Apilamiento de fans: mito versus realidad

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¿El apilamiento de ventiladores realmente está a la altura de toda la atención que recibe? Parece que de vez en cuando, los proveedores de disipadores de calor buscan algo para promocionar las ventas y presentan ventiladores apilados. Intuitivamente, colocar un ventilador encima de otro tiene sentido: "duplica el flujo de aire" es lo que parece ser el razonamiento común.

Lo siento amigos, la verdad es mucho más dura. El apilamiento en ventilador puede funcionar, pero sólo bajo ciertas condiciones; Si estas condiciones no están presentes, el apilamiento de ventiladores puede resultar en un peor rendimiento. Incluso si se cumplen las condiciones necesarias, no crea que podrá obtener el doble de flujo de aire; si tiene suerte, QUIZÁS un 20% adicional.

Según tengo entendido, la teoría detrás del apilamiento de ventiladores, el problema esencial es que el aire que sale de las aspas del primer ventilador sale en un ángulo de 45 grados. A menos que el segundo ventilador pueda aspirar el aire sin ser molestado en ese ángulo, todo lo que se hace es crear mucha turbulencia y ruido, con poco o ningún aumento en el rendimiento.

La ÚNICA forma de obtener un aumento de rendimiento de aproximadamente un 20 % es si el segundo ventilador gira en la DIRECCIÓN OPUESTA al primero (gracias a Andy Lemont por la introducción).

Ahora, para mostrar cómo se desarrollan, de hecho, estos principios, configuré una prueba de la siguiente manera:

Usando el mismo disipador de calor, utilicé un ventilador Papst de 33 cfm (que gira en sentido antihorario), un Delta 38 (en el sentido de las agujas del reloj) y un par de ventiladores YS Tech de 26 cfm (también en el sentido de las agujas del reloj). No muchos ventiladores giran en sentido antihorario; el Papst era el único que tenía.

Luego puse los ventiladores en una variedad de posiciones, un ventilador y apilados, para mostrar qué aumentos de rendimiento son posibles. Hice esto en un ABIT KT7 con Prime 95 con Duron 800 @ 1000 MHz, 1,9 voltios. Utilicé el Omega HH23 para medir las temperaturas y calculé las C/W para cada condición.

Interpretación de C/W: por cada vatio que irradia la CPU, el disipador de calor enfriará el núcleo en (C/W x vatios) más la temperatura ambiente. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de 25 C, una C/W de 0,25 con una CPU que irradia 50 vatios significa que la temperatura de la CPU será 50 x 0,25 = 12,5 C por encima de la temperatura ambiente, o 37,5 C. Cuanto menor sea la temperatura C/W , el mejor.

El mejor enfriamiento es con un único YS Tech que gira en el sentido de las agujas del reloj encima del Papst que gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. En la retaguardia están los YS Techs, ambos girando en la misma dirección. Tenga en cuenta el aumento mínimo de rendimiento (columna Delta) de los YS Techs apilados en comparación con el uso de solo uno (0,5 C); compárelo con el Papst único en comparación con la ganancia de Papst apilada (0,9 C). En verdad, ganancias bastante mínimas, pero menos por hacerlo “de manera incorrecta”.

Incluí el Delta 38 como un "control" de las ganancias acumuladas de Papst. El apilamiento es 0,7 C mejor; No vale la pena el esfuerzo, sin mencionar el aumento de RUIDO. Ciertamente no es una ganancia que pueda justificar en precio/rendimiento.

Comprar un disipador de calor que incluya ventiladores apilados es excelente para el proveedor y un mal negocio para el comprador. Este es un claro ejemplo de que más NO es mejor.

José

A veces escribes algo y te toca la fibra sensible; El apilamiento de ventiladores es algo que muchos de ustedes han probado con resultados variables. Lea a continuación sus comentarios y respuestas.

Jeff envió un correo electrónico:

Un truco que no probaste, que podría ser de algún interés para mí y para otros, es agregar una cámara entre los ventiladores. Creo que podrías usar un trozo de tubería de PVC de 2 ″ de largo para esto, debería ayudar a “enderezar el aire”. Esto debería aumentar el rendimiento de los dos YS-techs, así como del combo Papst+Delta.

Pensé que esto merecía una oportunidad, así que usé un cuerpo de ventilador (sin ventilador, solo el borde); conjunto muy alto

con los siguientes resultados: bajé la temperatura de la CPU en 0,2 C con el espaciador en su lugar. Ayudó un poco, pero aún así (en mi humilde opinión) no vale la pena el esfuerzo.

