Wichtige Anforderungen an Ventilatoren beim Einsatz in Verdampfern sind heute neben der Effizienz besonders auch die Lebensdauer und Robustheit sowie kompakte Abmessungen, damit sich platzsparende Verdampfereinheiten realisieren lassen. Darüber hinaus ist die Servicefreundlichkeit, z. B. beim Reinigen und Enteisen der Geräte wichtig. Die Wurfweite spielt ebenfalls eine wichtige Rolle, um das Kühlhaus „bis in die letzte Ecke“ zu kühlen. Speziell auf solche Anforderungen hin ausgelegte Ventilatoren bringen hier gleich etliche Vorteile: Sie erleichtern dem Anwender nicht nur das Handling, sondern helfen wertvolles Kühlgut zu schützen und können gleichzeitig auch noch zu sinkenden Energiekosten beitragen. Vor allem Ausführungen mit GreenTech EC-Technologie erreichen hier beachtenswerte Resultate.
Bild 1: Die robuste Axialventilatoren-Baureihe ist speziell für Verdampferanwendungen ausgelegt.
Axialventilatoren in Verdampfern müssen einiges aushalten (Bild 1). Der Einsatz auf der „kalten“ Seite des Kühlkreislaufs ist sehr anspruchsvoll. Vereisungen und deren Beseitigung, bei denen oft grobes Werkzeug vonnöten ist, fordern robuste Lösungen, die auch unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig funktionieren. Bei der Entwicklung der Baureihe AxiCool hat der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst Mulfingen deshalb solche Anforderungen in besonderem Maße berücksichtigt. Dank vieler, praxisgerechter Konstruktionsdetails sind die neuen Axialventilatoren ideal an ihren Einsatzbereich angepasst und vereinfachen so die Einhaltung von Hygiene-Vorschriften (Bild 2).
Vereisung verliert ihren Schrecken und Abtauzyklen werden optimiert
Bild 2: AxiCool sind kompakte Ventilatoren für Verdampfer, hier mit optionalem Scharnier zum Wegklappen.
Vereisungen an Wärmetauscher und Ventilator werden sich leider nie ganz vermeiden lassen. Man kann sie jedoch minimieren und dadurch die Wartungsintervalle verlängern. Diesem Wunsch vieler Anwender haben die Entwickler bei der neuen Baureihe gleich durch mehrere Maßnahmen umgesetzt: Wandring und Ventilatorschaufeln beispielsweise werden aus einem widerstandsfähigen Kunststoff gefertigt, einem Material an dem von vornherein weniger Eisansatz zu befürchten ist als bei Metall-Ausführungen. Das Schutzgitter der Ventilatoren dagegen besteht weiterhin aus Metall. Der Grund ist einleuchtend, wenn man bedenkt, dass Eisansatz am Gitter in der Praxis auch mit mechanischen Hilfsmitteln entfernt wird. Das metallische Schutzgitter ist zudem nicht gewölbt, sondern eben, was die Reinigung erleichtert. Das Gesamtsystem ist durch diesen hybriden Aufbau robust und speziell für diesen Einsatz designt.
Bild 3: Das Heizband kann nachträglich im abnehmbaren Ring eingelegt werden.
Ein weiteres praxisgerechtes Konstruktionsdetail, das Vereisungen entgegenwirkt und Abtauzyklen optimiert, ist der zweiteilige Aufbau des Wandrings. Durch diesen Aufbau ist es möglich bei Bedarf ein Heizband nachzurüsten. Der Einbau des Heizbands direkt in den Wandring hat den Vorteil, unnötigen Wärmeeintrag in das Kühlhaus zu vermeiden, weil der Hohlraum wie ein Isolator wirkt (Bild 3). Die Wärme entsteht dort, wo sie benötigt wird. Eine Eisbildung zwischen Axialflügel und Wandring, die den Ventilator blockieren könnte, wird zuverlässig verhindert.
Tauwasser, Hygiene und Reinigung
Bild 4: Integrierte Ablaufrinnen reduzieren Wasseransammlungen im Wandring, was die Gefahr des Festfrierens des Laufrads vermindert.
Ablaufrinnen auf der Innenseite des Wandrings sorgen dafür, dass Tauwasser beispielsweise nach dem turnusmäßigen Enteisen, problemlos in Richtung der am Verdampfer normalerweise vorhandenen Tropfwanne ablaufen kann (Bild 4). Auch dadurch lässt sich ein Festfrieren der Ventilatorschaufeln beim erneuten Herunterkühlen verhindern. Gleichzeitig ist die Gefahr gebannt, dass beim Wiederanlauf des Ventilators Wasser in den Kühlraum hineinspritzt. Je höher die Hygieneanforderungen sind, desto mehr gewinnt dieses Produktdetail an Bedeutung. Bei offen gelagerten Lebensmitteln beispielsweise gilt es, eine Kontamination mit Spritzwasser zu vermeiden.
Bild 5: Einfache Reinigung der Verdampfereinheit durch Wegklappen des Ventilators.
