Kaip sumažinti stovų aušinimo ventiliatorių energijos suvartojimą pakeitus jų pastovios srovės variklius be šepetėlių

Stovų aušinimo ventiliatoriai apsaugo tankius serverių spintas nuo perkaitymo, tačiau daugelyje objektų jie vis dar veikia pastoviu greičiu.

Kodėl stovų aušinimas sunaudoja daugiau energijos, nei reikia

Kaip kintamosios srovės ir su šepetėliais ventiliatoriai švaistо energiją serverių stovuose

Tradicioniniai kintamosios srovės (AC) ir šepečiuotieji įrenginiai veikia valdymo plokštės aušinimo ventiliatorius pastoviu greičiu, nepaisant tikrosios apkrovos. Kintamosios srovės indukcijos variklis suvartoja magnetizuojančiąją srovę net esant mažai apkrovai, o anglies šepetėliai sukuria trintį ir elektrines nuostolas, kurios tiesiogiai virsta šiluma. Serverių stelėžo šiluminio valdymo sistemoje ši iššvaistyta energija padidina spintos vidinę temperatūrą ir priverčia gretimus įrenginius dirbti intensyviau. Rezultatas – savireguliuojantis ciklas, kuriame energijos suvartojimas lieka aukštas, o naudingas aušinimas nekinta. Šepečiuotieji varikliai taip pat kenčia nuo kolektoriaus nusidėvėjimo, todėl efektyvumas nuolatos mažėja senėjant įrangai. Aukštesnė temperatūra korpuso viduje sutrumpina jautrių diskų ir plokščių tarnavimo laiką. Blogas aušinimas taip pat padidina pavojų šiluminiams išjungimams, dėl kurių stelėžai būna išjungiami; nuolatinis korpuso vėdinimas remia OSHA 29 CFR 1910.94 reikalavimus dėl saugių įrangos patalpų.

Iš kur iš tikrųjų kyla serverių stelėžo šiluminės apkrovos

Šiluma spintele viduje retai būna pastovi. Skaičiavimo mazgai, maitinimo šaltiniai ir saugyklos masyvai veikia pagal kasdienius darbo ciklus, todėl reikalingas oro srautas ir statinis slėgis per dieną kinta. Daugelis senųjų stočių aušinimo ventiliatorių yra suprojektuoti pagal blogiausio atvejo vasaros viršūnes, todėl visus kitus metų laikus jie veikia pernelyg dideliu pajėgumu. Nuolatinės srovės ventiliatoriai su fiksuotu greičiu negali sekti apkrovos kreivės; jie nuolat pateikia maksimalų oro kiekį ir perteklių išmeta kaip triukšmą bei šilumą. Realistinė šilumos apkrovos modeliavimo pradžia – komponentų galios nustatymas, po to pridedama cirkuliacija dėl netinkamos laidų tvarkymo sistemos ir karštojo eilės izoliacijos įskilimų. Karštojo ir šaltojo eilės atskyrimas bei užpildymo plokštės gali reikiamą oro srautą sumažinti reikšminga dalimi dar prieš keičiant bet kokį įrangos komponentą. Šiuolaikinio variklio elektroninė komutacija leidžia ventiliatoriui sekti apkrovą vietoj to, kad su ja kovotų, – tai pirmasis principas, kuris sudaro bet kokio tikro efektyvumo gerinimo pagrindą.

