Ventilator plintverwarming vervangen: tangentieel of axiaal

[RvL]

Hallo allen,

niet echt cooling, maar meer verwarming. Dat geschiedt in dit geval echter d.m.v. het koelen van een convector, dus ik hoop dat ie hier goed staat

Ik heb een vraag over ventilators, luchtstromen en decibellen en aanverwanten.

In ons huis hebben we Kickspace 800 plintverwarming. Eigenlijk een heel simpel dingetje met een convector waar (CV) water doorheen stroomt met daarachter een tangentiële/dwarstroom/crossflow ventilator. Ventilator heeft 2 standen welke geschakeld wordt d.m.v. een knop aan de voorkant.

Nu is het probleem dat die ventilator in de laatste fase van z'n leven zit. Beginnen met draaien wordt een steeds grotere uitdaging, vooral als het nog koud is in huis. De eenvoudigste manier zou natuurlijk zijn om er een andere tangentiële ventilator in te zetten. Het nadeel is dat het officiële reserveonderdeel maar liefst €210 moet kosten.

Een andere tangentiële ventilator, die iets korter is maar verder wel past, is voor €42 te krijgen, maar dan moet ik waarschijnlijk een condensator in serie gaan plaatsen om de lage stand te krijgen. Geen grote ingreep natuurlijk.

Waar ik echter ook aan zat te denken is om de tangentiële ventilator te vervangen voor een aantal axiale ventilators van 8cm, welke ik dan direct op de convector plaats. Een nadeel van die tangentiële ventilators is namelijk dat ze best wat herrie maken. Maar daar loop ik tegen wat vragen aan waar ik zelf geen antwoord op weet.

Allereerst de fans waar ik aan zit te denken.
Tangentieel
pricewatch: Arctic F8, 80mm

Luchtstroom:
De tangentiële ventilator heeft een luchtstroom van 220 m3/u. Een beetje een goede en stille 8cm fan heeft een luchstroom van 50 m3/u. 25% dus. Aangezien de convector 32cm breed is, zou ik er 4 op kunnen monteren.

Echter, wat doet dat met de luchtstroom? Is het dan simpelweg 4x de luchtstroom van 1 fan. Dus b.v. in het geval van de Arctic F8, 4*47,6 = 190,4m3/u of werkt het niet zo simpel?

Met 190 m3/u kan ik namelijk ook heel goed leven. En waarschijnlijk is een axiale fan wel een stuk stiller.

Geluid
Van de tangentiële ventilator die ik gevonden heb, kan ik de geluidssterkte niet vinden. De standaard fan heeft een geluidssterkte van 49,5dB

De Arctic F8 die ik gevonden heb heeft een geluidssterkte van 22,6dB. Als m'n natuurkunde me niet in de steek laat kon je geluidsbronnen optellen d.m.v. 10 * log(10^^(bron1/10) + 10^^(bron2/10)).

Oftewel, 10 * log(10^^(22,6/10) * 4) = 28,62dB. Klopt dit? Want dat zou natuurlijk wel een heel stuk stiller zijn.

Statische druk
In de documentatie van de tangentiële ventilator staat ook iets vermeldt over de statische druk. Is dat nog een factor om rekening mee te houden? Bij de meeste axiale fans heb ik dit namelijk niet terug kunnen vinden.

Verschil zal wel zijn dat de lucht van de tangentiële ventilator via een windtunneltje naar de convector geblazen wordt, waar de axiale fans direct op de convector zullen komen te zitten en hun wind via die windtunnel aanzuigen.

Push of pull
In de originele opstelling duwt de tangentiële ventilator de lucht door de convector. Met axiale ventilators is een pullopstelling makkelijker, omdat ik aan de voorkant van de convector wat meer ruimte heb. Push is dan ook wel mogelijk en zeker als dat voor een betere warmteoverdracht zorgt.

Als het inderdaad zo blijkt dat de luchtstromen opgeteld mogen worden, dan voel ik er veel voor om inderdaad voor axiale ventilator te gaan vanwege het lagere geluidsniveau. Ik moet sowieso het een en ander aanpassen. In het geval van de tangentiële ventilator zal ik een flinke condensator in serie moeten kunnen schakelen om de lagere snelheid te krijgen.

In het geval van axiale 12V fans zal ik een extra voeding moeten plaatsen en moeten kunnen schakelen tussen hoog en laag. Iets meer werk dus, maar de onderdelen incl. voeding heb ik er al voor liggen.

Of maak ik nog denkfouten?

[ice-T106]

Statische druk is wel degelijk een factor. Zo heb je bij pc waterkoeling inmiddels ook ventilator die geoptimaliseerd zijn op statische druk. Bij fans die geoptimaliseerd zijn op airflow blijft er een heel stuk minder over als het door een radiator moet duwen. Push-pull configuraties worden meestal ook meer gebruik voor de druk dan voor de airflow.

[FrankHe]

Twee standen met simpele DC PC voeding.

