל המאוורר, כמות האוויר הנע, סוגי המיסבים בהם משתמשים, וכו'. מיסבים במאוורר לא רק משפיעים על אקוסטיקה אלא יכולים להשפיע על תוחלת החיים ויישומים פוטנציאליים. רעש נשמע ניתן למתן לעיתים קרובות על ידי מיקום טוב יותר של המאוורר, בידוד מכני, או השימוש ברשתות כניסת אוויר או מפזרי יציאה. כלל אצבע טוב הוא, ככל שה-CFM או זרם האוויר גבוה יותר, כך גבוה יותר הרעש הנשמע. עם זה,‏ אם למאוורר גדול יותר ולמאוורר קטן יותר דרוג CFM דומה, המאוורר הגדול יותר בדרך כלל יתן פתרון כולל שקט יותר. כמוזכר לעיל, תכני מאוורר צירי הם בדרך כלל שקטים יותר מאופציות צנטריפוגליות.

השוואה סופית

כדי לסכם, הטבלה הבאה מציגה השוואה מהירה של היתרונות והחסרונות השונים והמאפיינים של מאווררים ציריים וצנטריפוגליים. החלטה על האופציה הטובה ביותר באמת תהיה תלויה ביישום המיועד, החלל הקיים ודרישות תרמיות כוללות של המערכת הסופית.

איור 5‏: השוואת מאפיינים בסיסיים של מאווררים ציריים וצנטריפוגליים . (מקור תמונה: Same Sky)

מסקנה

שמירה על קור של רכיבים אלקטרוניים המייצרים חום בלתי-רצוי יכולה להיות מנוהלת ביעילות באמצעות מאווררים ציריים או מאווררים צנטריפוגליים. שניהם הוכחו בשטח במשך שנים רבות של שימוש ושיפור מתמיד. Same Sky מציעה מגוון רחב של מאווררים ציריים ומפוחים צנטריפוגליים DC ‏במגוון מידות מסגרת ודרוגי זרם-אוויר כדי לעזור בהתאמה לדרישות התרמיות המסויימות של מהנדס.