Ener­gie­spa­rende Venti­la­toren sind ohne Alter­na­tive

In der aktu­ellen Novel­lie­rung der Ener­gie­spar­ver­ord­nung (EnEv) 2009 redu­zierte die Bundes­re­gie­rung den zuläs­sigen Höchst­wert für den Ener­gie­be­darf eines Neubaus im Vergleich zur EnEv 2007 um 30 %. Ab 2012 sollen in einem nächsten Schritt die ener­ge­ti­schen Anfor­de­rungen um weitere 30 % verschärft werden. Diese Ziele gelten eben­falls bei Sanie­rungen. Heiz­an­lagen, die erneu­er­bare Ener­gien nutzen oder Wohnungs­lüf­tungs­sys­teme, die der Abluft die Wärme entziehen und damit die Zuluft erwärmen, sind damit unver­zichtbar. Gleich­zeitig sind die Anfor­de­rungen an die Ener­gie­ef­fi­zienz entspre­chender Lösungen hoch, was wiederum Auswir­kungen auf die darin einge­setzten Kompo­nenten hat. Betroffen davon sind auch Venti­la­toren, die hinsicht­lich ihrer Wirkungs­grade heute hohe Anfor­de­rungen erfüllen müssen.

Wohnungs­lüf­tungs­system im offenen Zustand mit ausge­bautem Wärme­tau­scher: Die Venti­la­toren für Zu- und Abluft bilden das „Herz“ der Anlage. Sie müssen zuver­lässig, leise und ener­ge­tisch sparsam arbeiten.

Durch die Umset­zung der gefor­derten Ener­gie­ef­fi­zienz bei Neubauten oder Sanie­rungen kommen natur­gemäß auf den Bauherrn Mehr­kosten zu. Lang­fristig gesehen muss „umwelt­scho­nend“ aber nicht zwangs­läufig mit „teuer“ gleich­ge­setzt werden. Zum einen amor­ti­siert sich der finan­zi­elle „Ener­gie­spar­auf­wand“ – abhängig von den zukünf­tigen Ener­gie­preisen – über die Jahre. Zum anderen bringen staat­liche Förder­pro­gramme finan­zi­elle Entlas­tung. So profi­tieren die Bauherren bei Neubauten von Krediten der KfW (staat­li­chen Kredit­an­stalt für den Wieder­aufbau), bei denen Zinsen und even­tu­elle Tilgungs­zu­schüsse vom erreichten Effi­zi­enz­ni­veau abhängen. Wer ein Gebäude saniert, kann eben­falls zwischen mehreren Förder­stan­dards wählen. Selbst wenn bei den aktu­ellen Förder­pro­grammen in Zukunft der Rotstift ange­setzt wird, lohnen sich die bei Neubau und Sanie­rung gefor­derten Ener­gie­spar­maß­nahmen und das keines­wegs nur aus Umwelt­aspekten: Durch eine gute Isolie­rung und Belüf­tung steigt der Wohn­kom­fort und die Wert­stei­ge­rung der Immo­bilie ist eben­falls nicht zu vernach­läs­sigen.

Das entschei­dende Bauteil: der Venti­lator

Wohnungs­lüf­tungs­sys­teme mit Wärme­rück­ge­win­nung eignen sich beson­ders für Nied­rig­energie- und Passiv­häuser, kommen aber auch bei der Altbau-Sanie­rung zum Einsatz. Bei Wohnungen oder Einfa­mi­li­en­häu­sern werden meist zentrale Systeme (vgl. Kasten­text) einge­setzt, bei denen die Zu- und Abluft mit Hilfe von zwei Venti­la­toren über Kanäle trans­por­tiert wird. Wärme­rück­ge­win­nung und Luft­fil­te­rung über­nimmt das Zentral­gerät, das sich an nahezu belie­biger Stelle plat­zieren lässt, z.B. im Keller.

Die Venti­la­toren für Zu- und Abluft bilden das „Herz“ der Anlage. Sie müssen zuver­lässig und ener­ge­tisch sparsam arbeiten, da die Belüf­tungs­sys­teme im Dauer­be­trieb arbeiten. Darüber hinaus ist der Einsatz von geräusch- und schwin­gungs­armen Motoren bzw. Venti­la­toren unbe­dingt erfor­der­lich. Da die Lüftungs­rohre im gesamten Haus verlegt sind, würden brum­mende Motoren sonst störende Geräu­sche verur­sa­chen. Schließ­lich möchte von der Lüftung niemand etwas hören.