Lage stand
+ 12 V
|
ventilator draait op 7 Volt
|
+ 5 V

Hoge stand
+ 12 V
|
ventilator draait op 12 Volt
|
GND 0 V

Pak een ON-OFF-ON schakelaartje en je hebt een mooi verbreek 'voor' maak contact en nooit kortsluiting. Blijft nog over het standby vermogen van de voeding.

Houdt er inderdaad rekening mee dat er wel wat druk opgebouwd moet worden. En denk er ook aan dat het plastic van je ventilatoren niet mag wegsmelten als gevolg van de CV-temperatuur. Zou eigenlijk wel goed moeten gaan. Gelukkig heb je er geen elektrisch verwarmingselement in zitten want die worden echt gemeen heet.

[RvL]

De voeding van een eventuele 12V fan maak ik me geen zorgen over. Ik heb nog een paar mooie chassisvoedingen liggen met 12V, 5V en 3,3V uitgangen. ON-OFF-ON schakelaar zit standaard al in de Kickspace voor de huidige motor.

CV temperatuur zal niet zo'n probleem zijn. Er vertrekt max 80 graden uit de ketel, voor dat beneden bij de Kickspace is, zijn er alweer wat graden verdwenen.

Ik zit alleen nog een beetje met de druk in m'n maag. 80mm is de grootste fan die ik er in kan krijg en dan moet ik waarschijnlijk al wat (aan)passen om het onder het afdakje over de convector te laten passen omdat dit in afschot loopt (0,65cm per cm).

Wat is jullie vermoeden v.w.b. de druk? Misschien een andere fan dan de Arctic F8? Of is er maar 1 manier om er achter te komen of het gaat werken: uitproberen? Of wellicht een push-pull config? Maar dan zit ik al op 8 fans voor de hele convector...

[ Voor 5% gewijzigd door RvL op 06-02-2018 14:12 ]

[FrankHe]

Ik focus even op het opgenomen elektrisch vermogen. Stel we kunnen aan de hand daarvan zien hoeveel energie / luchtverplaatsing er daadwerkelijk plaatsvind. Moest even diep zoeken maar kom uiteindelijk op de officiële website https://www.arctic.ac/worldwide_en/f8.html onder "Technical data" een tabelletje tegen waarin staat dat bij een 100% belasting op 12 Volt er 0,16 Ampère wordt getrokken. Rekensommetje komt op 1,92 Watt per axiale ventilator. Bij de tangentiële ventilator van Conrad staat 38 Watt. Dus 38 / 1,92 = 19,79 Je hebt zeg maar 20 van die axiale ventilatoren nodig om tot hetzelfde ( elektrisch ) vermogen te komen als de tangentiële ventilator. Misschien is dit de antwoord op je vraag.

[Microkid]

Schopje naar Wonen&Verbouwen

[aegis]

zeer geïnteresseerd in de oplossing heb ook een plintverwarming maar die maakt best veel herrie. en zat er ook over na te denken om de ventilator te vervangen.

[FrankHe]

Misschien toch voor de tangentiële ventilator gaan maar hem akoestisch ontkoppelen van de behuizing middels vilt en rubber?

[RvL]

Ik ben inderdaad toch weer voor een tangentiële ventilator gegaan. Ik ben toch bang dat het met axiale niet helemaal goed gaat komen.

Het geluid, de belangrijkste reden om er naar te kijken, lijkt vooral veroorzaakt te worden door de constructie. De convector zit onder een soort windtunnel waar de lucht in geblazen wordt. Zonder die tunnel is het geluid een stuk minder maar wordt de lucht lang niet zo goed door de convector gestuurd.

Ik ben dan ook bang dat axiale fans lang niet de (betrekkelijke) stilte gaan brengen die ik verwacht. Als er dan ook nog minder warmte van af komt...

[Jetro]

12V PC fan, 12cm, 75m/m3, 1200 rpm.

Alle electra eruit en fan schakelen via termoswitch.

Nieuwe kast bouwen van aluplaat 1 mm dik, wel heel gedoe met het opmeten maar geduld wordt beloond.

Hij ruist nu heel zachtjes

[RvL]

@Jetro
En hoe zit het met de airflow? Ik heb er destijds om die reden toch een tangentiele ventilator in gezet omdat ik de capaciteit op hoge snelheid op koude dagen (zoals vandaag) goed kan gebruiken.

Wel een mooi project zo!

[Jetro]

Ik verwarm er een keuken mee van 3 bij 5 meter. Die wordt netjes warm. Verschil in temperatuur in keuken en woonkamer (waar de thermostaat hangt) is eigenlijk nihil, dus hij doet wat die moet doen.

De airflow is goed voelbaar vergelijkbaar met de originele. Je kunt er ook een regelbare trafo aanhangen dan kun je naar behoefte regelen.

Hij is heerlijk stil nu, werkt bijna rustgevend, een beetje ruisen van de zee bij maanlicht.

[marcop23]

FrankHe schreef op dinsdag 6 februari 2018 @ 13:50:
Twee standen met simpele DC PC voeding.

