Statický tlak, „sila“ ventilátora
Pre niekoho triviálna téma, pre iných niečo, čomu neporozumeli tak, ako by bolo vhodné. Poukazujú na to aj rôzne aktivity na diskusných fórach, kde sa vyskytujú aj príspevky typu „prietok vzduchu je nepodstatný, na radiátor treba hlavne vysoký statický tlak“, čo trochu indikuje spájanie nesprávnych súvislostí. V tomto článku si veľmi jednoducho, na príkladoch, rozoberieme, čo je statický tlak a ako ho správne uchopiť.
Na dostanie sa do deja začneme s príbehom zo živočíšnej ríše. Na štart pretekov sa postaví ovad proti bizónovi. Malý ovad je teoreticky podstatne rýchlejší, Hybomitra hinei má maximálna dosahovaná rýchlosť uvádzanú až na 145 km/h. Môžeme teda predpokladať, že tento závod nad pomalým bizónom s rýchlosťou do 50 km/h poľahky vyhrá. To však iba za určitých podmienok a síce vtedy, keď na dráhe nebude mať žiadnu prekážku, ktorá by ho zastavila.
V momente, keď ovad nedopatrením narazí do čo i len útlej drevenej tyčky, tak súťaž pre neho končí. Má síce extrémnu rýchlosť, ale nemá žiadnu silu, aby tyčku prekonal. To bizón si ani nevšimne, že ju práve prevalcoval a z jeho rýchlosti pred momentom stretu, mu tyčka príliš neuberie – má neporovnateľné väčšiu silu ako ovad a podobne je to aj u ventilátorov. Sú modely, ktoré dokážu prúdnice vzduchu rozhýbať do naozaj vysokých rýchlostí a preto dosahujú vysoký prietok, ale niekedy (naptíklad u Arctic BioniX F120) je to iba v situácii, keď im nestojí nič v ceste a nemajú pred sebou ani za sebou žiadnu prekážku, ktorá ich brzdí. Pokiaľ ju majú, tak jej vplyvom prietok vzduchu výrazne klesá, respektíve oveľa viac ako so „silnejším“ ventilátorom.
A čo to znamená ten silnejší ventilátor, čo musí mať? Konštrukčné vlastnosti, pri ktorých by pôsobením rovnakej sily/tlaku prekážky unikalo pomedzi lopatky čo najmenšie množstvo vzduchu. Typicky ventilátor, ktorého plocha je z väčšej časti tvorená medzerami (medzi lopatkami alebo medzi špičkami lopatiek a statorovým rámčekom) bude ťahať za kratší koniec, pretože vzduch môže unikať cez väčšiu plochu. Tu treba ale poznamenať, že ukázať na ventilátor s vyšším statickým tlakom len takto od pohľadu je zložité. Isteže, pokiaľ ide o extrémy, u ktorých je rozdiel v medzilopatkom priestor priepastný (ako napríklad medzi Noctua NF-S12A a 120 mm BeQuiet! Silent Wings Pro 4 s podsttane menšími medzerami), je to pomerne jednoduché. Čím sú ale konštrukčné rozdiely menšie, tým viac do toho vstupujú iné faktory, o ktorých sa pobavíme niekedy nabudúce, keď to bude dávať väčší zmysel (t.j. bude dosť ľudí rozumieť týmto základom).
Trend s klesajúcou tendenciou výšky statického tlaku si môžete všimnúť aj so zväčšujúcim sa formátov ventilátorov. Tým na jednej strane prirodzene stúpa prietok vzduchu, pretože majú väčšie lopatky, ktoré operujú vo väčšom priereze, ale to sa často deje pri nižšom statickom tlaku. Ten je nižší preto, že majú väčšie ventilátory aj väčšie medzery, cez ktoré môže vzduch neefektívne unikať.
V zásade to ale nevadí a väčší ventilátor často efektívnejší, pretože aj po tom, ako vplyv prekážky (napríklad radiátora) stratí nejaký prietok, tak ten bude vo finále vyšší ako u menších ventilátorov. U tých (pokiaľ majú vyšší statický tlak) môže prietok vzduchu vplyvom podobne reštriktívnej prekážky klesnúť menej, ale tým, že sa vychádza z nižšieho základu, za jednotku času pretečie menšie množstvo vzduchu s čím súvisí aj nižší chladiaci výkon. Dobrý príklad v praxi je porovnanie naprieč formátmi ventilátorov BeQuiet! Silent Wings 4 Pro. Väčší, 140-milimetrový model dosahuje pri nižšom statickom tlaku (3,72 vs. 4,69 mm H2O) cez vyšší prietok vzduchu cez radiátor (117,26 vs. 113,93 m3/h). Najvyšší statický tlak mávajú vysokorýchlostné malé ventilátory vo 20 mm formátoch, ktoré však trpia na nízky prietok a vysokú hlučnosť.
