Comprendre les composants du ventilateur à l'intérieur de votre système CVC

Les réglementations sur l'efficacité des ventilateurs arrivent, alors profitez des dernières avancées pour garder une longueur d'avance

La sélection appropriée des ventilateurs de composants utilisés dans les équipements CVC continue d'être une considération primordiale dans les stratégies visant à augmenter l'efficacité du refroidissement dans les centres de données. La nouvelle technologie des ventilateurs et les directives d'efficacité des ventilateurs en attente indiquent que les méthodologies de sélection des ventilateurs continueront d'évoluer à mesure que les demandes sur les centres de données continueront d'augmenter.

La gestion du flux d'air dans les centres de données ces dernières années a été facilitée par l'avènement de la technologie des ventilateurs à commutation électronique (EC), qui permet des performances de flux d'air identiques ou meilleures à des niveaux de puissance réduits, avec un meilleur contrôle de la vitesse du ventilateur pour correspondre à la charge thermique réelle.

Les soufflantes centrifuges et les ventilateurs axiaux à commutation électronique sont désormais des composants standard des unités CRAC et CRAH, ainsi que des condenseurs refroidis par air des principaux fabricants d'équipements de refroidissement de précision.

Les soufflantes centrifuges et les ventilateurs axiaux sont depuis un certain temps un élément de base dans l'industrie du CVC pour leur capacité à déplacer de grands volumes d'air. Dans une conception centrifuge, les pales positionnées autour du moyeu central ou de l'arbre sont incurvées vers l'extérieur et vers l'arrière par rapport au sens de rotation du ventilateur.

L'air entrant dans l'arbre est accéléré par la force d'inertie ou centrifuge et projeté à 90 degrés par rapport à la direction d'entrée. Cela produit un flux d'air stable et puissant adapté aux applications de refroidissement des rangées et des pièces. Les ventilateurs axiaux font tourbillonner l'air parallèlement à l'arbre, comme avec un moulin à vent, pour de grands volumes d'air à basse pression. Les ventilateurs axiaux sont courants dans les grandes unités de condensation et les refroidisseurs. Souvent, ces ventilateurs et soufflantes sont montés sur un cadre extérieur pour faciliter l'installation dans l'équipement CVC et pour minimiser les vibrations.

Les produits de circulation d'air, tels que les ventilateurs et soufflantes, utilisés dans les équipements de refroidissement de précision des centres de données peuvent être classés en trois générations de produits différentes :

La technologie EC existe en fait depuis le milieu des années 1980 et les propriétaires de centres de données ont réalisé le retour sur investissement au fil du temps en matière d'économies d'énergie.

Les avantages supplémentaires sont la réduction du bruit et la réduction des coûts d'exploitation, car il n'y a pas de courroies de ventilateur qui peuvent s'user et nécessiter un remplacement et aucun débris ou contaminant de poussière qui peut s'accumuler comme avec les systèmes entraînés par courroie.

Les gains d'efficacité et les économies d'énergie qui en résultent avec les ventilateurs et soufflantes EC dépendent de la sélection appropriée des ventilateurs. Les fabricants de ventilateurs fournissent régulièrement aux équipementiers des courbes de débit d'air/pression/puissance de leurs différents produits, et un logiciel de sélection de ventilateurs de plus en plus robuste mis à disposition par ces sociétés facilite plus que jamais le choix du bon ventilateur au point de fonctionnement requis.

Seuls quelques fabricants dans le monde proposent des solutions de ventilateurs EC. Autrefois uniquement le produit de la dissidence allemande, les principaux fournisseurs mondiaux de ventilateurs et de gestion thermique avec des installations de R&D et de fabrication à grande échelle établies à Taïwan et en Chine sont maintenant entrés dans l'arène de la CE, renforçant l'innovation continue tout en réduisant le coût du produit sur le marché.

Alors que la directive sur les produits liés à l'énergie en Europe (ErP 2015) a imposé le respect de directives plus strictes en matière d'efficacité des ventilateurs pour les ventilateurs de composants utilisés dans les équipements CVC commerciaux et industriels, ces produits aux États-Unis ont jusqu'à présent échappé à la réglementation gouvernementale. Cependant, cette marée est sur le point de changer.

Citant que jusqu'à trois pour cent de toute l'électricité des États-Unis alimente les centres de données et qu'environ la moitié de cette énergie est utilisée pour le refroidissement, le Département américain de l'énergie (DOE) devrait déployer des réglementations sur l'efficacité des ventilateurs d'ici 2020 pour aider à minimiser l'impact de la consommation d'énergie du système CVC sur les bâtiments commerciaux et industriels.

Le DOE a déjà publié des délais de conformité énergétique pour les équipements de réfrigération commerciaux à ventilateur, les ventilateurs de plafond et les ventilateurs de four résidentiels. Cependant, la gestion des ventilateurs de composants dans les équipements CVC commerciaux et industriels a présenté un ensemble unique de défis.

Les normes et codes d'efficacité des ventilateurs mis en place par l'American National Standards Institute (ANSI) en collaboration avec l'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) et l'Illuminating Engineering Society (IES) en 2013 ont tenté d'attribuer une note d'efficacité aux ventilateurs, en utilisant une terminologie et des critères empruntés à l'Air Movement and Control Association (AMCA).

Cette méthodologie n'était cependant pas exempte de défauts. Puisqu'il mesure les performances d'un ventilateur uniquement au point de fonctionnement d'efficacité maximale, il ne prend pas en compte les performances réelles du ventilateur à la conception ou au point de fonctionnement, le débit d'air prescrit et la pression statique de l'application.

Par conséquent, le DOE cherche à établir une réglementation fédérale basée sur la puissance de sortie maximale des ventilateurs au point de fonctionnement, selon laquelle un nouvel indice d'efficacité des ventilateurs (FEI) développé par l'AMCA pourrait être utilisé comme outil de référence pour la comparaison énergétique des ventilateurs. Les fabricants d'équipements de CVC devraient alors se conformer à un mandat pour les valeurs FEI minimales dans une fenêtre de conformité de deux ans après la publication de la règle finale.

Les modifications apportées à l'étiquetage des ventilateurs font également partie de la discussion. Cela permettrait aux utilisateurs de ventilateurs d'identifier, de comparer et de sélectionner facilement la meilleure solution de ventilateur pour leur application spécifique.

Au-delà du numéro de modèle et du numéro de série, les exigences proposées en matière d'étiquetage du ventilateur incluent le débit et la pression de conception pour les points de conception connus, la cote FEI, le régime maximal et un lien vers une carte complète des performances du ventilateur.

L'AMCA a récemment annoncé la publication de la norme ANSI/AMCA 208-18 déclarant l'indice d'efficacité des ventilateurs (FEI) en remplacement de l'ancien système de classement de l'efficacité des ventilateurs référencé dans divers codes et normes énergétiques.

Alors qu'une efficacité accrue continue d'être une priorité pour les propriétaires et les exploitants de centres de données, il est clair que la technologie des ventilateurs jouera un rôle important dans les stratégies que les concepteurs de centres de données et les experts en CVC emploient pour répondre aux projections, tout en répondant à la demande croissante de données.

Andy Krug est chef de produit chez Delta Electronics et Will Williams est directeur national des ventes chez Delta Electronics