Lage stand
+ 12 V
|
ventilator draait op 7 Volt
|
+ 5 V
[...]

Dit werkt niet als er geen andere belasting op de 5V-voeding zit! De voeding kan alleen stroom leveren, niet absorberen. Als er niets op de 5V zit wat de stroom kan absorberen, zal de ventilator niet/langzamer draaien, of als de voeding een beveiliging heeft, zal die uitvallen.

FrankHe schreef op dinsdag 6 februari 2018 @ 17:00:
[...]Rekensommetje komt op 1,92 Watt per axiale ventilator. Bij de tangentiële ventilator van Conrad staat 38 Watt. Dus 38 / 1,92 = 19,79 Je hebt zeg maar 20 van die axiale ventilatoren nodig om tot hetzelfde ( elektrisch ) vermogen te komen als de tangentiële ventilator. Misschien is dit de antwoord op je vraag.

Het klopt wat je zegt, maar elektrisch vermogen is geen goede indicatie aangezien het rendement tussen zo'n BLDC motor in een computerfan veel hoger is dan dat van een 230V inductiemotor, helemaal wanneer je daar een condensator mee in serie plaatst.

[FrankHe]

marcop23 schreef op dinsdag 22 januari 2019 @ 13:43:
Dit werkt niet als er geen andere belasting op de 5V-voeding zit! De voeding kan alleen stroom leveren, niet absorberen. Als er niets op de 5V zit wat de stroom kan absorberen, zal de ventilator niet/langzamer draaien, of als de voeding een beveiliging heeft, zal die uitvallen.

Goed punt, werkt inderdaad prima in een computersysteem dat 'normaal' wordt belast. Zal wellicht problemen geven bij een compleet onbelaste voeding.

Het klopt wat je zegt, maar elektrisch vermogen is geen goede indicatie aangezien het rendement tussen zo'n BLDC motor in een computerfan veel hoger is dan dat van een 230V inductiemotor, helemaal wanneer je daar een condensator mee in serie plaatst.

Als je vergelijkt op basis van VA dan wint DC het van AC. Maar het vermogen in Watt is het daadwerkelijke opgenomen elektrisch vermogen dat wordt ingezet voor arbeid en dat moet in beginsel overeenkomen. Dan laten we zaken als blindvermogen VAr even buiten beschouwing.

[marcop23]

FrankHe schreef op dinsdag 22 januari 2019 @ 17:02:
[...]
Maar het vermogen in Watt is het daadwerkelijke opgenomen elektrisch vermogen dat wordt ingezet voor arbeid en dat moet in beginsel overeenkomen. Dan laten we zaken als blindvermogen VAr even buiten beschouwing.

Dat is niet waar. Elektromotoren hebben een rendement, en die is anders voor verschillende types motoren. Dat heeft invloed op het reële vermogen (in W).

Immers, als je aan een (belaste) motor voelt, merk je dat die warm is. Er is dus energie gebruikt om de motor op te warmen, en dat kan alleen reëel vermogen zijn, aangezien blindvermogen per definitie geen arbeid verricht.

Edit: Dus de arbeid wordt zowel verricht om de rotor te draaien als om (ongewenst) de motor op te warmen.

[ Voor 6% gewijzigd door marcop23 op 22-01-2019 17:43 ]

[FrankHe]

marcop23 schreef op dinsdag 22 januari 2019 @ 17:40:
[...]

Dat is niet waar. Elektromotoren hebben een rendement, en die is anders voor verschillende types motoren. Dat heeft invloed op het reële vermogen (in W).

Immers, als je aan een (belaste) motor voelt, merk je dat die warm is. Er is dus energie gebruikt om de motor op te warmen, en dat kan alleen reëel vermogen zijn, aangezien blindvermogen per definitie geen arbeid verricht.

Edit: Dus de arbeid wordt zowel verricht om de rotor te draaien als om (ongewenst) de motor op te warmen.

Op die fiets. Ja er zit inderdaad verschil tussen het rendement. Dit maakt dat je in 230 Volt toepassingen steeds vaker driefase inverteraansturing tegenkomt en steeds minder de traditionele aanloopcondensator en seriecondenatror. Ingewikkelde techniek die zorgt voor lagere energiekosten versus een oude en simpele techniek die hogere energiekosten kent.

Het is in dit geval beter om te kijken naar de grafiek die het debiet afzet tegen het drukverschil, dat zegt meer dan het elektrisch vermogen. Axiale ventilatoren kunnen doorgaans minder goed druk opbouwen dan radiale ventilatoren. Dus afhankelijk van de toepassing zul je de meest geschikte techniek moeten selecteren. In dit project lijkt een axiaal ventilator te voldoen.

Bij de totale kosten (TCO) moet je eigenlijk kijken naar de investering plus de kosten voor gebruik gedurende de verwachte levensduur. Kortom ook de energierekening meenemen in het totaalplaatje. Nu is dat wellicht iets minder van belang voor een plintverwarming dan voor de koelkast of wasmachine/droger.