Sin embargo, otros parecen tener mejores resultados, así que sigue leyendo y quizás pruebes algunas de estas ideas:

De Daniel:

Acabo de leer el artículo sobre el esquema de abanicos apilados utilizado como truco de marketing. Apilar ventiladores no es tan eficiente, pero conectar dos ventiladores al mismo disipador de calor puede ser algo bueno. Simplemente incline cada ventilador en un ángulo de aproximadamente 45 grados apuntando entre sí y luego bloquee el aire para que no salga por los lados.

De Kevin:

Una forma de solucionar el problema de la turbulencia sería colocar un ventilador a cada lado del disipador de calor, con una “tapa” para crear un efecto de túnel, esto debería reducir la turbulencia a medida que las aletas del disipador de calor enderezan el flujo de aire. Estoy de acuerdo en que esto no aumentará mucho el rendimiento, pero puede que sólo sirva para aumentar el ruido.

De “Viejo” (Hungría):

No puedo estar de acuerdo con el artículo del doble ventilador. Intenté muchas posiciones entre los aficionados. Puedes probarlo: toma un ventilador y apúntalo a tu cara para que puedas sentir el viento. Coloque el segundo después del primero, entre 2 y 3 cm (depende de los ventiladores). Obtendrá un rendimiento mucho mejor. El ruido es mucho menor que un FOP32, el rendimiento es mejor con 4 grados centígrados.

NOTA DEL ED: Me pregunto si el enfriamiento de la CPU observado se debe más al flujo de aire que enfría la placa base.

De Alan:

Punto rápido: cualquier empresa que venda refrigeradores con ventiladores apilados no cierra el espacio entre ellos, por ejemplo, los antiguos refrigeradores Step Thermodynamics [NOTA DEL EDITOR: No del todo, algunos lo hacen]. No eran como un solo conducto, con un ventilador en la parte inferior y un ventilador en la parte superior. Usaron un ventilador, luego otro separado de él. Trata eso. Coloqué un ventilador encima de mi Gorb y bajé la temperatura; luego compré un FOP38 y SERIAMENTE lo dejé caer.

De Randy:

Apilé 2 YS Techs de 26 cfm; el más cercano a la CPU salta de 4600 rpm a 5200 rpm, y el ventilador superior salta de 4600 a 4800 rpm. Ahora bien, si el ventilador de la parte inferior funciona a 5200 rpm = 30 cfm o algo así, ¿eso significa que tengo 30 cfm de aire moviéndose hacia el disipador de calor? Puede que tenga un error de 1 a 2 cfm, pero también obtengo algunos C más fríos. ¿Por qué el ventilador inferior estaría girando a más cfm si no escupiera más aire a través de sus aspas?

De Larry:

Acabo de leer su evaluación del enfoque de doble ventilador. También leí vuestros comentarios sobre el nuevo disipador con ventilador de paletas. Sospecho que usar dos ventiladores con uno apagado puede ser mejor que tener ambos funcionando. Un ventilador fijo haría lo mismo que las paletas. No puedo ver la orientación de las paletas en su imagen (es decir, ¿están en la misma dirección o en la dirección opuesta?) [NOTA DEL EDITOR: Enfrente]. Sospecho que lo quieres en la dirección opuesta para enderezar el flujo de aire. Además, probablemente sea mejor un ventilador muerto ligeramente más delgado (o uno con menos curvatura en las aspas). Pero sospecho que ese aficionado muerto puede ser el campeón.

De Jerry:

Es curioso, anoche intenté lo mismo con resultados muy diferentes.

Apilé un ventilador Delta de 4700 RPM encima de un ventilador SANYO de 5100 RPM y obtuve una lectura efectiva de 6400 RPM en el SANYO inferior del cabezal del mobo (KT7, usando VIA Monitor y MBProbe). También redujo mis temperaturas más altas con carga completa en 4 ° C de 51 ° C en un Athlon 1200 @ FSB + 10 a 47 ° C (MBProbe).

El ruido me pareció excesivo pero no terrible. Usé cinta aislante para apilarlos y estoy de acuerdo en que no sería bueno a largo plazo. Tengo el ventilador para un FOP38 que viene a actualizar mi FOP32 y tenía curiosidad por ver qué haría este equipo mientras esperaba el correo.

De Tomás:

Intenté apilar ventiladores en un Swiftech MC-462 con dos ventiladores YS Tech de 80 mm y 3500 rpm. La velocidad de rotación del ventilador inferior aumenta 300rpm (¿curioso???). La temperatura del Athlon 1200 baja 3 grados centígrados. ¿Quizás el resultado del apilamiento tenga algo que ver con el tipo de ventilador utilizado?

De Pablo:

He jugado con algunos fanáticos en el pasado; Esto se hizo con dos ventiladores de 80 mm que giraban en direcciones opuestas. Los resultados fueron muy, muy impresionantes.

