Die Elek­tronik­küh­lung basiert heute über­wie­gend auf Axial­lüf­tern, vor allem weil diese prin­zip­be­dingt hohe Volu­men­ströme liefern und sich konstruktiv gut inte­grieren lassen. Axial­lüfter stoßen jedoch an Grenzen, wenn beispiels­weise in Tele­kom­mu­ni­ka­ti­ons­an­lagen oder in Data­cen­tern immer leis­tungs­fä­hi­gere Elek­tronik auf glei­chem Raum unter­ge­bracht oder gar noch kompakter aufge­baut werden soll (Bild oben).

Um die Kühl­leis­tung zu erhöhen, werden einfach zwei Axial­lüfter in Reihe geschaltet, was in der Praxis über­wie­gend mit gegen­läufig drehenden Rotoren reali­siert wird. Ein solcher zwei­stu­figer Lüfter­aufbau, ermög­licht dann prin­zi­piell einen höheren Druck­aufbau, aller­dings steigt auch die Geräusch­ent­wick­lung der Anlage deut­lich. Normen und Richt­li­nien zum Lärm­schutz wie von NEBS (Network Equip­ment-Buil­ding System), OSHA (Occu­pa­tional Safety and Health Admi­nis­tra­tion), ANSI (American National Stan­dards Insti­tute) oder ETSI (Euro­pean Tele­com­mu­ni­ca­tions Stan­dards Insti­tute) lassen sich so nicht erfüllen. Eine zusätz­liche Geräusch­däm­mung kommt meist nicht in Frage, da sie zu viel Platz benö­tigt und die Kosten in die Höhe treibt.

High Perfor­mance, Low Carbon:

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Neuer Entwick­lungs­an­satz für eine über­zeu­gende Lösung

Um einen Lüfter zu entwi­ckeln, der mehr Leis­tung bringt, ohne lauter zu werden, und trotzdem kompakt baut, wählten die Spezia­listen von ebm-papst deshalb einen neuen Ansatz. Die Stand­orte St. Georgen, Mulfingen und Shanghai bündelten dazu ihre Kompe­tenzen. In enger Abstim­mung mit einem bedeu­tenden Elek­tronik­her­steller entstand der DiaForce (Bild 1) – ein neuer Kompakt­lüfter, der den Anfor­de­rungen der Elek­tronik­küh­lung in jeder Hinsicht gewachsen ist und dessen Abmes­sungen denen einer konven­tio­nellen zwei­stu­figen Lösung entspre­chen.

Das Konzept, das hinter der Neuent­wick­lung steckt, über­zeugt: Das Geheimnis des DiaForce liegt in der einzig­ar­tigen Geome­trie von Laufrad und Gehäuse. So werden Verwir­be­lungen im Rand­be­reich mini­miert, was für eine deut­liche Geräusch­re­du­zie­rung sorgt. Außerdem ist die Austritts­öff­nung des Lüfter­rads größer als die Ansaug­öffnung. Dadurch wird der Lüfter sowohl in axialer als auch in radialer Rich­tung durch­strömt, was für einen hohen Druck­aufbau sorgt (Bild 2).

Von der Charak­te­ristik her liegt der DiaForce deshalb zwischen einem Axial- und einem Radi­al­ven­ti­lator, wobei die prin­zi­pi­elle, für den Einbau güns­ti­gere axiale Bauweise erhalten bleibt. Ein beson­derer Vorteil der Aero­dy­namik ist zusätz­lich, dass der DiaForce eine Luft­leis­tungs­kenn­linie ohne Einsat­te­lung bietet. Gleich­zeitig machen ihn die aero­dy­na­mi­schen Opti­mie­rungen zum leisesten Venti­lator mit dieser Leis­tungs­dichte (Bild 3).

Der Kompakt­lüfter hat eine bis zu 6 dB(A) gerin­gere Geräusch­emis­sion als ein konven­tio­neller Axial­lüfter und das bei einer bis zu 50 % höheren Luft­leis­tung. Die höhere Luft­leis­tung wird im Normal­be­trieb oft nicht benö­tigt, da Lüfter in der Elek­tronik­küh­lung hier oft im Teil­last­be­trieb arbeiten. Eine ausrei­chende Leis­tungs­re­serve ist aber entschei­dend, damit die Elek­tronik bei Beding­ungen außer­halb des Normal­be­triebs weiterhin ausrei­chend funk­tio­niert. Steigt beispiels­weise bei fehler­hafter Raum­kli­ma­ti­sie­rung die Umge­bungs­tem­pe­ratur, steht genü­gend Reserve zur Verfü­gung, um den Lüfter auf die benö­tigte Dreh­zahl hoch zu regeln.

„Axial und radial in einem Lüfter“

Der Diago­nal­lüfter DiaForce revo­lu­tio­niert die Elek­tronik­küh­lung. Warum das so ist, verrät Chris­tian Stern, Product Manager bei ebm-papst in St. Georgen.

