Der Motoren- und Venti­la­to­ren­spe­zia­list ebm-papst entwi­ckelt mit großem Aufwand an weiteren Poten­tialen für seine Produkte. So erhält auch die im Markt etablierte Radi­al­ven­ti­lator-Baureihe RadiPac in den Baugrößen 630-1.000 (Bild 1) weiter Zuwachs. Eine Viel­zahl strö­mungs­tech­ni­scher Verbes­se­rungen führt dazu, dass alle Venti­la­toren dieser Baureihe mit einem breiten Wirkungs­grad­op­timum arbeiten und darüber hinaus auch noch weitere praxis­ge­rechte Eigen­schaften bieten. Mit einer Antriebs­leis­tung von 500 Watt bis 12 Kilo­watt und den Baugrößen 250 bis 1.000 werden jetzt Luft­leis­tungen bis 40.000 m³/h reali­siert.

Das Rad neu erfinden – die Hohl­pro­fil­schaufel

Bild 1: Die im Markt etablierte Radi­al­ven­ti­lator-Baureihe RadiPac erhält wieder Zuwachs. Mit einer Antriebs­leis­tung von 500 Watt bis 12 Kilo­watt und den Baugrößen 250 bis 1.000 werden jetzt Luft­leis­tungen bis 40.000 m³/h reali­siert.

Bereits heute liegen die Wirkungs­grade der Motoren deut­lich über den Werten, die die Effi­zi­enz­klasse IE4 fordert. Ein hoher Motor­wir­kungs­grad ist aber noch kein Garant für einen ebenso hohen Wirkungs­grad des Gesamt­sys­tems. Denn bei einem Venti­lator müssen außer dem trei­benden Motor auch Laufrad, Gehäuse und sogar die Einbau­si­tua­tion in ener­ge­ti­sche Betrach­tungen mitein­be­zogen werden, wenn wirk­lich alle Energie-Einspar­po­ten­tiale ausge­reizt werden sollen.

Die Mulfinger Venti­la­toren-Spezia­listen haben deshalb die komplette Strö­mungs­ma­schine der RadiPac Venti­la­toren opti­miert. Haupt­au­gen­merk galt dabei dem Luft­ein­lass, der Motor­po­si­tion im Laufrad, dem Schau­fel­profil und dem Luft­kanal der Lauf­räder. Die Einström­düse wurde auf das Laufrad mit seinem aero­dy­na­misch opti­mierten Schau­fel­kanal ausge­legt. Auch die Motor­po­si­tion im Laufrad wurde über­ar­beitet, um einen guten Kompro­miss zwischen Kompakt­heit der kompletten Venti­la­tor­ein­heit und strö­mungs­tech­nisch güns­tigster Plat­zie­rung des Motors im Laufrad zu errei­chen.

Bild 2: Bei den Lauf­rä­dern sorgen ab Baugröße 310 die neuen Alumi­nium-­Hohl­profil-Schau­feln für mehr Effi­zienz. Die Profil­um­strö­mung rechts zeigt die Druck­ver­tei­lung an, wobei blau für nied­rigen Druck und rot für hohen Druck steht.

Bei den Lauf­rä­dern sorgen die Alumi­nium-Hohl­pro­fil­schau­feln für mehr Effi­zienz (Bild 2). Das Gewicht des RadiPac Airfoil-Lauf­rades konnte bei gleich­zeitig höherer Stabi­lität verrin­gert werden. Druck­ver­luste am Eintritt wurden weiter mini­miert und auch das Abström­ver­halten konnte durch die Abström­kante und den inte­grierten Umlauf­dif­fusor opti­miert werden. Dadurch sinken im Klima­gerät die Umlenk- und Druck­ver­luste im einge­bauten Zustand (Bild 3).

Die Quadratur des Kreises – praxis­ge­rechte Würfel­kon­struk­tion

An praxis­ge­rechte Trans­port- und Monta­ge­mög­lich­keiten wurde eben­falls gedacht: Ab der Baugröße 630 ist der mecha­ni­sche Aufbau in einer Würfel­kon­struk­tion ausge­führt. Diese ermög­licht dem Anwender eindeu­tige Vorteile bei Montage, Sicher­heit beim Trans­port und vermeidet Verpa­ckungs­müll. Außerdem ist ein flexi­bler Einbau mit hori­zon­taler oder verti­kaler Motor­welle möglich. Die Konstruk­tion erlaubt es, den Venti­lator durch die Verwen­dung von Gummi­schwing­ele­menten vom Umfeld abzu­kop­peln und so einen noch geräusch­är­meren Betrieb zu gewähr­leisten.

Bild 3: Mithilfe des opti­mierten Venti­la­tors sinken im Klima­gerät die Umlenk­ver­luste und es gibt weniger Druck­ab­fall im einge­bauten Zustand.

Weiterhin ist optional ein Führungs­pro­filset für die einfache Montage von Radi­al­mo­dulen mit Trag­kon­struk­tion und Feder­ele­menten verfügbar. Durch das spezi­elle Design der Würfel­streben sind keine Strö­mungs­ver­luste zu befürchten. Je nach Einbau­si­tua­tion stehen die Radi­al­ven­ti­la­toren aber auch mit den bewährten Trag­spinnen zur Verfü­gung (Bild 4).

