© Foto | Rittal

Effi­zi­ente Technik und inno­va­tives Design

Diago­nal­ven­ti­la­toren machen Filter­lüfter leis­tungs­fä­higer


Filter­lüfter sind eine Kombi­na­tion aus Venti­lator und Staub­filter. Sie eignen sich gut, um Wärme­lasten wirt­schaft­lich aus Schalt­schränken oder Elek­tronik­ge­häusen abzu­führen. Eine neue Gerä­te­ge­ne­ra­tion sorgt jetzt gleich in mehrerlei Hinsicht für frischen Wind in der Gehäuse- und Schalt­schrank­technik: durch flache Bauform, hohe Druck­sta­bi­lität, konstante Leis­tung und ein redu­ziertes Geräusch­ver­halten. Komfor­tabel für den Anwender ist zudem die werk­zeug­lose und damit zeit­spa­rende Montage. Einen wesent­li­chen Beitrag dazu leisten perfekt in die Anwen­dung inte­grier­bare Diago­nal­ven­ti­la­toren, die die Eigen­schaften herkömm­li­cher Axial­ven­ti­la­toren mit denen von Radi­al­ven­ti­la­toren kombi­nieren.

Damit Elek­tronik zuver­lässig funk­tio­niert, muss die durch die Leis­tungs­ver­luste entste­hende Abwärme best­mög­lich abge­führt werden. Im prak­ti­schen Einsatz merkt man, dass es bei den zu diesem Zweck einge­setzten Filter­lüf­tern oft große Leis­tungs­un­ter­schiede gibt. Insbe­son­dere bei hohem Gegen­druck, z. B. durch große Bauteil­dichte oder Verschmut­zung der Filter­matten, zeigen sich die Stärken und Schwä­chen unter­schied­li­cher Lüft­er­kon­zepte.

Mehr Druck und höherer Volu­men­strom

Neue Diago­nal­ven­ti­la­toren Baureihe für Filter­lüfter von ebm-papst

Übli­cher­weise werden bei Filter­lüf­tern Axial­ven­ti­la­toren einge­setzt, bei denen der Luft­strom parallel zur Dreh­achse des Axial-Lauf­rads verläuft. Diese Venti­la­toren liefern dadurch große Luft­mengen, aller­dings bei nied­rigem stati­schem Druck. Außer­halb des passenden Arbeits­be­rei­ches, d. h. bei zuneh­mendem Druck­an­stieg über den Sattel­punkt hinaus, steigt bei Axial­ven­ti­la­toren der Geräusch­pegel deut­lich an, da die Strö­mung am Laufrad abreißt und Turbu­lenzen bildet. Dadurch sinkt der Wirkungs­grad des Venti­la­tors. Verlangen Anwen­dungen eine größere Druck­sta­bi­lität, sind deshalb meist Radi­al­ven­ti­la­toren die rich­tige Wahl. Hier wird das Lüfterrad in radialer Rich­tung zur Dreh­achse durch­strömt. Weil die gesamte Strö­mung das Laufrad am Außen­durch­messer verlässt und die dort höhere Umfangs­ge­schwin­dig­keit zur Ener­gie­zu­fuhr genutzt wird, erzeugt das Radi­alrad eine größere Druck­erhö­hung. Die Vorteile dieser beiden unter­schied­li­chen Venti­la­toren-Konzepte hat der Motoren- und Venti­la­to­ren­spe­zia­list ebm-papst in einer neuen Diago­nal­ven­ti­la­toren – Baureihe umge­setzt. Die Filter­lüfter, die für Luft­leis­tungen von 20 bis 900 Kubik­meter pro Stunde ausge­legt sind, bauen bei glei­chen Einbau­maßen flacher als frühere Ausfüh­rungen mit Axial­ven­ti­la­toren, bieten jedoch einen größeren Volu­men­strom bei höherem Gegen­druck, besseres Geräusch­ver­halten und eine geringe Leis­tungs­auf­nahme. Diese neue Venti­la­to­ren­ge­nera­tion wurde speziell von ebm-papst für die Rittal TopTherm Filter­lüf­ter­reihe entwi­ckelt.

Längere Wartungs­in­ter­valle und hohe Ener­gie­er­sparnis

Die Kenn­linie des Diago­nal­lüf­ters zeigt einen deut­liche höheren Druck­an­stieg im Vergleich zum Axial­lüfter. Dabei ist die Leis­tungs­auf­nahme trotz höherer Luft­menge noch geringer.