Der rich­tige Antrieb: unschlag­bare EC-Technik

Geräusch­ver­halten verschie­dener Motor­typen im Vergleich

Bei der Auswahl entspre­chender Venti­la­toren ist der einge­setzte Antrieb ein wich­tiges Krite­rium. Als Venti­la­to­ren­an­triebe bei luft- und klima­tech­ni­schen Anlagen werden heute immer noch „Asyn­chron­mo­toren“ einge­setzt. Diese AC-Motoren sind einfach aufge­baut, da sie direkt aus dem Wechsel- oder Dreh­strom­netz gespeist werden. Für die Versor­gung des Läufers benö­tigen sie weder mecha­ni­sche Kollek­toren noch Elek­tronik. Sie sind robust und zuver­lässig, haben aller­dings einen entschei­denden Nach­teil: Je nach Ausfüh­rung errei­chen sie nur Wirkungs­grade bis etwa 50 %. Der Wirkungs­grad beschreibt das Verhältnis zwischen erzielter mecha­ni­scher Leis­tung zu aufge­nom­mener elek­tri­scher Leis­tung, ist also das Maß für die Ener­gie­ef­fi­zienz eines Antriebs. Moderne EC-Antriebe, die der Motoren und Venti­la­to­ren­spe­zia­list ebm papst speziell für den Einsatz­be­reich Wohnungs­lüf­tung entwi­ckelt hat, schneiden hier deut­lich besser ab, was in ihrer Funk­ti­ons­weise begründet ist:

Beim EC-Motor folgt ein magne­ti­scher Rotor synchron einem Dreh­feld, das elek­tro­nisch erzeugt wird. EC-Motoren sind Gleich­strom­mo­toren und lassen sich einfach steuern. Dabei arbeiten sie mit Wirkungs­graden von bis zu 90 %. Die Betriebs­kosten sinken, die Klima­ti­sie­rungs­lö­sung amor­ti­siert sich vergleichs­weise schnell und bereits ab der ersten Betriebs­mi­nute wird deut­lich weniger CO2 erzeugt, was die Umwelt entlastet. Gleich­zeitig über­zeugen die Antriebe durch leisen Lauf. Den Schlüssel dazu liefert eine beson­ders geräusch­arme Kommu­tie­rung.

Die rich­tige Schau­fel­geo­me­trie

Sensor­lose Volu­men­strom­be­stim­mung bei vorwärts­ge­krümmten Lüfter­rä­dern

Neben dem Motor kommt es bei der Venti­la­to­ren­aus­wahl auf die Schau­fel­geo­me­trie an. Für Wohnungs­lüf­tungs­sys­teme kommen Radi­al­ven­ti­la­toren zum Einsatz, wobei hier zwischen vorwärts und rück­wärts gekrümmten Schau­feln unter­schieden wird. In Wohnungs­lüf­tungs­sys­temen werden vor allem vorwärts gekrümmte Radi­al­ven­ti­la­toren einge­setzt. Bei ihnen ist das Verhältnis zwischen Leis­tungs­auf­nahme, Dreh­zahl und Volu­men­strom annä­hernd linear. Dadurch lässt sich der Volu­men­strom mithilfe der Dreh­zahl und der Strom­auf­nahme berechnen und die Volu­men­strom­re­ge­lung ist ohne Luft­men­gen­sensor möglich (Bild 3). Die im EC-Motor bereits inte­grierte Elek­tronik über­nimmt diese zusätz­liche Regel­funk­tion. Die sensor­lose Volu­men­strom­re­ge­lung bringt noch weitere Vorteile. So kommt es durch verschmutzte Filter nicht mehr zu einem redu­zierten Luft­vo­lu­men­strom. Darüber hinaus verein­facht sich die Einre­gu­lie­rung des Volu­men­stromes bei der Inbe­trieb­nahme der Anlage, was ein nicht zu unter­schät­zender zusätz­li­cher Kosten­faktor ist.

„Maßge­schnei­derte“ Lösungen für unter­schied­liche Anwen­dungs­be­reiche

Ener­gie­spa­rende und geräusch­arme Radi­al­ven­ti­la­toren für Volu­men­ströme bis 400 m³/h.

