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RadiPac: Die Entwick­lung geht weiter

Plug & Play-Radi­al­ven­ti­la­toren für die Raum­luft­technik


Bei Radi­al­ven­ti­la­toren für die Raum­luft­technik entwi­ckelt sich die Technik konti­nu­ier­lich weiter und das aus guten Gründen. Denn die Ansprüche der Anwender vor allem an Steu­er­bar­keit und Ener­gie­ef­fi­zienz steigen rasant. Gesetz­liche Vorgaben wie die EnEV (Ener­gie­spar­ver­ord­nung) und das EVPG (Ener­gie­ver­brauchs­re­le­vante-Produkte-Gesetz), das in Deutsch­land unter dem Begriff Ökode­sign-Richt­linie bekannt ist, haben hier die Sensi­bi­lität deut­lich erhöht (vgl. Kasten­text „Ökode­sign“). Gleich­zeitig spielen bei stei­genden Ener­gie­preisen aber auch ökono­mi­sche Gründe eine wich­tige Rolle. Ener­gie­ef­fi­zienz rechnet sich schließ­lich vor allem dort, wo viele Venti­la­toren im Einsatz sind.

Konti­nu­ier­li­cher Verbes­se­rungs­pro­zess

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Bild 1: Der bekannte RadiPac frisch über­ar­beitet. Haupt­au­gen­merk bei dieser Über­ar­bei­tung galt dabei dem Luft­ein­tritt in das Laufrad, der Posi­tio­nie­rung des Außen­läu­fer­mo­tors im Laufrad und dem Schau­fel­profil der Lauf­räder.

Der Motoren- und Venti­la­toren-Spezia­list ebm-papst Mulfingen stellt sich schon seit Langem einem konti­nu­ier­li­chen Verbes­se­rungs­pro­zess, der sich für die Umwelt und den Geld­beutel des Anwen­ders letzt­end­lich glei­cher­maßen rechnet. So wurden die speziell für den Einsatz in RLT-Geräten konzi­pierten Radi­al­ven­ti­la­toren der RadiPac-Baureihe (Bild 1) in den letzten Jahren stetig verbes­sert, wobei vor allem auf die Ener­gie­ef­fi­zienz aber auch die Geräusch­re­du­zie­rung und das „Hand­ling“ Wert gelegt wurde.

Motoren auf dem neusten Stand

Zunächst galt das Augen­merk den einge­setzten Motoren. Bei den Green­Tech EC-Motoren in Außen­läu­fer­bau­weise wurde bereits vor Kurzem die Ansteue­rungs­elek­tronik verbes­sert und höher­wer­ti­gere Stator­bleche verwendet, um die Effi­zienz zu stei­gern. Der ener­gie­op­ti­mierte Motor, ein netz­ge­speister, perma­nent erregter Synchron­motor (auch BLDC- oder PM-Motor genannt) liegt mit seinen Wirkungs­graden heute schon weit über den Werten der Wirkungs­grad­klasse IE4 nach IEC 60034-30. Dabei kommen die Motoren in Außen­läu­fer­bau­weise mit „einfa­chen“, preis­güns­tigen und vor allem auch problemlos verfüg­baren Ferriten aus. Sie sind also nicht auf die versor­gungs­kri­ti­schen Seltene-Erden-Magnete ange­wiesen, und das bei Wirkungs­graden von weit über 90 % (vgl. Kasten­text „Unab­hängig von Seltene-Erden-Magneten“).

Ökode­sign

Die Ökode­sign-Verord­nung für Venti­la­toren (EU 327/2011) benennt Mindest­ef­fi­zi­enz­an­for­de­rungen für elek­tro­mo­to­risch betrie­bene Venti­la­toren. Erst­mals für 2013 fest­ge­legt, wurden sie ab 01.01.2015 weiter erhöht. Betroffen sind alle Venti­la­toren mit einer elek­tri­schen Eingangs­leis­tung von 125 W bis 500 kW. Je nach Venti­la­tor­bauart muss ein vorge­ge­bener Mindest­wir­kungs­grad erreicht werden. Die Berech­nung der Mindest­ef­fi­zi­enz­werte ist in dieser Verord­nung beschrieben. Alle Green­Tech EC-Venti­la­toren der RadiPac Baureihe von ebm-papst über­treffen die heute geltenden Anfor­de­rungen bei weitem.