Den Schlüssel dazu liefern so genannte Diago­nal­ven­ti­la­toren, die in der neuen Filter­lüfter-Genera­tion einge­setzt sind. Diese Venti­la­toren von ebm-papst nehmen eine Zwischen­stel­lung zwischen den beiden bisher genannten Venti­la­tor­bau­arten ein. Bei diesem Prinzip fördert der Venti­la­tor­flügel bei axialer Zuströ­mung sowohl axial als auch radial. Vorteil einer solchen Anord­nung ist ein dem verbrei­teten Axial­ven­ti­lator weit­ge­hend entspre­chender Luft­strom bei gleich­zeitig höherem Druck­aufbau. Die Kenn­linie verläuft steiler und der Sattel liegt höher. Im einge­bauten Zustand unter Betriebs­be­din­gungen ergibt sich so eine konstan­tere Luft­leis­tung über einen weiten Bereich, was in der Praxis gleich mehrere Vorteile bietet:

 

Die Filter­lüfter, die für Luft­leis­tungen von 20 bis 900 Kubik­meter pro Stunde zur Verfü­gung stehen, bauen bei ansonsten glei­chen Einbau­maßen flacher als frühere Ausfüh­rungen mit Axial­ven­ti­la­toren, bieten jedoch eine weitaus höhere Druck­sta­bi­lität.

So sind die Leis­tungs­ein­bußen bei verschmutzten Filter­matten deut­lich geringer. Dadurch verlän­gern sich die Wartungs­in­ter­valle, was natur­gemäß die Kosten für den Anwender senkt. Wird der Lüfter über ein Ther­mo­stat gere­gelt, redu­ziert sich durch die Volu­men­strom­re­serven die Leis­tungs­auf­nahme und die Lauf­zeit, da der Venti­lator im opti­malen Leis­tungs­be­reich betrieben werden kann. In ausführ­li­chen Tests ist belegt, dass sich so eine Ener­gie­ein­spa­rung von bis zu 40 % bei glei­cher Luft­menge reali­sieren lässt. Weitere Einspar­po­ten­tiale ergeben sich, wenn in den Venti­la­toren moderne EC-Motoren einge­setzt sind, die mit hohen Wirkungs­graden arbeiten und sich in der Dreh­zahl dem tatsäch­li­chen Kühl­be­darf anpassen lassen. Umge­setzt wird dies durch einen spezi­ellen Regler von Argus Vision, der die Tempe­ratur im Schalt­schran­kin­neren partiell am Hot Spot erfasst und so die Luft­menge des Venti­la­tors bedarfs­ge­recht regelt. Da diese Ener­gie­spar­ven­ti­la­toren die glei­chen Abmes­sungen haben wie die AC-Vari­anten der Diago­nal­lüfter ist auch ein nach­träg­li­cher Umstieg problemlos möglich.

 

Gleich­mä­ßige Luft­ver­tei­lung und leiser Lauf

Die bei Diago­nal­ven­ti­la­toren nicht in Achs­rich­tung des Lüfters sondern diagonal nach außen verlau­fende Ausblas­rich­tung sorgt für eine gleich­mä­ßige Luft­ver­tei­lung im Schalt­schrank oder Gehäuse. Somit wird die Bildung von Wärme­nes­tern effektiv vermieden. Außerdem arbeiten die Venti­la­toren ausge­spro­chen leise. Dazu tragen zum einen das Funk­ti­ons­prinzip, zum anderen aber auch die nach strö­mungs­tech­ni­schen Krite­rien opti­mierten Venti­la­to­ren­räder und -gehäuse sowie das verwen­dete Kunst­stoff­ma­te­rial bei. Im Gegen­satz zu den sonst übli­chen Blech­kon­struk­tionen können Kunst­stoff­teile vergleichs­weise einfach gestaltet werden. Denn während man Blech­teile ledig­lich biegen und prägen kann, lassen sich bei Kunst­stoff ohne Probleme drei­di­men­sio­nale Profile formen. Die verwen­deten Kunst­stoff­ma­te­ria­lien sind leicht, aber dennoch wider­stands­fähig, UL-zuge­lassen, flamm­widrig und schall­dämp­fend. Bei den neuen Filter­lüf­tern sinkt der Geräusch­pegel bis zu 10 dB (A) gegen­über früheren Ausfüh­rungen bei glei­cher Luft­menge.

