Ventilateur axial ou ventilateur centrifuge quelle est la différence ?

20 janvier 2023

Par Ryan Smoot, Same Sky

ventilateurs

Tout composant ou système qui génère de la chaleur de par son fonctionnement et qui pourrait affecter négativement ses performances doit être refroidi.

C’est l’une de ces règles d’ingénierie simples que vous avez apprise à l’école et que vous avez probablement ignorée jusqu’à ce que vous soyez chargé d’un projet de gestion thermique dans le monde réel.

À moins de limiter la puissance du système, d’appliquer des dissipateurs de chaleur ou d’utiliser des tuyaux ou des plaques froides, vous aurez besoin d’un ventilateur pour déplacer de l’air et refroidir le système. Cela signifie que vous avez le choix entre un ventilateur axial ou un ventilateur centrifuge. La question est, quelle conception fonctionnera le mieux pour vos besoins ? Ce blog a pour but de vous aider à prendre la bonne décision.

Qu’est ce qu’un ventilateur axial ?

Un ventilateur axial a un arbre rotatif entraîné par un moteur (axe) sur lequel sont montées des pales obliques qui aspirent l’air et le forcent à sortir dans une direction parallèle à l’arbre. Les ventilateurs axiaux sont parfois appelés ventilateurs à hélice. Vous pouvez également entendre les termes ventilateurs tube axial ou axial de gaine. Ce sont simplement des ventilateurs axiaux conçus pour s’adapter dans un conduit.

Le ventilateur axial refoule l’air parallèlement à l’entrée

Les ventilateurs axiaux déplacent efficacement et avec un bon rendement de grands volumes d’air pour refroidir des objets ou ventiler des espaces. Ils sont disponibles dans presque toutes les tailles, du niveau de la carte à la taille d’une chambre, et ils ne nécessitent pas beaucoup de puissance pour fonctionner, selon la taille. Ils sont également disponibles en modèles CA et CC. Les ventilateurs alimentés en courant alternatif sont généralement prévus pour fonctionner au-dessus de 100 volts et utilisent le courant du secteur. Les tensions des ventilateurs alimentés en courant continu peuvent être beaucoup plus faibles (3, 5, 12, 24 ou 48 Vcc) et sont généralement utilisés avec une alimentation ou des batteries. Le débit d’air fourni par les ventilateurs axiaux est cependant à basse pression. Cette combinaison de basse pression et de débit d’air à volume élevé est idéale pour le refroidissement des équipements et des espaces car le débit d’air est uniformément réparti dans une zone définie.

Applications courantes pour les ventilateurs axiaux

Les ventilateurs axiaux déplacent de grands volumes d’air de manière efficace et avec un bon rendement et sont couramment utilisés pour refroidir les petits et les grands espaces. Ils peuvent refroidir des équipements électroniques ou des salles informatiques. Ils peuvent être utilisés dans les opérations CVC, dans les condenseurs à courant alternatif, les unités d’échange de chaleur ou pour le refroidissement ponctuel dans les systèmes industriels. Les ventilateurs axiaux peuvent également fonctionner comme ventilateurs d’extraction.

Qu’est ce qu’un ventilateur centrifuge ?

Les ventilateurs centrifuges sont parfois appelés ventilateurs radiaux ou soufflantes centrifuges. Ils ont un moyeu entraîné par moteur qui contient des turbines qui rejettent de l’air dans le boîtier du ventilateur qui est ensuite dirigé vers une sortie. Les ventilateurs centrifuges déchargent l’air à un angle de 90 degrés (perpendiculaire) par rapport à l’entrée d’air.

Le ventilateur centrifuge rejette l’air à un angle de 90° par rapport à l’entrée

Les ventilateurs centrifuges pressurisent l’air à l’intérieur du boîtier de la soufflante. Ils produisent un flux d’air constant et à plus haute pression par rapport aux ventilateurs axiaux, mais ils déplacent des volumes d’air moindres. Ils sont disponibles avec des roues incurvées vers l’avant ou vers l’arrière pour le soufflage ou l’aspiration. Les ventilateurs centrifuges expulsent l’air d’un capot, ce qui leur permet de cibler une zone spécifique et les rend plus efficaces pour refroidir une partie particulière d’une application électronique qui génère plus de chaleur, comme un FET de puissance, un DSP ou un FPGA.

Comme pour les ventilateurs axiaux, ils sont également disponibles en modèles alimentés en courant alternatif et en courant continu, selon l’application, mais les ventilateurs centrifuges nécessitent généralement plus de puissance pour fonctionner que les ventilateurs axiaux. Les soufflantes centrifuges et les ventilateurs axiaux produisent un bruit audible et électromagnétique, mais les modèles centrifuges sont un peu plus bruyants que les modèles axiaux. Étant donné que les deux conceptions de ventilateurs utilisent des moteurs, les effets EMI de l’un ou l’autre peuvent avoir un impact sur les performances du système dans les applications sensibles. Comme les ventilateurs axiaux, les soufflantes centrifuges sont également disponibles dans de nombreuses tailles, vitesses et empreintes différentes. Leur conception, avec une enceinte entourant les pièces mobiles, est fiable, durable et assez difficile à endommager.