No he investigado cuántos CFM producen los ventiladores individuales, pero colocarlos juntos (apilados) fue mucho mejor que dos ventiladores (apilados) que corrían en la misma dirección.

Los monté en un disipador de calor barato (pequeño) con algunos conductos solo para jugar. Si hubiera un Black Delta que corriera en dirección opuesta a los normales, lo apilaría en un segundo encima del mío. Creo que serían CFM increíbles para ventiladores de 60 mm.

De Karl, también conocido como espacio, de Noruega:

Sólo me preguntaba si la imagen adjunta que hice sería de algún interés. En él intento describir lo que sucede al apilar ventiladores verticalmente o en paralelo.

Al apilar dos ventiladores, el flujo de aire máximo teórico será el mismo, pero la presión máxima teórica se duplicará. Por lo que dice la gente sobre el pequeño aumento de rendimiento que obtienen, se podría suponer que el flujo de aire con un solo ventilador está más cerca del flujo de aire máximo que de la presión máxima* (x verde en “ventilador único” en la imagen).

Así que apilar un ventilador no ayuda mucho. Agregar un ventilador en paralelo probablemente ayudaría, pero el flujo de aire estará lejos de duplicarse. Esto se debe a que para duplicar el flujo de aire a través de un obstáculo, también se debe duplicar la presión (por lo que en realidad se necesitan 4 ventiladores).

Lo que digo aquí no tiene en cuenta que los ventiladores apilados producen más turbulencias, como escribiste en la reseña.

*: Al observar algunos gráficos reales de ventiladores que normalmente se utilizan, esta es también el “área” en la que deben trabajar los ventiladores.

De JohnT:

Para comprender los efectos/ventajas de apilar ventiladores, se deben observar las curvas de los ventiladores involucrados y saber en qué parte de esa curva está funcionando el ventilador.

La mayoría de los fabricantes de ventiladores publican una curva de flujo de aire frente a contrapresión para sus ventiladores. Esto muestra cuántos pies cúbicos de aire moverá el ventilador contra una cantidad determinada de contrapresión.

Cualquier disipador de calor requerirá que el ventilador desarrolle un cierto nivel de presión para mover un volumen determinado de aire a través del disipador de calor; esto se conoce como curva de carga de ese HS cuando se traza para varios caudales diferentes. Para el funcionamiento normal, esta curva de carga tendrá forma parabólica: para que fluya el doble de aire a través del HS se requerirá que el ventilador desarrolle cuatro veces más presión (y requerirá que el motor de ese ventilador desarrolle 8 veces más potencia).

Entonces, si un segundo ventilador apilado marcará la diferencia es una función directa de dónde está operando en su curva. Por ejemplo, si la contrapresión es baja, la combinación de ventilador/HS fluirá casi a la capacidad nominal sin carga del ventilador.

Sin embargo, si el ventilador está muy cargado, es decir, fluye solo alrededor de la mitad de sus cfm nominales debido a la alta contrapresión, agregar un segundo ventilador casi duplicará el flujo de aire.

Sin embargo, tenga en cuenta que este caudal será menor o igual al caudal nominal de un ventilador, no el doble de ese caudal. Si las RPM del ventilador fueran constantes, entonces el flujo máximo neto con dos ventiladores (o siempre más) en serie será igual o menor que la potencia nominal de un solo ventilador.

Como mencionaron algunos de sus lectores, las RPM tienden a aumentar ligeramente (debido a la carga de torque más baja en cada ventilador) y, por lo tanto, el flujo de dos ventiladores puede ser ligeramente mayor que el de un ventilador.

Realicé algunas pruebas y medí la contrapresión con un manómetro y puedo proporcionar algunas fotografías si está interesado. Probé ventiladores apilados (hasta tres), ventiladores paralelos e incluso una configuración paralela con dos ventiladores apilados (cuatro ventiladores en total).

También probé los pequeños sopladores fabricados por Nidec y descubrí que daban el mayor rendimiento (debido a sus mayores caudales a alta contrapresión). Actualmente utilizo un par de estos sopladores (Gamma 30) uno tras otro en un Hedgehog copper hs para obtener un rendimiento excelente sin el ruido de ventiladores como el Delta.

Están clasificados para un caudal de 25 cfm cada uno a contrapresión cero y aún fluirán una cantidad significativa a 0,5 pulgadas de contrapresión de agua.

De Tomás:

Hola, buen artículo sobre el uso de ventiladores dobles. Encontré una aplicación que fue realmente muy útil. Esto se debe a que es posible que el flujo de aire no mejore (tal vez incluso se degrade), pero la presión ejercida sí aumenta.

