Elektrické zariadenia generujú teplo v dôsledku premeny elektrickej energie na tepelnú. Účinné chladenie je kritické pre ich správnu funkciu a dlhú životnosť. Ventilátory sú bežným a efektívnym riešením na odvod tepla, ale ich správne použitie si vyžaduje pochopenie základných princípov a rôznych prístupov k chladeniu.
Princípy chladenia
Existujú tri základné spôsoby šírenia tepla: vedenie, prúdenie a sálanie.
- Vedenie: Prenos tepla prebieha prenosom kinetickej energie medzi časticami látky (atómy, molekuly), ktoré sa navzájom zrážajú. Vedenie tepla je najvýznamnejšie v tuhých látkach, najmä v kovoch, ktoré sú dobrými vodičmi tepla. Chladiče s rovnou stranou (na pripevnenie k chladenej súčiastke) a s mohutným rebrovaním, často čiernené a v najnáročnejších aplikáciách z medi, sa používajú na účinné odvádzanie tepla vedením.
- Prúdenie (konvekcia): Prúdenie tepla nastáva v kvapalinách a plynoch, keď sa ohriata časť látky pohybuje a prenáša teplo so sebou.
- Sálanie (radiácia): Sálanie tepla je prenos tepla elektromagnetickým žiarením, ktoré vzniká pri tepelnom pohybe častíc.
Ventilátory využívajú princíp prúdenia na odvod tepla. Tým, že nútene prúdi vzduch cez chladič, odoberá sa teplo z chladiča a odvádza sa preč. Tým sa zlepšuje prestup tepla z chladiča do vzduchu.
Typy tepla vznikajúceho v elektrických zariadeniach
Elektrické teplo vzniká premenou elektrickej energie na tepelnú. Existuje niekoľko typov:
- Joulovo teplo: Vzniká prechodom elektrického prúdu cez odporový materiál.
- Oblúkové teplo: Vzniká pri elektrickom oblúku, ktorý dosahuje teploty nad 3000 °C. Používa sa pri elektrickom zváraní, pri čistení a výrobe kovov.
- Infračervené teplo: Získava sa vyžarovaním tepla z vyhriateho predmetu vo forme infračervených lúčov.
- Dielektrické teplo: Vzniká v dielektriku (izolante) v striedavom elektrickom poli v dôsledku polarizácie.
- Hysterézne teplo: Vzniká v dôsledku hysteréznych strát v materiáloch.
- Teplo vírivých prúdov: Vzniká v materiáloch s istým odporom vďaka vírivým prúdom.
- Teplo elektrickej iskry: Elektrická iskra sa podobá zvieraniu - na vodivé kovové materiály postupne dopadajú elektrické iskry. Teplo elektrickej iskry sa používa napríklad v elektrickom pere na písanie výrobných čísel na autá, zbrane a kovové časti.
Princípy chladenia ventilátorom
Ventilátor nechladí, len odoberá teplo, ktoré sa uvoľnilo do vzduchu. Tým, že toto teplo je odsávané vzduchom, je spôsobené lepší prestup tepla z chladiča do vzduchu. Ak odoberáš teplo len z kasne a chladič je mimo prúdenie, odovzdáva chladič teplo okolitému vzduchu takmer rovnako, ako pri pasívnom chladení.
Prečítajte si tiež: Montáž výstuže pre stropné chladenie
Ofuk vs. odťah:
- Ak chladíte jeden konkrétny chladič, je lepší ofuk, trebárs chladič CPU.
- Ak máte viac chladičov, alebo "chladiaci tunel" v skrinke, je lepšie použiť odťah. Vetranie podtlakom je vždy účinnejšie, ako pretlakom.
Dôležité je, aby vzduch prúdil cez predmety, ktoré je treba chladiť. Lebo nemá zmysel pchať ventilátor na centrálne odvetranie, ak je chladič mimo cesty vzduchu.
Dôležitosť prúdenia vzduchu
Skrinka, jej usporiadanie a ventilátor by mali byť navrhnuté tak, aby vzduch prúdil cez predmety, ktoré je treba chladiť. To isté platí pri všetkých druhoch chladenia. Také isté otvory musíš mať aj pri ofuku, lebo akonáhle zaškrtíš "výfuk", tlak v skrinke stúpne na taký, aký vie dodať ventilátor (pri klasických plastových je to maličký tlak) a prúdenie je zastavené.
Prach a filtre
Je jedno, ako otočíš ventilátor, pokiaľ nemáš filter, prach sa tam dostane tak či tak. Ak fúkaš, nasaješ ho cez ventilátor, ak odťahuješ, nasaješ cez vetracie otvory, princíp je rovnaký. Filter je možné dať na vetracie otvory a pravidelne ho čistiť.
Alternatívne metódy chladenia
Okrem chladenia ventilátorom existujú aj iné metódy chladenia elektrických zariadení:
- Chladiče s tepelnými trubicami: Tieto chladiče sa používajú v hermeticky uzatvorenom priestore, kde sa nedá zabezpečiť prívod vzduchu. Typicky sa tieto chladiče používajú na chladenie CPU v notebookoch. Tepelná trubica je obvykle v tvare pomerne tenkej, sploštenej rúrky, ktorá je naplnená kvapalinou s nízkou teplotou varu. Chladenie chladiču je v týchto chladičoch zabezpečený obvykle gravitačným obehom. Para sa odvádza do výmenníku, ktorý sám je chladený vzduchom (ventilátorom). Kvapaliny sa stáva para, tým v podstate pohlcuje teplo, teda chladí.
- Vodné chladenie: Chladenie môže byť vzdušné alebo vodné. Elektrická kompresorová chladnička značky Calex používa ako chladivo difluór (ledon). Jej princíp je na obr. 1 - výparník. Plynné chladivo sa skvapalňuje kompresorom a za redakčným ventilom sa zasa odparuje. Ak pri skvapalňovaní používame elektrickú energiu, hovoríme o elektrickom chladení. Vo výparníku sa vyžaruje tekutina, čím odoberá teplo v chladničke. Plynné chladivo dá nasáva a stláča kompresorom.
Vodiče a prenos tepla
Vodiče v elektrotechnike zohrávajú kľúčovú úlohu pri prenose elektrickej energie a signálov. Vodič - je zariadenie, ktoré slúži na prenos el. energie. Vodivosť a teplota sú dôležité parametre.
Prečítajte si tiež: O chladení, vysušovaní a filtrácii vzduchu
- Drôty: Ide o tenké, ohybné vodiče, ktoré môžu byť jednožilové alebo viacžilové.
- Laná: Laná sú tvorené z viacerých drôtov, ktoré sú navzájom spletené.
- Káble: Káble sú tvorené z jedného alebo viacerých izolovaných vodičov, ktoré sú chránené vonkajším plášťom. Káble rozdeľujeme podľa materiálu jadra, počtu žíl, menovitého napätia, podľa materiálu izolácie jadier a podľa druhu plášťa. Káble jednožilové a viacžilové.
- Plošné spoje: Plošné spoje sú dosky s vodivými cestami, ktoré slúžia na prepojenie elektronických súčiastok.
Prečítajte si tiež: Komplexný prehľad klimatizácií Hisense
tags: #chladenie #elektrickych #zariadeni #ventilatorom