Kaip bešerdžiai nuolatinės srovės varikliai pagerina ventiliatorių efektyvumą

Elektroninė komutacija prieš mechaninius šepetėlių nuostolius

Bezšepetlinis nuolatinės srovės variklis mechaninius šepetėlius keičia rotorius padėties nustatymu ir elektronine komutacija. Pašalinus šepetėlių trintį ir iškrovimą, sumažėja variklio vario ir geležies nuostoliai, o variklio naudingumo koeficientas didėja visame sukimosi dažnio diapazone. Pagal IEC 60034 naudingumo klasifikaciją gerai suprojektuotas išorinio rotoriaus bešepetlinis nuolatinės srovės variklis pasiekia IE4 ir IE5 lygiavertę naudingumo klasę, tuo tarpu palyginamų kintamosios srovės variklių korpusai atitinka žemesnę klasę. Tas pats elektros įėjimas sukuria daugiau oro srauto, nes variklyje sunaudojama mažiau energijos. Stovų aušinimo ventiliatoriams tai reiškia žemesnę veikimo temperatūrą apvijose, ilgesnį izoliacijos tarnavimo laiką ir pastovesnį sukimosi dažnį esant kintančiam statiniam slėgiui. ISO 1940 rotorius balansavimo klasės dar labiau sumažina vibracijas, kurios sukelia sukimo momento nuostolius. Išorinio rotoriaus konstrukcija magnetinę masę įdėsta į ventiliatoriaus centrą, pagerindama inerciją ir paleidimo elgseną apkrovoje. Įmonėms, vertinančioms stovų aušinimo ventiliatorius modernizavimui, rekomenduojama pirmiausia rinktis IE4 klasės bešepetlinius nuolatinės srovės variklius.

Kintamojo greičio valdymas, pritaikytas šilumos apkrovai

Variklio su EC ventiliatoriaus valdikliu sujungimas leidzia valdyti kintama greiciu, kuris priklauso nuo nustatyto temperaturos tasko. Pastoviu greiciu veikiantys stovu aušinimo ventiliatoriai sunaudoja daugiausia energijos neveikimo laikotarpiuose, tuo tarpu BLDC platforma pagreitina tik tada, kai šilumos apkrova didėja, todėl energijos suvartojimas atitinka faktines reikmes. Šis apkrovos pritaikymas yra esminis energijos taupymo elementas palyginti su pastoviu greičiu veikiančiais kintamosios srovės ventiliatoriais. Tikslūs guoliai ir vario apvijos užtikrina lygų atsaką, o rotoriaus balansas riboja virpesius. Impulsų plotybinio moduliavimo (PWM) variklio valdymas išlaiko pastovią sukimo momentą žemais apsisukimais, išvengiant sustabdymo ir staigaus sukimo momento padidėjimo, kurie sukelia energijos švaistymą per mažų kintamosios srovės variklių komplektuose. Oro našumo teiginiai turi būti patikrinti pagal AMCA 210 ir ISO 5801 bandymų metodus prieš įsigydant, nes skelbiamos charakteristikos labai skiriasi tarp tiekėjų ir darbo taškų.

BLDC ventiliatorių įdiegimas vietoje senų stovų aušinimo ventiliatorių: tikroji situacija

Fono informacija ir problema kolokacijos spintų eilėje

Regioninis kolokacijos operatorius naudojo spintelės eilutę, kurią aušino senosios 230 V kintamosios srovės ašinės stovų aušinimo ventiliatoriai, veikiantys pastoviu apkrovos ciklu. Vasaros popietės vidinę temperatūrą pakeldavo virš saugaus diapazono, tačiau ventiliatoriai negalėjo padidinti sukimosi dažnio, kad tai kompensuotų. Elektros energijos kaina buvo aukšta, o patalpos – triukšmingos. Operatoriui reikėjo būdo sumažinti elektros energijos suvartojimą, nekeičiant visų korpusų ir nepertraukiant paslaugos teikimo. Išmatuoti duomenys parodė, kad kintamosios srovės ventiliatoriai naktį, kai stovai buvo neveikiantys, vis tiek sunaudodavo beveik nominalią galią, patvirtindami didžiulį oro srauto perteklių palyginti su tikru šilumos apkrova.