Básicamente, lo que tenía era un conducto desde un ventilador de caja hasta el disipador de calor de la CPU. El problema era que tenía mucha presión positiva en la carcasa y el ventilador del conducto de 80 mm no podía empujar suficiente aire, por lo que el disipador de calor se calentaba mucho. Agregué un segundo ventilador encima del primero y ¡funcionó de maravilla! si quieres leer más al respecto AQUÍ.

De Kevin:

Leí tu artículo sobre el apilamiento de ventiladores. Una forma de solucionar el problema de las turbulencias sería colocar un ventilador a cada lado del disipador de calor, con una “tapa” para crear un efecto de túnel. Esto debería reducir la turbulencia a medida que las aletas del disipador de calor enderezan el flujo de aire. Estoy de acuerdo en que esto no aumentará mucho el rendimiento, pero puede que sólo sirva para aumentar el ruido.

Desde Monza:

En respuesta 2 a tu artículo sobre apilamiento de fans, digo que descartes todo eso; simplemente haga una cubierta (como una bocina de aire del colector de admisión en los carbohidratos Weber) que envuelva la parte superior del disipador de calor. Luego abra el otro extremo a un ventilador de 120 mm sellado en el otro extremo (puede ser un ventilador lateral existente, si corresponde). Deje que el 120 entre en el disipador de calor, deshágase del delta y siga adelante.

Hice eso y mi disipador de calor Vantec (el nuevo con el clip genial) nunca ha estado más frío y es más silencioso que el Delta (120 es una pieza Nidec o Sunon de 70 cfm). Supera al Delta por 5-7 ° C en ralentí.

De Matt:

En respuesta a su artículo sobre el apilamiento de ventiladores, esta es la experiencia que tuve con mi GORB:

Quité el ventilador OEM y lo reemplacé con un ventilador de caja de 40 mm y 7500 rpm que gira en el sentido de las agujas del reloj y que logré encontrar en uno de mis almacenes locales de suministros electrónicos excedentes. Después de quitar la cubierta del ventilador de 40 mm, utilicé un par de gotas de superpegamento para fijarlo firmemente al GORB donde originalmente se encontraba el ventilador OEM. Luego utilicé un ventilador de caja estándar de 60 mm que gira en sentido antihorario y lo conecté directamente encima del GORB.

Se mantuvo fácilmente en su lugar insertando un tornillo en cada uno de los orificios de montaje del ventilador de caja y luego apretándolos, forzándolos entre las aletas de enfriamiento del GORB, de modo que ambos ventiladores soplen aire hacia el GORB. Produjo una caída bastante dramática en la temperatura de la CPU en comparación con cualquier otra configuración de ventilador con la que había experimentado en el GORB.

En inactivo, las temperaturas de la CPU promediaron aproximadamente 6 F por encima de las temperaturas del aire ambiente; Bajo carga, las temperaturas solo aumentan otros 6 a 7 F en reposo. Tenga en cuenta: el GORB utilizado había sido previamente superpuesto de otros experimentos con diferentes disposiciones de ventiladores de refrigeración. Además, quité el panel lateral que tiene 3 Panaflows de 80 mm adjuntos para tener una idea más precisa del rendimiento perdido o ganado.

Lo único que noté con la configuración del ventilador contrarrotativo es el sonido peculiar que crea. Aunque no es tan ruidoso, a algunos les puede resultar molesto.

De Dana:

En el apilamiento de ventiladores se aplica la regla "Lo que entra debe salir" (conservación de energía). Los fanáticos apilados con la misma calificación o similar harán poco o nada.

En nuestro negocio utilizamos sopladores regenerativos industriales. Son ventiladores de tipo axial que primero comprimen el aire antes de expulsarlo. Esto aumenta el CFM total. No sé cómo reproducir este efecto, pero es lo que los fanáticos tendrán que investigar si realmente quieren aumentar los CFM y enfriar seriamente sus chips. Este pozo podría proporcionar una buena refrigeración pero también podría generar calor residual por compresión y definitivamente ruido.

De Roger:

Mecánica de Fluidos Básica (Mech Eng.) da la pista de lo que está sucediendo:

¡Muchos buenos comentarios! El apilamiento de ventiladores puede funcionar en las circunstancias adecuadas, pero no busque el doble de flujo de aire, algo teóricamente imposible. Encontré algunos beneficios, pero un impacto mínimo en la refrigeración de la CPU. Además, monitorear las temperaturas con termistores de zócalo puede detectar efectos secundarios en la ruta de calor en lugar del impacto en el enfriamiento de la CPU. Y finalmente, pruébalo: nada como experimentar un poco para ver qué sucede. Gracias a todos los que enviaron comentarios sobre Fan Stacking. Obviamente hay mucho interés, así que envíe sus experimentos para compartirlos con otros.