FanGrid: Mehr Luft­leis­tung und hohe Ener­gie­ef­fi­zienz

Mit Inkraft­treten der ErP-Durch­füh­rungs­ver­ord­nung (Energy related Products-Direc­tive) für Venti­la­toren sind die Hersteller gefor­dert, ihre Produkte für den euro­päi­schen Markt nach den defi­nierten Effi­zi­enz­an­for­de­rungen zu gestalten. Betroffen davon sind alle Venti­la­toren im Leis­tungs­be­reich von 125 W bis 500 kW, unab­hängig davon, ob sie als Einzel­gerät arbeiten oder als Kompo­nente in einem Gerät oder einer Anlage inte­griert sind. Großes Einspar­po­ten­tial lässt sich mit den in der Luft- und Klima­technik einge­setzten Venti­la­toren erzielen, denn diese werden oft mit hoher Einschalt­dauer betrieben. Moderne Venti­la­toren mit ener­gie­spa­render EC-Technik bringen hier Vorteile: Sie erfüllen nicht nur die aktu­ellen und zukünftig vorge­schrie­benen Anfor­de­rungen, sondern über­treffen sie schon heute deut­lich. Davon profi­tieren Umwelt und Geld­beutel des Verbrau­chers glei­cher­maßen.

Für einen ener­gie­ef­fi­zi­enten Einsatz in der Luft- und Klima­technik entwi­ckelte ebm-papst Mulfingen die so genannte Plug Fans Venti­la­to­ren­bau­reihe mit Green­Tech EC-Tech­no­logie, die sich bereits erfolg­reich auf dem Markt etabliert hat. Um auch höhere Luft­leis­tungs­be­reiche abde­cken zu können, wurde die bestehende Baureihe nach oben erwei­tert. Jetzt decken die rück­wärts­ge­krümmten Radi­al­ven­ti­la­toren mit Lauf­rad­durch­mes­sern von 250 bis 900 mm und Antriebs­leis­tungen von 400 Watt bis 6 Kilo­watt nahezu alle denk­baren Anwen­dungen im Bereich der Luft- und Klima­technik ab. Die reali­sier­baren Volu­men­ströme liegen zwischen 300 und an die 30.000 m³/h bei entspre­chender Druck­erhö­hung von bis zu 1.200 Pa. Zu den typi­schen Anwen­dungs­be­rei­chen gehören dadurch z.B. auch die Kühlung großer Wech­sel­richter im Photo­vol­ta­ik­be­reich oder die Gene­ra­to­ren­küh­lung an Wind­kraft­an­lagen. Da die Venti­la­toren auch mit korro­si­ons­fester sowie spezi­eller Hygiene-Beschich­tung zur Verfü­gung stehen, ist auch der Einsatz in Kran­ken­häu­sern oder Schwimm­bä­dern ohne Weiteres möglich.

Moderne EC-Technik und durch­dachte Konstruk­ti­ons­de­tails

Bei der Entwick­lung der Baureihe wurde im Hinblick auf die aktu­ellen und zu erwar­tenden Mindestef­fi­zi­enz­an­for­de­rungen der Gesamt­wir­kungs­grad der Venti­la­toren opti­miert. Möglich wurde dies durch die Auswahl der verwen­deten Mate­ria­lien, durch­dachte Konstruk­ti­ons­de­tails sowie den Einsatz modernster EC-Technik bei den Antrieben. Motor, Elek­tronik und Laufrad wurden optimal aufein­ander abge­stimmt, um eine möglichst hohe Gesamtef­fi­zienz und Mate­ri­al­aus­nut­zung zu erzielen und Über­di­men­sio­nie­rung zu vermeiden. Die Schau­fel­geo­me­trie des Lauf­rades mit schräger Abström­kante beispiels­weise verbes­sert das aero­dy­na­mi­sche Verhalten sowie die Lauf­ruhe. Glei­ches gilt für die bei der neuen Baureihe reali­sierte Düsen­kontur. Stan­dard­mäßig wurde hier bereits eine Druck­ent­nah­me­stelle zur Wirk­druck­be­stim­mung über einen Schraub­nippel inte­griert. Auf Anfrage ist eine Ring­lei­tung möglich. Die Posi­tion des Lauf­rads auf dem Außen­läu­fer­motor ist so gewählt, dass sich sowohl aero­dy­na­mi­sche als auch einbaure­le­vante Vorteile ergeben.

