Silnější ventilátor je nejčastější reakce na přehřátý rozvaděč nebo přístroj. Často ale nepomůže. Chlazení vzduchem má fyzikální strop, vzduch jde vždy nejsnazší cestou a každé otáčky navíc něco stojí. Ukážeme, kdy víc vzduchu pomůže a kdy je potřeba řešit něco jiného.
Ve zkratce
Dvojnásobný průtok, poloviční efekt
Oteplení vzduchu klesne jen na polovinu. Každý další krok přinese méně.
Pod teplotu okolí nikdy
Ventilátor jen přivádí okolní vzduch. Když je v hale horko, nepomůže žádný.
Dvojnásobné otáčky, +15 dB
A osminásobný příkon. Vyšší otáčky jsou nejdražší cesta k chlazení.
Rozhoduje cesta vzduchu
Vzduch, který mine horké místo, nechladí, i kdyby ho bylo dost.
Kolik tepla vzduch opravdu odnese
Vzduch odnáší teplo tím, že se ohřeje. Čím víc vzduchu skříní proteče, tím méně se ohřeje. Vztah mezi tepelnou ztrátou, průtokem a oteplením je jednoduchý:
Z rovnice plyne podstatná věc: oteplení klesá s průtokem jen nepřímo úměrně. Zařízení se ztrátou 300 W ohřeje při 90 m³/h vzduch o 10 K. Dvojnásobný průtok ubere 5 K, další zdvojnásobení už jen 2,5 K.
Pokud je oteplení už teď malé a zařízení přesto přehřívá, problém není v množství vzduchu. Je v teplotě vzduchu, v jeho cestě nebo v samotné součástce.
Ventilace nechladí pod teplotu okolí
Ventilátor neprodukuje chlad. Přivádí okolní vzduch, a ten se ve skříni může jen ohřát. Teplota uvnitř je proto vždy vyšší než teplota nasávaného vzduchu.
5 K
Tolik zbývá na oteplení, když je v hale 35 °C a součástky snesou nanejvýš 40 °C. Pro 300 W to znamená 180 m³/h. Při 38 °C v hale by to bylo 450 m³/h.
Jak se teplota okolí blíží povolené teplotě uvnitř, potřebný průtok roste nade všechny meze. Když ji dosáhne nebo překročí, nepomůže žádný ventilátor.
Kdy ventilátor nestačí: pokud je okolní vzduch teplejší, než snese zařízení, potřebujete aktivní chlazení, tedy výměník vzduch–voda nebo chladicí jednotku. Pomůže i přesunout sání na chladnější místo, třeba mimo strop haly, kde se drží teplý vzduch.
Teplota má ještě jeden vliv: teplejší vzduch je řidší a stejný kubík odnese méně tepla. Při 40 °C je to zhruba o 6 % méně než při 20 °C. Podrobnosti a tabulky najdete v článku Jak teplota a nadmořská výška ovlivňují výkon ventilátoru.
Katalogový průtok v zařízení nedostanete
Průtok v katalogu se měří bez jakéhokoli odporu. Ve skutečném zařízení vzduch prochází filtrem, mřížkou, chladičem a mezi kabely, a ventilátor dodá jen tolik, kolik odpovídá průsečíku jeho výkonové křivky s odporem zařízení. S běžným filtrem je to často polovina katalogové hodnoty, někdy i méně.
Ventilátor s vyšším katalogovým průtokem, ale nízkým tlakem, proto může v hustém zařízení dodat méně vzduchu než menší ventilátor s vyšším tlakem. Jak pracovní bod najít, ukazujeme v článku Jak spočítat průtok vzduchu ventilátoru. Kdy je místo axiálního lepší radiální ventilátor, vysvětluje Axiální vs. radiální ventilátor.
Vzduch jde nejsnazší cestou
Průtok v m³/h nic neříká o tom, kudy vzduch teče. Když jsou sání a výfuk blízko sebe, vzduch se otočí hned u stěny a zbytek skříně zůstane bez proudění. Silnější ventilátor pak jen rychleji točí vzduch v jednom rohu.
- Sání dole, výfuk nahoře na protější straně. Teplý vzduch stoupá, takže mu proudění pomáhá.
- Ventilátor na sání s filtrem. Nasává chladnější vzduch a ve skříni vznikne mírný přetlak, takže prach nepronikne netěsnostmi.
- Volná cesta k horkým součástkám. Kabelové svazky a přepážky před chladičem fungují jako zábrana.
- Žádné otvory navíc. Každá díra mimo plánovanou cestu je zkrat, kterým vzduch uteče.
Pokud je horké jedno místo, například chladič měniče, často víc pomůže malý ventilátor přímo na něm než velký ve stěně skříně. Rozhoduje rychlost vzduchu mezi žebry, ne průtok celou skříní.