Da die benö­tigten Volu­men­ströme abhängig sind von der Größe des zu be- und entlüf­tenden Wohn­raums, gibt es entspre­chende Radi­al­ven­ti­la­toren in Green­Tech EC-Tech­no­logie für Volu­men­ströme bis 180 m³/h, 300 m³/h und 400 m³/h (Bild 4). Die Venti­la­toren sind in einem kompakten Spiral­ge­häuse unter­ge­bracht und werden direkt an das 230-V-Wech­sel­span­nungs­netz mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz ange­schlossen. Der gewünschte Volu­men­strom ist über ein PWM-Signal oder über eine variable Span­nung zwischen 0 und 10 V einstellbar.

Die in der Motor­elek­tronik inte­grierte Dreh­zahl­über­wa­chung gibt einen Impuls pro Umdre­hung aus. An diesen Ausgang können beispiels­weise ein Zähler, Regler, Alarm­geber oder eine Dreh­zahl­an­zeige ange­schlossen werden. Eine Schwin­gungs­ent­kopp­lung ist nicht notwendig, da durch den drei­strän­gigen Aufbau des EC-Antriebs und das opti­mierte Kommu­tie­rungs­ver­fahren keine Motor­ge­räu­sche entstehen. Diese Vorteile lassen sich natür­lich auch bei dezen­tralen Belüf­tungs­sys­temen nutzen. Hier gibt es eben­falls eine Viel­zahl leis­tungs­fä­higer Venti­la­toren, die ener­gie­spa­rende EC-Technik mit leisem Lauf und einer Viel­zahl praxis­ge­rechter Regel- und Ansteu­er­mög­lich­keiten kombi­nieren.

RadiCal in der Baugröße 500 für den Einsatz z.B. in Wärme­pumpen

Ein weiteres inter­es­santes Anwen­dungs­feld für effi­zi­ente Venti­la­toren sind Wärme­pumpen, (Luft/Wasser und Luft/Luft) die vor allem bei Nied­rig­ener­gie­häu­sern häufig mit zentralen Lüftungs­sys­temen kombi­niert werden. Bei solchen Kombi­lö­sungen kommt zu den beiden Venti­la­toren für Be- und Entlüf­tung noch ein weiterer für die Wärme­pumpe hinzu. Gut geeignet für diesen Anwen­dungs­be­reich ist beispiels­weise die Radi­al­ven­ti­la­to­ren­bau­reihe „RadiCal“ in Green­Tech EC-Tech­no­logie, die nicht nur beson­ders ener­gie­spa­rend arbeitet, sondern auch sehr leise ist. Die Venti­la­toren stehen zurzeit in den Baugrößen 133 mm bis 250 mm mit Antriebs­leis­tungen zwischen 35 und 170 W sowie in Baugröße 500 mm mit drei verschie­denen EC-Motoren mit Antriebs­leis­tungen 500 W, 1 kW und 3 kW zur Verfü­gung. Diese Venti­la­to­ren­bau­reihe trägt eben­falls dazu bei, dass sich die gesetz­lich gefor­derten Ener­gie­ein­spa­rungen bei Neubauten oder der Altbau­sa­nie­rung nicht nur reali­sieren lassen, sondern letzt­end­lich auch für den Betreiber rechnen.

Zentral oder dezen­tral?

Sche­ma­ti­sche Darstel­lung einer Kombi­lö­sung

Bei der Gebäu­de­kli­ma­ti­sie­rung haben Planer und Betreiber je nach Gebäu­de­nut­zung die Wahl zwischen zentralen und dezen­tralen Lösungen. Früher hat die zentrale Klima­ti­sie­rung den Markt geprägt. Heute sind auch dezen­trale Lösungen für Einzel­räume oder klei­nere Nutzungs­ein­heiten im Kommen, da sie indi­vi­du­elle Anpas­sungs­mög­lich­keiten an die Nutzer­wün­sche bieten und detail­lierte Einzel­ab­rech­nungen ermög­li­chen. Bei den direkt in der Gebäu­de­fas­sade inte­grierten Geräten ist kein Kanal­system für Zu- und Abluft notwendig. So eignen sie sich ideal für die Altbau­sa­nie­rung. Bei zentralen Systemen lassen sich jedoch Wärme­rück­ge­win­nung und Luft­fil­te­rung einfa­cher und effek­tiver reali­sieren und Wartungs­ar­beiten sind leichter plan- und durch­führbar. Für Einfa­mi­li­en­häuser oder Etagen­woh­nungen sind sie deshalb meist die bessere Alter­na­tive.