Das Nach­fol­ge­mo­dell: auch Gutes lässt sich noch verbes­sern

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Bild 2: Das Ergebnis nach Opti­mie­rung kann sich sehen lassen. Insge­samt konnte bei dem RadiPac-Venti­lator Baugröße 400 durch die Über­ar­bei­tung des Motors und der Strö­mungs­ma­schine die Effi­zienz bis zu 10 % gestei­gert werden.

Trotzdem hat die Baureihe nun ihren Zenit erreicht und wird jetzt – wie bereits seit 2010 geplant – vom Nach­fol­ge­mo­dell abge­löst, das in der Raum­luft­technik neue Maßstäbe setzen dürfte. Der Grund­satz des Firmen­grün­ders Gerhard Sturm, dass jede Neu- und Weiter­entwicklung besser sein muss als das Vorgän­ger­mo­dell, konnte einmal mehr umge­setzt werden. Es hat sich in der Praxis viel­fach bestä­tigt, dass moderne EC-Antriebe gegen­über den in Raum­luft- und Klima­ge­räten immer noch häufig einge­setzten kon­ven­tionellen AC-Antrieben in puncto Energie­effizienz deut­lich über­legen sind. Trotzdem darf man darüber nicht vergessen, dass man einen Venti­lator immer als Gesamt­system sehen muss, bestehend aus Laufrad, Motor, Ansteu­er­elek­tronik und Gehäuse. Alle Kompo­nenten – vom elek­tri­schen Anschluss bis zum Luft­aus­tritt am Laufrad, ja sogar die Einbau­si­tua­tion im RLT-Gerät – müssen deshalb in den Ver­besserungs­prozess mit einbe­zogen werden, wenn wirk­lich alle Energie-Einspar­po­ten­tiale ausge­reizt werden sollen (Bild 2).

Unab­hängig von Seltene-Erden-Magneten

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Bild 3: Außen­läu­fer­motor in Green­Tech EC-Tech­no­logie: Der Rotor dreht sich nicht im, sondern um den bewi­ckelten Stator und kommt ohne Seltene-Erden-Magnete aus.

Bei EC-Motoren in Außen­läu­fer­bau­weise befindet sich der ruhende Teil des Motors, also der Stator mit den Spulen, im Innern und ist vom bewegten Teil, dem Rotor oder Läufer mit den Dauer-Magneten, umschlossen (Bild 3). Der außen ange­ord­nete Rotor dreht sich um den innen liegenden Stator. Allein durch diese Anord­nung bedingt kann mit dem Außen­läufer ein höheres Dreh­mo­ment (Magnet­vo­lumen, Luft­spalt­fläche, Radius) erreicht werden als bei einem Innen­läufer mit glei­cher Paket­länge, mit glei­chem Magnet­system und glei­cher Magnet­dicke (redu­ziertes Magnet­vo­lumen, redu­zierte Luft­spalt­fläche, klei­nerer Radius). Durch geschickte Nutzung der Frei­heits­grade im Venti­lator- und Lüfter­be­reich können mit dem Außen­läu­fer­motor bei Verwen­dung von Hart­fer­riten Dreh­mo­mente und Wirkungs­grade erzielt werden, die der Innen­läufer mit einge­schränkten Frei­heits­graden (Volumen, Masse) nur mit Seltene-Erden-Magneten errei­chen kann. Im Gegen­satz zu Servo­an­trieben ist ja bei Venti­la­toren keine hohe Dynamik gefragt, sondern ganz im Gegen­teil ein gewisses Träg­heits­mo­ment für ein ruhiges Anlauf- und Beschleu­ni­gungs­ver­halten der Venti­la­toren durchaus erwünscht. So kann bei den Green­Tech EC-Venti­la­toren ohne Weiteres auf Seltene-Erden-Magnete verzichtet und Ferrite einge­setzt werden, die nicht nur deut­lich preis­werter sind, sondern aufgrund der Verfüg­bar­keit stabile Markt­preise besitzen.

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