Auch die Motoren erfüllen höchste Ansprüche: Die in den Plug Fans einge­setzten EC-Antriebe sind schon heute genauso effi­zient wie Motoren der Effi­zi­enz­klasse IE4, über­treffen also die aktu­ellen Anfor­de­rungen der ErP-Richt­line an die Wirkungs­grade weit voraus. Sie können durch die inte­grierte Steue­rungs­elek­tronik stufenlos in der Dreh­zahl den Anfor­de­rungen ange­passt werden und arbeiten mit hohen Wirkungs­graden. Daher verbrau­chen sie bei glei­cher Luft­leis­tung deut­lich weniger Energie als AC-Antriebe. Die Ener­gie­ein­spar­po­ten­tiale sind aber nicht nur im Voll­last­be­trieb, sondern vor allem im Teil­last­be­trieb gegeben. Sehr wichtig im Zusam­men­hang mit luft- und klima­tech­ni­schen Geräten ist die Geräusch­ent­wick­lung. Hier sind EC-Antriebe eben­falls die bessere Wahl, da sie im gere­gelten Zustand keinerlei Motor­ge­räu­sche verur­sa­chen.

Kompakt und monta­ge­freund­lich

Ein weiterer Vorteil der Plug Fans ist die kompakte Bauweise. Der elek­tro­nisch kommu­tierte Außen­läu­fer­motor wurde direkt im Laufrad inte­griert. Der sonst oft übliche Riemen­an­trieb zwischen dem Motor und dem Venti­lator entfällt. Das redu­ziert das benö­tigte Einbau­vo­lumen. Dieser Effekt ist gerade bei Geräten der Luft- und Klima­technik stets wünschens­wert, zum einen, weil das klima­tech­ni­sche Gerät kleiner dimen­sio­niert werden kann und somit weniger Mate­rial benö­tigt wird, zum anderen aber auch, weil sich die Stell­fläche redu­ziert. Maschi­nen­räume etc. können dadurch von vorn­herein kleiner konzi­piert werden. Gleich­zeitig braucht man im Vergleich zu Riemen­an­trieben weniger Verschleiß­teile und Wartung, was lang­fristig gesehen die Service­kosten niedrig hält. Die im Motor inte­grierte Elek­tronik hat zudem noch einen weiteren prak­ti­schen Nutzen: Zum elek­tri­schen Anschluss genügt eine unge­schirmte Leitung.

Die Plug Fans gibt es in unter­schied­li­chen Einbau­va­ri­anten z.B. mit „Befes­ti­gungs-Spinne“ oder ange­bauter Trag­platte für eine einfache Schwin­gungs­ent­kopp­lung. Die in den EC-Motoren inte­grierte Leis­tungs­elek­tronik kommt mit allen gängigen Netz­span­nungen zurecht; je nach Motortyp entweder mit Einpha­sen­wech­sel­span­nung von 200 V bis 277 V bzw. mit 380 V bis 480 V bei Dreh­strom­netzen. Die Frequenzen liegen jeweils bei 50 oder 60 Hz. Luft­leis­tung und Wirkungs­grad bleiben von Frequenz­än­de­rungen unbe­ein­flusst. Das heißt, der gleiche Venti­la­to­rentyp lässt sich ohne Weiteres an unter­schied­li­chen Netzen welt­weit betreiben. Die Auswahl des für die jewei­lige Appli­ka­tion passenden Venti­la­tors erleich­tert ein – vom TÜV geprüftes – Auswahl­pro­gramm, das es entweder als eigen­stän­dige Soft­ware oder als DLL-Modul zur Einbin­dung in anwen­der­spe­zi­fi­sche Gerä­te­kon­fi­gu­ra­ti­ons­pro­gramme gibt. Damit lassen sich außerdem die Lebens­zy­klus-Kosten des jewei­ligen Venti­la­tors berechnen. Somit sieht der Anwender bereits im Vorfeld, welche Einspar­mög­lich­keiten ihm die neuen Plug Fans im prak­ti­schen Einsatz bringen werden.

