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Intel­li­gentes „Herz“ der Wohn­raum­lüf­tung

Für eine effek­tive und effi­zi­ente Wohn­raum­lüf­tung muss der Volu­men­strom genau regelbar sein, um einen Über- und Unter­druck im Wohn­ge­bäude zu verhin­dern. Können die dazu erfor­der­li­chen Venti­la­toren zusätz­lich noch Signale externer Sensoren verar­beiten, ergeben sich für den Anwender weitere Vorteile.


Bei zentralen Geräten für die Wohn­raum­lüf­tung entwi­ckelt sich der Markt hin zu rück­wärts­ge­krümmten Radial­ventilatoren. Das hat einen guten Grund: Die RadiCal Radi­al­ven­ti­la­toren im strö­mungs­tech­nisch opti­mierten Spiral­ge­häuse von ebm-papst wurden speziell für den Einsatz in Wohnungs­lüf­tungs­ge­räten entwi­ckelt (Bild 1).

Bild 1: Für den Einsatz in zentralen Wohnungs­lüf­tungs­ge­räten gibt es RadiCal Radi­al­ven­ti­la­toren im strö­mungs­tech­nisch opti­mierten Spiral­ge­häuse, hier mit zusätz­li­chem saug­seitig montierten Vorleit­gitter Flow­Grid.

Dadurch wird eine Energie­effizienz­verbes­serung von mehr als 30 % im Vergleich zu vorwärts­gekrümmten Venti­latoren erreicht, die heute bei Lüftungs­geräten noch verbreitet sind.

Basis für die höhere Energie­effizienz bildet die Kombi­na­tion der RadiCal Venti­la­toren mit einem strö­mungs­tech­nisch opti­mierten Spiral­ge­häuse. Weiterhin sorgen die Green­Tech EC-Motoren mit ihren hohen Wirkungs­graden für die Ener­gie­ef­fi­zienz.

Der runde Ausblas des neuen Spiral­ge­häuses passt direkt an die Rohre, die die Luft verteilen. Dadurch sinken die Strö­mungs­ver­luste in dem Rohr­system. Gleich­zeitig redu­ziert sich der Geräusch­pegel um bis zu 3,5 dB(A) gegen­über einem Trom­mel­läufer, wie in zahl­rei­chen Tests bestä­tigt wurde (Bild 2).

Der im Wohn­um­feld störende Dreh­klang eines rück­wärts­ge­krümmten Lauf­rades wurde durch die Kombi­na­tion mit dem opti­mierten Spiral­ge­häuse deut­lich mini­miert. Der tonale Anteil im störenden Frequenz­be­reich redu­ziert sich im Vergleich zu herkömm­li­chen Einbau­be­din­gungen um bis zu 20 dB.

Bild 2: Der Geräusch­ver­gleich zeigt, dass der RadiCal im Spiral­gehäuse (durch­ge­zo­gene Linie) im Vergleich zu einem Trom­mel­läu­fer­ven­ti­lator (gestri­chelte Linie) um 3,5 dB(A) leiser ist.

Außerdem lässt sich der Venti­lator über den Ausblas­flansch sehr einfach im Lüftungs­gerät befes­tigen und bei Bedarf noch mit dem auf der Saug­seite montier­baren Vorleit­gitter Flow­Grid kombi­nieren. Dieses redu­ziert die durch Einbauten im Gerät verur­sachten Turbu­lenzen und mini­miert so die Geräusch­emis­sion weiter.

Inte­grierte Volu­men­kon­stanz­re­ge­lung

Bild 3: Plug & Play-Lösung: Das strö­mungs­tech­nisch opti­mierte Gebläse beinhaltet eine Steu­er­elek­tronik sowie die Sensorik zur Erfas­sung der Luft­menge, Tempe­ratur und Feuchte.

Aufgrund physi­ka­li­scher Gege­ben­heiten ist die Volumen­strom­regelung bei rückwärts­gekrümmten Radial­ventilatoren aufwän­diger als bei vorwärts­gekrümmten Venti­la­toren.

ebm-papst hat hierfür jedoch eine einbau­fer­tige Plug & Play-­Lösung: Ein im Ausblas des Spiral­ge­häuses posi­tio­niertes Flügel­ra­dane­mo­meter (Bild 3) erfasst konti­nu­ier­lich den tatsäch­li­chen Volu­men­strom und über­mit­telt die Daten an die inte­grierte zentrale Steu­er­elek­tronik des Venti­la­tors.

Diese Steu­er­elek­tronik passt die Dreh­zahl des EC-Motors dem gewünschten Soll­wert an und regelt so die Luft­menge (Bild 4). Mit Hilfe des zum Patent ange­mel­deten Flügel­radanemometers lässt sich der Volu­men­strom mit einer Genau­ig­keit von +/– 1 % (auf den Endwert) regeln und das bei einem Luft­leis­tungs­be­reich von 50 m³/h bis 500 m³/h (Bild 5). Dies ist deut­lich genauer als bei den heute am Markt verfüg­baren Systemen.

Bild 4: Die zentrale Steu­er­elek­tronik des Venti­la­tors regelt die Luft­menge abhängig vom erfassten IST-Volu­men­strom mittels eines im Luft­strom posi­tio­nierten Flügel­ra­dane­mo­me­ters.