Samotný statický tlak nemá do praxe ktovieakú výpovednú hodnotu. To mimo iné aj preto, že sa jedná o údaj nameraný pri nulovom prietoku, čo znamená, že pri ohromnom odpore prostredia, ktorého sa v praxi nedosahuje ani v najreštritkívnejších situáciách. Statický tlak nehovorí o tom, či je daný ventilátor lepší alebo horší adept na radiátor, ale iba orientačne naznačuje, aký úbytok prietoku vzduchu je možné vplyvom prekážky asi očakávať. Ten je, samozrejme, najlepšie merať priamo na prekážke a čím viac prekážok, tým lepšie (tým viac dát na vynášanie záverov). Úbytok prietoku vzduchu pritom nezávisí iba od geometrie a materiálového zloženia rotora, ale do značnej miery aj od výkonu motorčeka… ako ten reaguje na situácie s rôznym odporom prostredia ako ovplyvňuje otáčky. To je už ale téma, ktorú si, podporenú meraniami, rozoberieme inokedy.
Pekny clanek.
Objasnete mi prosim, intake ventilator na celni strane casu ma ucel ‚naplnit‘ case vzduchem. Ten pak muze unikat jak chce ( nejlepe kolem kovovych hladicu)
Udaj, staticky tlak tedy znamena ze intake ventilator s vyssim cislem dokaze ve skrini vytvorit vetsi pretlak?
Veľmi dobrá otázka. Statický tlak je dôležitý údaj aj pre intake ventilátory. Do akej miery záleží od prekážky, na ktorej fungujú. Čím menej reštriktívna táto prekážka je, tým menšia je dôležitosť statického tlaku a kľúčový parameter je výška prietoku vzduchu. Pokiaľ je ale pred ventilátorom prekážka – mriežka, prachový filter alebo kombinácia mriežky s filtrom, tak okrem prietoku je dôležitý aj statický tlak.
Znovu od neho závisí to, aký bude úbytok prietoku vplyvom odporu prekážky. Analogicky je to podobné, akoby ten rýchly ovad (z článku) mal pred sebou tlačiť alebo ťahať nejaké väčšiu porciu potravy. Tá ho v obidvoch prípadoch spomalí približne podobne.
Číže k tej otázke: Ventilátor s vyšším statickým tlakom nemusí, ale takisto môže byť užitočný. Ak by sme rôzne ventilátory na vstupe, povedzme 2+2 (dva vstupné k dvom výstupným) s rovnakým prietokom na rovnakých mriežkach, ale s rôznym statickým tlakom, tak v prípade, že bude vyšší statický tlak ventilátorov na vstupe, dosiahnete vyšší pretlak (pretože vstupné ventilátory budú dosahovať vyšší prietok). To isté platí opačne. K tejto téme sa ešte vrátime neskôr spolu s meraniami v rôznych modelových situáciách.
Pekný článok so základmi, škoda že písaný ako jednohubka na navnadenie na hlavný chod. Tak dúfam že na to pokračovanie nebudeme čakať príliš dlho, lebo už teraz som hladný 😛
Na rozdiel od minuloročných pokusov pôjdeme tento raz naozaj do hĺbky, a do posledného detailu rozoberieme naozaj všetko, čo verím, že pomôže lepšiemu chápaniu fungovania ventilátorov širokej verejnosti. Zatiaľ mám poznačených 12 epizód, ktoré v rámci série článkov budú, ale asi skončíme aj pri viacerých. Nechcem jednu epizódu informačne presýtiť, s tým asi klesá efektivita. Pôjdeme pekne, čo najjednoduchšie, aby bolo všetko jasné aj pre tých, ktorí sa o ventilátory možno teraz ešte nezajímajú, pretože si možno našli cestu k tej kráse, ktorá za nimi je. Na ilustráciu niektorých vecí máme pripravený aj parostroj, z trochu iného súdka sa budeme snažiť aj o popularizáciu frekvenčných analýz zvuku, aby tie spektrografy vedel každý čo najpresnejšie prečítať a tak.
A rozhodne sme neskončili ešte ani s témami okolo statického témami, len k nim pripravujeme tri podepizody poprepletané už aj výsledkami testov, ktoré budú súvisieť aj s tým, čo bolo naznačené v poslednom odseku predošlého komentára. Musíme to ale dávkovať v takej intenzite a v takom poradí, aby to malo zmysel a pochopiteľne budem rád, keď okolo nejasných vecí diskusia. Písane to síce bude vždy s ohľadom to, aby každý, bez ohľadu na úroveň poznania, akú má, pochopil, ale pokiaľ by bolo i napriek tomu niekedy niečo nejasné, tak sem s tým. Možno budem niekedy takéto situácie (s nabádaním k otázkam na spresnenie) vytvárať i cielene, uvidíme, bude to výzva. Najlepšie by bolo, keď sa všetko k úplne zrozumiteľnosti bude uzatvárať v komentároch. 🙂