Comprender los componentes del ventilador dentro de su sistema HVAC

Se acercan las regulaciones de eficiencia de los ventiladores, así que aproveche los últimos avances para mantenerse a la vanguardia

La selección adecuada de los componentes de los ventiladores utilizados en los equipos HVAC sigue siendo una consideración principal en las estrategias para aumentar la eficiencia de refrigeración en los centros de datos. La tecnología de ventiladores más nueva y las pautas de eficiencia de ventiladores pendientes indican que las metodologías de selección de ventiladores seguirán evolucionando a medida que aumenten las demandas de los centros de datos.

La gestión del flujo de aire dentro de los centros de datos en los últimos años se ha visto favorecida por la llegada de la tecnología de ventiladores conmutados electrónicamente (EC), que permite un rendimiento del flujo de aire igual o mejor a niveles de potencia reducidos, con un mejor control de la velocidad del ventilador para que coincida con la carga de calor real.

Los ventiladores axiales y los ventiladores centrífugos conmutados electrónicamente ahora son componentes estándar de las unidades CRAC y CRAH, y los condensadores enfriados por aire de los principales fabricantes de equipos de enfriamiento de precisión.

Los sopladores centrífugos y los ventiladores axiales han sido un elemento básico en la industria HVAC durante algún tiempo por su capacidad para mover grandes volúmenes de aire. En un diseño centrífugo, las aspas colocadas alrededor del cubo o eje central están curvadas hacia afuera y hacia atrás desde la dirección de rotación del ventilador.

El aire que ingresa al eje es acelerado por la fuerza centrífuga o de inercia y lanzado 90 grados desde la dirección de entrada. Esto produce un flujo de aire constante y fuerte adecuado para aplicaciones de enfriamiento de hileras y salas. Los ventiladores axiales hacen girar el aire en paralelo al eje, como en un molino de viento, para grandes volúmenes de aire a baja presión. Los ventiladores axiales son comunes en grandes unidades de condensación y enfriadores. A menudo, estos ventiladores y sopladores se montan en un marco exterior para facilitar la instalación en el equipo HVAC y para minimizar la vibración.

Los productos de movimiento de aire, como los componentes de ventiladores y sopladores, que se utilizan en los equipos de refrigeración de precisión del centro de datos se pueden clasificar en tres generaciones de productos diferentes:

La tecnología EC existe desde mediados de la década de 1980, y los propietarios de centros de datos se han dado cuenta del retorno de la inversión con el tiempo en ahorros de costos de energía.

Las ventajas adicionales son la reducción del ruido y menores costos de operación, ya que no hay correas de ventilador que puedan desgastarse y requieran reemplazo y no hay residuos o contaminantes de polvo que puedan acumularse como con los sistemas accionados por correa.

Las ganancias de eficiencia y los ahorros de energía resultantes con los ventiladores y sopladores EC dependen de la selección adecuada del ventilador. Los fabricantes de ventiladores proporcionan rutinariamente las curvas de flujo de aire/presión/potencia de sus diversos productos a los OEM, y el software de selección de ventiladores cada vez más robusto que estas empresas ponen a disposición hace que elegir el ventilador correcto en el punto de trabajo requerido sea más fácil que nunca.

Solo unos pocos fabricantes en el mundo ofrecen soluciones de ventiladores EC. Alguna vez un producto de la disidencia alemana, los principales proveedores mundiales de gestión térmica y de ventiladores con instalaciones de fabricación e I+D a gran escala establecidas en Taiwán y China ahora han ingresado a la arena de la CE, reforzando la innovación continua y reduciendo el costo del producto en el mercado.

Si bien la directiva de productos relacionados con la energía en Europa (ErP 2015) ha exigido el cumplimiento de pautas de eficiencia de ventiladores más estrictas para los ventiladores de componentes utilizados en equipos HVAC comerciales e industriales, hasta ahora estos productos en los EE. UU. han eludido la regulación gubernamental. Sin embargo, esa marea está a punto de cambiar.

Citando que hasta el tres por ciento de toda la electricidad de EE. UU. alimenta los centros de datos, y que aproximadamente la mitad de esta energía se usa para enfriar, se espera que el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) implemente regulaciones de eficiencia de ventiladores para 2020 para ayudar a minimizar el impacto de Consumo de energía del sistema HVAC en edificios comerciales e industriales.

El DOE ya ha publicado los plazos de cumplimiento de energía para equipos de refrigeración comerciales impulsados ​​por ventiladores, ventiladores de techo y ventiladores de hornos residenciales. Sin embargo, abordar los ventiladores de componentes en equipos HVAC comerciales e industriales ha presentado un conjunto único de desafíos.

Los estándares y códigos de eficiencia de ventiladores presentados por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) en conjunto con la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) y la Sociedad de Ingeniería de Iluminación (IES) en 2013 intentaron asignar un grado de eficiencia a los fanáticos, utilizando terminología y criterios tomados de la Asociación de Control y Movimiento Aéreo (AMCA).

Esta metodología, sin embargo, no estuvo exenta de deficiencias. Dado que mide el rendimiento de un ventilador solo en el punto de funcionamiento de máxima eficiencia, no tiene en cuenta el rendimiento real del ventilador en el punto de diseño o de trabajo, el flujo de aire prescrito y la presión estática de la aplicación.

Por lo tanto, el DOE busca establecer una regulación federal basada en la salida de potencia máxima del ventilador en el punto de trabajo, mediante la cual un nuevo Índice de eficiencia del ventilador (FEI) desarrollado por AMCA podría usarse como una herramienta de evaluación comparativa para comparar la energía de los ventiladores. Los fabricantes de equipos HVAC tendrían entonces que cumplir con un mandato de valores mínimos de FEI dentro de un período de cumplimiento de dos años después de que se publique la regla final.

Los cambios en el etiquetado de los fanáticos también son parte de la discusión. Esto permitiría a los usuarios de ventiladores identificar, comparar y seleccionar fácilmente la mejor solución de ventilador para su aplicación específica.

Más allá del número de modelo y el número de serie, los requisitos propuestos para el etiquetado de los ventiladores incluyen el flujo y la presión de diseño para los puntos de diseño conocidos, la clasificación FEI, las RPM máximas y un enlace a un mapa de rendimiento completo del ventilador.

AMCA anunció recientemente la publicación de la norma ANSI/AMCA 208-18 que declara el Índice de eficiencia del ventilador (FEI) como reemplazo del sistema anterior de calificación de eficiencia del ventilador al que se hace referencia en varios códigos y estándares de energía.

Dado que una mayor eficiencia continúa siendo una prioridad para los propietarios y operadores de centros de datos, está claro que la tecnología de ventiladores desempeñará un papel importante en las estrategias que los diseñadores de centros de datos y los expertos en HVAC emplean para cumplir con las proyecciones, al tiempo que se adaptan a la creciente demanda de datos.

Andy Krug es gerente de producto en Delta Electronics y Will Williams es gerente nacional de ventas en Delta Electronics