Allt högre krav på tysta fläktar i ett samhälle med mycket teknik

Fläktar från ebm-papst i kyllösningar utan störande ljudnivåer
Inom många områden bygger dagens lösningar för kylning av teknik och elektronik på så kallad riktad luftkylning. Ofta används axialfläktar med DC-motorer (elektroniskt kommuterade ytterrotormotorer) som har många fördelar. De är energieffektiva, hållbara och de kräver knappast något underhåll. Beroende på version kan många av dessa fläktar också integreras i nätverk. Det finns dock en nackdel och det är att fläktarna ofta har en hög och störande ljudnivå. Med nya fläktlösningar finns stora möjligheter att reducera ljudnivån avsevärt vilket gör dem särskilt lämpade för applikationer i närheten av där människor bor och arbetar. Att det utvecklas nya och tystare fläktkoncept är viktigt då mycket av den nya teknik som utvecklas för bostäder och kontor, och som kräver effektiv kylning, kommer allt närmare människorna som vistas där. Onödigt höga ljudnivåer från fläktar upplevs ofta som mycket störande.

Det finns ett stort antal applikationer där det ställs krav på att fläktarna både är tysta och klarar stora luftflöden. Ett exempel är i byggnader med decentraliserade ventilationssystem. Samma krav gäller ofta för industriella automationslösningar med frekvensomriktare. Även i medicinska tillämpningar är det många gånger viktigt att undvika störningar för patienter med fläktlösningar som effektivt men också tyst kyler medicinsk elektronik. Det finns också många andra applikationer – som till exempel kyldiskar i livsmedelsbutiker och inom IT & telekom – där tekniken kommer allt närmare människor. Med fläktar från ebm-papst kan känslig teknik kylas utan onödigt buller vilket bidrar till att vardagen för många människor blir tystare och behagligare.

Det finns många orsaker till störande fläktljud
I allmänhet är det främst två faktorer som orsakar störande fläktljud. En är att buller uppstår som ett resultat av luftrörelser och tillhörande tryckvariationer (aeroakustik). Den andra är störande ljud som en följd av att fasta föremål står i kontakt med varandra och att det uppstår en rörelse mellan föremålen. Utöver dessa två huvudfaktorer kan brus uppstå från integrerad kraft- och styrelektronik . Vid utveckling och design av fläktar är en av de största utmaningarna att reducera det ljud som alstras av aerodynamik. Även en mycket liten förändring av exempelvis fläktblad och fläkthus kan få mycket stor effekt på ljudnivån. Ett exempel är när störningar uppstår i luftflödet på de yttre och bakre kanterna hos fläktblad vilket kan orsaka turbulens och störande ljud.

Den luft som strömmar över stagen, som håller rotorn i höljet, skapar också turbulens. Det finns också många andra faktorer som kan orsaka höga ljudnivåer och även buller. Ett exempel är när vibrationer i en fläktstruktur uppstår på grund av obalans hos rotorn, eller när en elektrisk eller magnetisk impuls i en fläktmotor orsakar ett ljud liknande det från en transformator. Fläktkonstruktionen fungerar här som en högtalare och förstärker ljudet. Vibrationerna blir extra starka om resonansfrekvenserna i en fläktkonstruktion hamnar inom ett område som förstärker resonansen. Sammantaget är det dock så att den främsta orsaken till störande fläktljud är olika aeroakustiska effekter.