Ein wesent­li­cher Vorteil der EC-Venti­la­toren bei dieser Anwen­dung ist, dass ihr hoher Wirkungs­grad und die Regel­ge­nau­ig­keit auch im Teillast­betrieb erhalten bleiben.

Dank der inte­grierten Volu­men­kon­stanz­re­ge­lung lässt sich eine effek­tive Wohn­raum­lüf­tung reali­sieren, ohne dass ein Unter- oder Über­druck im Wohn­raum auftritt. Das beugt Feuch­tig­keit in den Wänden und uner­wünschter Kalt­luft­zu­fuhr von außen vor.

Dabei entstehen durch das zusätz­liche Flügelrad weder Einbußen bei der Luft­leis­tung noch störende Geräu­sche, sodass die Gesamt­per­for­mance des Venti­la­tors unver­än­dert bleibt. Auch Verschmut­zungen sind kein Problem, wie Tests unter extremen Bedin­gungen mit Staub und erhöhter Luftfeuchtig­keit bewiesen haben.

Umfas­sende Sensorik und Kommu­ni­ka­tion über MODBUS-RTU

Die in dem Gebläse inte­grierte zentrale Elek­tronik bietet neben der Motor­steue­rung und Volu­men­strom­re­ge­lung noch weitere Möglich­keiten. Durch die Inte­gra­tion eines Sensors im Ausblas des Gebläses kann die Feuchte und die Tempe­ratur der geför­derten Luft direkt erfasst werden. Darüber hinaus können zusätz­lich drei externe Sensoren optional ange­schlossen werden (Bild 6). Dazu stehen zwei analoge und ein digi­taler Eingang (I2C) zur Verfü­gung. Über einen weiteren 1-10 V Eingang können z. B. CO2 oder VOC Sensoren zur Erfas­sung der Luft­güte ange­schlossen werden.

Durch diese umfang­rei­chen Möglich­keiten zur Erfas­sung der Luft­qua­lität kann die Belüf­tung in den Wohn­räumen optimal gere­gelt werden und es entsteht ein ange­nehmes Raum­klima. Neben den Werten, die von den Sensoren detek­tiert werden, können auch noch die Betriebs­daten des Motors über die zentrale Venti­la­tor­elek­tronik erfasst werden. So kann z. B. die Lauf­zeit des Gebläses zur Ermitt­lung des rich­tigen Zeit­punkts für den Filter­wechsel erfasst werden. Alle Infor­ma­tionen lassen sich komfor­tabel über die MODBUS-RTU-Schnitt­stelle kommu­ni­zieren. Alter­nativ steht auch eine 0-10 V-Schnitt­stelle zur Verfü­gung, die der Anwender für die Steue­rung der Venti­la­tor­dreh­zahl bei Bedarf eben­falls nutzen kann.

So wird der Venti­lator zum intel­li­genten „Herz“ und zur zentralen Infor­ma­ti­ons­quelle der kontrol­lierten Wohnungs­lüf­tungs­an­lage. Er ist also weit mehr als ein einfa­cher Venti­lator, der Luft fördert.

Bild 5: Exempla­rische Darstel­lung der Volu­men­­kon­stanz-Regel­stufen. Mit Hilfe des zum Patent ange­mel­deten Flügelrad­anemometers lässt sich der Volu­men­strom mit einer Genau­ig­keit von +/– 1 Prozent regeln (gestri­chelte Linie) und das bei einem Luft­leis­tungs­be­reich von 50 m³/h bis zu 500 m³/h.

Bestens gerüstet für die EU-Ökode­sign-Richt­linie

Bild 6: Die zentrale Steu­er­elek­tronik verar­beitet die Signale der ange­schlos­senen Sensoren, regelt den Motor und kommu­ni­ziert alle Daten über die MODBUS-RTU- Schnitt­stelle mit der Gerä­te­steue­rung der Wohnungs­lüf­tungs­an­lage.

Die RadiCal Radi­al­ven­ti­la­toren im Spiral­ge­häuse werden je nach gefor­derter Nenn­luft­leis­tung der Lüftungs­ge­räte in der Baugröße 190 in unter­schied­li­chen Leis­tungs­stufen bis maximal 170 W ange­boten. Die Baureihe wird durch weitere Baugrößen und Ausfüh­rungen erwei­tert. Außer den EC-Vari­anten steht auch eine AC-Ausfüh­rung ohne Sensorik für ener­ge­tisch weniger anspruchs­volle Anwen­dungen zur Verfü­gung.

In den meisten Fällen dürfte es jedoch sinn­voll sein, auf die ener­gie­ef­fi­zi­ente, bedarfs­ge­recht regel­bare EC-Technik zu setzen. Dies ist nötig, wenn mit dem Endgerät die Kenn­zeich­nung mit einem möglichst hohen Ener­gie­label ange­strebt wird.

Bereits seit Januar 2016 müssen nach der EU-Ökode­sign-Richt­linie Lüftungs­ge­räte mit Wärme­rück­ge­win­nung mindes­tens so viel Primär­energie einsparen, wie sie verbrau­chen und ein entspre­chendes Ener­gie­label tragen. In den Jahren 2018 und 2020 werden sich dies­be­züg­lich die Anfor­de­rungen weiter verschärfen.

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