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Leis­tungs­starker und intel­li­genter DC-Motor

Auch im Hinblick auf die Moto­ri­sie­rung ist den Entwick­lern ein wich­tiger Schritt gelungen. Trei­bende Kraft des Kompakt­lüf­ters ist ein drei­strän­giger, ener­gie­ef­fi­zi­enter DC-Motor mit einer Motor­leis­tung von 500 W. Das Motor­de­sign baut sehr kompakt und arbeitet mit hohem Wirkungs­grad. Die neu entwi­ckelte 500-W-Elek­tronik hat einiges zu bieten: Das Herz­stück der intel­li­genten Motor­re­ge­lung ist ein leis­tungs­fä­higer Mikro­con­troller. Dieser ermög­licht in allen Last­be­rei­chen ein höchst­mög­li­ches Dreh­mo­ment und opti­miert den Wirkungs­grad wie auch den Körper­schall. Der inte­grierte Blockier­schutz sorgt für Sicher­heit. Als Schnitt­stellen stehen ein konfi­gu­rier­barer Steu­er­ein­gang und verschie­dene optio­nale Ausgangs­si­gnale zur Verfü­gung. Zu den praxis­ge­rechten Optionen zählen z. B. dreh­zahl­pro­por­tio­nales Signal, Go-/No-Go-Alarm, Alarm mit Grenz­dreh­zahl sowie ein interner oder externer Tempe­ra­tur­sensor. Der DiaForce ist in drei Baugrößen mit den Kanten­längen 120, 80 und 40 mm verfügbar.

Intel­li­gente Wartungs­kon­zepte mit FanCheck

Mit der optio­nalen Funk­tion FanCheck lassen sich zudem intel­li­gente Wartungs­kon­zepte reali­sieren: Meist werden Lüfter unge­plant ausge­tauscht, nachdem sie ausge­fallen sind. Kühlen die Lüfter Elek­tro­niken mit hohen Verfüg­bar­keits­an­for­de­rungen, wie z. B. in Rechen­zen­tren oder Basis­sta­tionen für den Mobil­funk, muss der Austausch recht schnell erfolgen. Manche Service­kon­zepte sehen zusätz­lich vor, dass bei dieser Gele­gen­heit gleich alle Lüfter der Anlage getauscht werden. Oft entsteht dabei durch Fahrten von Service­tech­ni­kern zu den Anla­gen­stand­orten und Mate­ri­al­kosten ein beacht­li­cher Aufwand. Die ebm-papst Funk­tion FanCheck löst das Dilemma.

FanCheck berechnet fort­lau­fend die statis­ti­sche Lebens­dauer auf der Grund­lage der tatsäch­li­chen Betriebs­be­din­gungen.

Damit können der Austausch kosten­op­ti­miert geplant und die Austausch­kosten gesenkt werden. Zusätz­lich wird die Verfüg­bar­keit der Geräte erhöht. Der Anwender kann indi­vi­duell auswählen, zu welchem Zeit­punkt und auf welchem Weg der Lüfter Status­mel­dungen oder Warnungen ausgeben soll. Möglich ist eine genaue Beob­ach­tung der verblei­benden Lebens­zeit oder ein einfa­cher Alarm, sobald die Rest­le­bens­dauer unter einen vorher einge­stellten Wert fällt. Dadurch lässt sich der FanCheck gut in bereits exis­tie­rende Kontroll­sys­teme inte­grieren.

Neue Baureihen ermög­li­chen weitere Einsatz­ge­biete

Neben dem Flagg­schiff DiaForce 120 sind zwei weitere Baugrößen in 40 mm und 80 mm verfügbar. Der kompakte DiaForce 80 über­zeugt nun in Anwen­dungen wie Server­ein­schüben und Hoch­leis­tungs­netz­teilen mit hoher Leis­tung bei ange­nehmen Geräusch­ver­halten. Der DiaForce 40 ergänzt die Baureihe nach unten und bringt deren Vorteile in Router, Swit­ches, Netz­werk­technik, indus­tri­ellen Auto­ma­ti­sie­rungs- und Steue­rungs­an­lagen sowie der Robotik zum Einsatz.

(Bild | ebm-papst)

Inte­grierte Intel­li­genz

Bei der Frage nach dem passenden Lüfter sind nicht mehr nur die Produk­tei­gen­schaften wie Ener­gie­ef­fi­zienz und Leis­tungs­werte entschei­dend, sondern auch imple­men­tierte Intel­li­genz und Kommu­ni­ka­ti­ons­mög­lich­keiten. Dank Condi­tion Moni­to­ring können Anwender Betriebs­pa­ra­meter ihrer Anlage jeder­zeit im Blick behalten und durch doku­men­tierten Betriebs­ver­lauf eine bessere Fehler­ana­lyse und Opti­mie­rung durch­führen. Ein bedarfs­ori­en­tierter und voraus­schau­ender Betrieb erlaubt eine längere Betriebs­dauer, eine Mini­mie­rung von Ener­gie­ver­brauch und Geräusch­ent­wick­lung sowie eine selbst­stän­dige Nach­re­ge­lung auf unter­schied­liche Betriebs­zu­stände. Durch Predic­tive Main­ten­ance können bedarfs­ori­en­tierte Service­ein­sätze geplant, damit längere Service­in­ter­valle und außerdem eine hohe Verfüg­bar­keit durch geringe Still­stand­zeiten erreicht werden.