Insge­samt hat sich durch diese Maßnahmen bei den RadiPac Venti­la­toren die Effi­zienz um über 13 % gegen­über den Vorgän­ger­mo­dellen gestei­gert.

Breites Wirkungs­grad­op­timum

Insge­samt hat sich durch all diese Maßnahmen bei den RadiPac Venti­la­toren die Effi­zienz um über 13 % gegen­über den Vorgän­ger­mo­dellen gestei­gert. Darüber hinaus führt ein breites Wirkungs­grad­op­timum mit einem stati­schen Gesamt­wir­kungs­grad von bis zu 68 % dazu, dass die Venti­la­toren in prak­tisch jedem Betriebs­punkt mit möglichst geringer Leis­tungs­auf­nahme arbeiten. In puncto Laut­stärke gibt es so auch keine unlieb­samen Über­ra­schungen (Bild 5).

Bild 4: Ab der Baugröße 630 ist der mecha­ni­sche Aufbau in einer Würfel­kon­struk­tion ausge­führt. Je nach Einbau­situation stehen die Radi­al­ven­ti­la­toren aber auch mit den bewährten Trag­spinnen zur Verfü­gung.

Der geplante Betriebs­punkt der Anlage kann sich z. B. durch Ände­rungen am Kanal­netz nach­träg­lich verschieben. Ein weiterer Grund für die Anpas­sung der ursprüng­li­chen Betriebs­punkte können auch sich allmäh­lich zuset­zende Filter der RLT-Anlage sein. Grund­lage für das breite Wirkungs­grad­op­timum des RadiPac ist das opti­male Zusam­men­spiel aller Venti­la­tor­kom­po­nenten. Von hoher Effi­zienz über einfa­ches Hand­ling bis hin zum geringen Platz­be­darf können die Mittel­druck-Radi­al­ven­ti­la­toren damit in vielen Anwen­dungen der Luft- und Klima­technik punkten.

Leis­tungs­fak­tor­kor­rektur

Gene­rell gilt: Sind mehrere EC-Venti­la­toren parallel im Einsatz, schützt z. B. ein aktives PFC (Active Power Factor Correc­tion) vor störenden Ober­wellen. Diese inte­grierte „Leis­tungs­fak­tor­kor­rektur“ wandelt den puls­för­migen Aufnah­me­strom der EC-Motoren in einen sinus­för­migen Strom um. Im zweiten Schritt wird die Lage der Strom­kurve so verschoben, dass sie gleich­phasig zur Span­nung ist. Somit werden die Ober­schwin­gungs­an­teile in der Strom­ver­sor­gung stark redu­ziert. Die einschlä­gigen Anfor­de­rungen EN61000-3-2 lassen sich dann ohne konstruk­tiven Aufwand erfüllen. Ebenso wird der Spit­zen­wert des Eingangs­stromes mini­miert und es kann in vielen Anwen­dungs­fällen ein klei­nerer Leitungs­quer­schnitt für die Versor­gungs­lei­tungen der Venti­la­toren gewählt werden.

Einfache Inbe­trieb­nahme: Plug & Play

Bild 5: Das breite Wirkungs­grad­op­timum mit einem stati­schen Gesamt­wir­kungs­grad von bis zu 68 % führt dazu, dass die Venti­la­toren in prak­tisch jedem Betriebs­punkt mit möglichst geringer Leis­tungs­auf­nahme arbeiten und es auch in puncto Laut­stärke keine unlieb­samen Über­ra­schungen gibt.

Die Praxis hat bereits viel­fach bewiesen, dass in der Venti­la­to­ren­technik moderne EC-Antriebe gegen­über den in Raum­luft- und Klima­ge­räten immer noch häufig einge­setzten konven­tio­nellen AC-Antrieben in puncto Ener­gie­ef­fi­zienz deut­lich über­legen sind. Verord­nungen wie die EnEV (Ener­gie­ein­spar­ver­ord­nung) und die ErP-Richt­linie (Energy related Products-Direc­tive), die in Deutsch­land auch unter der Bezeich­nung Ökode­sign-Richt­linie bekannt ist, haben zusätz­lich zur Popu­la­rität der EC-Technik beigetragen.

Die Inbe­trieb­nahme der RadiPac mit Green­Tech EC-Tech­no­logie ist einfach, da kosten­in­ten­sive Abstim­mungen ebenso wenig notwendig sind wie zusätz­liche Erdungs- und Schir­mungs­maß­nahmen, denn Ansteu­er­elek­tronik und EC-Motoren sind perfekt aufein­ander abge­stimmt. Mit der EC-Motor typi­schen stufen­losen Dreh­zahl­re­ge­lung lässt sich die Leis­tung der Venti­la­toren außerdem exakt an die indi­vi­du­ellen Bedürf­nisse anpassen. Die Kommu­ni­ka­tion ist dabei wahl­weise über den 0-10 V-Eingang oder MODBUS-RTU möglich.