Utvecklingen mot allt tystare fläktar
För att minimera de aeroakustiska effekterna bedrivs mycket utveckling och forskning om hur fläktblad ska utformas för att vara optimalt aerodynamiska. Målet är att åstadkomma en design som resulterar i så låga ljudnivåer som möjligt samtidigt som verkningsgraden blir hög. Ett stort fokus ligger på att skapa en harmonisk geometri mellan fläktblad och andra fläktkomponenter. ebm-papst har under många år bedrivit ett intensivt tekniskt utvecklingsarbete för att reducera fläktbuller och reducera ljudnivåerna. I arbetet används särskilda simuleringsprogram och omfattande tester genomförs i särskilt uppbygga testmiljöer. Väl balanserade rotorer med underhållsfria kullager gör att ebm-papst senaste fläktmodeller har mycket små vibrationer och låga ljudnivåer. Att fläktkonstruktionen har en struktur som också minimerar vibrationerna har stor betydelse för att den nya generationens fläktar kan ge effektiv och tyst kylning i olika teknikapplikationer. Val av elektronikkomponenter och teknikernas arbeta med att optimera magnetiska flöden samt elektriska anslutningar har också haft stor betydelse för att reducera det som kan uppfattas som störande ljud.

Det är med andra ord en kombination av många åtgärder som ger tystare fläktar. Ett exempel är ebm-papst nya generation av högpresterande kompaktfläktar med beteckningen S-Panther. Det är kombinationen av ebm-papst GreenTech EC-motorer och en ny aeroakustisk design som möjliggjort en betydande ökning av effektiviteten och en sänkning av ljudnivån med upp till 9 dB (A). Dessutom är strömförbrukningen lägre för flera av de nya fläktarna jämfört med ebm-papst tidigare generationer av kompaktfläktar. S-Panther har utvecklats för att möta de krav som ställs och exempel på användningsområden för de nya kompaktfläktarna är i medicinskteknisk utrustning, frekvensomriktare, svetsmaskiner, växelriktare för solceller, tryckpressar, UPS-enheter, kylteknisk utrustning samt IT- och telekomutrustningar. Att S-Panther aerodymaniskt utformade fläktblad försetts med winglets bidrar till att turbulensen mellan fläktbladen och fläkthuset minimeras. Resultatet är en mycket låg ljudnivå.

Design med ett brett helhetsperspektiv
I ebm-papst arbete med att utveckla tysta, stryktåliga, driftsäkra och energieffektiva fläktar används en designstrategi som utgår från ett brett helhetsperspektiv. Designen omfattar såväl den fysiska konstruktionen som motorkoncept, elektronik och materialval. Avancerad teknik för formsprutning möjliggör lättviktskonstruktioner i plast med i princip obegränsade designalternativ. Utvecklingen inom plastområdet gör också att det idag finns fläktar med stor motståndskraft mot korrosion och slitage. Ett exempel är S-Panther modell 3250J som har ett fläkthus tillverkat av ett glasfiberförstärkt material och ett fläkthjul tillverkat av polyamid. Drivmotorn är optimalt integrerad i fläkthjulet och elektroniken är inkapslad i plast vilket säkerställer ett bra skydd mot bland annat vatten, damm och saltstänk.

Fläktarna i S-Pantherserien 3250J (med storleken 92 x 92 x 38 mm) är idealiska för att avleda stora mängder värme i trånga utrymmen och jämfört med fläkten 3200J i ebm-papst serie S-Force har 3250J motsvarande kapacitet men med lägre varvtal och därmed lägre ljudnivå. Fläktarna är bäst lämpade för ett lägre mottryck vilket öppnar upp för nya användningsområden där det är viktigt med en låg ljudnivå. 3250J finns i versioner med en nominell spänning på 12, 24 och 48V. Möjlighet finns att välja mellan IP68 och IP54-kapslade modeller. Beroende på vilken variant (7, 24, eller 35 W effekt) har fläktarna en flödeskapacitet på mellan 145 och 270 m3/h och en ljudnivå på endast 47 eller 63 dB (A). Till S-Panther finns många olika tillvalsfunktioner som till exempel alarm, interna och externa temperatursensorer liksom PWM-styringång (PWM, Pulse Width Modulation) eller analog ingång. I applikationer där det ställs särskilt höga krav på luftflödet finns modeller i S-Force serien som har en kapacitet på upp till 280 m3/h och en något högre ljudnivå (73 dB (A).