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Energieeffiziente Ventilatoren für die Kältetechnik

Rechenbeispiele für klima- und kältetechnische Anlagen in Supermärkten


Ab 2013 treten die Ökodesign- bzw. ErP-Richtlinien für Ventilatoren in Kraft, die insbesondere das Ziel verfolgen, die Energieeffizienz von Produkten zu verbessern und damit auch der Verwirklichung der europäischen Klimaschutzziele dienen sollen. Für die zahlreichen in der Kälte- und Klimatechnik eingesetzten elektrisch angetriebenen Ventilatoren bedeutet dies, dass sie die in den Richtlinien gesetzlich geforderten Grenzwerte einhalten müssen. Daraus ergibt sich dann gleich doppelter Nutzen: Die Umwelt wird geschont und die möglichen Energieeinsparungen machen sich im Geldbeutel des Verbrauchers deutlich bemerkbar. Die im Folgenden angeführten Rechenbeispiele rund um die typischerweise in Supermärkten eingesetzten Kälte- und Klimageräte liefern dafür den Beweis.

Da klima- und kältetechnische Anlagen mit hoher Einschaltdauer betrieben werden, machen sich Energieeinsparungen hier deutlich bemerkbar. Allerdings differieren die Anwendungen beträchtlich. Schließlich stellen beispielsweise die großen Verflüssiger, die meist bei Supermärkten außen am Gebäude angebracht sind, andere Anforderungen an die eingesetzten Ventilatoren als Kühltheken oder Kühlschränke. Jedoch gibt es mittlerweile für jeden dieser Einsatzbereiche „maßgeschneiderte“ energiesparende EC-Ventilatoren, die gleichzeitig durch Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Geräuscharmut überzeugen.

Besser als „gefordert“

In der breit gefächerten Produktpalette des Motoren- und Ventilatorenspezialisten ebm-papst finden sich energiesparende Ventilatoren für praktisch jeden in der Kälte- und Klimatechnik in Frage kommenden Leistungsbereich. Sie übertreffen bereits heute die in den Ökodesign- bzw. ErP-Richtlinien geforderten Effizienzwerte bei Weitem. Dank dem gelungenen Zusammenwirken von Motortechnik, Elektronik und Strömungstechnik überzeugen die EC-Ventilatoren aber nicht nur hinsichtlich ihrer Energieeffizienz, sondern arbeiten aufgrund optimierter Kommutierungsverfahren und der strömungstechnischen Auslegung der Lüfterräder extrem leise. Obendrein überzeugen sie noch durch ihre Langlebigkeit und Zuverlässigkeit.

In der Kälte- und Klimatechnik lohnt sich der Umstieg auf moderne EC-Technik gleich in mehrerer Hinsicht, zumal das, was die Gesetzgebung in den Richtlinien als ökologisch sinnvoll vorschreibt, heute für den Anwender durchaus auch ökonomisch interessant ist. Sogar schon bei vergleichsweise kleinen Kühlmöbeln ergeben sich durch den niedrigen Energieverbrauch deutliche Einsparungen gegenüber konventionellen Ventilatoren, die üblicherweise mit Spaltpolmotoren arbeiten. Ein Beispiel dafür liefern die so genannten Bottle-Cooler, die überall zu finden sind, wo gekühlte Getränke oder Snacks verkauft werden, angefangen von Kiosk oder Tankstelle bis hin zum Supermarkt.

Energiesparmotoren für Kühlmöbel und Kühltheken

Kennlinienvergleich ESM-/Spaltpolmotor

Sind in einem Kühlmöbel z.B. zwei, von konventionellen 30-W-Spaltpolmotoren angetriebene Ventilatoren täglich 12 Stunden in Betrieb, verbrauchen sie im Jahr ca. 262 kWh. Arbeiten die Ventilatoren dagegen bei gleicher Luftleistung mit den energiesparenden 10-W-EC-Motoren der Energiesparmotorenbaureihe ESM aus dem ebm-papst-Programm, sinkt der Verbrauch auf ca. 88 kWh. Dafür gibt es gleich zwei Gründe: Erstens sind die Wirkungsgrade der EC-Motoren deutlich besser. Im Arbeitspunkt bei einer typischen Drehzahl von 1300 1/min hat der Energiesparmotor einen maximalen Wirkungsgrad von mehr als 65 %, wodurch sich die Aufnahmeleistung gegenüber einem handelsüblichen Spaltpolmotor auf ca. 1/3 reduziert. Zweitens muss von vornherein für den Kühlprozess weniger Energie aufgewendet werden, weil beim Betrieb weniger Verlustwärme an die Umgebung abgegeben wird.

Aus der daraus resultieren Differenz im Energieverbrauch von 174 kWh ergibt sich bei einem angenommenen Strompreis von 11,69 Cent/kWh (durchschnittlicher Strompreis für die Industrie in Deutschland, Stand Januar 2010, Quelle VEA, BDEW) bei einem Kühlmöbel eine sofortige Kostenersparnis von ca. 20 Euro im Jahr. So punktet die Energiesparlösung mit Amortisationszeiten unter 12 Monaten. Damit lohnt sich diese Investition nicht nur für die Umwelt, sondern auch für den Geldbeutel des Anwenders, zumal wenn man die mit ca. 40.000 Betriebsstunden vergleichsweise lange Lebensdauer der EC-Ventilatoren berücksichtigt.