Vor allem im Zusammenhang mit Hygieneanforderungen spielen auch komfortable Reinigungsmöglichkeiten eine wichtige Rolle. Das Oberflächendesign der Ventilatoren trägt dem Rechnung. Ebene und glatte Flächen halten von vornherein die Verschmutzungsrate niedrig. Der Motor hat einen Spritzwasserschutz, so dass beim Reinigen mit einem Wasserstrahl der Motor zusätzlich geschützt ist. Ventilatoren-Ausführungen mit Drehgelenk im integrierten Befestigungsflansch vereinfachen ebenfalls die notwendigen Servicearbeiten, z. B. die Reinigung des Wärmetauschers. Man muss lediglich die Befestigungsschrauben lösen und kann den Ventilator dann einfach zur Seite klappen (Bild 5).
Strömungsgleichrichter erhöht die Wurfweite
Bild 6: Mit dem Strömungsgleichrichter lässt sich die Wurfweite annähernd verdoppeln.
Der Einsatz in Kühlhäusern stellt an die eingesetzten Ventilatoren noch weitere Anforderungen. So sollte die Kälteverteilung immer möglichst gleichmäßig sein. Die Wurfweite der Ventilatoren wird damit zu einem entscheidenden Kriterium. Zur AxiCool-Baureihe gehört deshalb ein optionaler Strömungsgleichrichter (Bild 6), der die Wurfweite des Ventilators im Idealfall annähernd verdoppelt. Dabei wird der strömungstechnische Widerstand nur minimal erhöht, so dass die Luftmenge und damit die Kälteleistung nahezu gleich bleibt (Bilder 7a+b). Er „ersetzt“ dann quasi das Schutzgitter; lässt sich einfach montieren und bei Bedarf auch jederzeit unkompliziert nachrüsten. Das problemlose Demontieren ermöglicht eine einfache Reinigung z. B. in der Spülmaschine.
Bild 7a (links): Luftverteilung ohne Strömungsgleichrichter; Bild 7b (rechts): Optimale Luftverteilung mit Strömungsgleichrichter
Die Axialventilatoren der AxiCool-Serie sind in den Baugrößen 300, 350 und 450 mm erhältlich und eignen sich mit Luftleistungen zwischen 800-6.200 m³/h für eine Vielzahl typischer Verdampfer-Anwendungen (Bild 8). Bei den Schutzgitter-Ausführungen sind beide Förderrichtungen möglich. Die AxiCool-Serie ist für Einsatztemperaturen bis –40 °C erhältlich und erreicht dank der Außenläuferbauweise sehr kompakte Abmessungen. Dadurch benötigt auch die komplette Verdampfereinheit weniger Platz. Die Ventilatoren übertreffen bereits heute die ErP-Anforderungen von 2015 und sind bei gleichen Abmessungen sowohl mit AC- als auch mit energieeffizienten GreenTech EC-Motoren erhältlich.
Ausführungen mit EC-Motoren bieten besonders hohe Effizienz
Bild 8: Luftleistungsbereich der AxiCool-Baureihe
Durch ihren gegenüber AC-Motoren deutlich besseren Wirkungsgrad entwickeln EC-Motoren weniger Abwärme, was natürlich bei Kühlanwendungen ein großer Vorteil ist. Gleichzeitig sinkt der Energieverbrauch. Bei einem Ventilator der Baugröße 350 liegt dieser beispielsweise um 25 % niedriger als bei der gleichen Ausführung mit AC-Motor. Das rechnet sich in der Praxis: Bei einer Luftmenge von 2.500 m³/h verbraucht der EC-Ventilator 42 W weniger als die AC-Variante. Neben dieser direkten Energieeinsparung durch die reduzierte Leistungsaufnahme des Ventilators ist noch die in den Kühlraum eingetragene Abwärme des Ventilators zu betrachten. Diese Abwärme muss durch den Kälteprozess mit elektrischem Aufwand wieder entzogen werden. In Summe lassen sich so ca. 55 W im gesamten Kälteprozess mit dem EC-Ventilator einsparen. Bei einem angenommenen Strompreis von 0,13 Euro/kWh und einer Betriebsdauer von 6.000 h/Jahr beträgt die Ersparnis pro Ventilator somit 43 Euro im Jahr.
Als weiteren Vorteil hat der Anwender bei EC-Ausführung die Wahl zwischen einer zweistufigen Motorausführung oder einer bedarfsgerechten Regelung über ein 0…10 V-Signal. Individuelle und bedarfsgerechte Anpassungen bei besonderen Kühlanforderungen werden dadurch erleichtert. Typische Beispiele hierfür sind Reifeprozesse bei der Lagerung von Käse, empfindlichem Obst oder Gemüse. Zudem ermöglicht die aeroakustische Optimierung der Ventilatoren mit den HyBlade®-Kunststoff-Laufrädern im Vergleich zu den bisher marktüblichen Lösungen mit Blechschaufeln eine Geräuschminderung um bis zu 4 dB(A). Als effiziente, perfekt auf den Anwendungsbereich zugeschnittene und kompakte „Plug & Play“-Lösung erschließt sich der AxiCool-Baureihe ein breites Einsatzfeld.
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