ModBus-Schnitt­stelle für eine einfache Anbin­dung an die Leit­technik

Praxis­ge­rechte Ansteu­er­mög­lich­keiten sind bei den modernen Venti­la­toren selbst­ver­ständ­lich. Die in den Antrieben inte­grierte Elek­tronik ist nicht nur perfekt auf die einge­setzten EC-Motoren abge­stimmt, sondern lässt sich wahl­weise analog über ein 0 … 10-V-Signal oder digital über eine ModBus-Schnitt­stelle (größer 500 W) ansteuern. Dadurch ist die Anbin­dung an die über­ge­ord­nete Gebäu­de­leit­technik einfach und praxis­ge­recht. Vor allem wenn mehrere Venti­la­toren im Einsatz sind, bietet die Busver­net­zung deut­liche Vorteile: Ange­fangen von der Konfi­gu­ra­tion bei der Inbe­trieb­nahme bis hin zu Service, Fehler­dia­gnose und Wartung verein­facht sich der Umgang mit der Technik erheb­lich, wenn man vom zentralen PC aus auf die Venti­la­toren zugreifen kann. Außer der entspre­chenden PC Soft­ware gibt es mitt­ler­weile auch eine smart­phon­e­fä­hige Version, mit der sich die vernetzen Venti­la­toren über eine Blue­tooth­schnitt­stelle ohne Kabel­ver­bin­dung para­me­trieren, über­wa­chen und fern­steuern lassen.

Für höchste Luft­leis­tungen

Für hohe Luft­leis­tungen, z. B. in Zentral­kli­ma­ge­räten oder für die Kühlung von Rechen­zen­tren, lassen sich mehrere Venti­la­toren problemlos parallel schalten. Ausführ­liche Messungen haben gezeigt, dass es bei der Montage ab einem Abstand von etwa dem halben Raddurch­messer zwischen den Venti­la­toren keine nennens­werten Beein­flus­sungen hinsicht­lich Redu­zie­rung der Luft­menge und Geräusch­ver­halten gibt.
Durch solche Kombi­na­tionen lässt sich nicht nur die Luft­leis­tung, sondern auch die Betriebs­si­cher­heit erhöhen. Fällt einer der Venti­la­toren aus, glei­chen die verblei­benden Venti­la­toren die fehlende Luft­menge aus. Außerdem sind klei­nere und leich­tere Venti­la­toren wesent­lich einfa­cher ein- und auszu­bauen als ein Groß­gerät. Im prak­ti­schen Einsatz dürfte dieser Service­fall jedoch ohnehin nicht vorkommen, denn die Plug Fans gelten als sehr betriebs­si­cher und zuver­lässig.

Um eine geringe Lager­be­las­tung der Motoren zu errei­chen und den hohen Umfangs­ge­schwin­dig­keiten dauer­haft stand­zu­halten, sind die Lauf­räder mit ihren sieben rück­wärts­ge­krümmten Schau­feln komplett aus Alumi­nium gefer­tigt. Das Mate­rial wirkt sich positiv auf das Gewicht der Venti­la­toren aus und bietet gleich­zeitig ein hohes Maß an Stabi­lität. Die einzelnen Schau­feln sind durch­gängig geschweißt, was der Stabi­lität und Lebens­dauer eben­falls zugu­te­kommt. Die Venti­la­toren sind für eine Lebens­dauer von mehr als 40.000 Betriebs­stunden ausge­legt. Das entspricht einem Dauer­be­trieb von über 4,5 Jahren, bei Voll­last­be­trieb und maxi­maler zuläs­siger Umge­bungs­tem­pe­ratur. Im Teil­last­be­trieb oder bei gerin­geren Umge­bungs­tem­pe­ra­turen liegt die Lebens­dauer deut­lich darüber. Mit dieser Plug Fans Baureihe in Green­Tech EC-Tech­no­logie stehen dem Anwender damit lang­le­bige sehr effi­zi­ente, einfach zu regelnde sowie leis­tungs­starke Venti­la­toren für viele Anwen­dungs­be­reiche in der Luft- und Klima­technik zur Verfü­gung.