Der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst stellt sich schon seit Langem einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess in der Ventilatorentechnik. So wurden die speziell für den Einsatz in Klima- und Raumluftgeräten konzipierten Radialventilatoren der RadiPac Baureihe in den letzten Jahren stetig optimiert, wobei vor allem auf die Energieeffizienz, aber auch auf die Geräuschreduzierung und die einfache Handhabung Wert gelegt wurde.
Mit den neuen RadiPac C Perform Ventilatoren ist es jetzt gelungen, diese erfolgreiche Baureihe noch ein weiteres Mal zu verbessern. Spezielle Luftleitmodule erhöhen jetzt den Wirkungsgrad um bis zu 5 Prozentpunkte, wobei die bewährten Tragspinnenkonstruktionen beibehalten werden konnten (Bild 1).
Das heißt, die Anbaumaße und die Befestigungslochbilder bleiben identisch, sodass in der Anwendung praktisch keine Designänderungen notwendig werden, um vom höheren Wirkungsgrad und dem niedrigeren Stromverbrauch zu profitieren.
Luftleitmodule steigern den Wirkungsgrad
Luftleitmodule reduzieren bei den RadiPac C Perform Ventilatoren die Austrittsverluste. Diese sind bei frei ausblasenden Ventilatoren ein oft unterschätzter Energiefresser, denn die Laufrad-Antriebsleistung Po teilt sich auf in die für den Anwender nutzbare statische Förderleistung (Pus = Produkt aus Volumenstrom und statischer Druckerhöhung des Ventilators) und die unterschiedlichen Verluste, die bei der Umwandlung entstehen.
Der größte Verlustfaktor ist dabei die dynamische Leistungskomponente (Pud) der Luftleistung, die auch als Austrittsverlust bezeichnet wird. Sie setzt sich aus dem Produkt des Volumenstroms und des dynamischen Drucks zusammen. Um diese Verluste zu minimieren, hat ebm-papst für den RadiPac ein Gehäuse entwickelt, das aus vier Segmenten besteht.
Die Modulsegmente sind aus verzinktem Stahlblech gefertigt und aerodynamisch geformt. Diese besondere Formgebung verzögert die Durchströmgeschwindigkeit, wodurch der dynamische Druckanteil sinkt und sich der nutzbare statische Druckanteil erhöht (Bild 2). Außerdem wurde die neue Flanschplatte um 15 Grad gedreht und mit Aussparungen am Strömungsaustritt versehen. Auch das trägt zur Reduzierung der Austrittsverluste bei. Beim gleichen Betriebspunkt können die Ventilatoren dann zum Beispiel mit niedrigerer Drehzahl laufen, was wiederum bedeutet, dass weniger Energie benötigt wird (Bild 3).
Ventilatorenauswahl leicht gemacht dank FanScout
Ob sich Anwender für die neuen RadiPac C Perform Ventilatoren mit Luftleitmodulen oder die bewährten Varianten mit offener Tragspinne entscheiden, hängt von mehreren Faktoren ab. Bei beiden RadiPac Ausführungen dienen hocheffiziente GreenTech EC-Motoren als Antrieb und die fünfschaufligen Laufräder wurden nach neusten strömungstechnischen Kriterien geformt. Die Wirkungsgrade der Außenläufermotoren entsprechen den in der IEC/TS 60034-30-2 gesetzten Anforderungen für die Wirkungsgradklasse IE5. Um die Systemeffizienz sicherzustellen, ist das Antriebssystem aus Motor und integrierter Leistungselektronik außerdem an jeden Ventilator individuell angepasst und für den jeweiligen Arbeitsbereich optimiert.
Der FanScout ermittelt ausgehend von anwendungsspezifischen Betriebspunkten und den zu erwartenden Betriebszeiten die wirtschaftlichste Ventilatorlösung.
Welche RadiPac Variante sich für den Anwender schlussendlich mehr rechnet, hängt hauptsächlich von Nutzungsart und -dauer, benötigter Luftleistung, dem gewünschten Drehzahlbereich oder den Druckverhältnissen der Anwendung ab. Mit dem Auswahlprogramm FanScout ist die richtige Auswahl jedoch einfach. Die Auswahlsoftware (Bild 4) ermittelt, ausgehend von bis zu fünf anwendungsspezifischen Betriebspunkten und den zu erwartenden Betriebszeiten, die wirtschaftlichste Ventilatorlösung.
Auch der zur Verfügung stehende Bauraum, die maximal gewünschte Ventilatoranzahl und Redundanzanforderungen können dabei berücksichtigt werden. Um die Bewertung der verschiedenen Optionen für den Anwender noch aussagekräftiger zu machen, gibt es zusätzlich die Möglichkeit, die Lebenszykluskosten der in Frage kommenden Kombination zu ermitteln. Dazu wird die Aufnahmeleistung der Ventilatoren in den jeweiligen Betriebspunkten mit der Betriebszeit und den Stromkosten multipliziert und addiert.
Ergebnis sind die reinen Betriebskosten der Anlage über einen vorgegebenen Zeitraum. Durch zusätzliche Eingabe der Beschaffungs-, Installations- und Servicekosten werden die Gesamtkosten über die Zeit dargestellt. So hat der Anwender bereits eine belastbare Kostenaufstellung als zuverlässige Basis für Investitionsentscheidungen.
Automatische Resonanzerkennung für mehr Betriebssicherheit
Radialventilatoren werden in den unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt. Je nach Einbausituation kann es in nicht vorhersehbaren Drehzahlbereichen zu Resonanzen kommen. Wird ein Ventilator häufig in einem solchen kritischen Bereich betrieben, kann das Lagersystem des Antriebsmotors Schaden nehmen und so zum vorzeitigen Ausfall des Ventilators führen. Für Anlagenbetreiber sind diese Vibrationen zwar messbar, lassen sich aber nicht einfach abstellen. ebm-papst löst dieses Problem bei den RadiPac und RadiPac C Perform Radialventilatoren mit einer automatischen Resonanzerkennung, die den Betrieb mit kritischen Drehzahlen vermeidet und so die Lebensdauer bzw. die Betriebssicherheit erhöht.
Dazu kann bei der Inbetriebnahme ein Test-Hochlauf durchgeführt werden, bei dem die Schwinggeschwindigkeit über den gesamten Drehzahlverlauf vom Stillstand bis zur Nenndrehzahl analysiert wird. Werden in bestimmten Bereichen zu hohe Schwinggeschwindigkeiten erkannt, stellt sich die Steuersoftware nach einer kundenseitigen Aktivierung so ein, dass diese Drehzahlbereiche zukünftig „überfahren“ werden.
Das heißt, sie werden zwar durchlaufen, aber ein dauerhafter Betrieb in diesen Bereichen wird vermieden (Bild 5). Der Anwender kann die Einstellungen der Software jederzeit manuell bearbeiten, hat also immer die volle Kontrolle. Die energiesparenden RadiPac C Perform Ventilatoren mit Luftleitmodulen in Tragspinnenkonstruktion sind aktuell in sieben Baugrößen (BG 280 bis BG 630) und mit Leistungen bis zu 8 kW verfügbar. Varianten ohne Luftleitmodule gibt es in den gleichen Baugrößen mit Motorleistungen von 85 W bis 8 kW.
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