Sprendimas ir išmatuotojo logikoje gautas poveikis

Operatorius pakeitė spintų rėmų aušinimo ventiliatorius į bešepetinių nuolatinės srovės variklių padėklius, kurie turi tą patį tvirtinimo kontūrą. Paprastas temperatūros signalas nustatė kintamosios našumo valdymą, todėl kiekvienas padėklas atitiko savo šilumos apkrovą. Įėjimo apsauga pagal IEC 60529 standartą (įvertinta kaip IP44) neleido dulkių patekti į tiksliai gaminamus komponentus, o variklių varinės apvijos ir tikslūs guoliai užtikrino pastovią naudingumo našumą. Atitinkant CE ir UKCA žymėjimus bei RoHS ir REACH medžiagų atitiktį, modernizacija buvo įdiegta esamoje spintų išdėstymo schemoje. Nustačius oro srautą pagal faktinę paklausą vietoj nuolatinio maksimalaus veikimo, operatorius žymiai sumažino energijos suvartojimą ir sumažino spintų triukšmą, tuo pačiu palaikydamas temperatūrą saugioje riboje.

SANTRAUKA

Atnaujinimas į bepūsčių nuolatinės srovės variklį yra praktiškas žingsnis įmonėms, kurios nori sumažinti energijos sąnaudas, neperstatydamos korpusų. Efektyvumo padidėjimas pasiekiamas pašalinant šepetėlių nuostolius, o kintamojo greičio valdymas leidžia sekti tikrąją šilumos apkrovą vietoj fiksuoto darbo ciklo. Teisingas parinkimas, patikrinimas ir priežiūra leidžia stalčių aušinimo ventiliatoriams užtikrinti pastovią šiluminę kontrolę su mažesniu nuolatiniu energijos suvartojimu.

Pirkimams pasirinkite dėklą, kurio oro srautas ir statinis slėgis atitinka spintos didžiausią šilumos apkrovą, patvirtintą pagal AMCA 210 ir ISO 5801 standartus. Patikrinkite variklio naudingumo klasę, įėjimo apsaugos klasę (IP) aplinkai ir rotoriaus balansavimo klasę. Gavus įrenginį, apžvelkite variklio vario apvijas, guolių tipą ir jungiklių kokybę; reikalaukite bandymų duomenų, o ne tik gamintojo teiginių. Eksploatuojant nustatykite temperatūros pagrindu keičiamą greičio reguliavimo kreivę vietoj pastovaus darbo ciklo ir kas mėnesį peržiūrėkite žurnalus. Palaikykite filtrus švarius, kad statinis slėgis liktų žemas ir variklis neperkrautų. Planuokite guolių ir balansavimo patikrinimus pagal darbo ciklą; tikslūs guoliai padidina tarnavimo trukmę, jei užtikrintas tinkamas tepimas ir dulkių kontrolė. Po bet kokio spintos atidarymo patikrinkite įėjimo apsaugos sandarinimo tarpiklius.

Dažniausiai užduodami klausimai

Klausimas

Kas lemia energijos taupymą, keičiant valdymo spintos ventiliatorių į bešepetinį nuolatinės srovės variklį?

Atsakymas: Taupymas priklauso nuo to, kiek pradinis kintamosios srovės arba šepečių variklis buvo pernelyg galingas ir kaip tiksliai naujasis variklis atitinka tikrąją šilumos apkrovą. Bešepetinis nuolatinės srovės variklis pašalina šepetėlių ir magnetinio lauko susidarymo nuostolius, o kintamo greičio valdymas išvengia nuolatinio maksimalaus greičio veikimo. Išmatuoti darbo ciklo ir temperatūros įrašai parodo tikrąją taupymo ribą. Oro našumo patvirtinimas pagal AMCA 210 ir ISO 5801 standartus patvirtina, kad pakeitimo variklis perduoda pakankamai oro mažesniu vatais, todėl modernizavimo taupymas yra kartojamas.

Klausimas

Kodėl bešepetinis nuolatinės srovės variklis sunaudoja mažiau energijos nei kintamosios srovės ventiliatorius?