Co stojí vyšší otáčky
Když chcete víc vzduchu ze stejného ventilátoru, zvýšíte otáčky. Platí pro to takzvané afinitní zákony: průtok roste s otáčkami, tlak s jejich druhou mocninou a příkon s třetí. Hluk roste přibližně o 15 dB na každé zdvojnásobení otáček.
| Otáčky | Průtok | Tlak | Příkon | Hluk |
|---|---|---|---|---|
| +20 % | 1,2× | 1,4× | 1,7× | +4 dB |
| +50 % | 1,5× | 2,3× | 3,4× | +9 dB |
| 2× | 2× | 4× | 8× | +15 dB |
Hodnoty jsou orientační a platí pro stejný ventilátor ve stejném zařízení. Rozdíl 10 dB vnímá člověk zhruba jako dvojnásobnou hlasitost. Vyšší průtok má i další cenu: filtr se rychleji zanáší, a tím postupně ubírá právě ten průtok, který jste přidali. Ventilátor v horkém vzduchu také rychleji stárne, viz životnost ložisek podle teploty.
Kdy větší ventilátor pomůže
Vzduch se hodně ohřívá
Výfuk je o víc než 10–15 K teplejší než sání a skutečný průtok je pod výpočtem. Pak má větší ventilátor nebo vyšší tlak smysl.
Horko je už na sání
Okolní vzduch je blízko povolené teploty. Řešením je chladnější sání, výměník nebo chladicí jednotka.
Vzduch mine horké místo
Výfuk je chladný, ale součástka přehřívá. Upravte cestu vzduchu nebo dejte ventilátor přímo na chladič.
Postup, když zařízení přehřívá
- Změřte tři teploty: vzduch na sání, vzduch na výfuku a nejteplejší součástku. Ideálně v nejteplejší den nebo při plném výkonu.
- Porovnejte sání s povolenou teplotou. Pokud je rozdíl jen pár stupňů, ventilace nestačí a je potřeba aktivní chlazení.
- Podívejte se na oteplení vzduchu. Velký rozdíl mezi sáním a výfukem znamená málo vzduchu. Spočítejte potřebný průtok a ověřte pracovní bod na křivce.
- Malé oteplení, ale horká součástka? Vzduch jde jinudy. Zkontrolujte umístění sání a výfuku, překážky a zkraty.
- Teprve pak měňte ventilátor. Volte podle pracovního bodu a hluku, ne podle nejvyššího čísla v katalogu.
Ke stažení: jednostránkový checklist pro návrh chlazení (PDF), který můžete projít ještě před výběrem ventilátoru.
Časté chyby
- Výběr podle nejvyššího m³/h v kataloguKatalogová hodnota platí bez odporu. V zařízení s filtrem rozhoduje tlak a pracovní bod.
- Druhý ventilátor vedle prvníhoPokud oba táhnou přes stejný filtr, průtok vzroste málo a hluk znatelně.
- Výfuk těsně vedle sáníVzduch se točí v kruhu a ohřátý se nasává zpět.
- Ventilace místo chlazeníV horké hale ventilátor teplotu pod okolí nedostane. Tady patří výměník nebo klimatizace.
- Zanedbaný filtrZanesený filtr ubere víc průtoku, než přidá silnější ventilátor.
Časté dotazy
Pomůže dát dva ventilátory místo jednoho?
Dva ventilátory vedle sebe zvýší průtok hlavně při nízkém odporu. Za sebou zvýší tlak, což pomůže v hustém zařízení. V obou případech průtok nevzroste na dvojnásobek. Rozhoduje pracovní bod na výkonové křivce.
Je lepší ventilátor foukat dovnitř, nebo ven?
Do rozvaděčů a skříní s filtrem obvykle dovnitř. Ventilátor nasává chladnější vzduch, sám se méně zahřívá a přetlak brání prachu. Odsávání se hodí tam, kde nesmí ven unikat teplý vzduch do obsluhovaného prostoru.
Jak poznám, že ventilátor nestačí?
Změřte teplotu na sání a na výfuku. Pokud se vzduch ohřívá o víc, než jste počítali, je ho málo. Pokud se ohřívá málo a zařízení přesto přehřívá, chybí proudění u horkého místa nebo je horký už nasávaný vzduch.
Proč je silnější ventilátor tak hlučný?
Hluk roste s otáčkami rychleji než průtok, zhruba o 15 dB na dvojnásobek otáček. Tišší cestou k vyššímu průtoku bývá větší ventilátor při nižších otáčkách.
Zařízení přehřívá i s ventilátorem?
Pošlete nám tepelnou ztrátu, teploty na sání a výfuku a fotku skříně. Poradíme, jestli pomůže jiný ventilátor, nebo je potřeba změnit proudění.