Einsparpotential am laufenden Meter und einfaches Umrüsten

Energiesparende Technik für Kühltheken: Energiesparventilator als Systemlösung für Kühltheken (links), IQ-Motor ermöglicht einfachen 1:1 Austausch von herkömmlichen Spaltpolmotoren für eine effiziente Kühlung (rechts)

Je mehr Ventilatoren im Einsatz sind, desto größer wird das Einsparpotential. Kühltheken liefern dafür ein gutes Beispiel. Pro laufendem Meter sind hier üblicherweise zwei Ventilatoren eingesetzt. Arbeiten beispielsweise in einem typischen Supermarkt in dem insgesamt etwa 100 m langen Kühltheken 200 EC Energiesparventilatoren der Baugröße 200, dann beträgt die Energieersparnis gegenüber konventionellen Spaltpolmotoren 70 %, was 38 MWh pro Jahr entspricht. Für die Umwelt bedeutet dieser Wert, dass über 22 t CO2 weniger produziert werden, wenn man den heute üblichen Energiemix zugrunde legt. Gleichzeitig spart der Anwender im Jahr über 4.400,- Euro bei einem Strompreis von 11,69 Cent/kWh. Die Amortisationszeit beträgt ebenfalls wieder weniger als 12 Monate.

Die Vorteile können Anwender heute keineswegs nur bei Neuinstallationen nutzen, sondern auch ein Umrüsten ist problemlos möglich. Für diesen Fall bietet ebm-papst den energiesparenden iQ-Motor an, der mechanisch kompatibel zu den bestehenden Spaltpolmotoren ist, einen hohen Wirkungsgrad von bis zu 65% besitzt und durch gleiche Einbaumaße einen einfachen 1:1 Austausch ermöglicht. Axiallüfterräder mit 154 bis 254 mm Durchmesser können in gleicher Weise auf dem iQ-Motor montiert werden und stellen somit eine energiesparende Lösung dar. Die intelligente Elektronik regelt Spannungsschwankungen aus, so dass die Drehzahl konstant bleibt. Heute machen bereits etliche renommierte Supermarktketten von dieser ökologisch und ökonomisch sinnvollen 1:1-Austauschmöglichkeit Gebrauch.

Leistungsstarke Energiesparventilatoren für Verflüssiger und Verdampfer

Die einzelnen Kennlinien zeigen die Leistungsaufnahme gesteuerter AC-/EC-Motoren im Vergleich

Vergleichbare Energieeinsparungen lassen sich in vielen weitere Anwendungsbereichen erzielen. So hat ebm-papst mit den energiesparenden HyBlade®-Ventilatoren für Verflüssiger und Verdampfer Maßstäbe gesetzt. Dank moderner EC-Technik und strömungstechnischer Optimierung der Flügelgeometrie überzeugen die mit 172 bis 990 mm Durchmesser angebotenen EC-Ventilatoren mit Energieeinsparungen bis zu 50 % gegenüber AC-Ventilatoren. Das gilt nicht nur im Voll-, besonders auch im Teillastbetrieb. Zudem lässt sich bei der EC-Technik die Drehzahl regeln, also an die jeweiligen Kühlanforderungen anpassen, was weitere Einsparpotentiale erschließt. Die dadurch wesentlich niedrigeren Energiekosten machen sich im praktischen Einsatz schnell bemerkbar. Die verschiedenen Kennlinien im Bild zeigen die Leistungsaufnahme gesteuerter AC-/EC-Motoren im Vergleich. In allen Drehzahlbereichen sind die Energiekosten der EC-Motoren deutlich günstiger als bei spannungsgeregelten oder frequenzumrichtergespeisten Asynchron-Motoren. Je nach Anforderungen werden in solchen Verflüssigern typischerweise zwei bis zwölf dieser Ventilatoren eingesetzt.

Beispiel einer schematischen Darstellung der Komponenten an einem Verflüssiger

Nimmt man einen Verflüssiger indem sechs HyBlade®-Axialventilatoren der Baugröße 800 in EC-Technologie eingebaut sind und vergleicht diese mit sechs AC-Axialventilatoren in der gleichen Leistungsklasse bei einer Luftleistung von jeweils 11.000 m³/h bei 85 Pa, so benötigen die sechs AC-Ventilatoren insgesamt 5.400 W, während die EC-Ventilatoren bei einer Leistungsaufnahme von 3.900 W liegen. Die EC-Ventilatoren verbrauchen hier insgesamt 1.500 W weniger an Energie, was einer Einsparung von 28% entspricht. Weitere Energieeinsparungen lassen sich durch die einfache Vernetzung der EC-Ventilatoren über ein BUS-System bis hin zu übergeordneten Managementsystemen erzielen. Niedrige Geräuschentwicklung, Langlebigkeit und das durch die verwendeten robusten Kunststoffe geringe Gewicht sind weitere Vorteile dieser Axialventilatoren. Zudem ist die integrierte Leistungselektronik für länderspezifische Netzspannungen ausgelegt und ermöglicht somit einen weltweiten Einsatz, unabhängig von der Netzfrequenz von 50 oder 60Hz.

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  • Sehr gute Informationen zum Thema. Danke. Vor allem die Optimierung des Stromverbrauchs bei der Kältetechnik wird in den kommenden Jahren an Bedeutung gewinnen.