Atsakymas: Kintamosios srovės indukcijos varikliui reikia nuolatinės magnetinės srovės, o dėl šepetėlių energija prarandama dėl trinties ir iškrovinimų. Bešepetėlio nuolatinės srovės variklis naudoja elektroninį komutavimą, todėl šie mechaniniai nuostoliai dingsta ir variklio naudingumo koeficientas išlieka aukštas visame sukimosi dažnio diapazone. Pagal IEC 60034 klasifikaciją išorinio rotoriaus bešepetėlio nuolatinės srovės vienetai pasiekia IE4 ir IE5 lygiavertę naudingumo klasę. Mažesnė variklyje sunaudojama energija reiškia, kad didesnė dalis vatinų paverčiama naudinga oro srauto galia, todėl po modernizavimo tame pačiame aušinimo uždavinyje sunaudojama mažiau amperų.

Klausimas

Kaip įdiegti bešepetėlio nuolatinės srovės variklio ventiliatorių į esamą stovą?

Atsakymas: Įrengimas išnaudoja spintos esamą tvirtinimo plotą ir išpjovos dydį, todėl bešvarstės nuolatinės srovės variklio dėžutės įdedama į tą pačią angą, kurioje anksčiau buvo kintamosios srovės įrenginys. laidai prijungiami prie esamos nuolatinės srovės maitinimo šaltinio arba išorinio elektroninio valdiklio (EC), o temperatūros jutiklis nustato kintamojo greičio valdymo kreivę. Spintos korpuso perstatymas nereikalingas. Įrengus, patikrinkite oro srautą ir statinį slėgį pagal AMCA 210 ir ISO 5801 standartus, tada įsitikinkite, kad įėjimo apsaugos (IP) sandaros yra nepažeistos, prieš grąžindami spintą į eksploataciją.

Klausimas

Ar esamos kintamosios srovės (AC) spintos gali priimti bešvarstės nuolatinės srovės (DC) ventiliatoriaus dėžutę?

Atsakymas: Dauguma standartinių spintų priima bešvarstukinio nuolatinės srovės ventiliatorių rėmelį, kai išpjova ir tvirtinimo schema atitinka originalų ventiliatorių. Pagrindinis tikrinimas – maitinimas: rėmelis reikalauja nuolatinės srovės šaltinio arba EC variklio, kurį daugelis šiuolaikinių stovų jau turi. Prieš pirkimą būtina patikrinti įtampą ir valdymo signalų suderinamumą, kad būtų išvengta montavimo vietoje perdaromų laidų. Jei senoji sistema turi tik kintamosios srovės maitinimą, mažas išorinis nuolatinės srovės keitiklis išsprendžia šią problemą. Teisingai parinkti stovo aušinimo ventiliatoriai leidžia atnaujinti sistemą, nepakeičiant esamos išdėstymo.

Klausimas

Ar bešvarstukiniai nuolatinės srovės stovo ventiliatoriai reikalauja specialaus aptarnavimo?

Atsakymas: Jiems reikia mažiau dažnų techninės priežiūros nei šepečiuotoms sistemoms, nes čia nėra šepetėlių, kurie galėtų susidėvėti, tačiau paprasta techninės priežiūros tvarka vis tiek apsaugo ekonomiją. Laikykite filtrus švarius, kad statinis slėgis liktų žemas ir variklis neperkrautų. Planuoto darbo ciklo metu tikrinkite tikslųjį guolių būklę ir rotoriaus balansą, o po bet kokio korpuso atidarymo patikrinkite įėjimo apsaugos sandarinimo tarpiklius. Kas mėnesį peržiūrėkite temperatūros ir sūkių registravimo duomenis, kad patvirtintumėte, jog variklis tinkamai seka apkrovą. CE ir UKCA žymėjimai rodo, kad įrenginys atitiko atitinkamus reikalavimus gamybos metu.