Entwickler, die auf den Gebieten 1 HE- und 2 HE-Server, Datenspeicherung, Informations- und Kommunikationstechnologie sowie Energieversorgung tätig sind, wissen, dass ein gut durchdachtes Kühlsystem der Schlüssel zu maximaler Systemleistung ist. Sanyo Denki erweitert jetzt seine Kühllüfter-Reihe um drei neue Produkte, die eine branchenführende Leistung im Hinblick auf Luftstrom und statischen Druck für diese Anwendungen und Anwendungen mit ähnlichen Anforderungen bieten.
Abbildung 1: Die neuen Produkte von Sanyo Denki bieten eine branchenführende Leistung im Hinblick auf Luftstrom und statischen Druck (Quelle: Sanyo Denki)
Bei allen drei neuen Produkten handelt es sich um Axiallüfter, die die bewährte Technologie mit bürstenlosem DC-Motor von Sanyo Denki einsetzen.
Axiallüfter ermöglichen einen starken Luftstrom bei niedrigem Schalldruckpegel. Der Luftstrom verläuft parallel zur Achse des Gebläserads. Sie eignen sich für Geräte mit geringem Lüftungswiderstand aufgrund von geringer/mittlerer Dichte der Bauteile.
Der SanAce Lüfter vom Typ 40 9HV bietet einen statischen Druck, der 40 % höher ist als der von herkömmlichen Lüftern. Mit einem 1 HE-Formfaktor bietet er eine effiziente Kühlung für Server, Datenspeichersysteme, IKT-Geräte und Energieversorgungen, da deren Leistungsausgabe und Dichte kontinuierlich steigen.
Der SanAce vom Typ 60 9HV eignet sich ideal für 1,5 HE- oder 2 HE-Systeme, bietet einen maximalen statischen Druck, der etwa 92 % höher ist als der eines herkömmlichen Gleichstromlüfters, und behält gleichzeitig eine äquivalente maximale Luftstromleistung bei.
Mit einer Größe von 60 mm² ist er die optimale Kühllösung für Systeme mit hoher Bauteildichte.
Der gegenläufige SanAce Lüfter vom Typ 80 9CRB bietet sowohl einen starken Luftstrom als auch einen hohen statischen Druck. Er liefert einen maximalen Luftstrom, der etwa 22 % stärker ist als der eines herkömmlichen gegenläufigen Designs, und behält gleichzeitig einen äquivalenten maximalen statischen Druck bei.
Zudem kann der gegenläufige Lüfter San Ace 80 einen hohen statischen Druck bei bis zu 50 % maximalem Luftstrom aufrechterhalten, was ihn zur optimalen Lösung für Geräte mit hohem Lüftungswiderstand macht.
Abbildung2. Axiallüftertypen: einstufig (a) und gegenläufig (b)
Anwendungsbezogene Anforderungen und Herausforderungen beim Design
Warum stellen diese Zielmärkte eine derart große Herausforderung für Kühlsystementwickler dar? Wenn Luft in einen abgeschlossenen Bereich wie Stromversorgungen oder Server geleitet wird, entsteht aufgrund der Anordnung der Bauteile und der Form des Luftstroms innerhalb des Geräts eine Kraft, die dem Luftstrom entgegenwirkt (Druckverlust). Dieses Phänomen wird als Lüftungswiderstand bezeichnet (auch „Systemimpedanz“ oder „Kanalwiderstand “).
Wenn Luft sich innerhalb eines offenen Raums geradeaus bewegt, trifft sie nur auf geringen Widerstand. Wenn Luft durch einen engen Raum strömt oder wenn sich die Richtung des Luftstroms ändert, erhöht sich der Lüftungswiderstand. Wenn kein Auslass oder Raum zur Zirkulation vorhanden ist, nimmt der Lüftungswiderstand weiter zu, da kein Luftstrom gebildet werden kann.
Der Markt für rack-montierte 1 HE-Server ist extrem wettbewerbsfähig und es werden immer mehr Funktionen in einen Slot mit festgelegter Größe integriert. Ein ultradichtes 1 HE-System hat eine umfangreiche Palette an stromhungrigen Komponenten: CPUs, DDR4 RAM von bis zu 768 GB, Übertragungen von 10 GB, RAID-Controller sowie die erforderlichen Unterstützungsbausteine.
Bei kompletter Ausstattung kann der Energieverbrauch bis zu 1100 W betragen. Da die zunehmende Dichte an Komponenten den Lüftungswiderstand erhöht, wird das Kühlsystem zunehmend beansprucht, selbst wenn die Gesamtenergie dieselbe bleibt.
Wichtige Lüfterspezifikationen
Welche wichtigen Spezifikationen müssen beim Vergleich von Axiallüftern berücksichtigt werden?
Maximaler Luftstrom: das maximale vom Lüfter produzierte Luftvolumen während einer festgelegten Zeitspanne, wenn der Lüfter bei Nennspannung arbeitet. Der Luftstrom wird in Volumen pro Zeiteinheit gemessen, z. B. m3/min oder Kubikfuß pro Minute (CFM).