La combinaison de la haute pression et de la distribution d’air à faible volume rend les ventilateurs centrifuges parfaits pour déplacer l’air à travers une zone concentrée comme des conduits ou des tuyaux, ou pour des utilisations d’extraction ou de ventilation.

Applications courantes des ventilateurs centrifuges

Compte tenu de la fiabilité et de la durabilité de leur conception, les ventilateurs centrifuges peuvent être utilisés dans de nombreuses applications qui fonctionnent dans des environnements difficiles et sales avec des particules, de l’air chaud et des gaz.

Comme ils sont généralement utilisés avec des conduits ou des canalisations, ils fonctionnent bien dans les systèmes de climatisation ou de séchage, même dans de petits systèmes. Pour l’électronique, les ventilateurs centrifuges se trouvent fréquemment dans les petits appareils tels que les ordinateurs portables en raison de la façon dont l’air est expulsé à 90 degrés de l’admission, ce qui permet une meilleure orientation du flux d’air.

Exemple d’un ventilateur centrifuge dans une gaine

Interférences et bruit créés par les ventilateurs

Dès la conception, il convient de tenir compte des interférences.

Tous les ventilateurs peuvent générer des interférences électromagnétiques (EMI) soit à partir du ventilateur lui-même (EMI rayonnées), soit à partir des câbles d’alimentation (EMI conduites). Les interférences peuvent également provenir de champs magnétiques non confinés (UMF) provenant des aimants du moteur ou des enroulements du stator. Selon l’application, une attention précoce à ces facteurs au stade de la conception peut économiser du temps et de l’argent. Les ventilateurs alimentés en courant continu ont tendance à produire moins d’EMI que les ventilateurs alimentés en courant alternatif.

Le ventilateur axial produit moins de bruit que le centrifuge

Un bruit audible sera également généré par tout ventilateur en fonctionnement et pourrait être une considération de conception en fonction de l’utilisation finale. Le bruit varie selon l’application, le placement dans un système, la densité des composants, la quantité d’air déplacé, la taille du ventilateur, les types de roulements utilisés, etc. Les roulements d’un ventilateur affectent non seulement l’acoustique, mais peuvent également modifier la durée de vie et les applications possibles. Le bruit audible peut souvent être atténué par un meilleur placement du ventilateur, une isolation mécanique ou l’utilisation de grilles d’entrée d’air ou de diffuseurs de sortie. En règle générale, plus le débit ou la quantité d’air déplacé est élevé, plus le bruit est important. Cependant, un ventilateur plus grand déplaçant le même débit qu’un ventilateur plus petit a tendance à être plus silencieux. Encore une fois, les ventilateurs axiaux sont généralement plus silencieux que les ventilateurs centrifuges.

Comparaison entre ventilateur axial et ventilateur centrifuge

Les considérations de gestion thermique pour les systèmes qui génèrent de la chaleur, en particulier ceux qui sont de nature électronique, doivent être examinées dès le début de la phase de conception.

Ceci est cohérent avec les initiatives d’économie de temps et d’argent qui cherchent à éviter les retourd en conception. Cela peut également être particulièrement utile pour tenir compte des considérations thermiques dues aux améliorations planifiées des composants tout au long du cycle de vie d’un produit ou d’un système qui peuvent générer de la chaleur supplémentaire. L’utilisation d’un ventilateur axial ou d’un ventilateur centrifuge comme solution de refroidissement peut dépendre de plusieurs facteurs, en fonction des avantages et des inconvénients de chaque conception de ventilateur et des besoins de votre système.

Voici un bref résumé de leurs principales caractéristiques :

Questions à se poser lors du choix d’un ventilateur axial ou centrifuge

Avant de spécifier le type de ventilateur de refroidissement dont vous avez besoin pour votre conception, voici quelques questions auxquelles vous devrez répondre :

• Quelle est la taille du volume à refroidir ?

• Les besoins de refroidissement seront-ils constants ou à la demande ?

• De quelle taille d’encombrement disposez-vous dans la conception du dispositif de refroidissement ?

• De quelle puissance dispoerez-vous pour le dispositif de refroidissement ?

• Le produit fonctionnera-t-il dans un environnement difficile ?

• Le produit produira-t-il lui-même des gaz ou des particules ?

• Votre produit ou système est-il sensible aux EMI ?

• Le niveau de bruit audible du ventilateur est-il un problème ?

• Dans quelle orientation le ventilateur sera-t-il monté ?

• Le produit est-il destiné à une application de haute fiabilité ?

• Quel est le cycle de vie prévu du produit ?

• La réparation/la remise en état/la maintenance est-elle un facteur ?

Conclusion

Le refroidissement par convection des équipements qui génèrent de la chaleur indésirable peut être géré efficacement avec des ventilateurs axiaux ou des ventilateurs centrifuges. Les deux types d’appareils ont fait leurs preuves sur le terrain grâce à de nombreuses années d’utilisation et d’améliorations continues. Les conceptions modernes des deux types de ventilateurs intègrent des matériaux plus solides, plus légers et plus économiques que les conceptions antérieures. Votre décision d’utiliser l’un ou l’autre se résumera simplement à répondre aux exigences de votre système. Same Sky propose une large gamme de ventilateurs axiaux et de soufflantes centrifuges à courant continu avec une variété de tailles de châssis et de débits d’air.

Voir aussi: Historique des normes USB de 1.0 à USB4

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