Hohe Flexi­bi­lität bei der Montage

Im mecha­ni­schen, patent­recht­lich geschützten Aufbau der Diago­nal­ven­ti­la­toren wurden viel Details einge­ar­beitet. Ihr Gehäuse besteht im Prinzip aus zwei multi­funk­tional ausge­legten Schalen. In der einen Gehäu­se­hälfte sind Einlass­düse, Schutz­gitter und Abstands­halter für die Filter­matte inte­griert. An der anderen Hälfte befindet sich das hintere Schutz­gitter und die Motor­auf­nahme. Zwischen den beiden Teilen wird das Anschluss­ter­minal mit inte­grierter Leitungs­füh­rung geklemmt. Venti­lator und Filter­ge­häuse mitein­ander zu verbinden, ist dank Bajo­nett­ver­schluss in vier verschie­denen Posi­tionen möglich. Somit lässt sich ein unter­schied­li­cher Kabel­ab­gang an je 90 ° C versetzten Posi­tionen reali­sieren. Hierfür ist kein zusätz­li­ches Werk­zeug erfor­der­lich. Das gilt auch für die Ände­rung der Förder­rich­tung. Dazu muss der Anwender ledig­lich das Bajo­nett-Verschluss­system des Diago­nal­ven­ti­la­tors lösen, die Lüfter­ein­heit um 180° schwenken und wieder einrasten.

Mecha­ni­sche Details am Lüfter­ge­häuse verein­fa­chen die Montage. Durch Schwenken der Lüfter­ein­heit lässt sich z. B. die Luft­för­der­rich­tung verän­dern.

Die Entwick­lung dieser inte­grierten System­lö­sung wurde im Zeit­raum von einem Jahr, begin­nend vom Projekt­start bis hin zu den ersten seri­en­fä­higen Teilen umge­setzt. Eine Voraus­set­zung für diese kurze Reali­sie­rungs­zeit war der Einsatz moderner Simu­la­ti­ons­tools wie z. B. durch CFD-Berech­nung der strö­mungs­tech­nisch rele­vanten Bauteile , FEM-Betrach­tung der tragenden Gehäu­se­teile und der Füll- und Verzugs­si­mu­la­tion der Kunst­stoff­teile. Neben der tech­ni­schen Arbeit war aber vor allem die hervor­ra­gende und offene Zusam­men­ar­beit zwischen Kunde und Liefe­rant die Basis für das Gelingen des Projektes.

Bitte füllen Sie folgende Felder aus: Kommentar, Name & E-Mail-Adresse (Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht). Bitte beachten Sie dazu auch unsere Datenschutzerklärung.

  • LeoDV sagte am :

    Super Sache,
    warum kommt man da erst jetzt drauf?

  • ebmer sagte am :

    Reicht das Ding für luftfilterbau.de/de/produkte/produktfinder/epa-hepa-ulpa/index.html „HS-Mikro S bzw. HS-Mikro R“ die H14 Version? In der PDF steht, dass der Filter 260[Pa] braucht (305mm x 305mm Version schaft dabei 330m³/h). Die neue Diago­nal­ven­ti­la­toren schaffen laut den Kurven bei diesem Gegen­druck weniger als 50m³/h ? Also eher unge­eignet, wenn das so ist. Welche Venti­la­toren wären denn geeignet?

    • philippnadig sagte am :

      Sehr geehrte/r „ebmer“,

      vielen Dank für Ihren Beitrag.
      Wir haben zu dem Thema Rück­sprache gehalten und die Auskunft erhalten, dass die genannten 260 Pa schon relativ hoch für die Baugrößen 165 bis 250 mm sind. Es ist anzu­streben dann eher Radi­al­ven­ti­la­toren einzu­setzen, zum Beispiel die RadiCal Module in den Baugrößen 190 bis 250 mm.
      Falls Sie weitere Fragen hierzu haben können wir auch gerne einen direkten Kontakt herstellen.

      Mit freund­li­chen Grüßen, Ihr mag°-Team

  • Hannes Bartschneider sagte am :

    Ich möchte für mein Unter­nehmen eine neue Filter­lüf­tung einbauen lassen. Gut zu wissen, dass hier übli­cher­weise Axial­ven­ti­la­tore einge­setzt werden. Ich werde mich mal mit einem passenden Unter­nehmen in Verbin­dung setzen.