Maximaler statischer Druck: der höchste statische Druck, der gemessen werden kann, wenn der Lüfter bei Nennspannung arbeitet. Der Luftstrom beträgt zur gleichen Zeit null. Der statische Druck ist die Energie, die Luft vorantreibt, indem sie sie gegen den Strömungswiderstand drängt, der aufgrund von Hindernissen innerhalb des Systems vorhanden ist, wenn Luft über den Lüfter freigesetzt wird.
Es besteht ein umgekehrtes Verhältnis zwischen dem Luftstrom und dem statischen Druck. Ein Lüfter, der Luft in einen freien Raum ohne Hindernisse bläst, kann einen maximalen Luftstrom ohne Druckverlust liefern (der statische Druck ist gleich null). Im Gegenteil dazu, steigt der statische Druck an, wenn ein Lüfter Luft in einen geschlossenen Bereich ohne Auslass bläst. Wenn der Druck den maximalen statischen Druck des Lüfters erreicht, setzt der Luftstrom aus. In der Praxis sind in Anwendungen sowohl ein eingeschränkter Raum als auch ein Auslass vorhanden, daher liegt die Lüfterleistung zwischen diesen beiden Extremen.
Lüfter mit hohem statischen Druck eignen sich zur Kühlung von Systemen mit hoher Dichte der Bauteile und hohem Lüftungswiderstand.
Abbildung 3: Kurve zum Vergleich von Luftstrom und statischem Druck bei Axiallüftern (Quelle: Sanyo Denki)
Abbildung 3 zeigt die typische Kurve für den Vergleich von Luftstrom und statischem Druck (PQ-Kurve) bei standardmäßigen Axiallüftern. Wird von einem maximalen Luftstrom ausgegangen (freie Luftzirkulation), führt jegliche Minderung des Luftstroms durch ein Hindernis zu einem allmählichen Anstieg des statischen Drucks. Axiallüfter haben Flügel mit Luftleitblechprofilen, die ähnlich wie Flugzeugtragflächen ein Strömungsabrissverhalten aufweisen. Bei schwachem Luftstrom tritt ein Phänomen auf, das als Strömungsabriss bezeichnet wird, bei dem der Lüfter zum Stillstand kommt, was als typischer Wendepunkt in der Mitte der Kurve zu sehen ist. Luftströme im Bereich des Strömungsabrisses sind unvorhersehbar und es kommt zu Luftstößen, was in mehreren Luftstromwerten bei einem bestimmten Druckwert resultiert. Das Phänomen bleibt solange bestehen, bis der Luftstrom so schwach ist, dass die Lüfterflügel Luft ausschließlich durch die Zentrifugalkraft bewegen können. Der statische Druck steigt dann weiter an und der Luftstrom nimmt ab, bis es zum Stillstand kommt (Luftstrom gleich null).
Schalldruckpegel (Rauschen): der Geräuschpegel, wenn ein Lüfter bei Nennspannung arbeitet. Die Messung wird bei freier Luftzirkulation (Lüftungswiderstand gleich 0) in einem Meter Entfernung zum Lüfter durchgeführt. Wenn Lüfter im Inneren von Geräten eingebaut sind, kann der Lüftungswiderstand nicht null betragen, daher dienen die angegebenen Geräuschwerte als Referenz. Die Anzahl der Flügel, ein schlecht ausgewuchtetes Gebläserad, Hindernisse nahe der Lüfterflügel sowie der Betrieb im Bereich des Strömungsabrisses beeinflussen den von einem Lüfter produzierten Geräuschpegel.
Steuerverfahren: Die Drehzahlregelung des neuen San Ace Lüfters von Sanyo Denki erfolgt über ein PWM-Eingabesignal und ermöglicht die Optimierung der Lüftergeschwindigkeit und -effizienz sowie der Akustikleistung. Zudem sind die Lüfter mit einer Impulssensorausgabe versehen, welche über die ordnungsgemäße Funktion informiert.
Erwartete Lebensdauer: Die Schätzung der zu erwartenden Lebensdauer eines Lüfters ist ein komplexer Prozess und dabei ist es wichtig, ein Prüfprotokoll nach Branchenstandard zum Vergleich heranzuziehen. Die drei neuen San Ace Lüfter haben eine erwartete Lebensdauer von 40.000 Stunden bei kontinuierlichem Betrieb bei 60 °C und freier Luftzirkulation mit einem mit einem Zuverlässigkeitswert von 90 %.
Kühllüfter-Produktfamilie von Sanyo Denki
Auf Abbildung 4 wird eine Zusammenfassung der wichtigsten Spezifikationen der drei neuen Lüfter vorgestellt.
Abbildung 4: Vergleich der wichtigsten Spezifikationen (Quelle: Sanyo Denki)
Wenn diese Lüfter Ihre speziellen Anforderungen nicht erfüllen sollten, finden Sie auf unserer Website eine große Auswahl.
Die SAN ACE Produktfamilie von Sanyo Denki enthält nunmehr Wechsel- und Gleichstromkühllüfter, umkehrbare Lüfter, gegenläufige Lüfter, spritzwassergeschützte Lüfter, Gebläse sowie PWM-Controller.
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